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第三节 光合作用
一　捕获光能的色素和结构
第5章 细胞的能量供应和利用
(一)实验：绿叶中色素的提取和分离
1.实验原理：
①色素提取的原理：绿叶中的色素都是有机物，能溶解在 中,从而分离出来。
无水乙醇等有机溶剂
②色素分离的原理：不同的色素在层析液中的溶解度不同， 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因而，不同的色素会形成不同的色素带。
2.实验过程：
提取色素→制备滤纸条→画滤液细线→ →观察结果
溶解度高
分离色素
3.分离方法： 。
过程 操作事项 操作目的
提 取 色 素 ① 选取新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
② 研磨时加入10 mL 溶解叶片中的色素
③ 研磨时加少许 研磨充分和保护色素
④ 快速、充分研磨 防止 ，
并充分溶解色素
⑤ 盛放滤液的试管管口用棉塞塞紧 防止溶剂挥发和色素分子被氧化
无水乙醇
二氧化硅、碳酸钙
溶剂挥发
过程 操作事项 操作目的
分 离 色 素 ① 滤纸事先干燥处理 使层析液在滤纸条上的扩散速度快
② 滤纸条一端 防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快
③ 滤液细线要直、细、齐 使分离的色素带
④ 滤液细线干燥后 增加色素量，使色素更带清晰
⑤ 滤液细线不能触及层析液 防止色素溶解到层析液中
剪去两角
平整、不重叠
重复画2～3次
【异常现象的分析】
①选取的叶片颜色不是浓绿色或称取的绿叶过少或放置数天的菠菜叶，色素（叶绿素）含量少 ；
②加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小 ；
③未加二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出来；
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏；
⑤画滤液细线次数过少。
【异常现象的分析】
①滤纸没经干燥处理；
②滤液细线画得过粗；
①忘记画滤液细线
②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。
叶绿体中色素的种类：
叶绿素a(蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
叶绿素
（3/4）
类胡萝卜素
（1/4）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
功 能：
吸收、传递和转化光能
叶绿体色素
吸收可见的太阳光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶绿素主要吸收红光、蓝紫光
1.为什么树叶一般都呈绿色？
叶绿素占叶绿体色素的3/4，叶绿素对绿光吸收量少，绿光被反射出来，叶绿体呈现绿色。
2.秋天为什么叶子会变黄？
叶绿素解体。
问 题
注意：不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光。海水的浅层的绿藻吸收红光和蓝紫光较多，反射出绿光；海水深层的红藻吸收蓝紫光和绿光较多，反射出了红光；褐藻反射出黄色的光。
（2024广东高考真题）银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是( )
A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨
B.研磨时用水补充损失的提取液
C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析
D.用过的层析液直接倒入下水道
解析：进行色素提取实验时，应选择新鲜程度一致的叶片分开研磨，A错误；提取光合色素用的提取液是无水乙醇 ，光合色素不溶于水，研磨时不能用水补充提取液，B错误；两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确；用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯等有毒的挥发性物质，不能直接倒入下水道，应妥善处理，D错误。
1771年普利斯特利实验
更新空气
1864年,(德)萨克斯的实验
绿叶在光合作用中产生了淀粉
光合色素分布在类囊体薄膜上，类囊体堆叠成基粒，增大膜面积。
基粒之间充满了叶绿体基质
两层膜
【重点难点，知识精讲】
叶绿体的结构和功能
恩格尔曼水绵实验：
条件：黑暗，无空气
实验结论：
叶绿体能吸收光能用于光合作用释放O2；主要是利用红光和蓝紫光。
实验分析
2.
3.红光蓝紫光区域好氧细菌较多。
1.水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。
2.第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2
1.第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。
C18O2+H2O
CO2+H218O
光照
光照
O2
证明：光合作用释放的O2全部来自于H2O
1930年，(美)鲁宾和卡门
用同位素标记法研究光合作用:
18O2
时间 实验人 实验 结论
18世纪 海尔 蒙特 种植柳树的实验 植物建造自身的原料只有土壤中的水
1771年 普利斯特利 蜡烛、小鼠与绿色植物的实验 植物可以更新空气
1779年 英格豪斯 做了植物更新空气的实验 植物只有在有光的条件下才可以更新空气
时间 实验人 实验 结论
1785年 拉瓦锡 发现空气的组成 绿叶放出的是O2，吸收的是CO2
1845年 梅耶 能量转化和守恒定律 植物进行光合作用，把光能转换成化学能储存起来
1864年 萨克斯 天竺葵叶片遮光实验 光合作用产生了淀粉；光合作用需要光
时间 实验人 实验 结论
1880年 恩格 尔曼 水绵在不同光照条件下对好氧细菌分布的影响 氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所
1939年 鲁宾 和卡门 H218O+CO2→植物→18O2 C18O2+H2O→植物→O2 光合作用释放的氧气全部来自水
时间 实验人 实验 结论
20世纪 40年代 卡尔文 用14CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性 CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳
【探索二 】
光合作用的具体过程可以分为几个阶段？
光反应阶段
暗反应阶段
必须有光能才能进行
CO2+
H2O*
(CH2O)+
O2*
光能
光合作用反应式
总结：
叶绿体
二、光合作用的过程
光反应
暗反应
【探索三】光反应可以包含几个反应？其原料和产物分别是什么？反应场所是什么？
【探索四】暗反应可以分为几个阶段？其原料和产物分别是什么？
思考：暗反应为什么称之为“暗”反应？
暗反应在光下能不能进行？
H 2 O 光
2[H]+1/2O 2
酶
A D P + Pi +能量
A T P
光反应
水的光解：
ATP的形成：
光合作用
酶
2 C 3
C O 2 +C 5
[H] ATP
酶
C 6 H12 O 6
2 C 3
暗反应
C O 2的固定：
C O 2的还原：
光反应 暗反应
部 位
条 件
物质转化
能量转化
联 系
光反应为暗反应提供[H]和ATP
类囊体的薄膜
叶绿体的基质中
光叶绿体色素酶
许多酶，不受光限制
水转变成[H]和氧气；生成ATP
C O2转变为C3,经C O2的还原为有机物
光能转化为ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能转化为有机物中稳定化学能
【总结】光反应与暗反应的区别与联系
总反应反应式:
6C O2+12H2 O
叶绿体
光能
C 6 H12 O6 + 6 H2 O+6 O2
光合作用的实质:
1.物质转化：
无机物
有机物
2.能量转化：
光能
有机物中的化学能
光合作用的意义:
1.生物界中有机物的来源
3.调节大气中氧气和二氧化碳的含量
2.生物生命活动能量的最终来源
4.对生物的进化有重要作用
四、影响光合作用的因素
植物自身因素
环境因素对光合作用的影响
1）光照
2）温度
3）二氧化碳浓度
4）水分
5）矿质元素
根据获取有机物的方式不同，可以将生物分为：
自养生物
异养生物
光能自养生物
化能自养生物
（绿色植物）
（硝化细菌等）
一、场所-----叶绿体
叶绿体中色素的种类、颜色及作用
二、光合作用的过程
1.光反应
水的光解
ATP的合成
2.暗反应
二氧化碳的固定
二氧化碳的还原
四、光合作用的实质
1.物质的转化 2.能量的转化
五、光合作用的意义与应用
三、光合作用的概念和总反应式
光合作用
上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。据图回答问题：
1.图中D～E段CO2吸收量逐渐减少是 ，以至光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应 强度，使 化合物数量减少，影响了CO2固定。
光照强度逐步减弱
ATP
NADPH
还原作用
五碳
D
E
C
B
A
思考：
2.图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（ ）
A.光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体
效果
B.温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较
多的有机物
C.温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2
原料的供应
D.光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合
作用的进行
C
1.光合作用中，糖类、氧气、ATP分别是在 、 、 阶段形成的。
2.某科学家用14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，证明其转移的途径是（ ）
A.二氧化碳 叶绿素 ATP
B.二氧化碳 三碳化合物 ATP
C.二氧化碳 三碳化合物 糖类
D.二氧化碳 五碳糖 糖类
3.光合作用过程中释放的氧气来源于（ ）
A.二氧化碳 B.水 C.叶绿体 D.葡萄糖、
暗反应
光反应
C
B
光反应
巩固练习

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