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1、第四节第四节光与光合作用光与光合作用一、光合作用概述：一、光合作用概述： 1 1、概念：、概念：2 2、总反应式：、总反应式：CO2+H2O （CH2O）+6O2光能光能叶绿体叶绿体 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把，把CO2和和H2O转化成储存能量的转化成储存能量的有机物有机物，并，并释放出释放出O2的过程。的过程。二、捕获光能的色素和结构二、捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离1、提取的色素原理？、提取的色素原理？2、分离色素的原理？、分离色素的原理？色素能溶解在有机溶剂色素能溶解在有机溶剂无水乙醇无水乙醇各种色素在各种色素在层析液层
2、析液中的溶解度不同，中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。溶解度大的则在滤纸上扩散的快。3、方法步骤、方法步骤 纸层析法纸层析法1）、提取色素：）、提取色素： 称取称取 剪碎剪碎 研磨研磨（碳酸钙（碳酸钙 二氧化硅二氧化硅 无水乙醇）无水乙醇） 过滤过滤（单层尼龙布单层尼龙布）2）、制备滤纸条：剪去）、制备滤纸条：剪去两角两角（防止两边滤液（防止两边滤液 扩散速度太快），扩散速度太快），画铅笔线画铅笔线3）、画滤液细线：细、直、齐，重复几次）、画滤液细线：细、直、齐，重复几次4）、分离：）、分离：用用层析液层析液，液面，液面不能淹没不能淹没滤液细线滤液细线4、捕获光能的色素种类和含量、
3、捕获光能的色素种类和含量捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝类胡萝卜素卜素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(占占1/4)(占占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）光合色素光合色素种类种类叶叶绿绿素素类类胡胡萝萝卜卜素素胡萝卜素胡萝卜素 叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b功能功能吸收、传递和转化光能吸收、传递和转化光能特性特性不溶于水，只溶解于有机溶剂不溶于水，只溶解于有机溶剂光合色素是不是只有类胡萝卜素和叶绿
4、素？光合色素是不是只有类胡萝卜素和叶绿素？叶绿体中的叶绿体中的色素提取液色素提取液5、四种色素对光的吸收、四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光蓝紫光蓝紫光、红光蓝紫光、红光1、树叶为什么是绿色？、树叶为什么是绿色？2、P100拓展题拓展题2？不同颜色的藻类吸收不同波长的光。吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方绿藻褐藻红藻6、光合色素的分布场所：主要是叶绿体、光合色素的分布场所：主要是叶绿体恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射 完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧
5、细菌的装片细菌的装片结论：结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所，光合作用需要光照作用的场所，光合作用需要光照光合作用的场所只能是叶绿体吗？光合作用的场所只能是叶绿体吗？ 蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。光合作用。三、三、光合作用的探究历程（光合作用的探究历程（P101102）光合作用的具体过光合作用的具体过程是如何被人们认程是如何被人们认识和发现的哪？识和发现的哪？干燥土壤干燥土壤90.8kg90.8kg小柳树小柳树2.25kg2.25kg只用雨水浇灌只用雨水浇灌五年后柳树长大五年后柳树长大1
6、1、16481648年海尔蒙特（比利时）实验年海尔蒙特（比利时）实验实验前实验后变化土壤干重90.800kg90.743kg柳 树2.25kg76.70kg结论：结论：建造植物体的原料是水分建造植物体的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后称重土壤烘干后称重结论：植物可以更新空气结论：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？果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？2、3 3、17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在普利斯特利的实验只有在阳光照射阳光照射下
7、才能成功；植下才能成功；植物体只有绿叶才能物体只有绿叶才能更新空气更新空气。 4、到到1785年，发现了空气的组成，年，发现了空气的组成，人们人们才明确绿叶在光下放出的是才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是，吸收的是CO2。光光能能化化学学能能储存在什储存在什么物质中？么物质中？德国德国梅耶梅耶黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜5、1864年德国萨克斯实验年德国萨克斯实验让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光除去叶绿素除去叶绿素酒精酒精水水（证明绿叶在（证明绿叶在光光下制造下制造淀粉）淀粉）滴加碘酒滴加碘酒后后或者用碘蒸气处理这片叶，发或者用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，
8、遮光现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。的一半则没有颜色变化。6、恩格尔曼的实验、恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射 完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论：结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。作用的场所。 光合作用需要光照光合作用需要光照7、1939年年鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验（同位素示踪法）（同位素示踪法）结论：光合作用释放的氧全部来自水。结论：光合作用释放的氧全部来自水。8 8、美国卡尔文、美国卡尔文用用1414C C标记标记1414CO2CO2，供，供小球藻进行光合作用，小球
9、藻进行光合作用，探明了探明了COCO2 2中的中的C C在光在光合作用转化成有机物合作用转化成有机物中的碳的途径，这一中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环途径称为卡尔文循环。年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下植物可以更新空植物可以更新空气气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变把光能转变成了化学能成了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释
10、放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是光合作用的场所是光合作用的场所19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧来自水氧来自水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳来自碳来自COCO2 2糖类糖类CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体（1 1） 绿色植物是怎样俘获阳光的？绿色植物是怎样俘获阳光的？（2 2） 植物如何利用俘获的太阳能？植物如何利用俘获的太阳能？（3 3） 释放出来的氧来自什么地方，怎么来的？释放出来的氧来自什么地方，怎么来的？（4 4）在光合作用过程中，植物如何精确的一步一步制）在光合作用过程中，植物如
11、何精确的一步一步制造碳水化合物？造碳水化合物？ 总之，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。把无机物合成有机物，生物界中有机物的来把无机物合成有机物，生物界中有机物的来源。源。将光能转换成化学能，贮存在有机物中，生将光能转换成化学能，贮存在有机物中，生物生命活动所需能量的最终来源。物生命活动所需能量的最终来源。调节大气中氧气和二氧化碳的含量，维持了调节大气中氧气和二氧化碳的含量，维持了大气成分的基本稳定。大气成分的基本稳定。生物进化史上，促进臭氧层形成，水生生物生物进化史上，促进臭氧层形成，水生生物得以登陆。得以登陆。四、光合作用的意义四、光合作用的意义2、在植物实验室的暗室内，为了尽可
12、能地降、在植物实验室的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（低植物光合作用的强度，最好安装（ ）。）。A、红光灯、红光灯 B、绿光灯、绿光灯C、白炽灯、白炽灯 D、蓝光灯、蓝光灯糖类糖类CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体五、光合作用的过程：五、光合作用的过程：叶绿体叶绿体中的色素中的色素H2OHATPADP + Pi水的光解水的光解O22C3C5(CH2O)多种酶多种酶参加催化参加催化CO2还还 原原固固 定定五、光合作用的过程：五、光合作用的过程：2、暗反应总结：、暗反应总结：CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变
13、化：能量变化：能量变化：叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、 ATP和和NADPH中活跃的化学能中活跃的化学能转变转变为为糖类糖类等等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能H 、ATPC3的还原：的还原：2C3 (CH2O)+C5 酶酶、ATP ADP+Pi3.条件骤变时物质含量的变化条件骤变时物质含量的变化CO2浓度不变浓度不变 光反应HATP C3C5（CH2O）光照光照减弱减弱 光照光照增强增强H2OCO2HO2酶多种酶ADP+ PiADP+ PiATPATPC52C3（CH2O）H2O水的光解水的光解形成形成ATPATPCOCO2 2的固定的固定C3C3的还原的还原积累、积
14、累、增加增加消耗、消耗、减少减少3.条件骤变时物质含量的变化条件骤变时物质含量的变化光照不变光照不变暗反应 C3C5HATP（CH2O）CO2浓度浓度减少减少 CO2浓度浓度增加增加H2OCO2HO2酶多种酶ADP+ PiADP+ PiATPATPC52C3（CH2O）H2O水的光解水的光解形成形成ATPATPCOCO2 2的固定的固定C3C3的还原的还原积累、积累、增加增加消耗、消耗、减少减少1.（2009海南卷）在其他条件适宜的情况下，在供海南卷）在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时，突然停止光照，并试植物正常进行光合作用时，突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在
15、短时间内叶在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中绿体中C3和和C5含量的变化是（含量的变化是（ ） A C3和和C5都迅速减少都迅速减少 B C3和和C5都迅速增加都迅速增加 C C3迅速增加，迅速增加， C5迅速减少迅速减少 D C3迅速减少，迅速减少， C5迅速增加迅速增加（一）、光合作用强度及测定：（一）、光合作用强度及测定： 指植物在单位时间内通过光合作用制造指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量糖类的数量。 O2的产生量的产生量 CO2的固定量的固定量 有机物的合成（产生）量有机物的合成（产生）量六、光合作用强度的测定、影响因素及应用：六、光合作用强度的测定、影响因素
16、及应用：观测指标：观测指标：CO2缓冲液缓冲液CO2缓冲液缓冲液黑暗黑暗1.内部因素内部因素植物种类不同植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）同一植物在不同部位的叶片（叶龄）（二）、影响光合作用强度的因素：（二）、影响光合作用强度的因素：1.内部因素内部因素植物种类不同植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）同一植物在不同部位的叶片（叶龄）1.内部因素内部因素植物种类不同植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）同一
17、植物在不同部位的叶片（叶龄）OAOA段：段：ABAB段：段：BCBC段：段：幼叶幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断提高不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断提高 壮叶壮叶，叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。光合速率也基本稳定。 老叶老叶，随着叶龄的增加，叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。率也随之下降。 应用：应用：栽培作物培养时栽培作物培养时适当摘除老叶适当摘除老叶和发黄的叶和发黄
18、的叶，可降低有机物消耗。，可降低有机物消耗。 温度温度pH强度强度波长波长浇水浇水Mg2+施肥施肥空气空气中的中的浓度浓度施肥施肥外部因素外部因素光（光强、光质）、温度、光（光强、光质）、温度、COCO2 2浓度浓度、矿质元素、水等、矿质元素、水等光照强度光照强度O2的的产产生生量量OA光照光照强度强度温度、温度、CO2光合作用随着光照强度的变化而变化。一定范围内，随着光合作用随着光照强度的变化而变化。一定范围内，随着光照逐步增强光合作用也随着加快；但是光照增强到一定光照逐步增强光合作用也随着加快；但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加。程度，光合作用速度不再增加。B真光合作用光照光照(
19、1)描述曲线：描述曲线：(2)起点：起点：（若温度不变，则呼吸速率不变）若温度不变，则呼吸速率不变）(3)比较大小：（比较大小：（光合作用速率与呼吸光合作用速率与呼吸作用速率）作用速率）A、B、C点，点，AB、BC段段(4)光补偿点，光饱合点光补偿点，光饱合点(5)移动移动8若图示为阳生植物，则阴生植物，若图示为阳生植物，则阴生植物，A、B、C 点如何移动？点如何移动？若呼吸速率增加，光补偿点如何移动？若呼吸速率增加，光补偿点如何移动？缺缺Mg时时B点如何移动？点如何移动？(6)改变：若将纵坐标改为改变：若将纵坐标改为O2的吸收量，则曲线如何变化？的吸收量，则曲线如何变化？(7)应用：应用：(
20、8)计算：计算：O O光照强度光照强度A AB BC C在黑暗中呼吸所放出的在黑暗中呼吸所放出的COCO2 2（阳生植物阳生植物D D31515、将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作、将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响用与呼吸作用的影响( (其余的实验条件都是理想的其余的实验条件都是理想的) )，实验以，实验以C02C02的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：下列对该表数据分析正确的是下列对该表数据分析正确的是A A昼夜不停地光照，温度在昼夜不停地光照，温度在3535时该植物不能生长时该植物不能生
21、长B B昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是3030C. C. 每天交替进行每天交替进行1212小时光照、小时光照、1212小时黑暗，温度均保持在小时黑暗，温度均保持在2020的的 条件下，该植物积累的有机物最多条件下，该植物积累的有机物最多D. D. 每天交替进行每天交替进行1212小时光照、小时光照、1212小时黑暗，温度在小时黑暗，温度在3030时，该植时，该植 物积累的有机物是温度在物积累的有机物是温度在1010时的时的2 2倍倍C组别组别一二三四温度温度/27282930暗处理后暗处理后重量变化重量变化/ /1231光照后与光照后与暗处理前
22、暗处理前重量变重量变化化/ /+3+3+3+11717、将状况相同的某种绿叶等分成四组，在不同温度下、将状况相同的某种绿叶等分成四组，在不同温度下分别分别暗处理暗处理1 1小时，再小时，再光照光照1 1小时（光强相同），测其重小时（光强相同），测其重量变化，得到如下表的数据。由下表可以得出的结论是量变化，得到如下表的数据。由下表可以得出的结论是A A该植物光合作用的最适温度约是该植物光合作用的最适温度约是27 27 B B该植物呼吸作用的最适温度约是该植物呼吸作用的最适温度约是2929C C27272929下的净光合速率相等下的净光合速率相等 D D3030下的真正光合速率为下的真正光合速率为
23、2 2/h/hB光合作用速率COCO2 2浓度浓度光照强度改变时，光照强度改变时， CO2补偿点和补偿点和CO2饱和点的变化饱和点的变化光反应增强，单位时间产生更多的光反应增强，单位时间产生更多的 ，单位时间还原单位时间还原C3量量 ，对，对CO2利用率利用率 ，光合，光合速率速率 ，因此光合速率可以在更，因此光合速率可以在更 的的CO2浓度下浓度下与细胞呼吸速率相等，即与细胞呼吸速率相等，即CO2补偿点补偿点 。 ATP和和【H】 增大增大 增大增大 增大增大 低低 降低降低COCO2 2浓度浓度b点之后的限制因素是点之后的限制因素是 ，而增强光照，而增强光照，光反应光反应 ，植物暗反应固定
24、的，植物暗反应固定的CO2 ，因此，因此CO2饱和点饱和点 。 光照强度、温度光照强度、温度 增强增强 增多增多 右移右移 COCO2 2浓度浓度18、将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，、将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以光合作用的强度（以CO2吸收速率表示）吸收速率表示）,测定结测定结果如图。下列相关叙述，正确的是果如图。下列相关叙述，正确的是 ( )A.如果光照强度适当降低，如果光照强度适当降低，a点左移，点左移，b点左移点左移B.如果光照强度适当降低，如果光照强度适当降低，a点左移
25、，点左移，b点右移点右移C.如果光照强度适当增加，如果光照强度适当增加，a点右移，点右移，b点右移点右移D.如果光照强度适当增加，如果光照强度适当增加，a点左移，点左移，b点右移点右移D小结：一般来说，改小结：一般来说，改变条件，利于光合作变条件，利于光合作用的进行时，光补偿用的进行时，光补偿点和点和CO2补偿点要补偿点要左左移移，光饱和点和，光饱和点和CO2饱和点要饱和点要右移右移温度温度酶活性酶活性1 1）温度）温度2 2）温度是影响气孔开闭的因素之一）温度是影响气孔开闭的因素之一光合作用强度光合作用强度应用：应用：农作物增产措施农作物增产措施a a 适时播种适时播种: :b b 温室栽培
26、：温室栽培：盛夏的中午，温度高，气盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺孔大多关闭，植物因为缺少少COCO2 2而光合作用强度下降。而光合作用强度下降。晴天：晴天：白天适当升温，晚上适当降温以保持白天适当升温，晚上适当降温以保持 较高的昼夜温差较高的昼夜温差连续阴雨天：连续阴雨天：白天和晚上均降温白天和晚上均降温“午休午休”现象现象114、必需元素的影响、必需元素的影响： 1、描述曲线：、描述曲线：2、分析下降原因：、分析下降原因：3、应用：、应用：5、水分的影响：、水分的影响：1、影响、影响2、应用、应用6 6、多因子对光合作用速率的影响、多因子对光合作用速率的影响P P点：点：Q Q
27、点：点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高随该因子的不断加强，光合速率不断提高 横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法示中的其他因子的方法 19、D高考调研 48面3、4e e7 7、光合作用的日变化、光合作用的日变化7 7、光合作用的日变化、光合作用的日变化31919、下图表示的是一昼夜北方某作物植株下图表示的是一昼夜北方某作物植株COCO2 2吸收量的变吸收量的变化。甲
28、图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对化。甲图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对两图的相关原因分析两图的相关原因分析不正确不正确的是的是 A A甲图中有机物积累最多的是甲图中有机物积累最多的是G G点，两图中点，两图中B B点植物干重点植物干重均低于均低于A A点时的干重点时的干重B B植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可增加积表示，适当提高温度可增加OAOA的绝对值的绝对值C C两图中两图中DEDE时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少D D甲图中甲图中E E点与
29、点与G G点相比，叶绿体中的点相比，叶绿体中的ATPATP含量较多含量较多C C1212、请你预期一天内、请你预期一天内大棚中大棚中COCO2 2浓度变化浓度变化的最的最可能情况是图中哪条曲线所示可能情况是图中哪条曲线所示 变式：变式：时间时间时间时间A A2020、下列有关说法、下列有关说法不正确不正确的是的是A.HA.H点点COCO2 2浓度最低，说明此时植物积累有机物最多浓度最低，说明此时植物积累有机物最多 B.BCB.BC段较段较ABAB段段COCO2 2浓度增加减慢，是因为低温使植物浓度增加减慢，是因为低温使植物 呼吸作用减弱呼吸作用减弱C.FGC.FG段段COCO2 2浓度下降不明
30、显，是因为气孔关闭，叶片浓度下降不明显，是因为气孔关闭，叶片 对对COCO2 2的吸收减少的吸收减少D.COD.CO2 2浓度下降从浓度下降从DEDE段开始，说明植物进行光合作用段开始，说明植物进行光合作用 是从是从D D点开始的点开始的D D七、七、农业生产中如何提高农作物光合作用强度？农业生产中如何提高农作物光合作用强度？3 3、适当提高、适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、合理密植、合理密植5 5、合理灌溉、合理灌溉6 6、合理施肥、合理施肥2 2、增加昼夜温差、增加昼夜温差1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间八、化能合成作用八、化能合成作用 自然界中的某些细菌，能够利用环境中的自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。机物，这种合成作用称化能合成作用。 2NH2NH3 3 + 3O+ 3O2 2 硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO2 2 + 2H+ 2H2 2O + O + 能量能量2HNO2HNO2 2 + O+ O2 2硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO3 3 + + 能量能量COCO2 2 + H+ H2 2O O 酶酶（CHCH2 2O O ）+ O+ O2 2化学能化学能