俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据：
①地球表面上的绿色植物每年大约制造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，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。
绿色植物储存在有机物中的能量来自哪里呢？
太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？
一 捕获光能的色素和结构
二 光合作用的原理和应用
第四节能量之源—光与光合作用
一 捕获光能的色素和结构
为什么有些植物的叶片不是绿色的?
为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
绿叶中会有哪些种类的色素呢？
它们分别是什么颜色的？
各种色素在绿叶的含量相同吗？
捕获光能的色素
一、绿叶中色素的提取和分离
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、定性滤纸、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
讨论：
1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？
2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？
（一）提取色素：
1.研磨
材料:5g鲜叶(如菠菜的绿叶)
药品
SiO2——使研磨充分
CaCO3 ——防止色素破坏
无水酒精——溶解色素
原理：色素能溶解在丙酮或乙醇等有机
溶剂中，所以可用无水乙醇提取色素。
2.过滤：
获取绿色滤液
色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。
★扩散速度与色素在层析液中的溶解度的关系：
溶解度大，扩散速度快
溶解度小，扩散速度慢
（二）分离色素
原理：
1.准备滤纸条
★要求：细而齐
重复2—3次
2.分离色素：
★层析液不能没及滤液线
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
最快
最慢
★说明色素的种类
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？
二、叶绿体的结构和功能
叶绿体的结构
这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。
酶：类囊体的薄膜上和叶绿体基质中
1880年，恩格尔曼(C.Engelmann)的实验：
问题1：为什么选用水绵做为实验材料？
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
问题2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
问题3．为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？
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；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。
为了排除环境中光线和氧的影响，
确保实验的准确性
如图，用棱镜产生的连续的不同波长、不同颜色的光照射水绵，想一想，在无氧条件下，好氧性细菌将会如何分布？为什么？
恩格尔曼的第二个实验
分析：这一巧妙的实验说明了什么？
叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用
实验表明：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。
功能：用于光合作用
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿体的作用：
叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
1．研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是 ( )
A．使各种色素溶解在丙酮中 B．使研磨充分
C．防止色素分子被破坏 D．加速研磨
巩固练习
C
2．阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于
A．绿光区 B．红橙光区和绿光区( )
C．蓝紫光区和绿光区 D．红橙光区和蓝紫光区
D
3．分别在I、II、III三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。
则I、II、III三个研钵中的溶液颜色分别是 （ ）

A．几乎无色、黄绿色、深绿色
B．深绿色、几乎无色、黄绿色
C．黄绿色、深绿色、几乎无色
D．黄绿色、几乎无色、深绿色
D
4．下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置
正确的是 ( )
 
 
 
5．纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
6．在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
B
D
A
二 光合作用的原理和应用
植物为什么会生长？
(一) 光合作用的探究历程
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（英）普利斯特利的实验
植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。
疑问：不同的人重复实验，有的成功，有的失败，原因何在？
(有光和无光)
1785年，拉瓦锡研究空气的成分后，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；
1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；
光合作用除了释放出氧气，还生成了什么物质？
1779 荷兰 英格豪斯
绿色的叶片和枝条在阳光下，才能更新空气的成分
1864年， (德) 萨克斯的实验
黑暗处理24小时
叶片一部分遮光，一部分曝光
酒精煮叶片，使绿色褪去
结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉
碘液处理叶片
曝光部分呈蓝色，遮光部分颜色没有变化
1880年，恩格尔曼(C.Engelmann)的实验：
原料/条件 场所 产物
海尔蒙特(van Helmont)

普里斯特利（J. Priestley）

英格豪斯（J. Ingen-housz）

拉瓦锡（Laroisier, A.L. ）

萨克斯（J. von Sachs）

恩格尔曼（C. Engelmann）
H20
淀粉
叶绿体
（阳光）
O2
CO2
CO2+H2O (CH2O)+O2
叶绿体
光能
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

光合作用的概念：
H2O C18O2
H218O CO2

O2 O2
O2
O2 O2
O2
O2 O2
O2
O2 O2
O2
O2 O2 O2
O2
18O2 18O2
18O2
18O2 18O2
18O2
18O2 18O2
18O2
结论:光合作用释放的氧全部来自水
20世纪30年代，（美）鲁宾和卡门的同位素标记实验：
20世纪４0年代，美国科学家卡尔文 (M.Calvin)
CO2
( CH2 O)+O2
14
CO2+ H2O
14
卡尔文循环
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
（二）光合作用的过程
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
总反应式:
叶绿体
光能
光合作用在叶绿体中是怎样进行的呢？
场所:
类囊体薄膜
叶绿体基质
光合作用过程
光反应
H2O →2 [H] + 1/2O2
水的光解：
ATP的形成：
暗反应
包括两个阶段:
原料和产物的对应关系：
（CH2O）
C
H
O
CO2
CO2
H2O
O2
H2O
能量的转移途径：
碳的转移途径：卡尔文循环
光能
ATP、NADPH中活跃的化学能
(CH2O)中稳定的化学能
CO2
C3
（CH2O）
光能变成活跃的化学能
（ATP、NADPH中）
活跃的化学能（ATP、NADPH ）变成稳定的化学能（糖类）
光反应产生的[H]，在暗反应中用于还原C3
光反应生成的ATP ，在暗反应中C3还原成糖类提供能量
水的光解 2H2O→4[H]+O2

合成ATP ADP+Pi → ATP
光
酶
光能
CO2的固定 CO2+C5 →2C3

C3还原 12C3 → →C6H12O6+6C5
酶
酶
ATP [H]
过程:光反应阶段和暗反应阶段的比较
光合作用反应式：

6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O
光合作用的意义
1、 制造有机物
2、转化并储存太阳能
3、使大气中的O２和CO２的含量相对稳定
4、对生物的进化有重要作用
需氧型生物出现
形成臭氧层
光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢
1、光照强度
光饱和点
玉米
—阳生植物
—阴生植物
在一定范围内，随着光照强度增大，光合速率增大；但光照强度过大则会抑制光合作用。
（三）影响光合作用的环境因素
光饱和点：阳生植物 > 阴生植物
光合速率日变化规律
2、二氧化碳
在一定的范围内，随着CO2浓度增大，光合
速率增大；但CO2浓度过大则会抑制光合作用。
对植物来说，大气中CO2浓度偏低
CO2饱和点
4、温度
3、光质
红光、蓝紫光 > 其它颜色 > 绿光
温度在0℃-35℃之间时，随温度的升高,光合速率加强；35℃之后酶的活性下降，光合速率开始减慢，40℃-50℃后，光合作用停止。
N：光合作用的酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分；生物膜的主要 成分，维持叶绿体正常结构和功能
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
5、矿质营养
延长光合作用时间

增加光合作用面积
增加光能利用率
提高光合作用效率
控制光照强弱

控制光质

控制温度

控制CO2供应

必需矿质元素供应　

合理灌溉
提高复种指数（轮作）
温室中人工光照
合理密植
间作套种
通风透气
在温室中施有机肥
使用CO2发生器
阴生植物
阳生植物
提高农作物产量的措施
红光和蓝紫光
适时适量施肥
保持昼夜温差
（四）应用
三、化能合成作用

2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
举例：
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
能量
自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。
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）
(硝化细菌、硫细菌、铁细菌、氢细菌等)
如：绿色植物、水藻、少数种类的细菌
人和动物、真菌、大多数的细菌
光合作用与呼吸作用的区别
总光合作用－呼吸作用=净光合作用
光补偿点：光合作用吸收二氧化碳量与呼吸作用释放的二　　
　　　　　氧化碳量，处于动态平衡时的光照强度。
b:CO2的补偿点
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；
d—e: CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。
（五）光合作用和呼吸作用中的化学计算
光合作用反应式：
6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O
呼吸作用反应式：
有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O
无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2 (植物)
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
1、光合作用中光反应阶段为暗反应阶段提供了（ ）
A．O2和C3化合物
B．叶绿体色素
C．H20和O2
D．[H]和ATP
D
练一练
2、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ） A、[H] B、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳
B
3、 光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）
A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应
B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应
D
4. 光合作用产生的氧气中的氧原子来自（ ）
A.水
B.二氧化碳
C.水和二氧化碳
D.水或二氧化碳
A
5.科学家用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子,这种碳原子的转移途径是( )
A. CO2 叶绿体 ADP
B. CO2 叶绿体 ATP
C. CO2 丙酮酸 糖类
D. CO2 C3 糖类
6.下列生物中属于异养生物的是( )
A.烟草 B.蓝藻
C.硝化细菌 D.草履虫
D
D
7．光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自 [ ]
A．呼吸作用产生的ATP和光能
B．都是呼吸作用产生的ATP
C．光能和光反应产生的ATP
D．都是光反应产生的ATP
C