第五章,细胞的能量供应和利用,第4节 能量之源光与光合作用,自 主 学 习,一、捕获光能的色素 1提取绿叶中的色素 (1)原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_中。,无水乙醇,5 g绿叶,二氧化硅,碳酸钙,无水乙醇,玻璃漏斗,单层尼龙布,棉塞,2分离绿叶中的色素 (1)原理：不同色素在层析液中的_不同，_的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 (2)步骤：,溶解度,溶解度高,剪去两角,距去角的一端1 cm,毛细吸管,一两,滤液细线,滤液细线,3分析四种色素对光吸收的差异,胡萝卜素,叶黄素,蓝紫光,叶绿素b,叶绿素a,蓝紫光和红光,二、叶绿体的结构和功能 1结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表具_，内部有基粒和_，基粒是由_堆叠而成。吸收光能的色素分布于_，与光合作用有关的酶分布在_。 2功能：是进行_的场所。,双层膜,基质,类囊体,类囊体薄膜,叶绿体基粒上和基质中,光合作用,三、光合作用的探究历程 11864年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有_。 21939年，美国的鲁宾和卡门利用_证明了_ _。 320世纪40年代，美国的卡尔文，利用_技术最终探明了_在光合作用中转化成_的途径。,淀粉,同位素标记法,光合作用,释放的氧气来自水,放射性同位素标记,CO2,有机物中碳,四、光合作用的过程及应用 1光反应 (1)场所：叶绿体的_上。 (2)条件：_、色素、酶等。 (3)物质变化：将水分解为_ ，将ADP和Pi合成ATP。 (4)能量变化：光能转变为_。,类囊体薄膜,光照,H和O2,活跃的化学能,2暗反应 (1)场所：叶绿体的_中。 (2)条件：酶、H、ATP。 (3)物质变化： aCO2的固定：C5CO2_； b.C3的还原：C3HATP_。 (4)能量变化：ATP中活跃的化学能转变为_。,基质,2C3,C6H12O6,有机物中稳定的化学能,无机物的氧化,无机物有机物,NH3、HNO2,CO2和H2O,绿色植物,硝化细菌,现成的有机物,1夏季的树叶多为绿的海洋，到了深秋时节更有“看万山红遍，层林尽染”的美景，试从生物学角度分析其原因。 提示：春夏时节叶绿素所占比例大，故叶子为绿色，而到了深秋叶绿素大量分解，类胡萝卜素含量相对增加，故叶子为黄色或橙黄色。 2植物能进行光合作用制造有机物，有位同学就想：“如果人能像绿色植物一样，岂不是不用吃饭了吗？”如果该同学的想法能实现，你认为人体细胞应具备什么样的结构？ 提示：细胞质中有叶绿体。 3在大棚种植时一般选用哪种颜色的薄膜？为什么？ 提示：一般选用无色透明的薄膜，因为能够透过各种单色光。,？思考,1植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光。( ) 2叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。( ) 3利用纸层析法可分离出4种叶绿体色素。( ) 4叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。( ) 5光合作用过程中光反应是暗反应进行的前提。( ) 6在光合作用的相关实验中，可以通过测定绿色植物在光照条件下CO2的吸收量、O2释放量以及有机物的积累量来体现植物实际光合作用的强度。( ),判断题,7光合作用光反应阶段产生的H可在叶绿体基质中作为还原剂。( ) 8在其他条件适宜情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5的含量都迅速增加。( ) 9夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降温，可以提高作物产量。( ) 10.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度一直保持稳定。( ),新 知 解 读,知识点1 绿叶中色素的提取和分离,2实验步骤,3有关色素带的分析 (1)从色素带的位置可知道各种色素在层析液中溶解度的高低依次为：胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b。(记忆口诀：胡黄ab) (2)从色素带的宽度可知各种色素的含量一般情况下为：叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素。 (3)在滤纸条上距离最近的两条色素带是叶绿素a与叶绿素b，距离最远的相邻的两条色素带是胡萝卜素和叶黄素。 4绿叶中的色素对光的吸收特点 (1)绿叶中的色素只吸收可见光，对红外光和紫外光等不吸收。 (2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他可见光并非不吸收，只是吸收量较少。,实验中的注意事项 加入无水乙醇后，要进行迅速、充分的研磨，迅速研磨可以防止溶剂挥发，充分研磨是为了使更多的色素溶解在溶剂中，否则提取的色素量减少。 过滤时，不能用滤纸，要用单层尼龙布(或脱脂棉)，因为滤纸可以吸附色素，降低滤液中色素的含量，使实验效果不明显。,知识贴士,在进行叶绿体色素提取和分离的实验中，不能让层析液没及滤液细线的原因是( ) A滤纸上的几种色素会扩散不均而影响实验效果 B滤纸上的滤纸细线会变粗而使色素带相互重叠 C色素会溶解在层析液中，在滤纸上达不到层析效果 D会导致不同色素随层析液在滤纸上扩散的速度不同 解析 若层析液没及了滤液细线，会使色素溶解在层析液中，使层析效果不明显。,典题 1,C,变式训练1 下列有关“叶绿体色素的提取和分离”的实验叙述正确的是( ) A加入碳酸钙防止滤液挥发 B用NaCl溶液提取叶片中的色素 C用无水酒精或丙酮分离滤液中的色素 D加入二氧化硅(石英砂)有利于充分研磨 解析 本题考查实验中药品和试剂的作用。加入碳酸钙的目的是防止叶绿素被有机酸破坏掉；色素的提取利用的是无水乙醇；色素的分离利用的是层析液；加入二氧化硅是使研磨更充分。,D,1叶绿体的结构及功能 (1)结构： 双层膜：分为内膜和外膜，其主要功能是控制物质进出叶绿体。,知识点2 叶绿体的结构和功能,基粒：由囊状结构堆叠而成，这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。 基质：在基粒与基粒之间充满基质，基质中含有与光合作用有关的酶。 (2)功能： 叶绿体内的基粒和类囊体扩展了受光面积，含有许多吸收光能的色素分子和光合作用所必需的酶，因此叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,(3)实验设计巧妙之处： 实验材料选择水绵和好氧细菌：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气的部位。 没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰。 用极细的光束点状投射：叶绿体上可分为获得光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。 进行黑暗(局部光照)和完全暴露在光下的对照实验：明确实验结果完全是由光照引起的等。,光合作用的酶分布在类囊体的薄膜上和基质中，但光合色素只分布在类囊体的薄膜上。 叶绿体以囊状结构堆叠成基粒的方式增大膜面积，而线粒体以内膜向内腔折叠形成嵴的方式增大膜面积。,知识贴士,叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是( ) A叶绿体中的色素都分布在囊状结构的膜上 B叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上 C光合作用的酶只分布在叶绿体基质中 D光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上 解析 叶绿体中的色素都分布在囊状结构的薄膜上。,典题 2,A,变式训练2 为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是( ) A光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 B光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液 C黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 D黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液 解析 本题实际考查光合作用所需的条件。光合作用要有水分和光照及CO2。在本题所设条件下，最好没有空气，以证明光合作用的产物是氧气。临时装片中的NaHCO3溶液既提供了水分，又提供了CO2。,B,1探究历程,知识点3 光合作用的探究历程,2从光合作用的探究历程可知： (1)普利斯特利的实验的优点和不足,知识贴士,如图，在温室下，将3株脱淀粉(经过充分“饥饿”处理)的同种植株和相同体积的不同溶液放在钟罩内，给予相同强度的光照，本实验可以证明( ),典题 3,B,A光合作用速率随CO2浓度增大而增大 B光合作用的必需条件是CO2 C过多的CO2阻碍光合作用 DNaHCO3能抑制光合作用 解析 该实验的自变量是CO2浓度，丙组缺少CO2，乙组CO2浓度比甲组高，本实验CO2浓度值组数设置不够，不能说明光合作用速率与CO2浓度的关系。,变式训练3 英国科学家普利斯特利将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭。今天我们对这一现象的合理解释是( ) A植物可以更新空气 B蜡烛燃烧所需物质来自绿色植物 C绿色植物在光下能制造有机物 D绿色植物在光下能释放氧气 解析 在今天，我们已经明确了空气中的成分以及蜡烛燃烧时消耗氧气，氧气来自于植物的光合作用。,D,光合作用过程是由一系列的化学反应组成的。通常是根据是否需要光能，将光合作用的过程分为需要光能的光反应阶段和不需要光能的暗反应阶段。各阶段的物质和能量变化可用下图表示：,知识点4 光合作用的过程,1过程图解,2光反应与暗反应的区别,3光反应与暗反应的联系 (1)光反应为暗反应提供H和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi，即两个反应阶段相辅相成，密切联系。 (2)没有光反应，暗反应缺乏H和ATP，无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。可见，二者相互制约。,不同的条件下叶绿体内各种物质的动态变化规律 说明：以上各物质含量的变化是在外界条件改变后的短时间内发生的，且是相对含量的变化。,知识贴士,在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是( ) A停止光照 B停止光照并降低CO2浓度 C升高CO2浓度 D 降低CO2浓度 解析 在植物光合作用的暗反应过程中，五碳化合物能固定CO2，形成三碳化合物，三碳化合物被还原成葡萄糖和五碳化合物。植物体内五碳化合物增多，说明CO2的固定减弱。,典题 4,D,变式训练4 欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有( ) A葡萄糖生成 B淀粉生成 CO2的释放 DCO2的吸收 解析 植物光合作用中的光反应过程，是叶绿素吸收光能，将水分解为氢和氧气，另一部分能量被ADP吸收形成ATP。从题目给定的答案中，只有氧气是光反应的产物。,C,知识点5 探究光照强弱对光合作用强度的影响,(3)变量分析,在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装( ) A红橙光灯 B绿光灯 C白炽灯 D蓝光灯,典题 5,B,解析 本题考查学生运用光合作用知识分析实验设计的能力，叶绿素主要吸收红橙光、蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。这些色素所吸收的光能，都能用于光合作用。光合作用不吸收或很少吸收绿光，绿光下植物光合作用强度最低，题目中要求“尽可能地降低植物光合作用的强度”，当然就不能使用发红橙光和蓝紫光的灯，安装绿光灯是安全的。至于白炽灯，物理常识告诉我们，白光是由七色光组成的。,变式训练5 在日光下，植物叶片中的叶绿素( ) A大量吸收绿光 B等量吸收不同波长的光 C主要吸收蓝紫光和绿