第四节能量之源----光与光合作用
一、基础知识篇
1、光合作用：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，并释放出氧气的过程
2、光合作用的探究历程：
18世纪中期，人们认为只有土壤中水分构建植物，未考虑空气作用
1771年，英国普利斯特利实验证实植物生长可以更新空气，未发现光的作用
1779年，荷兰英格豪斯多次实验验证，只有阳光照射下，只有绿叶更新空气，但未知释放该气体的成分。
1785年，明确放出气体为O2，吸收的是CO2
1845年，德国梅耶发现光能转化成化学能
1864年，萨克斯证实光合作用产物除O2外，还有淀粉
1939年，美国鲁宾卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的O2来自水。
3、叶绿体的功能：叶绿体是进行光合作用的场所。
在类囊体的薄膜上分布着具有吸
收光能的光合色素，在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许
多光合作用所必需的酶。
4、光合色素（在类囊体的薄膜上）：
叶绿素a (蓝绿色）
叶绿素占3/4，主要吸收红光和蓝紫光
叶绿素b (黄绿色）
色素
胡萝卜素（橙黄色）
类胡萝卜素占1/4，主要吸收蓝紫光
叶黄素（黄色）
5.色素提取和分离实验：
（1）试剂作用：无水乙醇（丙酮）提取色素
（无水乙醇也可用95%的乙醇+无水碳酸钠代替）；
二氧化硅使研磨更充分
碳酸钙防止色素被破坏
（2）色素提取的原理：色素易溶于有机溶剂无水乙醇中
（3）色素分离的原理：色素在层析液中的溶解度大的扩散快，反之，则慢。
（4）色素分离的方法：纸层析法
（5）色素含量：（看宽窄）＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素
（6）色素溶解度：（滤纸上越靠上溶解度越大）胡＞黄＞a＞b
（7）用在漏斗基部放单层尼龙布过滤研磨液（注意不是滤纸，干燥的定性滤纸用于层析）
（8）画滤液细线一次后，待滤液干后，再重复画一两次
（9）叶片放置太久，提取液为黄绿色，层析结果是a、b带窄
研磨时未加SiO2，提取液为浅绿色，层析结果是各带都窄
研磨时未加CaCO3，提取的滤液是黄绿色，层析结果是a、b带窄
研磨时未加无水乙醇，提取液几乎无色，层析结果无色素带
一次加入大量无水乙醇，提取液为浅绿色，层析结果是各带都窄
6、光合作用的过程：
光 反 应 阶 段 条件
光、色素、酶 场所
在类囊体的薄膜上 物质
变化
水的分解：H 2O → [H] + O 2↑ ATP 的生成：ADP + Pi → ATP 能量
变化
光能→ATP 中的活跃化学能 暗 反 应 阶 段
条件
酶、光反应产生的ATP 、[H] 场所
叶绿体基质 物质
变化 CO 2的固定：CO 2 + C 5 → 2C 3 C 3的还原： C 3 + [H] → （
CH 2O ）+C 5+H 2O 能量
变化
ATP 中的活跃化学能→（CH 2O ）中的稳定化学能 总反应式 CO 2 + H 2O O 2 + （CH 2O ）
联系：光反应阶段与暗反应阶段既有区别又紧密联系，是缺一不可的整体，光反应为暗反应提供[H]和ATP ，暗反应为光反应提供ADP+Pi ，没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。
7、影响光合作用的因素有：
外因：（1）光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，超过光
饱合点，光合速率反而会下降。
（2）温 度：温度可影响酶的活性。
（3）CO 2浓度：在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快，达
到一定程度后，光合速率维持在一定的水平，不再增加。
（4） 水 ：光合作用的原料之一，缺少时光合速率下降。
内因：（1）色素的含量
（2）酶的数量和种类
8、光合作用的应用：(1)适当提高光照强度。
(2)延长光合作用的时间。
(3)增加光合作用的面积------合理密植，间作套种。
(4)温室大棚用无色透明玻璃。
光能
叶绿体 光 酶 酶 酶 ATP
(5)温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。
(6)温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度。
二、能力提升篇
1．光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量和(CH2O)合成量变化的四条曲线
(1)CO2供应不变
增强光照：C3减少，原因是：光照增强，产生的[H]、ATP增多，暗反应中C3还原加快，而CO2的固定不变，所以C3减少（注意从生成和消耗两个方面答原因）(2)光照不变
2.光合速率的实验测定
（3）测定方法
①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，算呼吸速率
②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③物理误差矫正：防止气压、温度等因素所引起的误差。
应设置对照实验，换成死
亡的同等大小的植物，其他条件不变
3.呼吸和光合作用中还原氢的产生场所：细胞质基质、线粒体基质、类囊体膜
呼吸和光合作用中还原氢的消耗场所：线粒体内膜、叶绿体基质
呼吸和光合作用中ATP的产生场所:线粒体、叶绿体、细胞质基质
4．净光合指标：CO2吸收量、O2释放量、有机物积累量真光合指标：CO2固定量、CO2消耗量、O2产生量、有机物生成量
5. O2释放速率或CO2吸收速率，其主体不同代表的含义就不同：
“细胞释放O2的速率”指的是净光合速率”
“叶绿体释放O2的速率”指的就是真正光合速率”
“细胞吸收CO2的速率”指的是净光合速率”
“叶绿体吸收CO2的速率”指的就是真正光合速率
6.
7.光和呼吸关系图解。