第四节能量之源——光与光合作用教学重点问题探讨叶绿体是通过里面的色素吸收光能的，是否所有的光都能吸收呢？还有，叶绿体的色
素成分又是怎样的呢？1864年，德国萨克斯实验生物的代谢类型小结课堂练习光合作用的产物除氧气还有淀粉。
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二
组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？美国卡尔文用14C标记14CO2，
供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。CO2＋H2O（CH2O）＋O2
光能叶绿体反应物、条件、场所、生成物糖类光合作用过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光反应有光可以进行
吗？无光呢？暗反应有光可以进行吗？无光呢？有光才能反应有光、无光都能反应H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP光反
应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O[H]+O2
光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能贮存在AT
P中[H]场所：条件：物质变化能量变化进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用O2暗反应阶段CO2的固定：CO
2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi叶绿体的基质中ATP
中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能2C3(C
H2O)酶糖类[H]、ATP、酶场所：条件：物质变化能量变化CO2五碳化合物C5CO2的固定三
碳化合物2C3叶绿体基质多种酶糖类ATP[H]C5CO2五碳化合物C5CO2的固定三碳化合物
2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP[H]糖类卡尔文循环O2（二）光合
作用的过程O2[H]ATP暗反应光反应酶ADP+Pi供［Ｈ］供能CO2C6H12O6C3
C6H12O6ATP[H]酶ADP+Pi+能量ATP酶H2OO
2+[H]能量酶①CO2的固定CO2+C5C3①水的光解②ATP的形成②CO2的还原③AT
P的水解叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化条件C3C5NADPH和ATP
(CH2O)合成量停止光照CO2供应不变增加下降减少或没有减少或没有突然光照CO2供应不变减少增加
增加增加光照不变停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变CO2供应增加增加减少减少增加
联系比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶不需光、酶、[H]
、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的还原ATP的分解
ATP中活跃化学能光能ATP中活跃化学能有机物中
稳定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。CO2+H2O
（CH2O）+O2光能叶绿体CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体
光合作用的实质物质代谢能量代谢CO2+H2O(CH2O)+O2光能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的
化学能光合作用的过程返回二.环境因素对光合作用强度的影响及应用1.光照①.光质(光的波长)②.光照时间：应用
：延长光合作用时间大田：复种（一年种两茬或三茬）温室：人工光照复色(白色)光﹥蓝紫光﹥红光﹥
绿光0吸收量光照强度ABCB：光补偿点：C：光饱和点CO2②B：光补偿点：光合作用和呼吸作用达到平衡时的光
照强度，或者光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放CO2的量③C：光饱和点：光合速率最大时的光照强度，光合
速率达到最大值，随光照强度增强光合作用强度不再增强。释放量CO2①A点：光照强度为零，只有呼吸作用主
要受光反应产物的限制主要受暗反应酶活性和CO2浓度限制③光照强度光补偿点移动规律如下：（1）若呼吸速率增加，光
补偿点应右移，反之则左移（2）若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之应左移（1）阴生
植物的呼吸速率、光补偿点、光饱和点一般比阳生植物低。（2）适当提高温度或增加CO2浓度，光饱和点增大（移）。
右光饱和点移动规律如下：光合作用强度O时间：盛夏A71012
1418A点的含义是：温度过高，气孔关闭，CO2供应不足光合速率下降对应例题：下列相关叙述，正确的是（
）A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点
右移C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移D2、温度——影响
酶的活性①光合作用是在的催化下的，温度直接影响；②B点表示：
；③BC段表示：
；酶的活性酶此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降温室栽培中，白天可_______
____，夜间____________，适当_____________，从而提高作物产量（有机物积累量）。适当提高温度适当降低
温度提高昼夜温差阴雨天白天适当_______，维持昼夜温差。降温已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃
、30℃，如图曲线表示该植物在25℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到30℃的条件下（原光照强度和CO2浓度不变），从
理论上讲，图中相应点的移动分别是A.a点上移，b点左移，m值增加 B.a点上移，b点左移，m值不变C
.a点下移，b点右移，m值下降 D.a点下移，b点不移，m值上升答案:C曲线分析：①C
O2浓度很低时，绿色植物不能进行光合作用，达到一定含量时才开始进行光合作用，并在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而加快；当CO
2达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加，甚至减弱（因为细胞呼吸被抑制），这时的CO2浓度称为CO2饱和点(B、F点
）；而植物光合速率和呼吸速率相等时的CO2浓度称为CO2补偿点（E点）；A、D点进行光合作用所需CO2的最低浓度。3.CO2浓
度（曲线如下所示）：真正光合速率CO2浓度ABCO2浓度吸收CO2释放CO2CEFD应用
(1)温室可通过放干冰的方法来提高室内CO2的浓度。(2)大田中：①控制好农作物的密度（合理密植）和水肥管理，使农田后期通风良好
；②增施有机肥，使土壤微生物分解有机物增多，放出CO2增多；③深施NH4HCO3肥料。b:CO2的补偿点c:CO2的饱和
点a—b:CO2太低，农作物消耗光合产物；b—c:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；c—d:CO2浓度再增加
，光合作用强度保持不变；d—e:CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。acbde
有机物积累【例3】将某植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以吸收C
O2速率表示）测定结果如图2所示，下列相关叙述正确的是A、如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移B、如果光照强度适当降低，
a点左移，b点右移C、如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移D、如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移D当外界条
件变化时，CO2(光)补偿点移动规律(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。(2)若呼吸速率基本不变，条件
的改变使光合速率下降时，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向
左移动。4.H2O含水量1、光合作用的原料；2、植物体内各种生化反应的介质；3、影响气孔的开闭。应用
：OA段：在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快根据作物需水规律合理灌溉，预防干旱洪涝。N：酶及ATP的重要组分P：
磷脂、ATP的重要组分；维持叶绿体膜的正常结构和功能Mg：叶绿素的重要组分5.矿质元素：在一定浓度范围内，增大必
需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。曲线分析应用：根据作物的
需肥规律，适时、适量地增施肥料可提高农作物产量发现规律P点时，限制光合速率的因素应为所表示的因
子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。到Q点时，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，可采取适当提高图示的其他因子横坐标横坐标（四）化能合成作用自然界中的某些细菌，能够利用环境
中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。2NH3+3O2硝化细菌2HNO2+
2H2O+能量2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化细菌（CH2O）+O2
区别：能量来源不同光合作用化能合成作用类型共同点：将无机物合成有机物，并储存能量
生物：绿色植物、光合细菌；硝化细菌、铁细菌、硫细菌等异养型动物和人类；营腐生、寄生生活的细菌和真菌等。
生物的代谢类型自养型同化作用的代谢型异化作用的代谢型需氧型厌氧型兼性厌氧型进行有氧呼吸，也能进行暂时的、部分的无氧
呼吸只能进行无氧呼吸，氧气的存在抑制其呼吸作用（如乳酸菌、破伤风杆菌）既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸（如酵母菌）光合作
用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等产物的生成数量来表示。光合作用的强度：可以
通过一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。
1、如果仅从C和D两个实验能否得出结论？实验设计中，对照是实验控制的手段之一，目的为消除无关变量对实验结果的影响。通
常实验分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组是不接受实验变量处理的对象组。由于实验组与对照组的无关变量的影
响是相同的，故实验组与对照组两者之差异则可认定是来自实验变量的效果。空白对照、自身对照、条件对照、相互对照2
、普里斯特利实验引出的问题人们纷纷重复他的实验时，得到的结果却不太一样，有时绿色植物能把坏空气变好，有时却不能，甚至小白
鼠死得更快，同一个实验却得出不同结论，问题出现在什么呢？荷兰医生英杰豪斯把目光瞄准在太阳光照上，他认为植物能够更新
空气必需要有阳光，因此他设计了一个简单却能够充分说明问题的实验，我们从这个实验不仅要知道实验的过程，更要掌握实验设计的一般过程。
1779年1.绿叶中色素的种类和作用2.光合作用的发现及研究历史3.光合作用的光
反应、暗反应过程及相互关系。4.影响光光合作用的环境因素5.化能合成作用及生物的代谢类型有些
蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。讨论1.这种方法的好处是？不同颜色的光照对植物的光合作用会有
影响吗？2.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。不能；因为叶绿素基本上
不吸收绿光问题探讨为什么植物的叶片大多是绿色的，但有时叶片也会发黄？绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为什么
叶绿素呈绿色？一、捕获光能的色素和结构一、绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中
色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤：1.提取绿叶中的色素2
.制备滤纸条3.画滤液细线4.分离绿叶中的色素5.观察和记录讨论：
1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？方法与步骤：称取5g左右的鲜叶，剪碎
，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙(防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。
叶绿体中的色素：叶绿素叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）吸收红光和蓝紫光3/4类胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色）叶
黄素（黄色）吸收蓝紫光1/4吸收光能的百分比叶绿体中的色素提取液四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光1、叶片为什么是绿色？（一）捕获光能的色素叶绿素类胡萝卜素
叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色占3/4吸收蓝紫光和红光吸收蓝紫光与光合作用有关的
这些色素都存在于叶绿体中类囊体的薄膜上形态：扁平的椭球形或球形结构：外包双膜，内有许多由内囊体（囊状结构）
堆叠而成的基粒（增大了受光面积），基粒间充满了基质。类囊体的薄膜上分布有叶绿素、类胡萝卜素和与光反应有关的酶，基质中也含有许多与暗
反应有关的酶。（二）叶绿体的结构1880年，恩格尔曼(C.Engelmann)的实验：§4能量之源——光与光合作用极细
的光束没有氧气的黑暗环境没有氧气的有光环境§4能量之源——光与光合作用资料分析：（阅读教材100页“资料分析”）1.
恩格尔曼实验的结论是什么？2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？2.从资料2可以得出什么推论？氧气是叶绿体释
放的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。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；没
有空气的黑暗环境排出了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下
的实验再一次验证实验结果。叶绿体是进行光合作用的场所。二、光合作用的原理和应用绿色植物通过叶绿体，利用
光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。光合作用的探究历程（P101－102）（一）光合作用的探究历
程阅读教材（101~102），并回答下列问题：1.英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？2.德国植物学家萨克斯
的实验过程及结果证明了什么？3.鲁宾和卡门的同位素标记法的探究实验的过程及所证明的问题是什么？
结论：水分是植物制造自身物质的原料。17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相
反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？1779年，荷兰的英格豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物
体只有绿叶才能更新空气。到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。光能化学
能储存在什么物质中？德国梅耶1864年，萨克斯(德)的实验（置于暗处几小时）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉1、如果仅从C和D两个实验能否得出结论？实验设计中，对照是实验控制的手段之一，目的为消除无关变量对实验结果的影响。通常实验分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组；对照组是不接受实验变量处理的对象组。由于实验组与对照组的无关变量的影响是相同的，故实验组与对照组两者之差异则可认定是来自实验变量的效果。空白对照、自身对照、条件对照、相互对照2、普里斯特利实验引出的问题人们纷纷重复他的实验时，得到的结果却不太一样，有时绿色植物能把坏空气变好，有时却不能，甚至小白鼠死得更快，同一个实验却得出不同结论，问题出现在什么呢？荷兰医生英杰豪斯把目光瞄准在太阳光照上，他认为植物能够更新空气必需要有阳光，因此他设计了一个简单却能够充分说明问题的实验，我们从这个实验不仅要知道实验的过程，更要掌握实验设计的一般过程。1779年 |
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