1、第第3 3讲讲能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用1 1光合作用的基本过程光合作用的基本过程()()2.2.影响光合作用速率的环境因素影响光合作用速率的环境因素()()3.3.实验：叶绿体色素的提取和分离。实验：叶绿体色素的提取和分离。1 1、光合作用的概念及总反应式。、光合作用的概念及总反应式。2 2、光合作用的过程，光反应、暗反应中物质变化、能、光合作用的过程，光反应、暗反应中物质变化、能量变化及这两者之间的关系。量变化及这两者之间的关系。3 3、光、光、COCO2 2 、温度等因素对光合作用的影响，以及引、温度等因素对光合作用的影响，以及引起起C C3 3、C C5 5、C C6 6
2、H H1212O O6 6含量的改变。含量的改变。一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构（一）、捕获光能的色素（一）、捕获光能的色素二、光合作用原理和应用二、光合作用原理和应用2 2、光合色素的功能、光合色素的功能1 1、实验：绿叶中色素的提取与分离、实验：绿叶中色素的提取与分离（二）、叶绿体的结构（二）、叶绿体的结构（一）、光合作用探究历程（一）、光合作用探究历程（二）、光合作用过程（二）、光合作用过程（三）、化能合成作用（三）、化能合成作用（四）、影响光合作用的因素（四）、影响光合作用的因素一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构（一）、捕获光能的色素（一）、捕获光能的色
3、素1 1、实验：、实验：（层析液）纸层析法：（层析液）纸层析法：无水乙醇或丙酮无水乙醇或丙酮绿叶中色素的绿叶中色素的“提取提取”与与 分离分离 实验原理之一：光合色素的种类及含量实验原理之一：光合色素的种类及含量解惑解惑 (1)(1)叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色素参与光能叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获的捕获（参与光合作用）（参与光合作用）。(2)(2)叶绿体中的色素只存在于光反应部位叶绿体中的色素只存在于光反应部位叶绿体类囊体的薄叶绿体类囊体的薄膜上，与光合作用有关的酶存在于两个部位膜上，与光合作用有关的酶存在于两个部位叶绿体类囊体的叶绿体类囊体的薄膜
4、上和基质中。薄膜上和基质中。实验原理之三：光合色素在层析液中的溶解度不同。溶解实验原理之三：光合色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快；反之则慢。度高的随层析液在滤纸上扩散的快；反之则慢。胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b依次减慢依次减慢含量含量色素带色素带 宽度宽度决定决定叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素依次减少依次减少最宽最宽次宽次宽次窄次窄最窄最窄实验原理之二实验原理之二：“提取提取”绿叶中的色素用无水乙醇。绿叶中的色素用无水乙醇。因为光合色素能够溶解于无水乙醇因为光合色素能够溶解于无水乙醇溶解度溶解度
5、色素在滤纸条上色素在滤纸条上位置位置（从上到下）（从上到下）决定决定无水乙醇或丙酮无水乙醇或丙酮（层析液）纸层析法：（层析液）纸层析法：1 1、实验：、实验：2 2、四种光合色素的吸收光谱、四种光合色素的吸收光谱主要吸收红主要吸收红光和蓝紫光光和蓝紫光主要吸收蓝主要吸收蓝紫光紫光特别提醒特别提醒1:1:叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。不吸收。叶绿素对红光和蓝紫光吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光叶绿素对红光和蓝紫光吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸收量大，吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。对其他波段的光并非不吸收，
6、只是吸收量较少。特别提醒特别提醒2 2无色透明大棚允许日光中的各色光透过，无色透明大棚允许日光中的各色光透过，有色大棚主要有色大棚主要透过同色光透过同色光，其他光被其吸收其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光，所以用无色透明的大棚光合效率最高。合效率最高。色素对绿光吸收最少，绿色塑料大棚光合效率最低。色素对绿光吸收最少，绿色塑料大棚光合效率最低。审题时注意：大棚用的是薄膜或玻璃，是什么颜色就透审题时注意：大棚用的是薄膜或玻璃，是什么颜色就透过什么光。若是用滤光片，滤光片什么颜色，滤去什么颜过什么光。若是用滤光片，滤光片什么颜色，滤去什么颜色的光。色的光。不可见光不可见光不可见光不可见光特别提醒
7、特别提醒3 3：影响叶绿素合成的因素影响叶绿素合成的因素(1)(1)光照：光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)(2)温度：温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。易被破坏，而使叶子变黄。(3)(3)必需元素：必需元素：叶绿素中含叶绿素中含N N、MgMg等必需元素，缺乏等必需元素，缺乏N N、MgMg将导致叶绿素无法合成，叶
8、变黄。另外，将导致叶绿素无法合成，叶变黄。另外，FeFe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺FeFe也将也将导致叶绿素合成受阻，叶变黄。导致叶绿素合成受阻，叶变黄。议一议：议一议：(1)(1)海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？的颜色有什么关系？不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光谱，因此可红光、蓝紫光属于对植物光合作用最有效的光谱，因此可以补充这两种光达到增产的目的。以补充这两种光达到
9、增产的目的。红光主要促进糖类的合成，增加产量；蓝光主要促进蛋白红光主要促进糖类的合成，增加产量；蓝光主要促进蛋白质的合成，利于育苗。质的合成，利于育苗。(2)(2)在温室内自然光照射基础上，给植物人工补充哪在温室内自然光照射基础上，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？些单色光对增产有利？绿、褐、红绿、褐、红光合色素：位于光合色素：位于基粒基粒类囊体的薄类囊体的薄膜上膜上与光合作用有关与光合作用有关的酶：的酶：基粒基粒类囊类囊体体的薄膜上和基的薄膜上和基质中质中（二）：叶绿体的结构：（二）：叶绿体的结构：CO2+H2O(CH2O)+O2 光能光能叶绿体叶绿体定义：定义：光合作用是指绿色植物通过叶
10、绿体，利光合作用是指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能量的有机用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。物，并且释放出氧气的过程。+6O26CO2+12H2OC6H12O6+光能光能叶绿体叶绿体二、光合作用的原理和应用：二、光合作用的原理和应用：6H2O1、光反应阶段、光反应阶段2、暗反应阶段、暗反应阶段特殊状态下叶绿素特殊状态下叶绿素a a可可以把光能转化为电能。以把光能转化为电能。被激发失去电子后成为被激发失去电子后成为强氧化剂强氧化剂失去电子从水中抢电子从水中抢电子供氢供氢供能供能还原还原供供能能四种光合色素四种光合色素还原还原型辅型辅酶酶
11、氧化型辅酶氧化型辅酶酶酶酶酶色素吸收色素吸收传递转化传递转化不需要酶不需要酶四种光合色素都能吸收传递光能，但只四种光合色素都能吸收传递光能，但只有叶绿素有叶绿素a a才能转化光能才能转化光能光光/色素色素/酶酶ADP+pi/NADP+ADP+pi/NADP+等等ATP/H/多种酶等多种酶等类囊体的薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中水光解成水光解成H和和O2ADP+Pi+光能光能ATP CO2的固定的固定 CO2 (C C3 3)还原还原光能光能ATPATP中活跃化学中活跃化学能能活跃化学能稳定化学能 光反应暗反应条件场所物质变化能量变化联系光反应和暗反应的比较物质联系物质联系：光反应产生：光反应产
12、生H暗反应阶段用于还原暗反应阶段用于还原C3；能量联系能量联系：光反应生成：光反应生成ATP在暗反应将其储存的化学能在暗反应将其储存的化学能释放出来帮助释放出来帮助C C3 3形成糖类，形成糖类，ATP中的化学能则转化为糖中的化学能则转化为糖类中的化学能。类中的化学能。光反应为暗反映提供光反应为暗反映提供ATPATP和和NADPHNADPH，暗反应为光反应补充暗反应为光反应补充ADPADP和和pipi以以及及NADPNADP+6CO2+12H2OC6H12O6+6O2光能光能叶绿体叶绿体原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：能量的转移途径：能量的转移途径：光能光能中活跃中活跃的化学能的化
13、学能(CH(CH2 2O)O)中中稳定稳定的化学能的化学能例例4 4：将一株植物培养在：将一株植物培养在H H2 21818O O中并进行中并进行光照，过一段时间后光照，过一段时间后1818O 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D D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 D特别提醒：特别提醒：叶绿体线粒体CO2O2O2CO2O2CO2光合光合=呼吸呼吸光合光合 呼吸呼吸光合光合 呼吸呼吸叶绿体线粒体CO2O2叶绿体线粒体CO2O2请分析光下的植物突然停止光照后
14、，其体内的请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和化合物和C3化合化合物的含量如何变化？物的含量如何变化？停止停止光照光照光反应光反应停止停止光照不变，突然停止光照不变，突然停止CO2的供应后，的供应后，C5和和C3的含量如何变化？的含量如何变化？H ATPC3C3增加原因：增加原因：C3C3还原受阻积累；还原受阻积累；C5C5和和CO2CO2继续固定成继续固定成C3C3。C5C5减少原因减少原因C3 C5 CO2 C3C3减少原因：减少原因：C3C3继续被还原继续被还原成成C5;C5;CO2 CO2减少，减少，C5C5和和CO2CO2固定固定成成C3C3减少。减少。C5C5增加原
15、因增加原因C3 C5 色素分子色素分子光能光能C5C52C32C3ADP+PiADP+PiATPATPH2OH2OO2O2HH多种酶多种酶酶酶（CH2OCH2O）CO2CO2吸收吸收光解光解固定固定供能供能还原还原供氢供氢知识知识拓展拓展3 3：特别提醒特别提醒：记好笔记：记好笔记1 1：以上各物质含量的变化是在外界条件改变的以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时短时间内间内发生的，且是发生的，且是相对含量相对含量的变化。长时间还是平的变化。长时间还是平衡的，如衡的，如C3C3的量是的量是C5C5的两倍。的两倍。酶酶ATPNADPHADP+PiNADP+卡尔文循环卡尔文循环2C3 (CH2O)+C5C C6 6H H1212O O6 62 2：光合作用的暗反应有光无光都能进行，但是黑暗：光合作用的暗反应有光无光都能进行，但是黑暗时间较长时并不能进行！因为缺少时间较长时并不能进行！因为缺少NADPHNADPH和和ATP.ATP.原理：还原原理：还原COCO2 2所需要的所需要的ATPATP和和HH是通过氧化无是通过氧化无机物机物NHNH4+4+、NONO2-2-、H H2 2S S、SOSO、H H2 2、FeFe2+2+等等而获得的。而获得的。化能自养类型：化能自养类型：硝化细菌硝化细菌、铁细菌、硫细菌等、铁细菌、硫细菌等硝化细菌硝化细菌
