第四节 能量之源——光与光合作用
方法与步骤：提取色素
制备滤纸条：长6cm 宽1cm
剪去一端的两角
在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条线
画滤液细线：细、直、齐、色浓。
用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画2—3次。
分离色素
★ 溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢
层析液
滤液细线
绿叶中色素的提取和分离
1.提取色素
①提取液：无水乙醇
②SiO2的作用：使研磨充分
③CaCO3的作用：防止研磨过程中色素被破坏
④无水乙醇：溶解色素

2.制备滤纸条
滤纸条的一端剪去两角：防止两侧色素扩散过快

3.画滤液细线
滤液线要细、直、齐：防止色素带重叠而影响分离效果
干燥后重复画2-3次：让色素多些

4.分离色素
①分离液：层析液
②滤液细线不能触及层析液：否则滤液细线中的色素将溶解到层析液中
③烧杯加盖：防止层析液中成分挥发
叶绿体中的色素提取液
外膜
内膜
基粒
基质
类囊体
三、叶绿体的结构和功能
3、叶绿体的功能
（1）光合作用的场所
（2）它内部的巨大膜表面上，不仅分布着色素，还有许多酶
一.光合作用的探究历程
人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了200多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。
植物为什么会生长？
古希腊亚里士多德认为根吸收土壤中的养分
土壤减少的重量=植物增加的重量
1771年普利斯特利的实验
结论：绿色植物可以更新空气
普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？
可能是在无光的条件下做的实验，因
为无光时，植物不进行光合作用，只
进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，
而是释放二氧化碳，所以实验失败！
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了
500多次植物更新空气的实验，结
果发现：普利斯特利的实验只有在
阳光照射下才能成功；植物体只有
绿叶才能更新污浊的空气。
1785年，法国科学家拉瓦锡发现了空
气的组成，人们才明确绿叶在光下放
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。
光能转化成化学能，储存于什么物
质中呢？也就是植物在吸收水分和
二氧化碳、释放氧气的过程中，还
产生了什么物质呢？
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:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
问题1：萨克斯的实验目的是什么？
问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？
问题3：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
验证光合作用的产物
为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽
进行对照
光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是来自水呢？
1939年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物
氧气中氧的来源进行了探究。
返回
1939年鲁宾和卡门的实验
20世纪40年代，美国科
学家卡尔文利用放射性
同位素14C标记的14CO2做
实验研究这一问题。最
终探明CO2中的碳在光合
作用中转化成有机物中
的碳的途径，这一途径
称为卡尔文循环。
1961年诺贝
尔化学奖得主
早在100多年前美国科学家恩格尔
曼就以水绵和好氧细菌为实验材
料，很好地解答了这个问题！
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，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。
场所
条件
恩格尔曼实验
恩格尔曼的实验说明了什么问题？
问题1：为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？
因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究
先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；
三、光合作用总反应式
CO2 +H2O
光能
叶绿体
(CH2O)+O2
原　料
条　件
产　　物
四、光合作用的过程
划分依据:反应过程是否需要光能
光合作用分为光反应和暗反应两个阶段
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光合作用的过程
光能
供氢
还原
多种酶
2C3
C5
固定
CO2
光反应过程
暗反应过程
能
总反应式：
光能
叶绿体
光反应与暗反应的区别与联系
光反应
暗反应
区 别
场所
条件
物质变化
水的光解
ATP的生成
CO2的固定
　C3的还原
能量变化
类囊体的薄膜上
叶绿体基质中
光、色素、酶、水
【H】、ATP、酶、CO2
光能→ATP中活跃化学能
活跃化学能→有机物中稳定的化学能
联系
1.光反应为暗反应提供【H】和ATP
2.暗反应为光反应提供ADP＋Pi
光合作用的意义
物质变化：无机物合成有机物
能量变化：光能转化为化学能
1.地球表面上的绿色植物每年大约
制造了4400亿吨有机物！
2.地球表面上的绿色植物每年储存
的能量约为7.11×1018KJ，这个数
字相当于24万个三峡电站每年所发
出的电力，相当于人类在工业生产、
日常生活和食物营养上所需能量的
100倍！
请看下面的数据：
43
1、影响光合作用强度的因素
（1）CO2的浓度
五、光合作用原理的应用
在一定范围内随CO2浓度增大而加快，但CO2达一定浓度时，光合速率不再增加。
（2）光照
a、光强度：　在一定范围内，光合作用速率随光照强度的增强而加快，但光强增加到一定强度，光合作用速率不再加快。
b、光质：　复色光（白光）下，光合速率最快；单色光中，红光下光合速率最快，蓝紫光次之，绿光最差。
(3) 温度
温度通过影响酶活性来影响光合速率。在一定范围内随温度升高，光合速率增大；温度过高会使酶活性下降，从而使光合速率减小。

（4）水分
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外，水还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用影响很大 。

（5）矿物质元素

矿质元素会直接或间接影响光合作用。N是催化作用过程中各种酶以及ATP的重要组成部分 ，P也是ATP的重要组成部分，Mg是合成叶绿素的必需元素；K与光合作用产物的运输有关。
光合作用总反应式
CO2 +H2O
光能
叶绿体
(CH2O)+O2
原　料
条　件
产　　物
怎样才能提高光合作用效率？请同学们讨论。
增加CO2 浓度
增加水分供给
延长光照时间
增加矿质元素
增强光照强度
增加光照面积
2、提高农作物光合作用强度的措施
3、适当提高光照强度、延长光照时间：人工光照
1、适当提高CO2浓度－多施农家肥； 增加通风
5、适当提高温度－白天提高温度，增加光合速率
夜晚降低温度，降低呼吸速率
2、适当增加植物体内的含水量：合理灌溉
6、适当增加矿质元素的含量：合理施肥
4、增加光照面积：合理密植
自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
7、化能合成作用
异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
光合作用
化能合成作用
——能够利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
7、化能合成作用
自养生物
五年后
1642年海尔蒙特的实验
柳树增重74.47kg
土壤只减少0.06kg
结论：植物增重主要来自水分
1771年普利斯特利的实验
结论：绿色植物可以更新空气
普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？
可能是在无光的条件下做的实验，因
为无光时，植物不进行光合作用，只
进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，
而是释放二氧化碳，所以实验失败！
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了
500多次植物更新空气的实验，结
果发现：普利斯特利的实验只有在
阳光照射下才能成功；植物体只有
绿叶才能更新污浊的空气。
1785年，法国科学家拉瓦锡发现了空
气的组成，人们才明确绿叶在光下放
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。
光能转化成化学能，储存于什么物
质中呢？也就是植物在吸收水分和
二氧化碳、释放氧气的过程中，还
产生了什么物质呢？
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:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
问题1：萨克斯的实验目的是什么？
问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？
问题3：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？
验证光合作用的产物
为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽
进行对照
光合作用的原料有水和二氧化碳，
那么，光合作用释放的氧气到底
是来自二氧化碳还是来自水呢？
随着技术的进步，人们发现了放射性
同位素，利用放射性同位素做示踪原
子，为解决氧气是来自水还是二氧化
碳提供了技术手段。1939年，美国的
科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,
用18O做示踪原子，对光合作用的产物
氧气中氧的来源进行了探究。
返回
1939年鲁宾和卡门的实验
20世纪40年代，美国科
学家卡尔文利用放射性
同位素14C标记的14CO2做
实验研究这一问题。最
终探明CO2中的碳在光合
作用中转化成有机物中
的碳的途径，这一途径
称为卡尔文循环。
1961年诺贝
尔化学奖得主
早在100多年前美国科学家恩格尔
曼就以水绵和好氧细菌为实验材
料，很好地解答了这个问题！
恩格尔曼实验
恩格尔曼的实验说明了什么问题？
问题1：为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？
因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究
先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；
光反应与暗反应的区别与联系
光反应
暗反应
区 别
场所
条件
物质变化
水的光解
ATP的生成
CO2的固定
　C3的还原
能量变化
类囊体的薄膜上
叶绿体基质中
光、色素、酶、水
[H]、ATP、酶、CO2
光能→ATP中活跃化学能
活跃化学能→有机物中稳定的化学能
联系
1.光反应为暗反应提供[H]和ATP
2.暗反应为光反应提供ADP＋Pi
光合作用
呼吸作用
有机物→ 无机物
无机物→ 有机物
物质变化
能量变化
有机物中化学能→ATP中化学能
合成有机物，贮存能量
实 质
联系
光合作用为呼吸作用提供有机物和O2；呼吸作用提供CO2和H2O
细胞质基质、线粒体
叶绿体
哪些细胞
条 件
光、色素、酶
多种酶
光能→有机物中化学能
分解有机物，释放能量
场 所
所有活细胞
含叶绿体的细胞
光合作用与细胞呼吸的关系
下列转变需经哪些生理过程才能实现？
光能
糖类等有机物中稳定的化学能
ATP中活跃的化学能
直接用于各种生命活动
①
②
③
光合作用
呼吸作用
ATP水解
思考
光合作用和呼吸作用中的化学计算
实测CO2吸收量
＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量
实测O2释放量
＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量

有机物的积累量
=光合作用产生的有机物量—细胞呼吸消耗的有机物量
光合作用
呼吸作用
物质变化
能量变化
实 质
联系
哪些细胞
条 件
代谢类型
场 所
作业：1.如何提高光合作用的强度及具体的措施？
2.比较光合作用与呼吸作用的区别和联系？（列表）
小 结
1、捕获光能的色素和结构
捕获光能的色素

绿叶中色素的提取和分离

叶绿体的结构和功能
2、光合作用的原理和应用
3、化能合成作用
光合作用的探究历程

光合作用的过程

光合作用原理的应用

探究环境因素对光合作用的影响