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1、第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第4 4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一：绿叶中色素的提取和分离一：绿叶中色素的提取和分离实验原理：实验原理：提取提取(无水乙醇无水乙醇)、分离、分离(层析液层析液)目的要求：目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤：方法步骤：1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条制备滤纸条 3.画滤液细线画滤液细线 4.分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素 5.观察和记录观察和记录讨论：讨论：
2、1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？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？滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？方法与步骤：方法与步骤：称取称取称取称取5g5g5g5g左右的鲜左右的鲜左右的鲜左右的鲜叶，剪碎，放入研钵叶，剪碎，放入研钵叶，剪碎，放入研钵叶，剪碎，放入研钵中。加少许的中。加少许的中。加少许的中。加少许的石英砂石英砂石英砂石英砂（充分研磨）（充分研磨）（充分研磨）（充分研磨）和和和和碳酸碳酸碳酸碳酸钙钙钙钙 (防止研磨中色素被防止研磨中色素被防止研磨中色素被防止研磨中色素被破坏破坏破坏破坏)与与与与10ml10ml10ml10ml无水乙
3、无水乙无水乙无水乙醇。在研钵中快速研醇。在研钵中快速研醇。在研钵中快速研醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过磨。将研磨液进行过磨。将研磨液进行过磨。将研磨液进行过滤。滤。滤。滤。叶绿体中的色素：叶绿体中的色素：叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）（黄绿色）（黄绿色）吸收红光和蓝紫光吸收红光和蓝紫光吸收红光和蓝紫光吸收红光和蓝紫光3/4类胡萝类胡萝类胡萝类胡萝卜素卜素卜素卜素胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶
4、黄素（黄色）吸收蓝紫光吸收蓝紫光吸收蓝紫光吸收蓝紫光1/4色素：基色素：基粒粒类囊体类囊体的薄膜的薄膜上上酶：酶：基粒基粒类囊体的类囊体的薄膜薄膜上和上和叶绿体基叶绿体基质质中中叶绿体的结构叶绿体的结构叶绿体的结构叶绿体的结构二：光合作用的发现及概念二：光合作用的发现及概念光合作用的概念：光合作用的概念：光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用利用光能光能，把，把二氧化碳和水二氧化碳和水转化成储存能转化成储存能量的量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。光合作用的探究历程：光合作用的探究历程：21、蜡烛易熄灭、小鼠易、蜡烛易熄灭、小鼠易窒息而死
5、。窒息而死。2、蜡烛不容易熄灭、蜡烛不容易熄灭3、小白鼠不易窒息而死小白鼠不易窒息而死 1 34 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用17711771年，普里斯特利年，普里斯特利(Joseph Priestley)(Joseph Priestley)：17851785年，才明确年，才明确绿色植物绿色植物在在光照光照下下释放氧气释放氧气，吸收二氧化碳吸收二氧化碳。17791779年，英格豪斯（年，英格豪斯（J.Ingen-houszJ.Ingen-housz）发现：）发现：普里斯特利的实验只有在普里斯特利的实验只有在光光下才能成功；下才能成
6、功；植物体只有植物体只有绿叶绿叶才能更新污浊的空气。才能更新污浊的空气。植物可以更新空气，植物可以更新空气，但忽略了光的作用。但忽略了光的作用。4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用18451845年，德国科学家梅耶（年，德国科学家梅耶（R.MayerR.Mayer）：）：根据能量转化与守恒定律明确指出，植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，把物在进行光合作用时，把光能光能转化成转化成化学能化学能储存起来了。储存起来了。18641864年，萨克斯年，萨克斯(Julius von Sachs)(Julius von Sa
7、chs)的实验：的实验：18801880年，恩格尔曼年，恩格尔曼(C.Engelmann)(C.Engelmann)的实验：的实验：4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用极极极极细细细细的的的的光光光光束束束束没没有有氧氧气气的的黑黑暗暗环环境境没没有有氧氧气气的的有有光光环环境境4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用CO218O2H218O2020世纪世纪3030年代年代 鲁宾和卡门的同位素标记法实验鲁宾和卡门的同位素标记法实验C18O2O2H2O光照射下的小球藻悬液该实验证明
8、了什么？该实验证明了什么？光合作用中释放的光合作用中释放的O2全部全部来自来自H2O A AB B4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用2020世纪世纪4040年代，卡尔文年代，卡尔文(M.Calvin)(M.Calvin)用用14C标记的标记的CO2供小球藻实验，供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明追踪检测其放射性。探明CO2中的中的C的转移途径。的转移途径。卡尔文循环卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O)4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用色素：基色素：基粒粒类囊体类囊体的
9、薄膜的薄膜上上酶：酶：基粒基粒类囊体的类囊体的薄膜薄膜上和上和叶绿体基叶绿体基质质中中三：光合作用的过程及实质三：光合作用的过程及实质三：光合作用的过程及实质三：光合作用的过程及实质4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用场所:类囊体薄膜叶绿体基质光反应光反应H2O 2 H+1/2O2+Pi+光能光能ATP酶酶ADP水的光解：水的光解：ATP的形成：的形成：暗反应暗反应C C3 3的还原：的还原：2C2C3 3+H (CH+H (CH2 2O)+CO)+C5 5酶酶ATPATPCOCO2 2的固定：的固定：CO2+C5 2C3酶酶4 4
10、4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：能量的转移途径：碳的转移途径：卡尔文循环碳的转移途径：卡尔文循环光能光能ATPATP中中活跃活跃的化学能的化学能(CH2O)中中稳定稳定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用叶绿体叶绿体光光光光CO2+H2O*(CH2O)+O2 2*光合作用总反应式：光合作用总反应式：4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源
11、能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用光合作用原理在农业生产中的应用光合作用原理在农业生产中的应用 ：提高光合作用强度，增加农作物产量。提高光合作用强度，增加农作物产量。例如：控制光照的强弱和温度的高低，例如：控制光照的强弱和温度的高低，适当增加作物环境中二氧化碳的浓度，适当增加作物环境中二氧化碳的浓度，等等。等等。影响光合作用的主要外界因素：影响光合作用的主要外界因素：1 1）光照）光照 2 2）CO2 3CO2 3）温度）温度化能合成作用：化能合成作用：利用环境中某些无机物利用
12、环境中某些无机物氧化氧化时所释放的能量来把时所释放的能量来把无无机合成有机物机合成有机物。少数的细菌，如。少数的细菌，如硝化细菌硝化细菌。2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝化细菌硝化细菌举例：举例：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2能量能量自养生物自养生物:以以COCO2 2和和H H2 2O O（无机物）为原料合成糖类（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。（有机物），糖类中储存着的能量。异养生物异养生物:只能利用环境中现成的有机物来维持自身的只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。生命活动
13、。所需的能量来源不同（光能、化学能）所需的能量来源不同（光能、化学能）光能自养生物光能自养生物绿色植物绿色植物硝化细菌硝化细菌化能自养生物化能自养生物例如人、动物、真菌及大多数的细菌。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。4.（04北京）在相同光照和温度条件下，空气中北京）在相同光照和温度条件下，空气中CO2含含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图所示。理量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图所示。理论上某种论上某种C3植物能更有效地利用植物能更有效地利用CO2，使光合产量高于，使光合产量高于m点的选项是点的选项是 A.
14、若若a点在点在a2，b点在点在b2时时 B.若若a点在点在a1，b点在点在b1时时 C.若若a点在点在a2，b点在点在b1时时 D.若若a点在点在a1，b点在点在b2时时D4（04广东）下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正广东）下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是确的是 A光合作用和呼吸作用总是同时进行光合作用和呼吸作用总是同时进行 B光合作用形成的糖类能在呼吸作用中被利用光合作用形成的糖类能在呼吸作用中被利用C光合作用产生的光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用主要用于呼吸作用D光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行C5（04广东）光
15、合作用暗反应阶段中直接利用的广东）光合作用暗反应阶段中直接利用的物质是物质是 AO2和和C3化合物化合物 B叶绿体色素叶绿体色素 CH20和和O2 D氢氢H和和ATPD7（04江苏）光合作用的过程可分为光反应和暗反应江苏）光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是两个阶段，下列说法正确的是（）A叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应 B叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应叶绿体的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，不进行光反应叶绿体基质中进行暗
16、反应，不进行光反应l（04湖南）下列关于光合作用强度的叙述，正确的是湖南）下列关于光合作用强度的叙述，正确的是A叶片从幼到老光合作用强度不变叶片从幼到老光合作用强度不变B森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异有差异C光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的D在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同B21（上海）叶绿体含多种色素，其中一种色素能接（上海）叶绿体含多种色素，其中一种色素能接受其它色素所吸收的光能，该色素是受其它色素所吸收的光能，
17、该色素是A胡萝卜素胡萝卜素 B叶黄素叶黄素C叶绿素叶绿素a D叶绿素叶绿素bC2.（06北京）夏季，在晴天、阴天、多云北京）夏季，在晴天、阴天、多云.高温干旱四种高温干旱四种天气条件下，猕猴桃的净光合作用强度（实际光合速率与天气条件下，猕猴桃的净光合作用强度（实际光合速率与呼吸速率之差）变化曲线不同，表示晴天的曲线图是呼吸速率之差）变化曲线不同，表示晴天的曲线图是B5、（、（05北京）为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实北京）为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对株，随机均分为实验组和对照组
18、，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是法和预期结果的几种组合，其中正确的是实验组实验组对照组对照组黑暗中培养黑暗中培养在光下培养在光下培养生长育好生长育好生长不良生长不良A、B、C、D、B例例例例1 1 1 1：科学家用：科学家用：科学家用：科学家用14C14C14C14C标记二氧化碳，发现碳原子标记二氧化碳，发现碳原子标记二氧化碳，发现碳原子标记二氧化碳，发现碳原子在一般植物体内光合作用中的转移途径是在一般植物体内光合作用中的转移途径是在一般植物体内光合作用中的转移途径是在一般植物体
19、内光合作用中的转移途径是A A A A二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖B B B B二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳ATPATPATPATP葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖C C C C二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳五碳化合物五碳化合物五碳化合物五碳化合物葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖D DDD二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳三碳化合物三碳化合物三碳化合物三碳化合物葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖D4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用例例例例2 2 2 2：在一定时间，绿色植物在一定强度的：在一定时间，绿色
20、植物在一定强度的：在一定时间，绿色植物在一定强度的：在一定时间，绿色植物在一定强度的_的照射下，放出的氧最多的照射下，放出的氧最多的照射下，放出的氧最多的照射下，放出的氧最多 A A A A白光白光白光白光 B B B B红光和蓝紫光红光和蓝紫光红光和蓝紫光红光和蓝紫光 C C C C蓝紫光和绿光蓝紫光和绿光蓝紫光和绿光蓝紫光和绿光 D DD D红光和绿光红光和绿光红光和绿光红光和绿光A4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用例例例例3 3 3 3：生长旺盛的叶片，剪成：生长旺盛的叶片，剪成：生长旺盛的叶片，剪成：生长旺盛的叶片，剪成5m
21、m5mm5mm5mm见方的小块，见方的小块，见方的小块，见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是 A4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用例例4 4：将一株植物培养在：将一株植物培养在H H2 21818O O中并进行光照，过中并进行光照，过一段时间后一段时间后18
22、18O O存在于存在于A A光合作用生成的水中光合作用生成的水中B B仅在周围的水蒸气中仅在周围的水蒸气中C C仅在植物释放的氧气中仅在植物释放的氧气中DD植物释放的氧气和周围的水蒸气中植物释放的氧气和周围的水蒸气中D D4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用例例5 5：将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，：将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是是A A C3C3增加，葡萄糖减少增加，葡萄糖减少B BC3C3与葡萄糖都减少与葡萄糖都减少C C C3C3与葡萄糖都
23、增加与葡萄糖都增加DDC3C3突然减少，葡萄糖突然增加突然减少，葡萄糖突然增加A A4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用(1)(1)该装置进行的实验是该装置进行的实验是_。(2)(2)该实验中用煮沸又冷却的葡萄糖溶液的目的是该实验中用煮沸又冷却的葡萄糖溶液的目的是_。(3)(3)图中溶液图中溶液A A是是 。(4)(4)酵母菌产生的气体是酵母菌产生的气体是 。写出其反应式。写出其反应式 例例6 6：根据下图回答问题：根据下图回答问题：酵母菌能否无氧呼吸酵母菌能否无氧呼吸?产物产物是否有是否有CO2CO2杀灭葡萄糖液中的其它生物杀灭葡萄
24、糖液中的其它生物,除掉溶液中的氧气。除掉溶液中的氧气。澄清石灰水澄清石灰水CO2CO2C C6 6H H1212O O6 6 2C 2C2 2HH5 5OH+2COOH+2CO2 2 +能量能量酶酶4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用例例7 7：下图表示某植物生理作用与环境因素之间的：下图表示某植物生理作用与环境因素之间的关系。请据图回答问题：关系。请据图回答问题：(1)(1)甲图中，甲图中，A A点表示植物只能进行点表示植物只能进行 作用，作用，B B点表示点表示 与与 _达达到相等。到相等。呼吸呼吸呼吸作用释放的呼吸作用释放的CO2CO2量量光合作用吸收的光合作用吸收的CO2CO2量量4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用(2)(2)上述甲、乙两图表示影响光合作用的因素包括上述甲、乙两图表示影响光合作用的因素包括 。(3)(3)甲图曲线甲图曲线E E、F F表示表示2020和和3030的环境中所得到的的环境中所得到的曲线，其中表示曲线，其中表示2020时光合作用效率的是时光合作用效率的是 曲线。曲线。光照强度，光照强度，CO2CO2浓度，温度浓度，温度F F4 4 4 4 能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用