能量之源──光与光合作用

第五章第四节能量之源—光与光合作用一捕获光能的色素和构造1、捕获光能的色素色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光吸收可见的太阳光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光（蓝绿色）（黄绿色）（橙黄色）（黄色）含量约占3/4含量约占1/4叶绿体的构造2、捕获光能的构造—叶绿体（1）分布重要分布在绿色植物的叶肉细胞（2）形态普通呈扁平的椭球形或球形（3）构造外膜内膜（4）功效光合作用的场合基粒由两个以上的类囊体构成，含色素和酶基质含多个光合作用所必需的酶透明，有助于光线的透过1880年，恩格尔曼的实验隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下水绵和好氧细菌的装片1.恩格尔曼实验的结论是什么？2.恩格尔曼的实验办法有什么巧妙之处？3.从资料2能够得出什么推论？氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场合。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌能够拟定释放氧气多的部位。没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。用极细的光照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，暴露在光下的实验再一次验证明验成果叶绿体是进行光合作用的场合。讨论：叶绿体是进行光合作用的场合，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸取光能的色素分子，尚有许多进行光合作用所必需的酶。叶绿素和类胡萝卜素的吸取光谱从持续光谱能够看到不同波长的光被吸取的状况：叶绿素a和叶绿素b重要吸取蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素重要吸取蓝紫光。对绿光的吸取最少。返回光合作用的探究历程二光合作用的原理和应用1、光合作用的概念指绿色植物通过叶绿体，运用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程2、光合作用探索历程典型实验年代科学家结论17711779184518641880193920世纪40代植物能够更新空气只有在光照下植物能够更新空气植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来绿色叶片光合作用产生淀粉氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场合光合作用释放的氧来自水光合产物中有机物的碳来自CO2普利斯特利英格豪斯R.梅耶萨克斯恩格尔曼鲁宾卡门卡尔文3.光合作用的过程CO2+H2O*

(CH2O)+O2*总反映式:涉及两个阶段:光反映暗反映叶绿体光条件：光、色素、酶场合：过程水的光解：ATP的生成：叶绿体内的类囊体膜上H2O[H]+O2光、酶叶绿体中的色素ADP＋PiATP光、酶叶绿体中的色素光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中光反映阶段吸取、传递和转换光能条件：不需光，需多个酶场合：叶绿体的基质中过程CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能暗反映阶段C3+[H](CH2O)+C5酶ATPADP+Pi色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多个酶酶CH2OCO2吸取光解能固定还原酶光反映暗反映光合作用的过程过程：光反映阶段和暗反映阶段的比较光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系类囊体的薄膜上叶绿体基质中光、色素和酶ATP、[H]、多个酶光能转换成活跃的化学能（ATP中）活跃的化学能变成稳定的化学能光反映为暗反映提供[H]和ATP暗反映产生的ADP和Pi为光反映合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi

→ATP光酶光CO2的固定CO2+C5→2C3三碳的还原2C3→→C6H12O6酶酶ATP[H]光合作用的重要意义涉及人类在内的几乎全部生物的生存提供了物质来源和能量来源维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定增进生物进化从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢光合作用原理的应用（1）影响光合作用的因素光照、CO2、温度、水、矿质元素等（2）提高农作物光合作用强度的方法1、适当提高光照强度、延长光照时间3、适宜提高CO2浓度4、适宜提高温度5、适宜增加植物体内的含水量6、适宜增加矿质元素的含量2、合理密植——能够运用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量硝化细菌在生活中的应用硝化细菌放在水族箱中，能够净化水质，将高度性的氨氧化为硝酸盐，成为水草的最佳氮肥提取和分离叶绿体中的色素实验原理：叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如丙酮（酒精）等。因此能够用丙酮提取叶绿体中的色素。提取和分离叶绿体中的色素实验原理：叶绿体中的四种色素在层析液中的扩散速度不同，层析液的重要成分是石油醚，石油醚是一种脂溶性很强的有机溶剂，叶绿体中的四种色素在石油醚中的溶解度不同：溶解度最高的是胡萝卜素，它随石油醚在滤纸上扩散得最快；叶黄素和叶绿素a的溶解度次之；叶绿素b的溶解度最低，扩散得最慢。这样，几分钟后，四种色素就在扩散过程中分离开来。实验材料：菠菜叶片若干，石英砂，碳酸钙，丙酮，层析液，滤纸条，天平、棉花，剪刀，铅笔，直尺提取和分离叶绿体中的色素绿叶中色素的提取和分离操作环节：提取色素制备滤纸条画滤液细线分离色素观察与统计办法与环节称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少量的石英砂（充足研磨）和碳酸钙(中和细胞中的酸，避免镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。提取色素制备滤纸条办法与环节画滤液细线办法与环节办法与环节分离色素办法与环节分离色素讨论：1、实验中丙酮和层析液的用途是什么？2、叶绿体中的色素有哪几个？分布状况是如何的？提取和分离叶绿体中的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿体中的色素提取和分离叶绿体中的色素实验过程操作事项操作目的提取色素①选取新鲜绿色的叶片使滤液中色素含量高②研磨时加入10mL无水乙醇溶解叶片中的色素③研磨时加入少许的SiO2和CaCO3充分研磨、中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出④迅速、充分研磨防止丙酮挥发，充分溶解色素⑤盛放滤液的小试管管口加棉塞防止丙酮挥发和色素分子被氧化分离色素①滤纸预先干燥处理加快层析液在滤纸条上扩散②滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快（边缘效应）③滤液线要直、细、齐使分离的色素带平整、不重叠④滤液细线干燥后重复2～3次使分离的色素带清晰、便于观察⑤滤液线不能触及层析液防止色素直接溶解到层析液中胡萝卜素（橙黄色）叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）叶黄素（黄色）3/41/4★阐明色素的种类1.为验证光是植物生长发育的必要条件，设计以下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别解决并预期成果。下面是有关实验组或对照组的解决办法和预期成果的几个组合，其中对的的是①实验组②对照组③黑暗中培养④在光下培养⑤生长良好⑥生长不良A.②③⑤B.①③⑥C.①④⑤D.②④⑥2.阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的持续光谱，如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，持续光谱中就会出现某些黑色条带，这些条带应位于A.绿光区B.红光区和绿光区C.蓝紫光区和绿光区D.红光区和蓝紫光区3.从绿叶中提取色素，选用的最佳叶片应是A.肥嫩多汁的叶片B.鲜嫩，颜色浓绿的叶片C.革质叶片D.刚刚长出来的小嫩叶4.将单细胞绿藻置于25℃，适宜光照和充足CO2条件下培养，通过一段时间后，忽然停止光照，发现绿藻体内C3的含量忽然上升，这是由于①光反映停止，由于没有[H]和ATP供应，C3不能形成糖类等有机物，因而积累了许多C3。②暗反映仍进行，CO2与C5结合，继续形成C3。③光反映停止，不能形成ATP。④光反映仍进行，形成ATPA.④③②B.③②①C.④②D.③②5.对某植析做以下解决：甲持续光照10min；乙光照5s后再置于黑暗中解决5s，如此持续交替进行20min。若其它条件不变，则在甲、乙两种状况下植株所制造的有机物总量A.甲多于乙B.甲少于乙C.和乙相等D.无法拟定6.在封闭的温室内栽种农作物，下列哪种方法不能提高作物产量A.增大室内昼夜温差B.增加室内C02浓度C.增加光照强度D.采用绿色玻璃盖顶7.一位科学家做了以下实验：将水绵（丝状绿藻）放在暗处，一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上，这时好氧性细菌将明显聚集在A.红光的投影区域内B.红光和绿光的投影区域内C.红光和蓝紫光的投影区域内D.黄光和橙光的投影区域内8.将一棵重约0.2kg的柳树栽培在肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重大概为11kg，增加的这10.8kg重要来源于A.土壤中的矿质元素B.土壤中的水C.大气中的氧气D.大气中的CO29.在夏季中午光照最强的状况下，绿色植物的光合作用强度略有下降。这时，叶肉细胞内的C3、Ｃ５、ATP的含量变化依次是：A.升、降、升B.降、升、降C.降、升、升D.升、降、降10.离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果忽然中断CO2的供应，短临时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是A.C3化合物增多、C5化合物减少B.C3化合物增多、C5化合物增多C.C3化合物减少、C5化合物增多D.C3化合物减少、C5化合物减少

11.下图中的甲是在有光照条件下验证O2与否由绿色植物释放出来的装置，乙和丙是另外两个装置，普通可作为甲的对照实验装置的是A.只有乙B.只有丙C.乙和丙都是D.乙和丙都不是12.下图为某植物细胞部分构造，据图分析的下列叙述中，对的的是

A.a、b箭头表达的是O2进出细胞的过程B.e、f箭头表达的是CO2进出细胞的过程

C.A是叶绿体，B是线粒体D.A产生的气体在细胞内直接进入B要穿过5层膜

13.右图表达在一定光照条件下，温度对植物光合作用量（a）与呼吸作用量（b）的影响曲线图（通过测定CO2量而获得）。下列叙述中，对的的是A.该植物在25℃左右时，重量增加最大

B.该植物在20℃与30℃时，重量增加相似

C.该植物在40℃时重量减少

D.该植物在25℃时，重量增加是在5℃时的8倍

14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸取和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答下列问题：甲乙（1）甲图曲线中C点和E点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处在何种生理活动状态？。呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸取C02的量时14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸取和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答下列问题：甲乙（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的段，其中光合作用强度最高的是点，植株积累有机物最多的是点。BFDE14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸取和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答下列问题：甲乙（3）乙图中FG段C02吸取量逐步减少是由于.以致光反映产生的和逐步减少，从而影响了暗反映强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。光照强度逐步削弱ATP[H]C5

14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸取和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答下列问题：甲乙（4）乙图曲线中间E处光合作用强度临时减少，可能是由于.。温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应普利斯特利的实验（1771，英国）

植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸排出的二氧化碳是绿色植物光合作用的原料。而光合作用产生的氧，除了满足植物自己呼吸的需要外，还供应了动物。返回1779年荷兰科学家英格豪斯把带叶的枝条放到水里；阳光下，这些叶子产生氧气。这些叶子在暗处并不产愤怒泡。植物更新空气需要光英格豪斯的实验证明了光合作用的条件需要光返回把绿色植物放在暗处几小时，然后把一种叶片的二分之一曝光，另二分之一遮光，过一段时间后，用碘蒸汽解决叶片，发现遮光的那二分之一叶片没有发生颜色变化，曝光的那二分之一叶片则呈蓝色。萨克斯的实验（1864年，德国）1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉返回20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：结论：光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。返回1948年，美国科学家梅尔文•卡尔文追踪了光合作用过程中二氧化碳中的碳素的变化，从而探明了碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环返回影响光合作用的因素①光照强度真正光合速率=净光合速率+呼吸速率②温度光合作用呼吸作用t吸收或释放量CO2③CO2浓度b:CO2的赔偿点c:CO2的饱和点a—b:CO2太低，农作物消耗光合产物；b—c:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；c—d:CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；