2024年光合作用知识点

第四节

能量之源----光与光合作用

绿叶中色素的提取和分离1、试验原理(1)色素的提取：色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用無水乙醇（丙酮）等有机溶剂提取绿叶中的色素。(2)色素的分离：多种色素在层析液中溶解度不一样，溶解度高的随层析液在滤紙上扩散得快，反之则慢，從而使多种色素互相分离。2、试验环节提取绿叶中的色素：称取5g绿色叶片，先剪碎，再加入少許二氧化硅和碳酸钙，然後加入10mL無水乙醇，并進行迅速、充足的研磨，然後過滤研磨液至试管中，用棉塞塞严试管口。制备滤紙条：将干燥的定性滤紙剪成長和宽略不不小于试管的滤紙条，将滤紙条的一段剪去两角，并在距這一端1cm处用铅笔画一条细的横线。画滤液细线①用毛细吸管吸取少許滤液②画线③待滤液干後，反复2～3次分离绿叶中的色素：将3mL层析液倒入试管，插入滤紙条(有滤液细线的一端朝下，滤液细线不能触及层析液)，随即用棉塞塞紧试管。观测現象：滤紙条上出現四条色素带，從上到下依次是(颜色)橙黄色、黄色、藍绿色、黄绿色。3、试验成果色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色至少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a藍绿色最多较低最慢叶绿素b黄绿色较多最低最慢4、试验中的操作目的及注意事项過程注意事项操作目的提取色素(1)选新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高(2)研磨時加無水乙醇溶解色素(3)加少許SiO2和CaCO2研磨充足和防止色素被破壞(4)迅速、充足研磨防止乙醇挥发，充足溶解色素(5)盛放滤液的试管管口加棉塞防止乙醇挥发和色素氧化過程注意事项操作目的分离色素(1)滤紙预先干燥处理使层析液在滤紙上迅速扩散(2)滤液细线要细、齐、直使分离出的色素带平整不重叠(3)滤液细线干燥後再画一两次使分离出的色素带清晰分明(4)滤液细线不触及层析液防止色素直接溶解到层析液中捕捉光能的色素或构造色素的种类及功能叶绿素a（藍绿色）叶绿素（含量约3/4）重要吸取紅光和藍紫光叶绿素b（黄绿色）色素胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素（含量约1/4）重要吸取藍紫光叶黄素（黄色）叶绿体的构造和功能(1)构造模式图(2)构造eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(外表：①双层膜,内部\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(②基质：具有与暗反应有关的酶,③基粒：由类囊体堆叠而成，分布有,色素和与光反应有关的酶))))↓决定(3)功能：進行光合作用的場所。3、叶绿体功能的验证eq\o\ac(○,)试验過程及現象：水绵A：极细光束照射：好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位黑暗無空气好氧细菌B：完全曝光：好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位eq\o\ac(○,)试验結论：叶绿体是進行光合作用的場所O2是由叶绿体释放的光合作用的探究历程年代及科學家過程結论/成果1771年普利斯特利（英国）密闭玻璃罩+绿色植物+蜡烛不易熄灭+小鼠不易窒息死亡植物可以更新空气1779年英格豪斯（荷兰）在有光、無光条件下反复普利斯特利的试验植物只有在阳光照射和绿叶存在時，才能更新空气1785年发現了空气的构成绿叶在光下放出的是O2，吸取的是CO21845年梅耶（德国）根据能量转化与守恒定律植物在進行光合作用時，把光能转换成化學能储存起来1864年萨克斯（德国）黑暗中饥饿处理的绿叶碘蒸气二分之一曝光变藍碘蒸气二分之一遮光不变藍光合作用的产物除氧气外尚有淀粉1941年鲁宾和卡门（美国）H218O+CO2植物18O2H2O+C18O2植物O2光合作用释放的氧气来自水1948年卡尔文（美国）用14C標识的CO2追踪光合作用14CO214C314C6H12O6CO2中的碳元素被用于合成糖类等有机物（卡尔文循环）注：1.萨克斯试验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，使曝光与遮光形成對照。2.萨克斯试验需先用酒精進行脱色处理，再用碘蒸气处理。3.鲁宾、卡门和卡尔文所用的试验措施為同位素標识法。四、光合作用過程1、概念：绿色植物通過叶绿体，运用光能，把CO2和H2O转化成储存著能量的有机物，并且释放出O2的過程。2、反应式光能CO2+H2O（CH2O）+O2叶绿体過程区别比较项目光反应暗反应場所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质条件光、色素、酶、水、ADP、Pi多种酶、CO2、ATP、[H]反应光能的吸取、传递、转换eq\o\ac(○,)水的光解：光2H2O4[H]+O2eq\o\ac(○,)ATP的合成酶ADP+Pi+光能ATP有机物（糖类的合成）eq\o\ac(○,)CO2的固定：酶C5+CO22C3eq\o\ac(○,)C3的還原酶、[H]2C3（CH2O）+C5ATP能量转化光能電能ATP中活跃的化學能ATP中活跃的化學能有机物中稳定的化學能联络光反应阶段的产物[H]是暗反应中C3的還原剂，ATP為暗反应阶段的進行提供能量暗反应阶段产生的ADP和Pi為光反应阶段形成ATP提供了原料注：（1）暗反应有光、無光都能進行。若光反应停止，暗反应可持续進行一段時间，但時间不長，故晚上一般认為只進行细胞呼吸，不進行暗反应。（2）總光照時间相似時，光照和黑暗间隔处理比一直光照积累的有机物多，由于[H]、ATP基本不积累，运用充足，但一直光照會导致[H]、ATP的积累，运用不充足。五、CO2浓度与光照强度变化對光合作用中C3、C5、ATP和有机物含量变化的影响条件C3C5[H]和ATP（CH2O）光照由弱强（CO2浓度不变）↓↑↑↑光照由强弱（CO2浓度不变）↑↓↓↓CO2浓度由低高↑↓↓↑CO2浓度由低高↓↑↑↓六、影响光合作用的原因（一）内因1.酶的种类、数量2.叶面指数随叶面积增大，總光合量不停增大，干物质积累不停增長，呼吸量不停增長。當增大到一定程度後，總光合量不再增長，原因是許多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积增大仍不停增長，故干物质积累量逐渐減少。生产应用：合适间苗、修剪，合理施肥、浇水，防止枝叶徒長；合理密植。3.叶龄OA：伴随幼叶不停生長，叶面积不停增大，叶内叶绿体不停增多，光合速率不停增長。AB：壮叶時，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率稳定。BC：老叶時，随叶龄增長，叶绿素被破壞，光合速率下降。生产应用：农作物、果树管理後期应合适摘除老叶、残叶，蔬菜及時换新叶。（二）外因（环境原因）1.光A點：光照强度為0，只有呼吸作用，释放的CO2量可表达此時细胞呼吸的强度。AB段：随光照强度增强，光合作用也逐渐增强，CO2释放量逐渐減少，由于细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此時细胞呼吸强度不小于光合作用强度。B點：细胞呼吸释放的CO2所有用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，B點所示光照强度称為光赔偿點。BC段：CO2的吸取量為正值。即光合作用所吸取的CO2除去细胞呼吸产生的CO2外，還需從外界摄取CO2，光合作用强度不小于呼吸作用强度。CO2吸取量表达净光合速率。C點：光合作用强度到C點抵达最大值。之後光照强度再增長，光合作用强度不变，C點對应的横坐標称為光饱和點，限制C點後来光合作用强度不再增長的内部原因是色素含量、酶的数量及酶的活性，外部原因是CO2浓度、温度、水及矿质元素等。光质不一样影响光合速率：重要原因是叶绿体中的色素對不一样波長的光的吸取状况不一样。生产应用：间作套种植物，可合理运用光能，提高光能运用率。合适延長光合作用時间，能增長农作物产量。2.CO2浓度（1）图1和图2都表达在一定浓度范围内，光合作用速率随CO2浓度的增長而增大，但當CO2浓度增長到一定范围後，光合作用速率不再增長。此時的限制原因重要有温度和光照强度。（2）图1中A點表达CO2赔偿點，即光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO2浓度，图2中A′點表达進行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′點都表达CO2饱和點。生产应用：在农业生产上可以通過“正其行，通其風”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。3.温度温度重要通過影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。生产应用：温室栽培時，白天可合适提高温度；晚上可合适減少温度，以減少细胞呼吸消耗有机物，保证有机物的积累。4.矿质元素在一定范围内，矿质元素越多，光合速率就越快。超過一定浓度時，光合速率不再增長，甚至會引起细胞渗透失水，光合速率下降。生产应用：對农作物要适量施肥，不能過量。否则會导致土壤溶液浓度不小于细胞液浓度，引起细胞失水。5.水缺水會导致气孔关闭，影响CO2進入细胞中，导致光合速率下降。七、植物的午休現象夏季中午温度较高，為了減少蒸腾失水，植物會关闭气孔，此時會阻碍CO2的進入，影响光合作用，出現“光合午休”現象。八、化能合成作用1.概念：自然界中少数种类的细菌，运用体外环境中某些無机物氧化時所释放的能量来制造有机物的過程。2.举例：硝化细菌的化能合成作用（1）硝化细菌不能运用光能，但能将土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2），進而将亚硝酸氧化成硝酸（HNO3），并释放出能量。（2）硝化细菌运用這两個反应释放的化學能，将CO2和H2