光與光合作用

1、第12講 能量之源光與光合作用（同位素標記法的實驗應(yīng)用、 探究影響光合作用的環(huán)境因素）一、捕獲光能的色素和場所1光合色素(1)光合色素的種類：葉綠體中的光合色素有葉綠素和類胡蘿卜素兩類。葉綠素分為葉綠素a和葉綠素b兩種，均不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有機溶劑中。葉綠素a呈藍綠色；葉綠素b呈黃綠色。類胡蘿卜素包括胡蘿卜素和葉黃素兩種，顏色分別是橙黃色和黃色。(2)功能：葉綠素主要吸收紅光和藍紫光；類胡蘿卜素則主要吸收藍紫光。(3)色素與吸收光譜 2葉綠體的結(jié)構(gòu) (1)葉綠體的結(jié)構(gòu)：如下圖，由外膜、內(nèi)膜、葉綠體基質(zhì)和基粒(由類囊體構(gòu)成)組成，與光合作用有關(guān)的酶分布于基粒的類囊體及基質(zhì)中。

2、光合作用色素分布于類囊體薄膜上，因此光反應(yīng)的場所是類囊體薄膜。 (2)葉綠體擴大反應(yīng)面積的方式是類囊體薄膜疊加形成基粒。 (3)功能：葉綠體是進行光合作用的場所。 (4)分布：葉綠體主要分布在植物的葉肉細胞和幼嫩的皮層細胞。在高等植物中，尤其是在被子植物中，葉綠體在細胞質(zhì)中的位置隨光照強度而變化，在強光下，葉綠體以窄面受光，避免過強的光照對葉綠體的傷害，在弱光下，以寬面受光，以接受更多的光能。 二、“綠葉中色素的提取和分離”實驗 1實驗原理 (1)色素溶于有機溶劑而不溶于水，可用無水乙醇等有機溶劑提取綠葉中的色素。 (2)各種色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則

3、慢，從而使各種色素相互分離。2方法步驟(1)提取色素稱取綠葉剪碎研磨：加入少許SiO2、CaCO3和10 mL無水乙醇過濾：漏斗基部放一塊單層尼龍布收集濾液(2)制備濾紙條長與寬略小于試管，在一端剪去兩角在距剪去兩角的一端1 cm處畫鉛筆線 (3)畫濾液細線 沿鉛筆線畫一條直且均勻的濾液細線 干燥后，再畫一兩次 (4)色素分離 將濾紙條插入有3 mL層析液的試管中，有濾液細線的一端朝下 (5)觀察結(jié)果：濾紙條上色素帶有四條，如圖： 3實驗中幾種化學(xué)試劑的作用 (1)無水乙醇用于提取綠葉中的色素。 (2)層析液用于分離綠葉中的色素。 (3)二氧化硅可增加杵棒與研缽間的摩擦力，破壞細胞結(jié)構(gòu)，使研磨

4、充分。 (4)碳酸鈣可防止研磨過程中色素被破壞。 4實驗中的注意事項 (1)選材：應(yīng)選取鮮嫩、顏色深綠的葉片，以保證含有較多的色素。 (2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物質(zhì)的量要成比例，以保證提取較多的色素和色素濃度適宜。 (3)畫濾液細線：用力要均勻，快慢要適中。濾液細線要細、直，且干燥后重復(fù)畫一兩次，使濾液細線既有較多的色素，又使各色素擴散的起點相同。 (4)色素分離：濾液細線不要觸及層析液，否則濾液細線中的色素分子將溶解到層析液中，濾紙條上得不到色素帶。 5色素提取液呈淡綠色的原因分析 (1)研磨不充分，色素未能充分提取出來。 (2)稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液濃度小

5、。 (3)未加碳酸鈣或加入過少，色素分子部分被破壞。 四、光合作用的過程 1總反應(yīng)式： 2光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較：比較項目光反應(yīng)暗反應(yīng)實質(zhì)光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，并放出O2同化CO2形成有機物時間短促，以微秒計較緩慢條件需葉綠素、光、酶不需葉綠素和光，需要多種酶比較項目光反應(yīng)暗反應(yīng)場所在葉綠體類囊體結(jié)構(gòu)的薄膜上進行在葉綠體內(nèi)的基質(zhì)中進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)換光能活躍化學(xué)能，并儲存在ATP和H中ATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能續(xù)表續(xù)表比較項目光反應(yīng)暗反應(yīng)圖解關(guān)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑H、能量ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進行；沒有暗反應(yīng)，有機物無法合成 3.當(dāng)條件

6、改變時，C3、C5、ATP、H含量變化停止光照CO2供應(yīng)不變突然光照CO2供應(yīng)不變光照不變停止CO2供應(yīng)光照不變CO2大量供應(yīng)C3增加減少減少增加C5減少增加增加減少ATP和H減少增加增加減少 五、影響光合作用的因素及光合作用原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用 1光照強度(1)曲線分析(如右圖)A點光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。 AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。 B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度(光照

7、強度只有在B點以上時，植物才能正常生長)，B點所示光照強度稱為光補償點。 BC段：表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上不再加強了，C點所示光照強度稱為光飽和點。 (2)應(yīng)用：陰生植物的B點前移，C點較低，如圖中虛線所示，間作套種農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置，可合理利用光能；適當(dāng)提高光照強度可增加大棚作物產(chǎn)量。 2CO2濃度 (1)曲線分析(如下圖)：圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng)CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點；圖2中的A點表示進行光合作用

8、所需CO2的最低濃度。圖1和圖2中的B和B點都表示CO2飽和點。(2)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光能利用率 3溫度 (1)曲線分析(如下圖)：溫度主要是通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。 (2)應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度，也可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用；晚上適當(dāng)降低溫室溫度，以降低細胞呼吸，保證植物有機物的積累。 4必需元素供應(yīng)對光合速率的影響 (1)曲線分析(如下圖)：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導(dǎo)致植物滲透失水而萎蔫。 (2)應(yīng)用：根據(jù)作物