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第二节 光合作用
——光能的捕获和转换
第三章《细胞中能量的转换和利用》
1.绿色植物储存在有机物中的能量来自于哪里？
太阳光
2. 太阳光通过什么方式合成有机物的？
光合作用
一、解开植物光合作用之谜
古希腊亚里士多德认为：
根吸收土壤中的养分，
土壤减少的重量 = 植物增加的重量
植物为什么会生长？
解开植物光合作用之谜
五年后
柳树增重74.47 kg
土壤减少0.06 kg
1642年（比利时）海尔蒙特实验
他认为植物生长所需要的养料主要来自水，而不是土壤。
解开植物光合作用之谜
海尔蒙特的柳树实验的不足在哪里呢？
答：没有考虑到空气的影响。
解开植物光合作用之谜
结论：植物可以更新空气。但他并不知道植物更新了空气中的哪种成分。
1771年（英）普利斯特莱（利）的实验
解开植物光合作用之谜
他发现：普利斯特莱的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。
1779年（荷兰）英根豪斯的实验
碘液检测
见光部分
遮光部分
遮光处理
酒精脱色
酒精
水
萨克斯实验过程
暗处理
在暗处放置1-2天
光照
光照几个小时
（饥饿处理）
清水漂洗
清水漂洗
黑暗处理一昼夜
结果：曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。
一半曝光，一半遮光
1864年（德）萨克斯的实验
解开植物光合作用之谜
碘液处理
结论：
光合作用的产物是淀粉，需要光。
1.天竺葵放黑暗处一昼夜的目的？
黑暗处理（饥饿处理）目的：消耗原有的淀粉
2.该实验中有无对照？
有，一半曝光、一半遮光
3.把叶片放入酒精中隔水加热目的？
脱色处理，加热杀死细胞，色素溶解在酒精中
解开植物光合作用之谜
水绵的叶绿体呈带状
好氧性细菌
19世纪80年代（德）恩吉尔曼的实验
水绵临时装片在黑暗、没有空气的环境中进行实验。
极 细 光 束
解开光合作用之谜
结果：好氧性细菌集中在叶绿体上被光束照亮的部位
氧是由叶绿体释放出来的。
结论：
黑暗中
光照下
解开光合作用之谜
恩吉尔曼实验的巧妙之处在哪里？
所选的实验材料和实验条件
人们已经知道光合作用的原料有H2O和CO2。那么，光合作用释放的O2到底来自水还是来自CO2？
解开光合作用之谜
18O2
CO2
第一组
H218O
第二组
C18O2
1940年（美）鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
结论：光合作用产生的O2来自于H2O。
O2
H2O
小球藻溶液
解开光合作用之谜
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
解开光合作用之谜
1948年（美）卡尔文的实验（同位素标记法）
　 用14CO2供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳的途径，称为卡尔文循环。
解开光合作用之谜
CO2＋H2O （CH2O）＋O2
叶绿体
光能
原料、条件、场所、产物
糖类
光合作用的总反应式
二、捕获光能的色素
光合作用与细胞中的色素有关。
白化苗因不能进行
光合作用会死亡
叶绿体中有哪些色素呢？
叶绿体中色素的提取和分离
实验原理
提取：色素能溶解在有机溶剂中如无水乙醇、 丙酮中
分离：色素在层析液中溶解度不同，使四种 色素随层析液在滤纸上扩散的速度不同而分离
提取色素
制备滤纸条
画滤液细线
纸层析法
分离色素
观察实验结果
叶绿体中色素的提取和分离
实验过程
绿叶中色素的提取和分离
下列试剂的作用分别是什么？
CaCO3 ：
SiO2 ：
无水乙醇（或丙酮）：
层析液：
防止研磨中色素被破坏
使研磨更充分
提取色素
分离色素
注意：滤纸上的滤液细线不能触到层析液。
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
叶绿体中主要的色素有几种？
最宽（最多）
绿叶中色素的提取和分离
最窄（最少）
色 素
结论：色素具有选择吸收光能的作用
分光仪
红橙黄绿蓝靛紫
捕获光能的色素
吸收红光和蓝紫光
（蓝绿色）
叶绿素a
（黄绿色）
叶绿素b
（橙黄色）
胡萝卜素
叶黄素
（黄色）
叶绿素
（约占3/4）
类胡萝卜素
（约占1/4）
吸收蓝紫光
色素的种类和作用
反应条件：
反应场所：
反应物：
生成物：
能量变化：
光能等
叶绿体
CO2，H2O
有机物，O2
光能→化学能
CO2+H2*O
光能
叶绿体
(CH2O) +*O2
三、光合作用的过程
1、光反应阶段
2、暗反应阶段
光合作用的过程
请阅读课文有关光合作用过程的内容，思考：
1、光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、物质变化、能量转换方面的区别；
2、两个阶段有何联系？
有光
在叶绿体类囊体的薄膜上进行
物质变化:
H2O [H]+ O2
光
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
能量变化:
光能→ATP中活跃的化学能
②ATP的合成 ：
①水的光解 ：
条件：
场所：
光反应阶段
有光和无光都可以
叶绿体基质
物质变化：
CO2 + C5 2C3
二氧化碳的固定：
三碳化合物被还原：
ATP中活跃化学能→有机物中稳定的化学能
能量变化：
场所：
条件：
酶
2C3
酶
ATP、 [H]
（CH2O） +C5
暗反应阶段
光反应阶段与暗反应阶段的比较
项目 光反应阶段 暗反应阶段
区 别 场所
条件
物质变化
能量转化
叶绿体类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
需光
有光无光都可以
光能转变为ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能
水的光解
ATP的合成
联 系 1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H]和ATP
2、暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi
CO2的固定
C3的还原
光合作用的过程
叶绿体中的色素
光能
供氢
酶
供能
还原
多种酶参加催化
（CH2O）
ADP+Pi
酶
ATP
2C3
C5
固定
CO2
光反应阶段
暗反应阶段
H2O
O2
[H]
水在光下分解
场所：
叶绿体的类囊体薄膜
叶绿体基质
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
光
①图中B是—，它来自于——的分解。
②图中C是——，它被传递到叶绿体的—— 部位，用于——。
③图中D是——，在叶绿体中合成D所需的能量来自——
④图中的H表示——， H为I提供——
⑤当突然停止光照时，F——，G——。（填增加或减少）
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
还原C3
ATP
色素吸收的光能
增加
减少
光反应
[H]、ATP
讨论：
条件变化时，各种物质合成量的动态变化。
条件 C3 C5 [H]和ATP (CH2O)合成量
停止光照 CO2供应不变
光照不变 停止CO2供应
增加
减少
减少
减少
减少
增加
增加
减少
1．绿色植物在暗处不能放出氧气是因为[ ]
A．CO2的固定受阻
B．三碳化合物的还原需要光
C．水的分解不能进行
D．五碳化合物的再生困难
C
2．关于暗反应的叙述错误的是( )
A．必须接受光反应产生的氢和ATP
B．将完成CO2的固定及三碳化合物的还原
C．暗反应的主要产物是葡萄糖
D．暗反应不需要光，只能在暗处进行
D
3、下列能正确表示光合作用整个过程中能量变化的是
A、光能→ATP活泼的化学能→葡萄糖稳定的化学能
B、光能→葡萄糖稳定的化学能→ATP活泼的化学能
C、光能→ATP活泼的化学能
D、光能→葡萄糖稳定的化学能
A
4.某科学家用含碳的同位素14C的二氧化碳追踪光合作用中碳原子在下列分子中的转移,最可能的途径是
A.二氧化碳→叶绿素→ADP
B.二氧化碳→叶绿素→ATP
C.二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖
D.二氧化碳→酒精→葡萄糖
C
5、离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是（ ）
A、 C3化合物增加、 C5化合物减少
B、 C3化合物增加、 C5化合物减少
C、 C3化合物减少、 C5化合物增加
D、 C3化合物减少、 C5化合物减少
C
6．光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自 [ ]
A．呼吸作用产生的ATP和光能
B．都是呼吸作用产生的ATP
C．光能和光反应产生的ATP
D．都是光反应产生的ATP
C
（1）影响光合作用的因素
外因：光照强度 、CO2 、温度 、水 、矿质元素等
（2）提高农作物光合作用强度的措施
1、适当提高光照强度、延长光照时间
3、适当提高CO2浓度
4、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度
5、适当增加植物体内的含水量
6、适当增加矿质元素的含量
2、合理密植(增加光照面积）
在生活中的应用
清晨或夜间不在密林中锻炼
（增大昼夜温差）
内因：色素的多少和酶的多少
1、水稻在适宜的情况下生长，如改变下列哪一项会使产量增加
A．氧的含量
B．CO2的含量
C．氮的含量
D．水蒸气的含量
B
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