1、第四節(jié)能量之源-光與光合作用一、綠葉中色素的提取和別離1、實(shí)驗(yàn)原理1色素的提取：色素溶于有機(jī)溶劑而不溶于水,可用無水乙醇丙酮等有機(jī)溶劑提取綠 葉中的色素.2色素的別離：各種色素在層析液中溶解度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快,反之那么慢,從而使各種色素相互別離.2、實(shí)驗(yàn)步驟提取綠葉中的色素：稱取 5 g綠色葉片,先剪碎,再參加少許二氧化硅和碳酸鈣,然后參加10 mL無水乙醇,并進(jìn)行迅速、充分的研磨,然后過濾研磨液至試管中, 用棉塞塞嚴(yán)試管口. 制備濾紙條：將枯燥的定性濾紙剪成長(zhǎng)和寬略小于試管的濾紙條, 將濾紙條的一段剪去兩角, 并在距這一端1 cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線.畫濾液細(xì)線用毛

2、細(xì)吸管吸取少量濾液畫線待濾液干后,重復(fù) 23次別離綠葉中白色素：將 3 mL層析液倒入試管,插入濾紙條有濾液細(xì)線的一端朝下, 濾液細(xì)線不能觸及層析液,隨后用棉塞塞緊試管. 觀察現(xiàn)象: 濾紙條上出現(xiàn)四條色素帶,從上到下依次是顏色橙黃色、黃色、藍(lán)綠色、黃綠色.3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果朝膽卜家一概黃色一解黃素一黃色一 口卜紂素收一被綠色號(hào)一一色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素橙黃色最少最高最快口原;色較少較局較快葉綠系a藍(lán)綠色最多較低最慢葉綠系b黃綠色較多最低最慢4、實(shí)驗(yàn)中的操作目的及考前須知過程考前須知操作目的提取選新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高(2)研磨時(shí)加無水乙醇溶解色素加少量SiO2和Ca

3、CO2研磨充分和預(yù)防色素被破壞(4)迅速、充分研磨預(yù)防乙醇揮發(fā),充分溶解色素(5)盛放濾液的試管管口加棉塞預(yù)防乙醇揮發(fā)和色素氧化過程考前須知操作目的別離濾紙預(yù)先枯燥處理使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散(2)濾液細(xì)線要細(xì)、齊、直使別離出的色素帶平整不重疊濾液細(xì)線枯燥后冉回一兩次使別離出的色素帶清楚清楚(4)濾液細(xì)線不觸及層析液預(yù)防色素直接溶解到層析液中二、捕獲光能的色素或結(jié)構(gòu)1、色素的種類及功能 r葉綠素a 藍(lán)綠色'廠葉綠素含量約 3/4 I.主要吸收紅光和藍(lán)紫光JI葉綠素b 黃綠色1色素胡蘿卜素橙黃色I(xiàn)類胡蘿卜素 含量約1/4 yb主要吸收藍(lán)紫光L葉黃素黃色J2、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1結(jié)構(gòu)模式圖

4、外表:2結(jié)構(gòu)內(nèi)部雙層膜基質(zhì)：含有與暗反響有關(guān)的酶基粒：由類囊體堆疊而成,分布有 色素和與光反響有關(guān)的酶3功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所.3、葉綠體功能的驗(yàn)證.實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象：水綿 A ：極細(xì)光束照射：好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位 :黑暗無空氣Y好氧細(xì)菌 B I :完全曝光：好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位實(shí)驗(yàn)結(jié)論：a.葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所b. Q是由葉綠體釋放的三、光合作用的探究歷程年代及科學(xué)家過程結(jié)論/結(jié)果1771年普利斯特利英國(guó)密閉玻璃罩+綠色植物J+蠟燭_>不易熄滅1+小鼠一次不易窒息死亡植物可以更新空氣1779年英格豪斯荷蘭在后光、無光條件卜重復(fù)普利 斯特利的實(shí)驗(yàn)植物只有

5、在陽(yáng)光照射和綠葉 存在時(shí),才能更新空氣1785 年發(fā)現(xiàn)了空氣的組成綠葉在光下放出的是 Q,吸 收的是CQ1845年梅耶德國(guó)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律植物在進(jìn)行光合作用時(shí),把光 能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來1864年薩克斯德國(guó)黑暗中饑餓處理的綠葉碘烝氣曝光'變藍(lán),碘蒸氣1一半遮光> 小艾監(jiān)光合作用的產(chǎn)物除氧氣外還 有淀粉1941年魯賓和卡門美國(guó)h18o+co 幫物 ToHO+C8Q 械物 O>2光合作用釋放的氧氣來自水1948年卡爾文美國(guó)用14c標(biāo)記的CO追蹤光合作 用14C0 7 14C3 TC6H2QCO中的碳兀素被用于合成糖 類等后機(jī)物卡爾文循環(huán)注：1.薩克斯實(shí)驗(yàn)中黑暗處理的目的

6、：消耗掉葉片中原有的淀粉,使曝光與遮光形成對(duì)照.2 .薩克斯實(shí)驗(yàn)需先用酒精進(jìn)行脫色處理,再用碘蒸氣處理.3 .魯賓、卡門和卡爾文所用的實(shí)驗(yàn)方法為同位素標(biāo)記法.四、光合作用過程1、概念：綠色植物通過葉綠體,利用光能,把 CO和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并且 釋放出02的過程.2、反響式光能CO+HO > CHO +0葉綠體3、過程4、區(qū)別比擬工程光反響暗反響場(chǎng)所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素、酶、水、 ADR Pi多種酶、CO、ATP H反響光能的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換水的光解：光2Ho 4H+O2ATP的合成酶ADP+Pi優(yōu)能一 ATP有機(jī)物糖類的合成CO的固定:酶C5+CO _

7、2C 3C3的復(fù)原酶、H2c3多CHO + C5ATP能量轉(zhuǎn)化光能 , 電能ATP 中活潑 的化學(xué)能ATP中活潑的化學(xué)能有 機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反響階段的產(chǎn)物H是暗反 應(yīng)中G的復(fù)原劑,ATP為暗反 應(yīng)階段的進(jìn)行提供能量暗反響階段產(chǎn)生的 ADP和Pi 為光反響階段形成 ATP提供 了原料注：1暗反響有光、無光都能進(jìn)行.假設(shè)光反響停止,暗反響可持續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間,但時(shí)間不長(zhǎng),故晚上一般認(rèn)為只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,不進(jìn)行暗反響.2總光照時(shí)間相同時(shí),光照和黑暗間隔處理比一直光照積累的有機(jī)物多,由于H、ATP根本不積累,利用充分,但一直光照會(huì)造成H、ATP的積累,利用不充分.五、CO濃度與光照強(qiáng)度變化對(duì)光合作

8、用中C3 C5 ATP和有機(jī)物含量變化的影響條件C3C5H和 ATP(CH.光照由弱一 強(qiáng) CO濃度小艾T光照由強(qiáng)一 弱 CO濃度小艾CO濃度由低1CO濃度由低六、影響光合作用的因素一內(nèi)因1 .酶的種類、數(shù)量2 .葉面指數(shù)3.葉齡隨葉面積增大,總光合量不斷增大,干物質(zhì)積累不斷增加,呼吸量不斷增加.當(dāng)增大到一定程度后,總光合量不再增加,原因是許 多葉片被遮擋,但呼吸量隨葉面積增大仍不斷增加, 故干物質(zhì)積累量逐漸降低.生產(chǎn)應(yīng)用：適當(dāng)間苗、修剪,合理施肥、澆水,預(yù)防 枝葉徒長(zhǎng)；合理密植.OA隨著幼葉不斷生長(zhǎng),葉面積不斷增大,葉內(nèi)葉綠體 不斷增多,光合速率不斷增加.AB:壯葉時(shí),葉面積、葉綠體根本穩(wěn)定

9、,光合速率穩(wěn)定. BC:老葉時(shí),隨葉齡增加,葉綠素被破壞,光合速率下 降.生產(chǎn)應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹治理后期應(yīng)適當(dāng)摘除老葉、殘葉,蔬菜及時(shí)換新葉.)外因(環(huán)境因素)di呼吸所放出的c5ft把困強(qiáng)度A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0,只有呼吸作用,釋放的CO量可表示 此時(shí)細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度.AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng),光合作用也逐漸增強(qiáng),CO釋放量逐漸減少,由于細(xì)胞呼吸釋放的CO有一局部用于光合作用,此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度.B點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的 CO全部用于光合作用,即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn).BC段：CO的吸收量為正值. 即光合作用所吸收的 CO除去細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的 CO外,還需

10、從外 界攝取CO,光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度.CO吸收量表示凈光合速率.C點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度到 C點(diǎn)到達(dá)最大值.之后光照強(qiáng)度再增加,光合作用強(qiáng)度不變,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)稱為光飽和點(diǎn), 限制C點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加的內(nèi)部因素是色素含量、酶的數(shù)量及酶的活性,外部因素是 CO濃度、溫度、水及礦質(zhì)元素等. 光質(zhì)不同影響光合速率：主要原因是葉綠體中的色素對(duì)不同波長(zhǎng)的光的吸收情況不同.生產(chǎn)應(yīng)用：間作套種植物,可合理利用光能,提升光能利用率.適當(dāng)延長(zhǎng)光合作用時(shí)間,能 增加農(nóng)作物產(chǎn)量.2. CO 2濃度點(diǎn)都表示CO飽和點(diǎn).(1)圖1和圖2都表示在一定濃度范圍內(nèi),光合 作用速率隨CO濃度的增加而增大,但當(dāng) C

11、O濃度 增加到一定范圍后,光合作用速率不再增加.此時(shí) 的限制因素主要有溫度和光照強(qiáng)度.(2)圖1中A點(diǎn)表示CO補(bǔ)償點(diǎn),即光合作用速 率等于呼吸作用速率時(shí)的 CO濃度,圖2中A'點(diǎn) 表示進(jìn)行光合作用所需 CO的最低濃度.B和B'生產(chǎn)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行,通其風(fēng),增施農(nóng)家肥等增大CO濃度,提升光合作用速率. 3.溫度光合作用速率溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作 用速率.生產(chǎn)應(yīng)用：溫室栽培時(shí),白天可適當(dāng)提升溫度；晚上可適 當(dāng)降低溫度,以降低細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物,保證有機(jī)物的 積累.4.礦質(zhì)元素在一定范圍內(nèi),礦質(zhì)元素越多,光合速率就越快.超過一 定濃度時(shí),

12、光合速率不再增加,甚至?xí)鸺?xì)胞滲透失水, 光合速率下降.生產(chǎn)應(yīng)用：對(duì)農(nóng)作物要適量施肥,不能過量.否那么會(huì)造成 土壤溶液濃度大于細(xì)胞液濃度,引起細(xì)胞失水.5.水缺水會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,影響CQ進(jìn)入細(xì)胞中,導(dǎo)致光合速率下降.七、植物的午休現(xiàn)象夏季中午溫度較高,為了減少蒸騰失水,植物會(huì)八、化能合成作用1.概念：自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌,利用體外環(huán)關(guān)閉氣孔,此時(shí)會(huì)阻礙 CQ的進(jìn)入,影響光合作 用,出現(xiàn)“光合午休現(xiàn)象.境中某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的過程.2.舉例：硝化細(xì)菌的化能合成作用(1)硝化細(xì)菌不能利用光能,但能將土壤中的氨(NH)氧化成亞硝酸(HNQ),進(jìn)而將亞硝酸氧化成硝酸(HNQ),并釋放出能量.(2)硝化細(xì)菌利用這兩個(gè)反響釋放的化學(xué)能,將 CQ和HQ合成糖類,供自身利用.3