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第四节 光合作用与能量转化
1.这种方法有何好处？
3.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？
补充光照，提高光合作用强度；
不能；因为叶绿素基本不吸收绿光
2、为什么大棚中要控制二氧化碳、温度、光照等条件？
正常玉米植株（绿色）和白化玉米植株（白色）
玉米白化苗不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。
说明：光合作用与细胞中的_______有关。
色素
一、捕获光能的色素和结构
【问题1】绿叶中有哪些色素呢？如何分离呢？
实验视频(略）
实验：绿叶中色素的提取和分离
提取：色素能溶解在有机溶剂中
分离：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则
在滤纸上扩散的快。
SiO2:使研磨更加充分
CaCO3:防止色素被破坏
1.实验原理：
2.实验材料：
新鲜的绿叶
无水乙醇：提取绿叶中的色素
层析液：分离提取到的色素
纸层析法
3.方法与步骤：
1、提取色素：
称量、剪碎
加二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇
研磨
过滤
得到滤液
2．分离色素
（1）制备滤纸条
（2）画滤液细线
（3）色素的分离
1、盖盖子：防止层析液挥发
2、层析液不能没过滤液细线：防止色素侵入层析液中
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
（胡萝卜素）
（叶黄素）
（叶绿素a）
（叶绿素b）
4.实验结果：
类胡萝卜素
(占1/4)
叶绿素
(占3/4)
（1）绿叶中色素的作用：
捕获并吸收光能
绿叶的色素提取液
（2）探究四种色素对光的吸收：
0
波长
吸收光能的百分比
50
100
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________
蓝紫光
蓝紫光、红光
对 基本不吸收
绿 光
（3）光合作用场所的探究
没有空气黑暗
极 细 光 束
完 全 光 照
（4）叶绿体的结构及功能
1、请分析叶绿体可以作为光合作用场所的原因？
二、光合作用的原理和应用
CO2 + H2O (CH2O)+ O2
光能
叶绿体
实质：合成有机物；
储存能量
H2O
O2
CO2
（CH2O）
化学能
光能
叶绿体
【问题1】 光合作用产生的O2来自与C02还是H20？
（2）1937年 希尔实验
材料：离体叶绿体
处理：给离体叶绿体悬浮液加入铁盐或其他氧化剂。（不通入CO2；给予光照）
结果：叶绿体有O2释放。
叶绿体中H2O光解产生氧气。
推测：
（1）早期认为：O2来自于CO2，C和H2O结合成甲醛，在形成糖，1928年被否定。
第二组
C18O2
02
第一组
H2180
C02
1802
结论：光合作用产生的O2来自于H2O。
H20
光照射下的小球藻悬浮液
（3）1941年鲁宾和卡门
（4）阿尔农发现：
（1954年）光照下，叶绿体可合成ATP，（1957年)ATP合成总是与水的光解相伴随。
光反应：
暗反应：
一、光合作用的原理
有光才能反应
有、无光都能反应
（一）过程
O2
NADPH
ADP+Pi
co2
C5
光反应阶段
2C3
CO2
的
固
定
酶
供能
C3的还
原
(CH2O)
多种酶
参加催化
暗反应阶段
光能
【光合作用过程】
光反应阶段 暗反应阶段
部位
条件
物质变化
能量变化
联系 类囊体的薄膜上
叶绿体基质中
光、色素和酶
ATP、 NADPH 、多种酶
光能→ATP、NADPH中化学能
ATP、NADPH中化学能→(CH2O）中化学能
1.光反应为暗反应提供NADPH和ATP
2.暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi
水的光解;ATP、NADPH的生成
CO2的固定;C3的还原;ATP、NADPH释能
H2O
水的光解
酶
ATP
练习:下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中A是______,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G是________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______， I表示________，H为I提供__________
光
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
H
I
Ｏ2
水
NADPH
基质
用作还原剂，并提供能量
ATP
光能
光反应
NADPH和ATP
色素
C5
C3
（CH20)
暗反应
（二）知识拓展1——CO2的固定途径
（1）C3途径（P104相关信息）：C5 + CO2 → C3
C5:核酮糖-1,5-二磷酸（RuBP）；
C3：3-磷酸甘油酸
（2）C4途径：
代表：
小麦、大豆、棉花、水稻
PEP:磷酸烯醇丙酮酸；
C4：草酸乙酸
代表：玉米、甘蔗
意义：能在低CO2下固定，提高了植物利用CO2的能力
（3）CAM途径：
代表：
红景天、仙人掌
特点：特殊CO2利用方式，利率低
（三）知识拓展2——光合产物的运输与分配
P104相关信息
条件 C3 C5 NADPH和ATP
停止光照、CO2供应不变
突然光照、CO2供应不变
光照不变、停止CO2供应
光照不变、CO2供应增加
增加
增加
增加
增加
增加
减少
减少
减少
减少
增加
减少
减少
H2O
水的光解
O2
NADPH
ADP+Pi
酶
ATP
co2
C5
2C3
固
定
酶
供能
还
原
(CH2O)
多种酶
参加催化
光能
（四）环境因素改变对相关物质含量的影响分析
自养生物
例如绿色植物、蓝细菌等。
异养生物
例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
化能合成作用
少数的细菌，如硝化细菌P106。
光能自养生物
化能自养生物
【问题3】所有生物合成有机物的能量都是来自于光能吗？
2NH3 + 3O2
硝化细菌
2HNO2 + 2H2O + 能量
2HNO2 + O2
硝化细菌
2HNO3 + 能量
CO2 + H2O
酶
（CH2O ）+ O2
二、光合作用原理的应用
【实验拓展】利用广口瓶定量测定光合作用强度
A
B
D
C
右移
光照强度
左移
1.黑暗条件下，液滴将如何移动？
2.某光强下，液滴不移动，说明什么？
3.液滴右移，说明什么？
NaHCO3
NaOH（黑暗）
呼吸作用
呼吸作用=光合作用
呼吸作用<光合作用
NaHCO3（光照）
A
B
C
D
呼吸>光合
光合>呼吸
呼吸作用
呼吸=光合 ：光补偿点
（一）【光照强度对光合作用的进一步理解】——光补偿点和光饱和点
CO2吸收
CO2释放
光照强度
右移
左移
（光饱和点）
呼吸速率
总光合速率
净光合速率
（二）【光照强度对光合作用的进一步理解】——“三率”的关系
CO2吸收
CO2释放
光照强度
12
-4
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
【思考】
如图所示中呼吸速率为 ；净光合速率为 ；总光合速率为 （忽略计量单位）。
4
12
16
黑暗时单位时间CO2释放量
一定光照下单位时间CO2吸收量
1.适当提高光照强度
2.延长光合作用时间
3.合理密植
4.间作套种
5.温室大棚
6.补光--红光和蓝紫光
光合作用原理的运用
（1）光照的影响：光照强度、光质不同、日变化
（三）其它因素对光合作用的影响
A
B
C
CO2吸收量
CO2释放量
CO2浓度
O
D
CO2启动点
CO2饱和点
CO2补偿点
进行光合作用所需最低CO2浓度
①“正其行，通其风”；
② 施用有机肥、农家肥
③投放干冰或CO2发生器
（1）CO2浓度
（2）温度
（3）水和无机盐
白天升温；晚上降温，促进有机物的累积。
①合理施肥；
②合理灌溉；
③轮作
【本节聚焦】
光合作用与能量转化
捕获光能的色素和结构
色素的提取与分离
叶绿体的结构与功能
光合作用的过程
光合作用的应用
同位素标记法的应用
实验原理
实验结果
吸收光谱
恩格尔曼实验
叶绿体结构
物质变化
能量转化
相关物质的动态分析
影响因素（外因、内因）
实验探究设计
两点、三率的分析
光照、CO2浓度、温度等的农业应用

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