光合作用 馨凝 教師版

1、能量之源光與光合作用課前準(zhǔn)備，鉆研教材一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)1、 對絕大多數(shù)生物來說，活細(xì)胞所需能量的最終源頭是來自。2、 將光能轉(zhuǎn)換成細(xì)胞能夠利用的化學(xué)能的。3、 玉米種有時會出現(xiàn)白化苗，白化苗由于不能進(jìn)行，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就 會死亡。4、葉綠體的結(jié)構(gòu)（1） 在下觀察，水稻、柑橘等被子植物的葉綠體一般 。（2） 在下觀察，葉綠體的外表有膜，內(nèi)部有許多_，基粒與基粒之間充滿 了。（3） 每個基粒都由一個個圓餅狀的 堆疊而成，這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為，吸收光能的色素，就分布在上。（4）每個基粒都含有以上的類囊體，多者可達(dá)100個以上，如此多的基粒和類囊體極 大地擴(kuò)展了。（5）是進(jìn)行光合作用的場所

2、，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸收光能 的，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的。5、捕獲光能的色素（1） 葉綠體色素 （水溶性的or脂溶性的），能夠溶解在有機(jī)溶劑中， 故可用無水乙醇提取綠葉中的色素。（2） 綠葉中的色素不只種，它們都能溶解在中，但在層析液中的溶解度不同： 溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得；反之則慢。6、綠葉中色素的提取和分離【1】提取綠葉中的色素（1） 稱取5 g的綠葉，放入研缽中。（2） 向研缽中放入少許和，再加入10 mL無水乙醇，進(jìn)行迅速、充分的研磨。（二氧化硅有助于，碳酸鈣可防止。）（3） 將研磨液迅速倒入 （漏斗基部放一塊單層尼龍布）中進(jìn)行過濾。將濾 液收集到試管

3、中，及時用棉塞將試管口塞嚴(yán)?！?】制備濾紙條將 定性濾紙剪成長與寬略小于試管長與寬的濾紙條，將濾紙條的一端，并在距這一端cm處用鉛筆畫一條橫線?！?】畫濾液細(xì)線用毛細(xì)吸管吸取 濾液，沿鉛筆線地畫出一條細(xì)線。待 后，再畫一兩次?！?】分離綠葉中的色素將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條（一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意，不能讓濾液細(xì)線觸 。（也可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。）7、葉綠體色素綠葉中的色素（含量約占）葉綠素a（） （黃綠色）（含量約占） （橙黃色）葉黃素（）*因?yàn)槿~綠素對 吸收最少，綠光被反射出來，所以葉片呈現(xiàn)綠色。二、光合作用的原理和應(yīng)用1、光合作用的

4、定義：02、光合作用的探究歷程：1771年，英國科學(xué)家普利斯特利通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)i o1779年荷蘭科學(xué)家英格豪斯實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā) o1845年德國科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出 1864年德國科學(xué)家薩克斯做了一個實(shí)驗(yàn)證明 o1941年美國科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素進(jìn)行了探究，證明得到03、科學(xué)家通過追蹤同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程，這種方法叫做同 位素標(biāo)記法。4、 光合作用反應(yīng)方程式：o5、 光反應(yīng)的場所 上，原料是，動力是，產(chǎn)物，光反應(yīng)階段的生化過程有兩個：水的光解 )和ATP的形成()o6、 暗反應(yīng)場所是，原料是，動力是ATP水解釋放的能量，產(chǎn)物是，暗反應(yīng)階段所發(fā)生的生化

5、過程有兩個：和 o7、 影響光合作用的因素主要有、和 等。(1 )溫度主要影響，進(jìn)而影響光合作用的進(jìn)行o水分對光合作用的影響主要是因?yàn)楣庹諒?qiáng)度影響水分的散失，而影口 的開閉，進(jìn)而影響 的進(jìn)入在大棚蔬菜等植物栽種過程中，可采用白天適當(dāng)提高溫度、夜間適當(dāng)降低溫度的方法，來提高作物的產(chǎn)量，這樣做的原理 o一、光合作用的探究歷程重難點(diǎn)講解時間科學(xué)家實(shí)驗(yàn)過程、方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論1771 年普利斯特利點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物，密閉一蠟燭不熄滅 小鼠與綠色植物，密閉一一小鼠不易窒息植物可以更 新空氣1779 年英格豪斯植物更新空氣只有在光照下且只有綠葉才能更新空氣植物更新空氣需要綠葉和陽光1845 年梅耶根

6、據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律推測植物進(jìn)行光 合作用時，吧 光能轉(zhuǎn)換成 化學(xué)能儲存 起來1864 年薩克斯碘蒸氣黑暗 廠曝光深藍(lán)色綠色葉片光合作用產(chǎn)生 淀粉綠葉12h遮光無顏色碘蒸氣變化1880 年恩格爾曼水綿L切E、.，十-好氧菌只分布在光 :黑暗束照射部位的周圍O2是葉綠體 釋放出來的， 葉綠體是光 合作用的場 所好氧菌J無空氣1完全曝光一好氧菌分布在所有受光部位1941 年魯賓、卡門H218O、CO2釋放 18O2向植物提供LH2O、C18O2釋放 O2（放射性同位素標(biāo)記法、對照法）光合作用釋放的氧全部來自于水20世紀(jì)40年代卡爾文用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，然 后追蹤檢測其放射

7、性探明了 CO2 中的碳在光 合作用中轉(zhuǎn) 化成有機(jī)物 中碳的途徑* （1）普里斯特利：缺少空白對照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說服力不強(qiáng)。（2）薩克斯：自身對照，自變量為光照（一半曝光，另一半遮光），因變量為顏色變化。 實(shí)驗(yàn)中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中的淀粉，曝光與遮光形成對照，檢驗(yàn)試劑為碘蒸氣， 檢驗(yàn)前用酒精浴加熱處理，目的使溶解色素。（3）恩格爾曼選用水綿做實(shí)驗(yàn)材料的好處：葉綠體呈帶狀，便于觀察，所用細(xì)菌的異化 作用類型為好養(yǎng)型。（4）魯賓和卡門：相互對照，自變量為標(biāo)記物質(zhì)Hr。和C18O2），因變量為O2的放射 性，其方法為放射性同位素標(biāo)記法?！倦S堂練習(xí)】1、卡爾文用同位素標(biāo)記法追蹤碳素在光合作用過程中

8、的運(yùn)行：在供給小球藻14CO 2后的密 閉玻璃容器內(nèi)，相隔不同時間取樣，殺死細(xì)胞并以層析法分析細(xì)胞代謝產(chǎn)物。發(fā)現(xiàn)7s后的 代謝產(chǎn)物中有多達(dá)12種產(chǎn)物含有放射性，而5s內(nèi)的代謝產(chǎn)物大多集中在一種物質(zhì)上，該物質(zhì)是A. C5B. C3C.葡萄糖D.丙酮酸二、光合作用的過程過程光反應(yīng)暗反應(yīng)圖解光- 1-j - r- “ * * - +NADPll初 L 催：:分解；:A ):h3o :_ _ ., 11!光能轉(zhuǎn)換 電能轉(zhuǎn)換成 活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)換 成電能活躍化學(xué)能 成穩(wěn)定化學(xué)能實(shí)質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并放出02同化C02形成有機(jī)物時間短促，以微秒計較緩慢條件必須在光下有光、無光都可以場所葉綠體類囊體.薄膜葉綠

9、體基質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化水光解光2H204H+O2 fATP的合成酶 ADP+PiiATP|C()2CO2固定 (2C3rH L-ATPC3的還原022、根據(jù)同位素示蹤法判斷C、H、0的轉(zhuǎn)移途徑（1） 3H20光反應(yīng) 3H暗反應(yīng) （C3H2O）+3H2O（2） 14C18O2C02 固定 214C3C02還原 （14CH218O）+H218O三、外界條件變化對葉綠體內(nèi)物質(zhì)含量的影響環(huán)境因素的變化光照（CO供應(yīng)不變）co （光照不變）較強(qiáng)一弱弱一較強(qiáng)CO2供應(yīng)減少CO2供應(yīng)增加H、 ATP減少或沒有增加增加減少C 3增加減少減少增加C 5減少增加增加減少（CH0）生成量減少或沒有增加減少或沒有增加【隨堂練

10、習(xí)】6、離體的葉綠體在光照下進(jìn)行穩(wěn)定光合作用時，如果突然中斷CO2氣體的供應(yīng)，短暫時間內(nèi)葉綠體中c化合物與c化合物相對含量的變化是（）235A. C3化合物增多，C5化合物減少B. C3化合物增多，C5化合物增多C. C；化合物減少，C；化合物增多D. C；化合物減少，C；化合物減少7、將植物在適宜的光照，溫度和充足的CO2的條件下栽培，如果將環(huán)境中的CO2含量突然將至極低水平，此時葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3，C5，和ATP的含量變化情況依次是（ ）A、上升，下降，上升B、下降，上升，下降C、下降，上升，上升D、上升，下降，下降8、下圖甲表示A植物光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線。圖乙表示A植物光合速率

11、在不 同光照強(qiáng)度環(huán)境條件下，光合速率受CO2濃度影響的變化曲線。a點(diǎn)與c點(diǎn)相比較，c點(diǎn)時 葉肉細(xì)胞中C3的含量；b點(diǎn)與c點(diǎn)相比較，b點(diǎn)時葉肉細(xì)胞中C5的含量依次是（）A.高、高B.低、基本一致C.低、高D.高、基本一致二氧化碳旅度 乙四、光合作用的影響因素及曲線分析因素圖像關(guān)鍵點(diǎn)的含義在生產(chǎn)上的應(yīng)用A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時只進(jìn)行呼吸作用，釋放CO2的量，適當(dāng)提高光表明此時的呼吸強(qiáng)度。照強(qiáng)度AB段表明隨光照強(qiáng)度加強(qiáng)，（2）延長光合作C 1 o光合作用逐漸加強(qiáng)，CO2的釋用時間（例：輪2放量逐漸減少，有一部分用于作）單業(yè).ft光補(bǔ)償點(diǎn)/光合作用；到B點(diǎn)時，呼吸作（3）對溫室大棚, 光 因量 x 蜓光

12、用釋放的CO,全部用于光合用無色透明玻璃照子 口強(qiáng)/光飽和點(diǎn)1倍，合y作作2作用，即光合作用強(qiáng)度=呼吸若要降低光影擊/d pH*作用強(qiáng)度，稱B點(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn)合作用則用有色, 度 響c=-級里-.光照強(qiáng)度（植物白天光照強(qiáng)度應(yīng)在光補(bǔ)玻璃。如用紅色? 、A在黑暗條件下償點(diǎn)以上，植物才能正常生玻璃，則透紅光釋呼吸所放出的C02量長）。吸收其他波長的BC段表明隨著光照強(qiáng)度不斷光，光合能力較加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加白光弱。但較其強(qiáng)，到C點(diǎn)以上不再加強(qiáng)了。他單色光強(qiáng)。C點(diǎn)為光合作用的飽和點(diǎn)。光 合 面 積“ Awmv2 4 6 8OA段表明隨葉面積的不斷增 大，光合作用實(shí)際量不斷增 大，A點(diǎn)為光合作用面積的飽

13、 和點(diǎn)，隨葉面積的增大，光合 作用不再增強(qiáng)，原因是有很多 葉被遮擋在光補(bǔ)償點(diǎn)以下。OB段干物質(zhì)量隨光合作用增 強(qiáng)而增加，而由于A點(diǎn)以后光 合作用量不再增加，而葉片隨 葉面積的不斷增加OC段呼吸 量不斷增加，所以干物質(zhì)積累 量不斷降低如BC段。植物的葉面積指數(shù)不能超過C 點(diǎn)，若超過C點(diǎn)，植物將入不 敷出，無法生活下去。適當(dāng)間苗、修剪， 合理施肥、澆水， 避免陡長，封行 過早，使中下層 葉子所受的光照 往往在光補(bǔ)償點(diǎn) 以下，白白消耗 有機(jī)物，造成不 必要的浪費(fèi)。溫 室栽培植物時， 可增加光合作用 面積，合理密植 是增加光合作用 面積的一項(xiàng)重要 措施。氧化碳濃度C t o z 吸收CCL補(bǔ)償點(diǎn)凈總量

14、和點(diǎn)!普-普，/N歡在-一/BC劇用。球C V Z疇危出的cos 放 量CO2是光合作用的原料，通過 影響暗反應(yīng)來影響光合速率。 植物的光合速率在一定范圍 內(nèi)隨著CO2濃度的增加而增 強(qiáng)，但當(dāng)CO2濃度達(dá)到一定值 時，光合速率不再增強(qiáng)。如果 CO2濃度繼續(xù)升高，光合作用 不但不會增加，反而奧下降， 甚至引起植物CO2中毒而影響 植物正常的生長發(fā)育。植物光合作用的最適CO2濃度 為0.1%，而空氣中CO2僅為 0.03%，因此適當(dāng)增加空氣中 CO2濃度，可提高光合作用速 率。溫室栽培植物時 適當(dāng)提高室內(nèi) CO2的濃度，如 釋放一定量的干 冰或多施有機(jī) 肥，使根部吸收 的CO2增多。大 田生產(chǎn)“正

15、其行， 通其風(fēng)”，即為提 高CO2濃度、增 加產(chǎn)量溫度1 010 40釧上度光合作用是在酶催化下進(jìn)行 的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10 C35 C下正 常進(jìn)行光合作用，其中AB段 (10C35C)，隨溫度的升高 而逐漸加強(qiáng)，B點(diǎn)(35C)以上 光合酶活性下降，光合作用開 始下降，40C50C光合作用 幾乎完全停止適時播種溫室栽培植 物時，白天適當(dāng) 提高溫度，晚上 適當(dāng)降溫植物“午休” 現(xiàn)象的原因之一葉齡戛/匕OA段為幼葉，隨幼葉的不斷 生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi) 葉綠體不斷增多，葉綠素含量 不斷增加，光合作用速率不斷 增加。AB段為壯葉，葉片的 面積、葉綠體和葉綠素都處于 穩(wěn)定狀態(tài)，光

16、合速率也基本穩(wěn) 定。BC段為老葉，隨葉齡的 增加，葉片內(nèi)葉綠素被破壞， 光合速率也隨之下降農(nóng)作物、果樹管 理后期適當(dāng)摘除 老葉、殘葉及莖 葉蔬菜及時換新 葉，都是根據(jù)其 原理。又可降低 其呼吸作用消耗 有機(jī)物礦質(zhì)元素1虻或曠威元 1、相關(guān)名詞的概念：（1）光補(bǔ)償點(diǎn)：當(dāng)植物在某一光照強(qiáng)度條件下，進(jìn)行光合作用所吸收的CO2與該溫度條件下 植物進(jìn)行呼吸作用所釋放的CO2量達(dá)到平衡時的光照強(qiáng)度，這時光合作用強(qiáng)度主要是受光反 應(yīng)產(chǎn)物的限制。（2）光飽和點(diǎn)：當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定強(qiáng)度后，植物的光合作用強(qiáng)度不再增加或增加很少 時的光照強(qiáng)度，此時的光合作用強(qiáng)度是受暗反應(yīng)系統(tǒng)中酶的活性和CO濃度的限制。2（3）一

17、般陽生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)比陰生植物高。（4）總光合作用：指植物在光照下制造的有機(jī)物的總量（吸收的CO2總量）。（5）凈光合作用：指在光照下制造的有機(jī)物總量（或吸收的CO2總量）中扣除掉在這一段時 間中植物進(jìn)行呼吸作用所消耗的有機(jī)物（或釋放的CO2）后，凈增的有機(jī)物的量。（6）CO2補(bǔ)償點(diǎn)：植物光合作用吸收的CO2與細(xì)胞呼吸釋放的CO2相等時的CO2濃度。（7）CO：飽和點(diǎn)：CO2達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度就不再增加，這時的血濃度稱為CO2礦質(zhì)元素是光合作用的產(chǎn)物 葡萄糖進(jìn)一步合成許多 有機(jī)物時所必需的物質(zhì)。如缺 少N，就影響蛋白質(zhì)（酶）的合 成;缺少P就會影響ATP的合 成；缺少M(fèi)g就

18、會影響葉綠素 的合成合理施肥可促進(jìn) 葉片面積增大， 提高酶的合成 率，提高光合作 用速率多 因 子 影 響圖 像.十m八一以淺.由4島故度C。：丁7如房h 如矗%照強(qiáng)度含義p點(diǎn)時，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨其因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提 高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時，橫坐標(biāo)所表示的因子，不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可 采取適當(dāng)提高圖示的其他因子應(yīng)用溫室栽培時，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可 同時適當(dāng)充加co2，進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和co2濃度以 提高光合作用速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過增加光照強(qiáng)

19、度，調(diào)節(jié)或增加co2濃度來充分 提高光合效率，以達(dá)到增產(chǎn)的目的的飽和點(diǎn)。2、光的波長也影響光合作用的速率，通常在紅光下光合作用最快，藍(lán)紫光次之，綠光最慢。【隨堂練習(xí)】9、如圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示因素外，其他因素均控 制在最適范圍內(nèi)。下列分析錯誤的是（）甲圖中a點(diǎn)的限制因素可能是葉綠體中酶的數(shù)量乙圖中d點(diǎn)與c點(diǎn)相比，相同時間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C3的生成量多圖中M、N點(diǎn)的限制因素是光照強(qiáng)度，P點(diǎn)的限制因素是溫度丙圖中，隨著溫度的升高，曲線走勢將穩(wěn)定不變11.1牛Ti澀疝皿匕 h，抵祐度光舍速率10、將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室， 定葉片光合作用的強(qiáng)度（以CO2吸收

20、速率表示）， （）如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)左移如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增加，a點(diǎn)右移，b點(diǎn)右移如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增加，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移調(diào)節(jié)小室CO2測定結(jié)果如圖濃度，在適宜光照強(qiáng)度下測。下列相關(guān)敘述，正確的是b CO,濃度2co吸收速率11、測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是（）光照相同時間，35C時光合作用制造的有機(jī)物 的量與30C相等光照相同時間，在20C條件下植物積累的有 機(jī)物的量最多溫度高于25C時，光合作用制造的有機(jī)物的 量開始減少兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的與呼

21、吸作用 消耗的有機(jī)物的量相等12、右圖表示某種綠色植物在30C時光合作用、細(xì)胞呼吸與光照強(qiáng)度的關(guān)系（已知光合作用、細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25C和30C）。若溫度降到25C（原光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度不變），理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)A、B、C移動方向分別為（ ）A、下移、右移、上移B、下移、左移、下移C、上移、左移、上移D、上移、右移、上移五、綠葉中色素的提取和分離1、實(shí)驗(yàn)原理（1）提取原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇（或丙酮）中，所以用無水乙 醇可提取綠葉中的色素。（2）分離原理：色素在層析液中的溶解度不同：溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上 擴(kuò)散得快；溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條

22、上擴(kuò)散得慢，因而可用層析液將不同的色 素分離開。2、實(shí)驗(yàn)過程、注意事項(xiàng)及操作目的色素種類主要吸收的光色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素類胡蘿卜素藍(lán)紫光橙黃色最少最高最快葉黃素黃色較少較高較快葉綠素a葉綠素b葉綠素紅光和藍(lán)紫光藍(lán)綠色黃綠色最多較多較低最低較慢最慢U（2）結(jié)果分析色素帶的條數(shù)與色素種類有關(guān)，四條色素帶說明有四種色素。色素帶的寬窄與色素含量有關(guān)，色素帶越寬說明此種色素含量越多。色素擴(kuò)散速度與溶解度有關(guān)，擴(kuò)散速度越快說明溶解度越大。相鄰兩條色素帶之間距離最遠(yuǎn)的是胡蘿卜素和葉黃素，最近的是葉綠素a和葉綠素b。色素帶最寬的是葉綠素a，最窄的是胡蘿卜素，葉綠素b比葉黃素寬。4、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新本實(shí)驗(yàn)中在圓形濾紙中央點(diǎn)一滴層析液，對葉綠體中的色素進(jìn)行層析，會得到近似同心圓的 四個色素環(huán)，由內(nèi)到外依次是黃綠色、藍(lán)綠色、黃色、橙黃色。* （1）采取定性濾紙時，注意雙手盡量不要接觸紙面，以免手上的油脂或其他臟物污染濾 紙。（2）折。（3）（4）根據(jù)試管的高度制備濾紙條