第四节能量之源光与光合作用捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构结构外膜内膜基粒基质有酶功能光合作用的场所，植物细胞的“养料制造车间”有色素叶绿体胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素新鲜的绿色叶片中有哪些色素呢？新鲜的绿色叶片中有哪些色素呢？叶叶绿绿体体中中的的色色素素类胡萝卜素类胡萝卜素叶叶 绿绿 素素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a a a a叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素 b b b b胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶黄素叶黄素叶绿体中色素的种类叶绿体中色素的种类, ,颜色颜色（含量约占含量约占总量的总量的3/43/4）（含量约占总量（含量约占总量的的1/41/4）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色） 实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素a和和b在蓝光和红光在蓝光和红光部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素的呢个主要吸收蓝紫光。卜素和叶黄素的呢个主要吸收蓝紫光。l有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？光合作用：光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，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着能量的有机物，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放氧气的过程。并且释放氧气的过程。什什么么叫叫光光合合作作用用？每天浇水，每天浇水，五年后五年后土重土重100100千克千克树树2.52.5千克千克土减少了土减少了0.1千克千克树重树重84.5千克千克,增加增加了了82千克千克1664年年(比利时比利时 )海尔蒙特实验海尔蒙特实验柳树重量增加的柳树重量增加的原因是什么？原因是什么？海尔蒙特的结论海尔蒙特的结论:建造植物的原料是水建造植物的原料是水17711771年，普里斯特利年，普里斯特利（英）的实验（英）的实验光照下，一段时间后光照下，一段时间后1771年英国普利斯特利实验年英国普利斯特利实验1、小鼠小鼠生活、生活、蜡烛燃蜡烛燃烧需要烧需要什么气什么气体体？思考题：思考题：2、这个这个实验说实验说明什么明什么问题？问题？（证明植物可以更新（证明植物可以更新空气）设计一个实验证明绿色植物在光设计一个实验证明绿色植物在光下制造淀粉。下制造淀粉。黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜1864年德国萨克斯实验年德国萨克斯实验让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光除去叶绿素除去叶绿素酒精酒精水水（证明绿叶在（证明绿叶在光光下制造下制造淀粉）淀粉）滴滴加加碘碘酒酒后后或者用碘蒸气处理这片叶，发或者用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。的一半则没有颜色变化。1880年（美国）恩格尔曼实验证明：证明：氧气氧气是叶绿体释放出来的，是叶绿体释放出来的，叶绿体叶绿体是是绿色植物进行光合作用的场所。绿色植物进行光合作用的场所。分析：这一巧妙的实验说明了什么分析：这一巧妙的实验说明了什么？好氧型细菌水绵3先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下。光下。 l先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，能准确判断水相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并对照，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。且氧是由叶绿体释放出来的。 1实验材料选用水绵和好氧性细菌。实验材料选用水绵和好氧性细菌。 因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧性细菌可确定释放氧气的部位。性细菌可确定释放氧气的部位。2选用黑暗并且没有空气的环境。选用黑暗并且没有空气的环境。排除了氧气和光的干扰。排除了氧气和光的干扰。 该实验的巧妙之处：该实验的巧妙之处：鲁宾和卡门实验l实验方法实验方法?l同位素标记法同位素标记法l这个实险的目的是为了弄清楚在光合这个实险的目的是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？同学们考虑一下，标记哪一氧化碳？同学们考虑一下，标记哪一种元素？如何设计这个实验呢种元素？如何设计这个实验呢？20世纪世纪30年代（美国）鲁宾与卡门实验年代（美国）鲁宾与卡门实验第第一一组组第第二二组组探究光合作用产生的探究光合作用产生的氧氧来自于来自于H2O还是还是CO2H2180C02H20C18O2第第二二组组180202产物产物: :淀粉淀粉条件条件: :光光光合作用发现小结：光合作用发现小结：17711771年，英国普利普利斯特利斯特利原料原料:水水18801880年，年，美国恩格美国恩格尔曼尔曼2020世纪世纪3030年年代，美国鲁代，美国鲁宾与卡门宾与卡门18641864年，年，德国萨克德国萨克斯斯16641664年，年，比利时海比利时海尔蒙特尔蒙特原料和产物原料和产物:更新空气更新空气(二氧化碳二氧化碳和氧气和氧气)产物氧来产物氧来自于水。自于水。场所场所:叶绿体叶绿体条件条件:光光29实验方法：同位素标记法实验方法：同位素标记法实验原则：实验原则：对照原则对照原则单一变量原则单一变量原则回眸光合作用的的探究历程回眸光合作用的的探究历程l1664年年(比利时比利时 )海尔蒙特实验海尔蒙特实验l17711771年，英国普利斯特利（年，英国普利斯特利（J. Priestly)l1779年，荷兰英格毫斯（J. Ingen - housz)l1845年，德国梅耶（R. Mayer)l18641864年，德国萨克斯（年，德国萨克斯（J. Von Sachs)J. Von Sachs)l19391939年，美国鲁宾年，美国鲁宾(S. Ruben)(S. Ruben)和卡门和卡门(M. Kamen)(M. Kamen)l19481948年，美国卡尔文（年，美国卡尔文（M. Calvin)M. Calvin)CO2+H2O光能光能C6H12O6+O2叶绿体叶绿体反反应应物物产物条件场所l光合作用正是在叶绿体中进行的光合作用正是在叶绿体中进行的，可以分，可以分为为两个阶段两个阶段：l第一阶段第一阶段是直接需要光的，是直接需要光的，称为光反应称为光反应；l第二阶段第二阶段不需要光的直接参与是二氧化碳不需要光的直接参与是二氧化碳转变为糖的过程，在以前这一过程称为暗转变为糖的过程，在以前这一过程称为暗反应，但现代研究表明这种说法并不正确，反应，但现代研究表明这种说法并不正确，应该应该称为碳反应称为碳反应，因为在黑暗环境中，碳，因为在黑暗环境中，碳反应只能进行极短暂的时间，只有在有光反应只能进行极短暂的时间，只有在有光的条件下碳反应才能持续不断地进行，并的条件下碳反应才能持续不断地进行，并且光反应中的许多反应也不需要光的参与。且光反应中的许多反应也不需要光的参与。光合作用的光合作用的两个阶段两个阶段光反应为暗反应提供了光反应为暗反应提供了H和和ATP；暗反应；暗反应为光反应提供为光反应提供ADP和和Pi。暗反应暗反应光反应光反应项目项目联系联系能量转换能量转换物质变化物质变化条件条件部位部位ATP中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能多种酶、多种酶、CO2叶绿体基质中叶绿体基质中CO2+C5 2C3酶酶2C3 （CH2O） 酶酶H ATPCO2 2的固定的固定：C3的还原的还原：光能光能ATP中活跃的化学能中活跃的化学能光、色素、酶、水光、色素、酶、水叶绿体基粒囊状膜上叶绿体基粒囊状膜上ATP的合成的合成 ： ADP+Pi+能量能量 ATP酶酶水的光解水的光解 ： 2H2O 4H+O2光光光光光合作用光反应与碳反应的区别光合作用的全过程叶绿体中的色素供氢供氢酶酶供能供能还原还原多种酶参多种酶参加催化加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5固定固定CO2H2OO2水在光水在光下分解下分解H光反应过程光反应过程碳反应过程碳反应过程光能光能五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用（1）光对光合作用的影响）光对光合作用的影响光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。育。光照时间光照时间植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加不再随着光照强度的增加而增加光照强度光照强度叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。光的波长光的波长生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。（4）水分的供应）水分的供应生产上使田间通风良好，供应充足的生产上使田间通风良好，供应充足的CO2在一定范围内，植物光合作用强度随着在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。再增加。（3）CO2浓度浓度生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。呼吸作用，以积累有机物。温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。（2）温度）温度六、化能合成作用六、化能合成作用概念：概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。如：如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成氧化成HNO2，进而将进而将HNO2氧化成氧化成HNO3硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将将CO2和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动自身的生命活动.1、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是（谱中吸收最强的是（ ）A 红光部分红光部分 B 红橙光与蓝紫光部分红橙光与蓝紫光部分 C 绿光部分绿光部分 D 紫光部分紫光部分2、下列措施中不会提高温室蔬菜产量的是（、下列措施中不会提高温室蔬菜产量的是（ ）A 增大氧气浓度增大氧气浓度 B 增大二氧化碳浓度增大二氧化碳浓度C 增强光照强度增强光照强度 D 调节室温调节室温3、对某植物做如下处理、对某植物做如下处理（甲）持续光照（甲）持续光照10MIN，（，（乙）光乙）光照照5S后再黑暗处理后再黑暗处理5S，连续交替进行连续交替进行20MIN，若其他条件若其他条件不变，则在甲乙两种情况下植物所制造的有机物总量是（不变，则在甲乙两种情况下植物所制造的有机物总量是（ ）A 甲多于乙甲多于乙 B甲少于乙甲少于乙 C 甲和乙相等甲和乙相等 D 无法确定无法确定 BAB4、一般来说，光照强，光合作用增强。但在夏天光照最、一般来说，光照强，光合作用增强。但在夏天光照最强的中午光合作用反而下降，原因是（强的中午光合作用反而下降，原因是（ ）5、光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成糖类所、光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成糖类所需要的能量分别来自（需要的能量分别来自（ ）A 细胞呼吸产生的细胞呼吸产生的ATP和光能和光能 B 都是细胞呼吸产生的都是细胞呼吸产生的ATP C 光能和光反应产生的光能和光反应产生的ATP D 都是光反应产生的都是光反应产生的ATP6、在光合作用过程中，以分子态释放出氧以及在光合作用过程中，以分子态释放出氧以及ATP的产的产生都离不开（生都离不开（ ）A 叶绿素和二氧化碳叶绿素和二氧化碳 B 水和二氧化碳水和二氧化碳 C叶绿素，水和光能叶绿素，水和光能 D二氧化碳、水和光能二氧化碳、水和光能 C气孔关闭，二氧化碳不足气孔关闭，二氧化碳不足C7、叶绿体中的色素分（、叶绿体中的色素分（ ）与光合作用有关的酶分布（与光合作用有关的酶分布（ ）8、滤纸条上出现的四条色素带中，最宽的一条颜色、滤纸条上出现的四条色素带中，最宽的一条颜色是（是（ ） A 橙黄色橙黄色 B 黄色黄色 C 蓝绿色蓝绿色 D 黄绿色黄绿色9、检查植物光合作用速度是否增加的最有效的方法、检查植物光合作用速度是否增加的最有效的方法是检查（是检查（ ）A 光合作用产生的水量光合作用产生的水量 B 二氧化碳的耗用量二氧化碳的耗用量C 植物叶绿素含量植物叶绿素含量 D 植物体葡萄糖的氧化量植物体葡萄糖的氧化量10、将一叶绿体研磨后，基质与基粒便释放出来，在、将一叶绿体研磨后，基质与基粒便释放出来，在去掉基粒后，只对叶绿体的基质照光，再通入去掉基粒后，只对叶绿体的基质照光，再通入14CO2，可能出现的物质是（可能出现的物质是（ ） A H和和ATP B 含含14C的淀粉的淀粉 C 含含14C的的C3 D含含14C的（的（CH2O）类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体的基质与基粒上叶绿体的基质与基粒上C BC11、在同一光照下，一株高等绿色植物在单位时间内，、在同一光照下，一株高等绿色植物在单位时间内，使光合使光合 作用产生氧气最多的实验处理是（作用产生氧气最多的实验处理是（ ） A 白光照射白光照射 B滤去红光和蓝光滤去红光和蓝光 C滤去紫光滤去紫光 D滤去黄光和绿光滤去黄光和绿光12、下列各生物中属于自养型的原核生物是（、下列各生物中属于自养型的原核生物是（ ）A 海带海带 B 衣藻衣藻 C 硝化细菌硝化细菌 D 大肠杆菌大肠杆菌 13、将一株植物培养在、将一株植物培养在H218O中进行光照，过一段时间后中进行光照，过一段时间后18O存在于（存在于（ ）A 光合作用生成的水中光合作用生成的水中 B 仅在周围的仅在周围的 水蒸气中水蒸气中C 仅在植物释放的氧气中仅在植物释放的氧气中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ACD上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对COCO2 2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：1 1、图中、图中15171517段段段段COCO2 2吸收量逐渐减少是因为吸收量逐渐减少是因为 ，以至光反应产生的，以至光反应产生的 和和 逐渐减少，从而影响了暗反应的逐渐减少，从而影响了暗反应的 强度，强度，使使 化合物数量减少，影响了化合物数量减少，影响了COCO2 2固定。固定。光照强度逐步减弱光照强度逐步减弱ATP H 还原作用还原作用五碳五碳