俗话说“民以食为天”，动物需要以食物来维持生命，一粒种子萌发形成幼苗，一棵小树成长为参天大树，整个过程中不断有物质的积累，其质量也增加了几百以至上千倍，它的食物是什么呢？树长那麽大需要多少养料呀！这些养料又是从那里来的呢？
§5-4 能量之源 —光与光合作用
太阳光中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。
绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？
一、捕获光能的色素
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离（P97-98）
玉米中有时会有白花苗。白花苗由于不能进行光合作用，待种子中储存的养分耗尽就会死亡。
1、实验原理：
2、目的要求：
3、材料用具：
4、方法步骤：
提取(无水乙醇)、分离(层析液)
绿叶中色素的提取和分离及色素的种类
新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等
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
方法步骤：
1.提取绿叶中的色素
SiO2：使研磨充分
CaCO3：防止色素被破坏
无水乙醇：提取色素
2.制备滤纸条
减去两角的目的：
防止层析液从边缘扩散速度太快。
方法步骤：
3.画滤液细线
方法步骤：
滤液细线的要求：

细、直、齐
重复1—2次

干燥后重复画
（使分离后的色素带平整、不重叠）；
（保证色素含量，使分离后的色素条带清晰）。
（保证滤液细线“细、齐、直”）
4.分离绿叶中的色素
方法步骤：
注意:
滤液细线不能触到层析液（防止色素溶解在层析液中）
烧杯要盖上培养皿、试管要塞上棉塞（层析液易挥发且有毒）
捕获光能的色素
类胡萝卜素
叶绿素
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
(占1/4)
(占3/4)
5、观察与记录实验结果
方法步骤：
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
（橙黄色）
（黄色）
（蓝绿色）
（黄绿色）
收集到的滤液颜色太浅，可能的原因有什么？
叶绿素a、b主要吸_______________
胡萝卜素和叶黄素主要吸收__________
蓝紫光、红光
蓝紫光
（二）绿叶中色素对光的吸收特点
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
与社会联系
根据上述不同色素对不同波长的光的吸收特点，想一想，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？
1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。
1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。
思考：叶绿体中的色素能吸收光能，是不是叶绿体只能吸收光能？有没有其他功能？
二、叶绿体的结构
1、形态：
扁椭球形或球形
2、结构：
(电镜下)
小资料:
每个基粒都含有两个以上的类囊体，多着甚至达100个以上，极大的扩展了受光面积。据计算，1g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟达60m2左右。
三、叶绿体的功能
P100资料分析
叶绿体的功能
水绵+好氧细菌
黑暗
无空气
极细光束照射
完全暴露光下
实验过程
1、氧气是叶绿体释放出来的
2、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
实验结论
实验的巧妙之处
好氧细菌集中在叶绿体
被光束照射的部位
好氧细菌分布于叶绿体
所有受光部位
黑暗处用极细光束照射
暴露在光下
1 、选材
水绵—具有带状叶绿体，大，易观查
好氧细菌—可确定氧气释放的部位
2 、先放在黑暗无空气的环境中：
3 、极细的光束照射
排除环境中光和氧气的影响。
有光照部位
无光照部位
形成对照
暴露在光下
再次形成对照
总结:叶绿体的功能
叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用的酶。
“植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质，都是通过根吸收了土壤汁得到的。”
2400多年前 Aristotle
不足：未能通过实验去检验自己的理论。
你同意他的观点吗？
问题：植物生长所需的物质来自何处？
四、光合作用的探究历程
5年后
2.3kg
90.8kg
76.88kg
海尔蒙特的结论是：
水分是建造植物体的唯一原料。
柳树真的只需要水就能长大吗？你认为海尔蒙特忽视了哪些重要因素？
未考虑空气和光照对植物生长的影响。
（干燥）
（干燥）
（干燥）
柳树增重74.58kg
90.744kg
纯净的雨水
土壤减少0.056kg
1648年，海尔蒙特的柳树实验
1771年英国科学家普利斯特利
结论：植物可以更新空气
？
有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊。为什么？
不足：没有认识到光在其中的作用
普利斯特利实验
一段时间后
一段时间后
结论：植物可以更新空气
1779年，荷兰 英格豪斯
实验重复了500多次
结论：只有在光照下、只有绿叶才可以更新空气
1785年，发现了空气的组成，科学家在明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳
1845年，德国科学家梅耶
光合作用过程中光能去了哪里？
光能
化学能
储存在什么物质中？
光合

作用
一半曝光，一半遮光
在暗处放置几小的叶片
1864年萨克斯的实验
结论
目的？
碘蒸汽处理
？
遮光
是否缺少对照？自变量、因变量？
光合作用产生淀粉
消耗掉叶片中的淀粉
光是光合作用的必要条件
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？
1941年，美国的科学家鲁宾和卡门
光合作用中释放的O2全部来自H2O
A
B
结论：
方法：
同位素标记（P102）
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
36
32
14CO2
小球藻
有机物的14C
（卡尔文循环）
结论：
光合产物中有机物的碳来自CO2
20世纪40年代，美国科学家卡尔文
光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？你能用一个反应式表示出来吗?
五、光合作用的过程
1、总反应式
2、概念（P101）
CO2 + H2 O
光能
叶绿体
（CH2O)+ O2
绿色植物通过 ，利用 ，把 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。
叶绿体
光能
二氧化碳和水
有机物
氧气
光反应：
暗反应：
根据反应过程是否需要光能分为：
有光才能进行
有光、无光都能进行
3、过程
色素分子
可见光
C5
2 C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
4[H]
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固
定
还原
光反应
暗反应
供氢
供能
实质：
14
14
14
18
18
类囊体薄膜
叶绿体基质
光反应阶段
条件：
光、色素、酶
场所：
物质变化
水的光解：
ATP的合成：
基粒（类囊体薄膜）上
能量转变：
光能
酶
ATP中活跃的化学能
时间：
短促
暗反应阶段
条件：
场所：
物质变化
能量转变：
叶绿体的基质中
有机物中稳定的化学能
多种酶、[H]、ATP
CO2的固定：
CO2的还原：
2C3 (CH2O)+C5
酶
[H]、ATP
ATP中活跃的化学能
时间：
较缓慢
光反应与暗反应的区别和联系
类囊体薄膜上
叶绿体的基质
需光,色素和酶
[H]、ATP、需酶
稳定的化学能
光能 活跃的化学能
ADP、Pi
光反应
暗反应
ATP、[H]
正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，短时间内C3、C5、[H] 、ATP含量如何变化？
若突然停止CO2的供应呢？
[H] ↓ATP↓ C5↓ C3↑
C3 ↓ C5↑[H] ↑ ATP ↑
停止光照
光反应停止
[H] ↓
ATP↓
还原受阻
C3 ↑
C5 ↓
CO2 ↓
固定停止
C3 ↓
C5 ↑
六、光合作用原理的应用
光合作用强度（P104）：
光合作用强度表示方法:
单位时间内原料消耗或产物生成的量
影响光合作用强度的因素：
①自身因素——遗传因素、叶龄、叶面积
②环境因素——光照、温度、CO2浓度、
水分、矿质元素
光合速率:是光合作用强度的指标，它是指单位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。
1、实验：探究光照强度对光合作用强度的影响
（P104-105）
(一)光照强度
（1）实验原理：
（2）方法步骤：
（3）实验结论：
2、光照强度对光合作用强度的影响
（1）各种强度（速率）的表示（册P69）：
呼吸强度：
净光合强度（表观光合）：
总光合强度（实际、真正光合）：
（2）曲线图：
A
B
光照强度
0
C
呼吸
净光合
总光合
光照强度为0，不光合，只呼吸，OA=呼吸速率（恒定，因为温度不变）。
A点：
AB段：
光合速率 < 呼吸速率
B点：
光合速率 = 呼吸速率（净光合=0）
B点所示光强为光补偿点
BC段：
光合速率 > 呼吸速率
（净光合>0）
总光合速率=呼吸速率+净光合速率
C点：
光合速率达最大值
该点所示光强为光饱和点（光合达最大时所需最小光强）
内：
外：
酶活性、数量，色素含量
CO2浓度、温度、水、矿
（平移坐标）
光合速率
注意：
④应用：
适当增加光照强度，可以提高光合作用强度
①各点（段）对应气体交换情况（板书）
②阳生、阴生植物的比较
A
B
光照强度
0
C
阳生
阴生
③改变条件：
例如，该曲线是在某一CO2浓度下的，当适当提高CO2浓度时B、C点如何移动？
B点左移、C点右上移
应用：间作套种，充分利用光能、空间
A ′
B ′
C ′
A
B
CO2浓度
0
C
呼吸
净光合
总光合
只呼吸，OA=呼吸速率（恒定）。
A点：
AB段：
光合速率 < 呼吸速率
B点：
光合速率 = 呼吸速率
该点所示CO2浓度为CO2补偿点
BC段：
光合速率 > 呼吸速率
C点：
光合速率达最大值，该点所示CO2浓度为CO2饱和点（光合达最大时所需最小CO2浓度）
内：
外：
酶活性、数量，色素含量
光照强度、温度、水、矿
(二)CO2浓度
注意：
①坐标平移后曲线
②应用：
①合理密植，应“正其行，通其风”
②增施农家肥
③大棚可饲养小动物，施放干冰
OA段： ；
A点： ；
二氧化碳浓度过低，无法进行光合作用
开始进行光合时所需环境中最小的二氧化碳浓度
①光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ；
②AB段表示： ；
③ B点表示： ；
④ BC段表示： ；
酶的活性
酶
此温度条件下，光合速率最高
超过最适温度，光合速率随温度升高而下降
一定范围内，光合速率随温度升高而升高
应用：
适当增加昼夜温差，保证有机物的积累
(三)温度
A、B、C三种温度条件下植物积累有机物最多的是哪种温度？
(四)矿质元素（水）
应用：
依据作物需肥（水）规律，适时、适量施肥（灌溉）
光合速率
矿质元素
烧苗
（水淹—无氧呼吸）
（水）
曲线分析：OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。
AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体的叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。
BE段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。
应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，都是根据其原理，降低其细胞呼吸消耗有机物。
(五)叶龄
光合速率
叶龄
曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随着此因素的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
(六)多因子影响（练习册P72）
日变化：在一天中由于光照和温度在发生变化，一天中的光合速率也在发生变化。如图（5）。该图是夏季晴朗的一天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图，分析曲线回答问题。
1、AB段：
2、B点：
3、BC段：
4、C点：
只进行呼吸作用
放出的CO2 >吸收的CO2，即呼吸作用>光合作用
光合作用=呼吸作用
5、CD段：
6、DE段：
光照增强，光合作用增强，光合作用>呼吸作用
温度升高，蒸腾作用增强，气孔关闭，CO2供应不足，而影响暗反应的速率。在E点出现最严重的“午休”现象。
植物开始进行光合作用
7、EF段：
8、FG段：
温度逐渐降低，光合速率逐渐恢复。
随着光照减弱，光合作用逐渐下降。
9、G点：
10、GH段：
光合速率=呼吸速率
光合速率<呼吸速率
11、H点：
光合作用消失
12、HI段：
只进行呼吸作用
一天当中有机物积累最多的点：
G
AD段：__________________________________________
AC段：___________________________________________
CD段：____________________________________________
DH段：________________________________________
HI段：____________________________________________
D(H)点：___________________________________________
只进行呼吸作用
光合作用强度<呼吸作用强度
光合作用强度>呼吸作用强度
光合作用强度=呼吸作用强度
有机物积累最多的点：
分析下列各段的含义：
开始光合作用，但光合强度<呼吸强度
H（一天之中CO2浓度最低）
光合作用消失的点：
H点之后
光合作用强度<呼吸作用强度
异养生物(人、动物、真菌、大部分细菌)
营养类型
自养生物
光能自养生物(绿色植物、蓝藻)
化能自养生物（硝化细菌）
利用环境中现成的有机物来维持生命活动。
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。
七、化能合成作用
能量来源：
光能
能量来源：
化学能
化能合成作用
硝化作用
化能合成作用
利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O（无机物）合成糖类（有机物）。
化能自养生物