资源描述
其次节光合作用
一、叶绿体：
（一）叶绿体中的色素
1、位置：叶绿体中的色素存在于叶绿体类囊体薄膜上。
2、种类： 叶绿素：叶绿素a（蓝绿色），叶绿素b（黄绿色）
类胡萝卜素：胡萝卜素（橙黄色），叶黄素（黄色）
3、功能：叶绿素a和叶绿素b主要吸取红光和蓝紫光；
胡萝卜素和叶黄素主要吸取蓝紫光及疼惜叶绿素免受强光损害的作用。
【特殊提示】
①叶绿素中的色素只吸取可见光，而对红外光和紫外光等不吸取。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸取量大，类胡萝卜素对蓝紫光吸取量大，但对其他波段的光并非不吸取，只是吸取量较少。
③有色大棚主要透过同色光，其他光被吸取，而无色透亮 大棚日光中各种色光均能通过，所以光合效率最高。
④叶绿素对绿光吸取最少，所以绿色大棚光合效率最低。
4、影响叶绿素合成的因素
（1）光照：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。
（2）温度：温度可影响与叶绿素有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶子变黄。
（3）必需矿质元素：叶绿素中含N、Mg等必需矿质元素，缺乏将导致叶绿素无法合成，叶子变黄。
5、留意：叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布着很多吸取光能的色素分子，还有很多进行光合作用所必需的酶。
（二）试验：叶绿体中色素的提取与分别：
1、原理：
（1）叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂（如丙酮、无水乙醇等）形成色素溶液。据此原理可以提取色素。
（2）叶绿体中的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集中得快；反之则慢。据此原理使各色素分别开来。
（1）称取5g绿色叶片并剪碎 →研钵研磨→漏斗过滤→收集到试管
（2）加入少量SiO2、CaCO3和5mL丙酮 内并塞紧管口
2、过程：
提取色素
（1）将干燥的滤纸剪成6cm长、1cm宽的纸条，剪去一端两角
（2）在距剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线
制滤纸条
（1）用毛细吸管吸少量的滤液沿铅笔线处当心均匀地划一条滤液细线
（2）干燥后再重复2-3次
滤液划线
（1）将适量层析液倒入烧杯（以层析液高度不超过滤液细线为准
（2）将滤纸条下端插入层析液中
（3）用培育皿盖盖上烧杯
色素分别
（纸层析）
观看结果 滤纸条上毁灭四条宽度、颜色不同的色带。
3、结果：色素在滤纸条上的分布如下图：
（橙黄色） 最快、最窄
（黄 色）
（蓝绿色） 最宽
（黄绿色） 最慢
【特殊提示】
①从色素带的宽度知色素含量的多少依次为：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素。
②从色素带的位置知再层析液中溶解度大小依次为：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a >叶绿素b。
③在滤纸上距离最近的两条色素带是叶绿素a 和叶绿素b，最远的是胡萝卜素和叶黄素。
4、试验疑难点拨：
l 丙酮（或无水乙醇）的用途是溶解（提取）叶绿体中的色素。
l 石英砂（二氧化硅）的作用是为了研磨充分。
l 碳酸钙的作用是防止研磨过程中色素被破坏。
l 层析液的的用途是分别叶绿体中的色素。
5、试验成功的关键：
l 叶片新颖，颜色要深绿，含有较多色素。
l 研磨要快速、充分。叶绿素不稳定，易被细胞内有机酸破坏。充分研磨使叶绿体完全裂开，提取较多的色素。
l 滤液细线要画得细而直，以防止色素带重叠。且要重复2-3次，以增加色素量，使色素带更加清楚。
l 滤液细线不能触及层析液，否则滤液细线上的色素会溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
二、光合作用以及对它的生疏过程：
（一）光合作用概念：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转变成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
（二）光合作用的争辩历史：
u 1648 比利时，范·海尔蒙特：植物生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤。
u 1771 英国，普利斯特莱：植物可以更新空气。
u 1779 荷兰，扬·英根豪斯：植物只有绿叶才能更新空气；并且需要阳光才能更新空气。
u 1880美国，恩吉(格)尔曼：光合光合作用的场所在叶绿体。
u 1864 德国，萨克斯：叶片在光下能产生淀粉
u 1940美国，鲁宾和卡门（用放射性同位素标记法）：光合作用释放的氧全部来自参与反应的水。（糖类中的氢也来自水）。
1948 美国，梅尔文·卡尔文：用标14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，进一步了解到光合作用中简洁的化学反应。
（三）光合作用的过程：
1、光反应
条件：有光 、色素、酶 场所：叶绿体类囊体薄膜
物质变化：① 水的光解： ② ATP的合成：
能量变化：光能→ATP中活跃的化学能
2、暗反应
条件：有光和无光 、酶 场所：叶绿体基质
物质变化：①CO2的固定： ② C3的还原：
能量变化：ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
3、总反应式及元素去向：
光能
叶绿体
CO2 + H2O （CH2O）+ O2
4、实质：把无机物转变成有机物，把光能转变成有机物中的化学能
5、意义：
（1）为几乎全部生物的生存供应了物质来源和能量来源。
（2）维持大气中O2与CO2含量的相对稳定。
（3）促进生物的进化。光合作用转变了大气成分形成臭氧层，使有氧呼吸的生物和陆生生物得以毁灭。
练习：当影响光合作用的外界条件发生突然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O)的生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量。请填写下表：
条件
C3
C5
[H]、ATP
(CH2O)合成量
停止光照
CO2供应不变
增加
削减
削减或没有
削减或没有
突然光照
CO2供应不变
削减
增加
增加
增加
光照不变
停止CO2供应
削减
增加
增加
削减或没有
光照不变
CO2供应增加
增加
削减
削减
增加
光照不变
CO2供应不变
(CH2O)运输受阻
增加
削减
增加
削减
（四） 有氧呼吸与光合作用的比较
光合作用
有氧呼吸
代谢类型
合成代谢
分解代谢
场所
叶绿体
活细胞（主要在线粒体）
条件
光、色素、酶
酶（有光、无光都能进行）
物质变化
无机物（CO2 + H2O）→有机物
有机物→无机物（CO2 + H2O）
能量变化
光能→化学能（储存能量）
化学能→ATP+热能（释放能量）
实质
合成有机物，储存能量
分解有机物，释放能量
意义
①为几乎全部生物的生存供应了物质来源和能量来源。
②维持大气中O2与CO2含量的相对稳定。
③促进了生物的进化。
①为生物体的生命活动供应能量。
②为体内物质的合成供应原料。
联系
①光合作用为细胞呼吸供应物质和能量基础，细胞呼吸为光合作用供应原料。
②进化：光合作用促进有氧呼吸生物的毁灭。
③共同维持自然界的碳循环。
【特殊提示】
①光合作用只有植物的绿色细胞和光合细菌才能进行，但细胞呼吸则是全部活细胞都要进行。
②光合作用光反应产生的ATP只供暗反应利用，而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。
③光合作用的光反应中产生的[H]来自水的光解，用于暗反应中C3的还原，生成（CH2O）；有氧呼吸中产生的[H]来自第一、二阶段有机物的氧化，用于第三阶段与O2结合生成H2O，并产生大量的ATP。
（五）同一植物在不同条件下气体代谢的特点及相对强度的表示方法
1、黑暗状况时
①细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：
①CO2释放量（或试验容器内CO2增加量）
②O2吸取量（或试验容器内O2削减量）
③有机物的削减量（或植物重量削减量）
②气体代谢特点：
植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用。植物从外界吸取O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外（如右图）
2、较强光照时
①光合作用相对强度可用如下三种方式表示：
O2释放量（或试验容器内O2增加量）
CO2吸取量（或试验容器内CO2削减量）
有机物的增加量（或植物重量增加量）
②气体代谢特点
植物同时进行细胞呼吸和光合作用，且光合作用强度大于呼吸作用强度。分析乙图可知，图乙中有如下数量关系（如右图）：
N=N1+N2； m=m1+m2
3、真正光合速率 = 表观（净）光合速率 + 呼吸速率
（六）光合作用原理的应用：
农业生产上很多增加农作物产量的措施，是为了提高光合作用的强度（简洁地说，是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量）。例如，把握光照的强弱和温度的凹凸，适当增加农作物环境中的CO2浓度等等。
（七）化能合成作用及生物的代谢类型（人教版）
1、化能合成作用：利用体外环境中某些无机物氧化所释放的能量（化学能）合成有机物。
如：硝化细菌能将土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2），进而将亚硝酸氧化成硝酸（HNO3），利用这两个化学反应中释放出的化学能将CO2 和 H2O合成为糖类供自身利用。
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2、自养生物与异养生物
自养生物：能利用光能或化学能将体外环境中转变成储存能量的有机物的生物。
如：绿色植物、光合细菌、化能合成细菌（如硝化细菌）
异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物。
如：各种动物、营腐生或寄生的生物
3、新陈代谢的基本类型
同化作用
自养型：如绿色植物、硝化细菌、蓝藻等
异养型：如各种动物、营腐生或寄生的生物
异化作用
需氧型（有氧呼吸型）：绝大多数生物
厌氧型（无氧呼吸型）：如乳酸菌、蛔虫等
注：酵母菌的异化作用属于兼性厌氧型。
三、影响光合作用的因素分析及应用：
1、内部因素
（1）植物种类不同光合作用速率不同。
（2）同一植物的不同生长发育阶段光合作用速率不同。如：同样光照条件下，幼苗期<养分生长期<开花期。
（3）同一叶片的不同生长发育时期光合作用速率不同（如右图）。
2、单因子外界因素对光合作用速率的影响
（1）光照强度：
① 曲线分析：
图1：
表示在确定的光照强度范围内，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快，超过确定的强度，光合作用速率不再加快。（图中S点表示进行光合作用所需要的最低光照强度，Q点对应的光照强度称为光饱和点。）
图2：
l A点光照强度为零，只进行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率。
l AB段表示随光照强度增加，光合作用渐渐加强，CO2的释放量渐渐削减，有一部分用于光合作用；B点表示细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即 光合作用强度等于细胞呼吸强度，称B为光补偿点。
l BC段表示随光照强度不断增加，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点对应的光照强度为光饱和点。（C点对应的CO2吸取值表示表观光合速率）
② 应用：
阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示，在林生产上间作、套种、林带树种的配置，合理采伐都要考虑阳生植物要赐予较强的光照，阴生植物不需要太强的光。
附：光质（光的波长）对光合作用速率的影响
不同波长光的光合效率不同，红光的光合效率最高，其他色光的光合效率较低。
（2）CO2浓度：
① 曲线分析：
图1：
表示在确定的浓度范围内，光合作用的速率随着CO2浓度的增加而加快，超过确定的浓度，光合作用速率不再加快。（图中S点表示进行光合作用所需要的最低CO2浓度，Q点对应的CO2浓度称为CO2饱和点。）
图2：
l A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度。
l AB表示随CO2浓度增加，光合作用不断增加，到B点以上不再加强了。B点对应的光照强度为CO2饱和点。（B点对应的CO2吸取值表示表观光合速率）
② 应用：
在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施适当提高CO2浓度，提高光合作用速率。
（3）温度：
① 曲线分析：温度是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率的。
② 应用：温室栽培时，白天调到光合作用的最适温度（冬天适当上升温度，夏天适当降低温度），以提高光合作用速率；夜间适当降低温度，以降低细胞呼吸，增加有机物的积累。
（4）与光合作用有关的矿质元素的供应
① 曲线含义：
在确定的浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过确定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难，从而导致光合作用速率下降。
② 应用：
在农业生产上，依据植物的需肥规律，实时地、适量地增施肥料，以提高作物的光合作用速率。
（5）水分
水也是光合作用的原料之一，满足作物对水分的需求，有利于提高作物的光合作用速率。
3、多因子外界因素对光合作用速率的影响
① 曲线分析：
l P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其不断加强，光合速率不断提高。
l 到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可实行适当提高图示中的其他因子的方法。
② 应用：
在实际农业生产中，可依据具体状况，通过增加光照强度、增加CO2浓度或调整温度来充分提高光合速率，以达到增产的目的。
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