第4节 能量之源——光合作用
实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)
目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类
材料用具：新鲜的绿叶、无水乙醇等
方法步骤：
1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条
3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素
5.观察和记录
一.绿叶中色素的提取和分离
提取
1.研磨
SiO2（帮助研磨）
CaCO3（防止叶绿素被破坏）
2.提取液
无水乙醇（绿叶中的色素溶于有机溶剂）
3.过滤
单层尼龙布
分离

1.制备滤纸条 2.画滤液细线
3.分离（纸层析法）
原理：色素在层析液中的溶解度不同
层析液：93号汽油或石油醚：丙酮：苯=20：2：1
胡罗卜素
叶黄素

叶绿素a
叶绿素b
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
吸收可见的太阳光
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
四叶绿体、光合色素及分离提取实验
（一） 叶绿体
（二）光合色素
叶绿体中的色素：
叶绿素
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
主要吸收红光和蓝紫光
3/4
类胡萝卜素
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
主要吸收蓝紫光
1/4
绿光吸收的最少
植物利用下列哪种光进行光合作用效果最好?
A、可见光 B、蓝紫光和红橙光
C、绿光 D、红外光
叶绿体的结构
色素：位于基粒类囊体的薄膜上
酶：基粒类囊体的薄膜上和叶绿体基质中
扩大了膜面积
将一棵重约0.2Kg的柳树，栽培于肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重达11Kg，增加的质量主要来源于
A．大气中的CO2
B．大气中的氧
C．土壤中的矿质元素
D．土壤中的水
结论：
1771年 普利斯特利的实验
光合作用的探究历程
植物可以更新空气，但忽略了光的作用。
1785年，发现了空气组成,才明确绿色植物在光照下释放氧气，吸收二氧化碳。
1779年，英格豪斯（J.Ingen-housz）发现：
普里斯特利的实验只有在光下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。
光合作用的探究历程
1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）：
根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来了。
1864年，萨克斯(Julius von Sachs)的实验：
光合作用的探究历程
光合作用的探究历程
1864 萨可斯的实验
饥饿处理
设置对照
酒精隔水加热
碘蒸气处理
消耗有机物
一半遮光一半曝光
去除颜色干扰
检验淀粉
结论：
1.光合作用的产物有淀粉
2.光合作用离不开光
实验材料:水绵
光合作用的探究历程
1880年 恩格尔曼实验材料:水绵（叶绿体带状）
结论：氧气是由叶绿体放出的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
结论：光合作用中释放的O2全部来自H2O
A
B
20世纪30年代 鲁宾和卡门的同位素标记法实验
光合作用的探究历程
在光合作用实验里，如果所用的水中有0.20%的水分子含有18O,二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含有18O,那么植物进行光合作用释放的氧气中,含18O的比例为
A、0.20% B、0.44%
C、0.64% D、0.88%
用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)
光合作用的探究历程
水
二氧化碳
有机物
氧气
能量
叶绿体
共同探究
光反应
H2O → [H] + O2
水的光解：
ATP的形成：
暗反应
光合作用的过程分析
叶绿体中的色素
供氢
酶
供能
还原
多种酶参加催化
(CH2O)蛋白质脂肪
ADP+Pi
酶
ATP
2C3
C5
固定
CO2
H2O
水在光下裂解
光反应
暗反应
H2O
O2
[H]
绿色植物光合作用与呼吸作用的相互联系：
植物细胞内的叶绿体
细胞质基质和线粒体
CO2、H20
C6H12O6,或(和02）
有机物和O2
C02和H2O/乳酸/酒精和CO2
光能、酶、CO2
（O2）、酶
据图回答，以下说法正确的是（ ）

X和Y物质都代表三碳化合物
1、4都有[H]产生，2、3都需要消耗ATP
1发生在细胞质基质中，2发生在叶绿体基质中
1234都没有消耗氧气，也没有产生氧气
糖
CO2
X
Y
1
2
3
4
C3
丙酮酸
C3的还原
CO2的固定
有氧呼吸第一阶段
有氧呼吸第二阶段
提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释，正确的是（ ）

A.未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D.胡罗卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高
答案：C
下图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入ADP，磷酸盐、叶绿体等，实验时按图示控制进行，并不断测定有机物合成率，用此数据绘成曲线。请你用已学的光合作用知识， 解释曲线形成的原因。
A B
有机物合成率
C
D
光照、无CO2
黑暗、有CO2
时间
（1）AB （2）BC段 （3）CD段
因为没有CO2，只进行光反应，所以无有机物积累
因为AB段为暗反应提供了ATP和[H]，加之CO2供给，暗反应能够进行，有 机物合成率上升
因无光不能进行光反应，随着光反应产物的消耗，暗反应逐渐减弱，有机物合成率逐渐降低
光合作用原理的应用和化能合成作用
光合作用强度 ：
1.概念：
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

2.表示方法：
用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
影响因素：
空气中CO2 的浓度
土壤中水分的含量
光照的强度、时间以及光的成分
温度的高低
应用
控制光照的强弱和温度的高低，适当增加作物环境中CO2 的浓度来提高光合作用强度
1、曲线AB段表明光合作用强度随光照增强而 。
2、对于C点光合作用减弱的解释是：由于中午 过高 过大，叶片气孔关闭，使 供应大量减少，以致 反应阶段植物提内的五碳化合物不能与之结合，使 的形成大为减少。
3、DE段光合作用强度下降的原因是 ，以致 反应阶段产生的 减少，因而影响 反应的进行。
练习巩固
增强
温度
蒸腾作用
CO2
暗
C3
光照强度减弱
光
[H]、ATP
暗
1．光照强度对光合作用强度的影响
单一变量坐标图分析
(1)描述光照强度对光合作用强度影响的曲线并指出A、B、C三点的生理含义？
(2)如果是阴生植物，B点在横轴上是向左移还是向右移？
(3)如果自然界中某种植物，在白天光照强度较长时间为B的条件下能否正常生长？
（4）根据上图，你认为采取什么措施能增加光合产量？
间作套种，
光合面积－－－
阴生，阳生－－－
合理密植
在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下：
OA 段代表植物呼吸速率
OD 段表示植物表观光合作用速率
OA + OD 段表示真正光合速率
表观光合速率和真正光合速率的关系
总光合速率=净光合速率＋呼吸速率
真正光合速率=表观光合速率＋呼吸速率。
2．CO2浓度对光合作用强度的影响
单一变量坐标图分析
（1）描述CO2浓度对光合作用强度影响的曲线并指出关键点的生理含义？
（2）根据CO2浓度对光合作用影响的曲线，你认为采取什么措施能增加光合产量？
某同学将丝状绿藻放在三棱镜下用阳光照射,则可以在哪些频率范围内聚集着最多的好氧细菌?
A、红光和蓝紫光 B、黄光和蓝紫光
C、红光和绿光 D、蓝紫光和绿光
3．温度对光合作用强度的影响
单一变量坐标图分析
如果想要提高产量，如何控制温度？
控制昼夜温差
金榜P60 典例1
化能合成作用：

利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量把无机物合成为有机物。如硝化细菌。
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
举例：
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
能量
自养生物:
以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。
异养生物:
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
所需的能量来源不同（光能、化学能）
例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
根据能否利用无机物制造有机物
自养型:
光合作用(如绿色植物)
化能合成作用(如硝化细菌)
异养型:
动物,真菌和大多数细菌
根据有机物氧化分解过程中对氧的需求
需氧型:
厌氧型:
兼性厌氧型:
多数动植物,真菌,一些细菌
乳酸菌,寄生在动物体内的寄生虫
如酵母菌
(同化作用)
(异化作用)
细胞代谢类型
在天气晴朗的早晨，摘取一植物叶片甲，于1000C下烘干，称其重量；到黄昏时，再取同一株上着生位置与叶片形状都与甲基本相同的叶片乙，同样处理，称其重量，其结果是
A、甲叶片比乙叶片重 B、乙叶片比甲叶片重
C、两叶片重量相等 D、不一定
3对某植株做如下处理：（甲）持续光照10分钟；（乙）光照5秒，再黑暗处理5秒，连续交替20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下，植株所制造的有机物总量是（ ）
A甲>乙 B甲<乙 C甲=乙 D无法确定
4光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ）
A水分产生的[H]数量不足
B叶绿体利用的光能合成的ATP不足
C空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用
D暗反应中三碳化合物产生的量太少

5下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ）
A增大O2浓度 B增大CO2浓度
C增强光照 D调节室温
D
A
（2000年广东）将生长状况相同的同一种树的幼苗分成若干组，分别置于不同日温和夜温组合下生长（其他各种条件相同）。一定时间后测定幼苗的高度，结果如下表：
最差和最佳组合分别是
出现上述结果的原因是
日17夜17；日30夜17。
白天温度高有利于幼苗进行光合作用合成有机物，幼苗在夜间只进行呼吸作用，高温时呼吸作用强烈，消耗有机物，不利于生长，昼夜温差大，有利于积累有机物，幼苗生长快。