1、必修必修1 1第第5454節節 光與光合作用光與光合作用葉綠體中的色葉綠體中的色素素葉綠素葉綠素（含量約占總量（含量約占總量的的3/43/4）類胡蘿卜素類胡蘿卜素（含量約占總量（含量約占總量的的1/41/4）主要吸收藍主要吸收藍紫光和紅光紫光和紅光主要吸收藍主要吸收藍紫光紫光葉綠素葉綠素a a（藍綠色）（藍綠色）葉綠素葉綠素b b（黃綠色）（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉黃素（黃色）一、葉綠體中的色素一、葉綠體中的色素1.1.色素的種類與功能色素的種類與功能2.2.葉綠體的結構與功能葉綠體的結構與功能功能：光合作用場所功能：光合作用場所色素分布：類囊體薄膜上色素分

2、布：類囊體薄膜上酶分布：類囊體薄膜和基質酶分布：類囊體薄膜和基質(2013(2013課標課標，2)2)關于葉綠素的敘述，錯誤的是關于葉綠素的敘述，錯誤的是A A葉綠素葉綠素a a和葉綠素和葉綠素b b都含有鎂元素都含有鎂元素B B被葉綠素吸收的光可用于光合作用被葉綠素吸收的光可用于光合作用C C葉綠素葉綠素a a和葉綠素和葉綠素b b在紅光區的吸收峰值不同在紅光區的吸收峰值不同D D植物呈現綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光植物呈現綠色是由于葉綠素能有效地吸收綠光【典型例題典型例題】D D葉綠素葉綠素綠光吸收最少，反射多，所以葉片呈現綠色綠光吸收最少，反射多，所以葉片呈現綠色。葉綠素葉綠素a a

3、比葉綠素比葉綠素b b在紅光區的吸收峰值高在紅光區的吸收峰值高。點撥：點撥：葉綠素的中心元素是鎂元素葉綠素的中心元素是鎂元素。色素的作用是吸收、傳遞、轉化光能，進行光合作用色素的作用是吸收、傳遞、轉化光能，進行光合作用。二、實驗：綠葉中色素的提取和分離二、實驗：綠葉中色素的提取和分離1.1.原理原理：提取：無水乙醇：提?。簾o水乙醇 分離：紙層析法分離：紙層析法2.2.步驟：步驟：(1)(1)提取色素：提取色素：研磨：研磨：SiOSiO2 2（研磨充分）（研磨充分）CaCOCaCO3 3（保護葉綠素）（保護葉綠素）過濾：獲取綠色濾液過濾：獲取綠色濾液（試管口加棉花防揮發）（試管口加棉花防揮發）取

4、取5g5g鮮葉鮮葉（2 2）準備濾紙條）準備濾紙條 畫濾液細線：畫濾液細線：（細、直，重復（細、直，重復2 2 3 3遍）遍）（3 3）分離色素：）分離色素：層析液不能沒層析液不能沒及濾液線及濾液線培養皿加蓋防揮發培養皿加蓋防揮發胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉黃素葉綠素葉綠素a a葉綠素葉綠素b b濾液細線濾液細線歸納提升(1)(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析收集到的濾液綠色過淺的原因分析未加二氧化硅未加二氧化硅( (石英砂石英砂) )，研磨不充分。，研磨不充分。使用放置數天的菠菜葉，濾液中色素使用放置數天的菠菜葉，濾液中色素( (葉綠素葉綠素) )太少。太少。一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太

5、低一次加入大量的無水乙醇，提取濃度太低( (正確做法：分次加入少量無水乙醇提取正確做法：分次加入少量無水乙醇提取色素色素) )。未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。綠葉中的色素提取和分離實驗的異常現象分析綠葉中的色素提取和分離實驗的異常現象分析觀察到的色素帶顏色較淺，其可能原因是觀察到的色素帶顏色較淺，其可能原因是 (3)(3)濾紙條上得不到色素帶的原因分析濾紙條上得不到色素帶的原因分析濾液細線接觸到層析液，且時間較長，濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。色素全部溶解到層析液中。(2)濾紙條色素帶重疊：濾紙條色素帶重疊：濾紙條上的濾

6、液細線未畫成一條細線。濾紙條上的濾液細線未畫成一條細線。三、光合作用的探索歷程三、光合作用的探索歷程( (連一連連一連) )AbC Ca aE Ee eD Dc cB Bd d同位素標記法同位素標記法自身對照自身對照光光能能H H2 2O OCOCO2 2還還原原（CHCH2 2O O）葉綠體葉綠體色素色素供氫供氫酶酶供能供能多種酶參加多種酶參加催化催化暗反應（葉綠體基質）暗反應（葉綠體基質）2C2C3 3C C5 5固定固定ADP+PiADP+PiATPATP酶酶光下分解光下分解O O2 2HH光反應（葉綠體類囊體薄膜）光反應（葉綠體類囊體薄膜）四、光合作用的過程四、光合作用的過程 光反應階

7、段光反應階段暗反應階段暗反應階段場所場所條件條件物質變化物質變化能量變化能量變化聯系聯系項目項目葉綠體類囊體薄膜上葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質葉綠體基質光、色素、酶光、色素、酶多種酶多種酶2H2H2 2O OO O2 2+4+4【H H】ADP+P+ADP+P+能量能量ATPATP光能光能活躍化學能活躍化學能活躍化學能活躍化學能穩定化學能穩定化學能光反應為暗反應提供光反應為暗反應提供ATPATP和和【H H】暗反應為光反應提供暗反應為光反應提供ADPADP、PiPi等原料等原料2C2C3 3COCO2 2+C+C5 52C2C3 3【H H】(CH(CH2 2O) +CO) +C5 5ATPA

8、TP過程過程光合作用中元素的轉移光合作用中元素的轉移H H的轉移：的轉移：H H2 2O HO H或或NADPHNADPH (CH(CH2 2O ) O ) C C的轉移：的轉移：COCO2 2 C C3 3 （CHCH2 2O O）COCO2 2中的中的O O和和H H2 2O O中的中的O O的轉移：的轉移：COCO2 2 C C3 3 （CHCH2 2O O）COCO2 2+H+H2 2O O* * 光能光能葉綠體葉綠體（CHCH2 2O O）+O+O2 2* *下圖為光照和下圖為光照和COCO2 2濃度改變后，濃度改變后，C C5 5和和C C3 3變化曲線。變化曲線?！镜湫屠}典型例

9、題】曲線曲線a a表示表示 _，在無光照時其含量下降的原因是，在無光照時其含量下降的原因是_； 曲線曲線b b表示表示 _， 在在COCO2 2濃度降低時含量下降的原因是濃度降低時含量下降的原因是 _。C C5 5缺缺NADPHNADPH和和ATPATP不能形成不能形成C C5 5 ，而，而C C5 5與與COCO2 2仍然可以固定形成仍然可以固定形成C C3 3化合物?；衔铩 C3 3COCO2 2的減少導致的減少導致C C3 3化合物產生減少，而化合物產生減少，而C C3 3化合物仍然被還原為化合物仍然被還原為C C5 5化合物化合物葉綠體處于不同條件下葉綠體處于不同條件下 C3C3、

10、C5C5、ATPATP、糖類含量的動態變化、糖類含量的動態變化首先將相關的反應過程做如下變形：首先將相關的反應過程做如下變形： 分析方法：從變化因素入手，找到要考查物質與變化因素的最近反應，從生成與消耗分析方法：從變化因素入手，找到要考查物質與變化因素的最近反應，從生成與消耗角度思考（簡單說，生成的多含量就多，消耗的多含量就少）。角度思考（簡單說，生成的多含量就多，消耗的多含量就少）。五、光合作用原理的應用：五、光合作用原理的應用： 6CO6CO2 2 + 12H+ 12H2 2O O光能光能葉綠體葉綠體C C6 6H H1212O O6 6+ 6H+ 6H2 2O + 6OO + 6O2 2

11、原料原料條件條件產物產物 COCO2 2濃度濃度 水水 分分 光光 照照 礦質元素礦質元素 溫溫 度度光合速率光合速率( (光合強度光合強度) )：單位時間單位葉面積的光合作用量：單位時間單位葉面積的光合作用量 （如釋放多少（如釋放多少O O2 2、消耗多少消耗多少COCO2 2、合成多少淀粉）、合成多少淀粉）1.1.影響光合速率的環境因素影響光合速率的環境因素光照光照 CO2CO2吸吸收量收量O OCO2CO2釋放釋放量量光照強度光照強度A AB BC C在黑暗中呼吸所放出的CO2光補償點光補償點光飽和點光飽和點總光合量陽生植物陽生植物陰生植物陰生植物光照強度對光合作用的影響光照強度對光合作

12、用的影響區別植物體的吸收或釋放與葉綠體的吸收和釋放區別植物體的吸收或釋放與葉綠體的吸收和釋放綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織在光下測得的數值為呼吸速率綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織在光下測得的數值為呼吸速率(A(A點點) )。綠色組織在有光條件下光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數據為凈光合速率。綠色組織在有光條件下光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數據為凈光合速率。真正光合速率凈光合速率呼吸速率。真正光合速率凈光合速率呼吸速率。歸納提升三種三種“速率速率”的表示方法的表示方法綠色植物每時每刻都在進行細胞呼吸，在光下測定植物的光合速率時，實際測得的數綠色植物每時每刻都在進行細胞呼吸，在光下測

13、定植物的光合速率時，實際測得的數值應為光合作用與呼吸作用的差值。即真正值應為光合作用與呼吸作用的差值。即真正( (或實際或總或實際或總) )光合速率測得光合速率測得( (凈凈) )光合速光合速率呼吸速率，表示方法如下：率呼吸速率，表示方法如下：項目表示方法凈光合速率(又叫表觀光合速率)CO2吸收量、O2釋放量、C6H12O6積累量真正光合速率(實際或總光合速率)CO2固定量、O2產生量、C6H12O6制造量呼吸速率(遮光條件下測得)CO2釋放量、O2吸收量、C6H12O6消耗量A點：黑暗時，點：黑暗時， 只進行細胞呼吸只進行細胞呼吸CO2O2AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用小于細胞呼吸光合

14、作用小于細胞呼吸O2CO2CO2O2B點：光補償點，點：光補償點，光合作用等于細胞呼吸光合作用等于細胞呼吸O2CO2BC段：強光下，段：強光下，光合作用大于細胞呼吸光合作用大于細胞呼吸O2CO2CO2O2O光合作光合作用用速率速率COCO2 2濃度濃度ABCOCO2 2濃度濃度CO2是暗反應的原料，在空氣中濃度很低，增加是暗反應的原料，在空氣中濃度很低，增加CO2濃度對光合作用的影響是濃度對光合作用的影響是非常明顯的。非常明顯的。溫度溫度通過影響酶的活性而影響光合作用通過影響酶的活性而影響光合作用水分缺乏主要是間接的影響光合作用下降。水分缺乏主要是間接的影響光合作用下降。具體來說：具體來說：缺

15、水使氣孔關閉，影響二氧化碳進入葉內；缺水使氣孔關閉，影響二氧化碳進入葉內；常見問題：常見問題： 植物的植物的“午休午休”現象；現象； 澆水灌溉的方法。澆水灌溉的方法。水分水分礦質元素礦質元素MgMg：NN：P P：2.2.多因子（光照強度、多因子（光照強度、COCO2 2濃度）與光合作用強度之間的關系濃度）與光合作用強度之間的關系曲線分析：曲線分析：P P點限制因素為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不點限制因素為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當到斷提高。當到Q Q點時，橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，想提高光點時，橫坐標所表示的因素，不

16、再是影響光合速率的因子，想提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。延長光合作用時間：延長光合作用時間：增加光合作用面積：增加光合作用面積：提高光能利提高光能利用率用率控制光照強弱控制光照強弱控制光質控制光質控制控制CO2CO2供應供應控制必需礦質元素供應控制必需礦質元素供應提高復種指數提高復種指數溫室中人工光照溫室中人工光照合理密植合理密植間作套種間作套種通風透光通風透光在溫室中施有機肥，在溫室中施有機肥，使用使用CO2CO2發生器發生器陰生植物陰生植物陽生植物陽生植物2.2.提高農作物產量的措施提高農作物產量的措施提高光合提高光合速率

17、速率適時適量施肥適時適量施肥3.3.探究環境因素對光合作用強度的影響探究環境因素對光合作用強度的影響案例：探究光強對光合作用強度的影響案例：探究光強對光合作用強度的影響自變量：光強自變量：光強通過改變燈泡的概率或距離進行調控通過改變燈泡的概率或距離進行調控因變量：光合作用速率因變量：光合作用速率通過計算同一時間各裝置圓形葉片浮起數量檢測通過計算同一時間各裝置圓形葉片浮起數量檢測原理：原理：植物在不同光強下通過光合作用產生的氧氣量不同，導致液泡間隙植物在不同光強下通過光合作用產生的氧氣量不同，導致液泡間隙積累的氧氣量不同，葉片浮起數量不同。積累的氧氣量不同，葉片浮起數量不同。無關變量：無關變量：

18、葉片數量、溫度、富含二氧化碳清水的量等葉片數量、溫度、富含二氧化碳清水的量等等量適宜控制等量適宜控制能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用物的合成作用 例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數種類的細菌例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數種類的細菌2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化細菌硝化細菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化細菌硝化細菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O CO C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量六、化能合成作用六、化能合成作用光合作用與有氧呼吸的聯系HH、ATPATP來源、去路的比較來源、去路的比較疑難辨析 比較項目比較項目來源來源去路去路H光合作用光合作用光反應中水的光反應中水的光解光解作為暗反應階段的還原劑，用于還原作為暗反應階段的還原劑，用于還原C3合成合成有機物等有機物等有氧呼吸有氧呼吸第一、二階段第