光与光合作用
光与光合作用
光合作用：光合作用，通常是指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。
其主要包括光反应、暗反应两个阶段，涉及光吸收、电子传递、光合磷酸化、碳同化等重要反应步骤，对实现自然界的能量转换、维持大气的碳-氧平衡具有重要意义。
光与光合作用:一、大地上光线来源于太阳，太阳是世界上一切生物赖以生存的最重要条件。
太阳光穿过大气层投射到地面上产生两种效应：一种是热效应，一种是光效应。
太阳的热效应常以日射来表示，温带地区冬季日射量约在1.0卡/平方厘米左右，而夏季的日射量约为1.4卡/平方厘米。
太阳的光线应称为照度，常以勒克斯来表示。
照度的强弱随季节的不同、太阳入射角的变化而变化。
1、在北京地区4~5月以后自然光照的最大强度为12~14万勒克斯，12~2月这个季节里自然光照的最大强度只有4万勒克斯。
因此冬季的阳光对于植物生长是非常宝贵的，必须最大限度地把阳光收集和利用起来。
太阳光分为直射光和散射光，晴天的光照由直射光和散射光组成，阴天时只有散射光。
太阳光是由各种波长不同的光和一些射线组成，人们视觉感到的可见光中包括红、橙、黄、绿、青、兰、紫等七种不同波长的光，此外尚有紫外光和红外光等不可见光。
2、绿色植物的光合作用是绿色植物特有的一种生化现象。
光合作用即植物吸收光能，由于绿色植物中叶绿素的作用，使二氧化碳还原形成氧，同时由二氧化碳和水形成碳水化合物。
因此太阳光、叶绿素、二氧化碳和水是光合作用不可缺少的因素。
光是光合作用的能量来源，叶绿素是光合作用进行的场所，二氧化碳和水则是光合作用的原料。
一切生理活动必须在一定的温度条件下行，因此适宜的温度也是光合作用中一个重要条件。
二、、光合作用发生的部位。
光合作用只能在植物中含有叶绿素的绿色部位进行，植物的绿叶就是进行光合作用的主要器官。
植物的叶是由表皮组织，叶肉组织和输导组织三部分构成。
表皮组织可以透过阳光有利于光合作用。
在叶的上、下表皮上布满了小孔称为“气孔”，气孔是植物水分蒸腾和气体交换的器官。
光与光合作用
光，光合作用和光合作用的位置地球上的光来自太阳，这是世界上所有生物的最重要条件。
阳光穿过大气层并投射到地面上会产生两种效果：一种是热效应，另一种是光效应。
太阳热效应通常由太阳辐射表示。
在温带地区，冬天的太阳辐射约为1.0 cal / cm 2，夏天的辐射约为1.4 cal / cm 2。
阳光应称为照度，通常以勒克斯表示。
光强度随季节和太阳入射角而变化。
1.北京4月至5月的自然光最大强度为120000-140000 lux，而12月至2月的自然光最大强度仅为40000 lux。
因此，冬季的阳光对于植物的生长非常有价值，必须最大程度地收集和利用。
阳光可以分为直射光和散射光。
在晴天，阳光由直射光和散射光组成，而在阴天，只有散射光。
阳光由不同波长的光和一些光组成。
人们可以感觉到的可见光包括七种不同波长的光，例如红色，橙色，黄色，绿色，绿色，蓝色，蓝色和紫色。
此外，还有不可见光，例如紫外线和红外线。
绿色植物的光合作用是绿色植物的一种特殊生化现象。
光合作用是指植物吸收光能。
由于叶绿素在绿色植物中的作用，二氧化碳被还原为氧气，而碳水化合物则由二氧化碳和水形成。
因此，阳光，叶绿素，二氧化碳和水是光合作用不可或缺的因素。
光是光合作用的能量，叶绿素是光合作用的场所，二氧化碳和水是光合作用的原料。
所有生理活动都必须在一定温度条件下进行，因此合适的温度也是光合作用的重要条件。
光合作用发生的地方。
光合作用只能在含有叶绿素的植物的绿色部分进行，而植物的绿色叶子是光合作用的主要器官。
叶由表皮，叶肉和导电组织组成。
表皮组织可以穿过阳光，这有利于光合作用。
叶子的上表皮和下表皮上覆盖着一个叫做气孔的小孔。
气孔是水蒸腾和气体交换的器官。
二氧化碳是光合作用的原料，它通过气孔进入细胞。
植物的根部从土壤中吸收水分，然后将其发送至叶片进行光合作用。
叶肉细胞是一组带有大量叶绿体的薄壁细胞。
这些叶绿体是植物进行光合作用的地方。
最后的叶绿体是椭圆形的。
光合作用(图文+动画)
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
2.分离绿叶中的色素 (1)原理：不同色素在层析液中的 溶解度不同，溶解度 高 的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。因而色 素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。 (2)方法：纸层析法
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
2.分离绿叶中的色素
结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用， 放出氧气。
人们对光合作用原理的认识却经历了一个漫长的阶段
一、光合作用探究历程
1、1642年：比利时——海尔蒙特的实验 2、1771年：英——普利斯特利的实验 3、1779年：荷兰——英格豪斯的实验 4、1845年：德——梅耶 5、1864年：德——萨克斯的实验 6、1880年：美——恩吉尔曼的实验 7、20世纪30年代：美——鲁宾和卡门的 实验
第4节 能量之源—光与光合作用
一 捕获光能的色素和结构
.
正常苗
白化苗
正常幼 苗能进 行光合 作用制 造有机
养料
白化苗 不能进 行光合 作用， 无法制 造有机
养料
说明色素与光合作用有关
一、实验：绿叶中色素的提取和分离
1.提取绿叶中的色素
(1)原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 无水乙醇 中。
(2)步骤 取材：称取5g新鲜绿叶
在以花叶冷水（该叶片白色部分叶肉细胞无叶绿体）为材料发现 叶片曝光一半的白色部分，经碘液处理后不变蓝 这样的结果意味着什么？能不能说明光合作用的场所就是叶绿体呢？
能说明光合作用的进行与叶绿体有关， 但不能直接证明叶绿体就是光合作用的场所
怎样才能直接证明光合作用的 场所是不是叶绿体呢？
6.恩吉尔曼的实验
8. 20世纪４0年代 卡尔文
光与光合作用
光合作用(Photosynthesis)，即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光合色素，将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物，并释放出氧气(或氢气)的生化过程。
光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。
光合作用(Photosynthesis)是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物，并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。
植物之所以光合作用图解被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。
通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。
对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。
而在地球上的碳-氧循环，（保持氧气和二氧化碳含量的相对稳定）光合作用是必不可少的。
折叠基本介绍本词条仅阐释普通意义上的光合作用。
相关概念(如光合色素、化能合成作用)请参阅其他词条。
植物的光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
折叠叶绿体中文解释光合作用(Photosynthesis)是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物，并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。
植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。
通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%~20%左右。
对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。
而在地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。
叶绿素折叠编辑本段光合作用原理折叠光反应1水的光解:2H2O→4[H]+O2(为暗反应提供氢)2.ATP的形成:ADP+Pi+光能—→ATP(为暗反应提供能量)折叠暗反应1.CO2的固定:CO2+C5→2C32.C3化合物的还原:2C3+[H]+ATP→(CH2O)+C51、光合作用:发生范围(绿色植物)、场所(叶绿体)、能量来源(光能)、原料(二氧化碳和水)、产物(储存能量的有机物和氧气)。
光合作用
捕获光能的色素分布在_类__囊_体__的__薄_膜__上
（一）叶绿体的结构
外膜: 内膜: 基质:暗反应的
场所。
基粒:由类囊体（单层膜）堆叠而成， 分布着光合色素，光反应的场所。
类囊体膜（光合膜）：
基 质
类 囊 体 腔
（二）叶绿体的功能
装片中好氧细菌向叶绿体被 光束照射到的部位集中。
装片中好氧细菌分布在叶绿体 所有受光部位的周围。
3、与光合作用光反应有关的是（ A ）
①H2O
②ATP ③ADP
④CO2
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
4、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件
素 叶绿素b
素
功能：吸收、传递和转化光能
特性：不溶于水，只溶解于有机溶剂
色素的种类
颜 含 溶解 扩散 吸收光 作 色 量 度 速度 的颜色 用
叶绿素（占 叶绿素a
蓝 绿
总量的
最 多
较低 较慢 红橙光
吸 收
3/4）
叶绿素b
黄 绿
较 多
蓝紫光 最低 最慢
传 递
胡萝卜 类胡萝卜素 素
橙 黄
最 少
最高 最快
防止色素直接溶解到 层析液中
一、捕获光能的色素和结构
胡萝卜素
捕 类胡萝 （橙黄色）
获 光
卜素 叶黄素 (占1/4) （黄色）
能
的
叶绿素a
色 叶绿素 （蓝绿色） 素 (占3/4) 叶绿素b
（黄绿色）
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
类
胡 萝
胡萝卜素
卜 叶黄素
种类 素
关
叶 叶绿素a
于
光与光合作用
光，光合作用和光合作用的位置1地球上的光来自太阳，太阳是世界上所有生物最重要的条件。
阳光穿过大气层投射到地面上会产生两种效应：一种是热效应，另一种是光效应。
太阳热效应通常用太阳辐射来表示。
在温带地区，冬季太阳辐射约为1.0cal/cm2，夏季约为1.4cal/cm2。
太阳光应该称为照度，通常用勒克斯表示。
光照强度随季节和太阳入射角的不同而变化。
1北京4-5月自然光最大强度为12-14万勒克斯，12月至2月仅为4万勒克斯。
因此，冬季的阳光对植物的生长非常宝贵，必须最大限度地收集和利用。
阳光可以分为直射光和散射光。
在晴天，阳光由直射光和散射光组成，而在阴天，只有散射光。
阳光由不同波长的光和某些光线组成。
人们能感觉到的可见光包括七种不同波长的光，如红色、橙色、黄色、绿色、绿色、蓝色、蓝色和紫色。
此外，还有不可见光，如紫外线和红外光。
2绿色植物的光合作用是绿色植物特有的生化现象。
光合作用是指植物对光能的吸收。
由于叶绿素在绿色植物中的作用，二氧化碳被还原成氧气，而碳水化合物则由二氧化碳和水形成。
因此，阳光、叶绿素、二氧化碳和水是光合作用不可缺少的因素。
光是光合作用的能量，叶绿素是光合作用的场所，二氧化碳和水是光合作用的原料。
所有的生理活动都必须在一定的温度条件下进行，因此适宜的温度也是光合作用的重要条件。
2光合作用发生的地方。
光合作用只能在含有叶绿素的植物绿色部分进行，而植物的绿叶是光合作用的主要器官。
叶片由表皮、叶肉和传导性组织组成。
表皮组织能透过阳光，有利于光合作用。
叶子的上下表皮上覆盖着一个叫做“气孔”的小孔。
气孔是水分蒸腾和气体交换的器官。
二氧化碳是光合作用的原材料，它通过气孔进入细胞。
1植物的根吸收土壤中的水分，然后把它送到叶子上参与光合作用。
叶肉细胞是一组含有大量叶绿体的薄壁细胞。
这些叶绿体是植物进行光合作用的地方。
最后一个叶绿体是椭圆形的。
随着细胞原生质的运动，它们可以独立、主动地运动。
它们的运动方向与照明条件有关。
第10讲 光与光合作用
第10讲光与光合作用实验7绿叶中色素的提取和分离1．实验原理(1)提取：绿叶中的色素能够溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。
2．实验步骤色素种类颜色 含量 溶解度 扩散速度 (1)色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。
(2)色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。
色素带最宽的是叶绿素a ，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b 比叶黄素稍宽。
(3)色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越大。
(4)相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a 和叶绿素b 。
1．色素提取液呈现淡绿色的原因可能有哪些？提示：(1)叶片颜色太浅。
(2)绿叶不新鲜。
(3)研磨不充分。
(4)未加碳酸钙或加入量太少。
(5)加入无水乙醇量太多。
(6)研磨时间过长，部分叶绿素被破坏。
2.为什么在制作滤纸条时，需将一端的两个角剪掉？提示：由于液面的不同位置表面张力不同，纸条接近液面时，其边缘表面的张力较大，层析液沿滤纸边缘扩散过快，从而导致出现色素带分离不整齐的现象。
故需将插入层析液的滤纸条一端剪去两个角。
3．为什么滤液细线要重复画，且线要细、直？提示：重复画线是为了增加色素的浓度，使分离出的色素带清晰分明。
画线细、直是为了防止分离时色素带之间出现重叠。
●考向突破绿叶中色素的提取和分离1．(2020·江苏启东一中月考)某同学在进行光合色素的提取和分离实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到近似同心的四个色素环。
下列说法错误的是(D) A．通常提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素含量比类胡萝卜素高B．色素能彼此分离是因为不同色素在层析液中的溶解度不同C．最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光D．若提取液取自缺镁叶片，最外侧两圈色素环颜色较淡解析：提取液呈现绿色是因为叶片中叶绿素的含量比类胡萝卜素的含量高，A正确；色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是色素在层析液中的溶解度不同，B正确；最外侧两圈色素环的色素为叶黄素和胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，C正确；如果叶片取自缺镁的培养液培养的植物，最内侧两圈色素环颜色较淡，D错误。
第4节 光合作用
→ 糖类中稳定的化学能
联系：光反应为碳反应提供NADPH和ATP
观察植物叶片横截面图 1、叶绿体的分布有何特点？ 2、反应物水、二氧化碳从何而来？ 3、产物氧气、有机物去向何处？
导管
气孔
保卫细胞
气孔
五、环境因素影响光合速率
（一）光合速率（光合强度）
1、检测指标—— 一定量的植物单位时间 释放氧气量、消耗二氧化碳量、生成干物 质量。
丙酮——提取色素； 层析液——分离色素； 石英砂——使研磨充分； CaCO3——防止色素破坏
• 2、若将新鲜的菠菜绿叶换成黄化叶片，实验 结果会是怎样的？
只有胡萝卜素和叶黄素的色素带
思考题 • 3、为何将滤纸条一端剪成尖的？为何色素 线要画3次？为何色素线不能触及层析液？
防止滤纸的边缘毛细现象造成的色素带弯曲；
（四）温度对光合速率的影响
小资料
• 20世纪初期，布莱克曼（英）发现，在光 强度高时，光合强度在一定温度范围内随 温度的升高而增加，但在光强度低时，光 合强度似乎与温度无关。 • 据此推测：光合作用包括一个依赖于光的 反应和一个与光无关的反应。 • 该现象原因：温度对光反应影响不大。
（五）影响因素的综合作用
CO2
O2
能量
能量
食物
三、光合作用的发现
• 17世纪上半叶，海尔蒙特实验
结论：水是使植物增重的主要物质
1771年,(英)普里斯特利的实验
结论：植物可以更新空气
• 1779年，（荷）英格豪斯发现普利斯特利的实验 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。 • 1785年，由于发现了空气的组成，才明确绿叶在 光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。
3、间作、套种 ——增加光合作用面积
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能量之源----光与光合作用
一、相关概念：
1、光合作用：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，并释放出氧气的过程
二、光合色素（在类囊体的薄膜上）：
三、光合作用的探究历程：
①、1648年海尔蒙脱(比利时)，把一棵2.3kg的柳树苗种植在一桶90.8kg的土壤中，然后只用雨水浇灌而不供给任何其他物质，5年后柳树增重到76.7kg，而土壤只减轻了57g。
指出：植物的物质积累来自水
②、1771年英国科学家普里斯特利发现，将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭；将小鼠与绿色植物一起放在玻璃罩内，小鼠不容易窒息而死，证明：植物可以更新空气。
③、1785年，由于空气组成的发现，人们明确了绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶指出，植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。
④、1864年,德国科学家把绿叶放在暗处理的绿色叶片一半暴光，另一半遮光。
过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈深蓝色。
证明：绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。
⑤、1880年，德国科学家思吉尔曼用水绵进行光合作用的实验。
证明：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，氧是叶绿体释放出来的。
⑥、20世纪30年代美国科学家鲁宾卡门采用同位素标记法研究了光合作用。
第一组相植物提供H218O和CO2，释放的是18O2；第二组提供H2 O和C18O，释放的是O2。
光合作用释放的氧全部来自来水。
四、叶绿体的功能：
叶绿体是进行光合作用的场所。
在类囊体的薄膜上分布着具有吸收光能的光合色素，在类囊体的薄膜上和叶绿体的基质中含有许多光合作用所必需的酶。
五、影响光合作用的外界因素主要有：
1、光照强度：在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，超过光饱合点，光合速率反而会下降。
2、温度：温度可影响酶的活性。
3、二氧化碳浓度：在一定范围内，光合速率随二氧化碳浓度的增加而加快，达到一定程度后，光合速率维持在一定的水平，不再增加。
4、水：光合作用的原料之一，缺少时光合速率下降。
六、光合作用的应用：
1、适当提高光照强度。
2、延长光合作用的时间。
3、增加光合作用的面积------合理密植，间作套种。
4、温室大棚用无色透明玻璃。
5、温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。
6、温室栽培多施有机肥或放置干冰，提高二氧化碳浓度。
单因子变量对光合作用的影响(外界因素)
(1)光照——光合作用的动力
①光照时间越长，产生的光合产物越多。
②光质，由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不一样，建温室时，选用无色透明的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。
③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。