第四節能量之源——光與光合作用
【學習目標】
1.說出綠葉中色素的種類和作用2.說出葉綠體的結構和功能。
3.說明光合作用以及對它的認識過程。 4.嘗試**影響光合作用強度的環境因素。
5.說出光合作用原理的應用6.簡述化能合成作用。
【學習重點和難點】
1.學習重點
（1）綠葉中色素的種類和作用2）光合作用的發現及研究歷史。
（3）光合作用的光反應、暗反應過程及相互關係。
（4）影響光合作用強度的環境因素。
2.學習難點
（1）光反應和暗反應的過程2）**影響光合作用強度的環境因素。
【知識鏈結】
一方面進一步理解在第三章中為什麼把葉綠體比作「養料製造車間」和「能量轉換站」，另一方面本節內容也為《穩態與環境》中生態系統的物質迴圈和能量流動等內容的學習打下基礎
【學習過程】
一、捕獲光能的色素
1 實驗：綠葉中色素的提取和分離
（1）實驗原理
a 提取：色素能溶解在中。
b 分離：各種色素都能溶解在層析液中，但在層析液中的不同：溶解度大的色素分子隨層析液在濾紙條上擴散得快，反之則慢，所以不同色素可以在濾紙條上因擴散而分開，各種色素分子在濾紙上可形成不同的色素
（2）實驗步驟
2 綠葉中色素的種類及吸收的光譜
a 從色素帶的寬度知色素含量的多少依次為
b 從色素帶的位置知色素溶解度的大小依次為
c 在濾紙上距離最近的兩條色素帶是距離最遠的兩條色素帶是
3 注意事項
二、葉綠體的結構和功能
1．結構：一般呈扁平的橢球形或球形，外表具內部有基粒和 ，基粒是由堆疊而成。吸收光能的色素分布於與光合作用有關的酶分布在
2．功能：是進行的場所。
三、光合作用**歷程
四、光合作用的過程
1．光反應
(1)場所：葉綠體的上。
(2)條件： 、色素、酶等。
(3)物質變化：將水分解為將adp和pi合成atp。
(4)能量變化：光能轉變為
2．暗反應
(1)場所：葉綠體的中。
(2)條件：酶、[h]、atp。
(3)物質變化：
①co2的固定
②c3的還原
(4)能量變化：atp中活躍的化學能轉變為
3光反應和暗反應的區別和聯絡
4光合作用與細胞呼吸的區別和聯絡
1）光合作用與細胞呼吸的區別
2）聯絡
①物質方面
②能量方面
總之，光合作用與細胞呼吸既有區別又相互聯絡，是相輔相成的。
5 綠色植物體內h2o和co2中的元素在光合作用和細胞呼吸過程中轉化：
①h2o中h和o的轉化
a．h的轉移途徑
b．o的轉移途徑
②co2中c和o的轉化
a．c的轉移途徑
b． o的轉移途徑
五、光合作用原理的應用
(1)光合作用強度是指植物在單位時間內通過光合作用製造的數量。
(2)影響光合作用強度的因素包括空氣中土壤中的多少、光照的和光的以及溫度的高低等。
六、化能合成作用
1．概念：某些細菌能夠利用體外環境中的某些氧化時所釋放的能量來製造的合成作用。
2．例項：硝化細菌能利用時所釋放的化學能，將合成醣類。
3．綠色植物和硝化細菌都能合成有機物，因此屬於生物，而人、動物、真菌及大多數細菌只能利用環境中現成的有機物，屬於生物。
【當堂檢測】
1光合作用的過程可分為光反應和暗反應兩個階段，下列說法正確的是
a．葉綠體的類囊體膜上進行光反應和暗反應
b．葉綠體的類囊體膜上進行暗反應，不進行光反應
c．葉綠體基質中可進行光反應和暗反應
d．葉綠體基質中進行暗反應，不進行光反應
2在正常條件下進行光合作用的某植物，當突然改變某條件後，即可發現其葉肉細胞內五碳化合物含量突然上公升，則改變的條件是
a．停止光照
b．停止光照並降低co2濃度
c．公升高co2濃度
d．降低co2濃度
3葉綠體是植物進行光合作用的場所，下列關於葉綠體結構與功能的敘述正確的是( ) a．葉綠體中的色素主要分布在類囊體腔內
b．h2o在光下分解為[h]和o2的過程發生在基質中
c．co2的固定過程發生在類囊體薄膜上
d．光合作用的產物——澱粉是在基質中合成的
4溫室栽培可不受季節、地域限制，為植物的生長發育提供最適宜的條件，有利於提高作物品質和產量。在封閉的溫室內栽種農作物，以下哪種措施不能提高作物產量( )
a.增加室內co2濃度 b.增大室內晝夜溫差 c.增加光照強度 d.採用綠色玻璃蓋頂
5下列關於「葉綠體色素提取和分離」的實驗描述中，不屬於實驗要求的是 ( )
a．提取高等植物葉綠體中的色素b．用紙層析法分離色素
c．驗證葉綠體中所含色素的種類d．了解各種色素的吸收光譜
答案和提示
（一）問題**
1.用這種方法可以提高光合作用強度。因為葉綠素吸收最多的是光譜中的藍紫光和紅光。不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響。
2.因為葉綠素對綠光吸收最少，所以不使用綠色的塑料薄膜或補充綠色光源。
（二）實驗
1.濾紙條上有4條不同顏色的色帶，從上往下依次為：胡蘿蔔素（橙黃色）、葉黃素（黃色）、葉綠素a（藍綠色）、葉綠素b（黃綠色）。
這說明綠葉中的色素有4種，它們在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴散的快慢也不一樣。
2.濾紙上的濾液細線如果觸到層析液，細線上的色素就會溶解到層析液中，就不會在濾紙上擴散開來，實驗就會失敗。
（三）資料分析
1.恩格爾曼實驗的結論是：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。
2.提示：實驗材料選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便於觀察，用好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位；沒有空氣的黑暗環境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當於一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果，等等。
3.葉綠體是進行光合作用的場所。
（四）旁欄思考題
提示：持這種觀點的人，很可能是在無光條件下做的這個實驗。無光時，植物不進行光合作用，只進行細胞呼吸，所以沒有釋放氧氣，而是釋放二氧化碳，也就是使空氣變汙濁了。
（五）思考與討論1
1.光合作用的原料是二氧化碳和水，產物是醣類和氧氣，場所是葉綠體，條件是要有光，還需要多種酶等。光合作用的反應式是：
co2 + h2o (ch2o) + o2
2.提示：從人類對光合作用的**歷程來看，生物學的發展與物理學和化學的研究進展關係很密切。
例如，直到2023年，由於發現了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳，這個事例說明生物學的發展與化學領域的研究進展密切相關。又如，魯賓和卡門利用同位素標記法證明光合作用釋放的氧氣來自水，而不是來自二氧化碳；卡爾文用同位素示蹤技術探明了二氧化碳中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑，都說明在科學發展的程序中，相關學科的互相促進，以及技術手段的進步對科學發展的推動作用。
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