第四节 能量之源——光与光合作用知识点
高中生物讲义：必修I-5-4能量之源----光与光合作用
第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源----光与光合作用一、实验：绿叶中色素的提取和分离1、原理:(1) 利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质，可以用无水乙醇、丙酮等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2) 利用各种色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同的原理可以使各种色素在滤纸上相互分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
2、实验流程：(1) 提取色素：称重：称取5g新鲜绿叶剪碎：去掉叶柄和粗的叶脉研磨：加入少许SiO2、CaCO和10mL无水乙醇过滤：漏斗基部放单层尼龙布收集滤液：用棉塞将试管口塞严(2) 制备滤纸条：①将干燥的滤纸剪成略大于试管长度，略小于试管宽度的滤纸条，并在一端剪去两角②在距剪去两角的一端1cm处用铅笔画一条细的直线(3) 画滤液细线：①用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画线处均匀地画一条直的滤液细线②干燥后，重复画2-3次(4) 色素分离：①烧杯中倒入3 mL层析液② 将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液中 ③ 用棉塞塞紧试管口(5) 观察结果：滤纸条上色素带有四条，分别是 素b 。
二、光合作用的发现：1.1771年普利斯特利实验 本实验缺点：缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。
2.1864年萨克斯实验(1) 本实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。
(2) 本实验为自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉，是否出现颜色变化(出现深蓝色)。
(由上到下)橙a ，黄绿色的叶绿3.1880年恩格尔曼实验⑴本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
（2）本实验中为自身对照，自变量为光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光），因变量为好氧细菌分布。
4.1941年鲁宾、卡门实验（1）本实验方法为同位素标记法。
⑵本实验为相互对照，自变量为标记物质（H218O与C18C2），因变量为Q的放射性。
能量之源光与光合作用
能量之源：光与光合作用引言光合作用是地球上生命能量的主要来源之一。
对于植物、藻类和一些细菌来说，光合作用是一种生物合成过程，通过利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。
这个过程中，光能被转化为化学能，并被储存下来，为生物生长和能量代谢提供了必要的能量。
本文将探讨光合作用的基本原理、光能的利用和光合作用在生态系统中的重要性。
光合作用的基本原理光合作用是一种光能转化为化学能的过程，其基本原理是光合细胞中的叶绿素通过吸收光能，将其转化为电子能和化学反应的能量。
叶绿素是光合作用的关键分子，它能够吸收蓝、红光的能量，并反射绿光。
在光合作用中，叶绿素吸收光能后，激发其中的电子，使其跃迁到一个更高能级。
这些激发的电子随后通过一系列复杂的电子传递过程，在光合作用的反应中心中最终转化为化学能。
这个过程包括两个关键步骤：光化学反应和碳固定反应。
光化学反应光化学反应是光合作用的第一步，其中吸收的光能转化为化学反应的能量。
这个过程发生在光合体系中的反应中心，包含大量的叶绿素分子。
当光能被吸收后，激发的电子从一个叶绿素分子跃迁到另一个叶绿素分子，形成光化学反应链。
这个链路中的电子运动会产生一个化学激发态，其能量将被用于后续的化学反应。
碳固定反应碳固定反应是光合作用的第二步，其中通过一系列的化学反应将碳固定为有机化合物。
这个过程发生在叶绿体中的细胞器中，称为光合作用的反应中心。
在碳固定反应中，通过催化剂酶的作用，光能转化为化学能，将二氧化碳固定成为有机化合物。
这个过程被称为卡尔文循环，是光合作用中最关键的步骤之一。
光合作用的生态意义光合作用对生态系统的稳定和健康有着极其重要的意义。
首先，光合作用是地球上氧气的主要来源。
在光合作用过程中，植物通过吸收二氧化碳并释放氧气，维持了地球大气中氧气的含量。
氧气不仅对动物的呼吸至关重要，还能够维持许多生态系统中其他生物的生存。
其次，光合作用是生态系统中能量流动的基础。
光合作用转化的化学能被储存为有机物，而这些有机物是其他生物的食物来源。
第五章 第4节 能量之源--光与光合作用2
光合作用过程
光合作用一系列化学反应中根据是否需要光能，可以概括 为为光反应和暗反应两个阶段。 光反应阶段：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有 光才能进行。 暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有光无 光都可以进行。
光合作用过程
H2O
水在光下分解
O2
[H] ATP 酶
ADP+Pi
光反应示意图解
英格豪斯
R.梅耶 萨克斯
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉
1880
1939 20世纪40年代
恩格尔曼
鲁宾 卡门 卡尔文
氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。 光合产物中有机物的碳来自CO2
分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？
第五章
细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源--光与光合作用
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 转化成储存着能量的有机物，并且
产 物
光合作用的实质：合成有机物，储存能量
光合作用的探究历程
1771年，英国普利斯特利（J.Priestly)
１、完成课本后练习Ｐ106 ２、预习Ｐ110－－Ｐ114页
矿质营养对光合作用影响
Mg离子是叶绿素的组成元素 K离子参与光合作用产物的运输等 N元素是组成蛋白质的原料，参与光合作用酶的合成。 P元素是ATP的组成元素，也是光合膜的组成元素
探究环境因素对光合作用的影响
实验原理： 利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使 叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由 于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉 的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的 强弱。 实验步骤：
光合作用
1771年，普里斯特利 （英）的实验
1771年英国普利斯特利实验 （证明植物可以更新空气）
Ａ
思考题：
1、小鼠
Ｂ
光照下，一段时间后
生活、 蜡烛燃 烧需要 什么气 体？
2、这个
Ｃ
实验说 明什么 问题？
Ｄ
设计一个实验证明绿色植物在光 下制造淀粉。
1864年德国萨克斯实验 （证明绿叶在光下制造淀粉）
该实验的巧妙之处：
1．实验材料选用水绵和好氧性细菌。 因为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。 2．选用黑暗并且没有空气的环境。 排除了氧气和光的干扰。
3．先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在 光下。 先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位， 相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，能准确判断水 绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做 对照，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并 且氧是由叶绿体释放出来的。
叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的 巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分 子，还有许多进行光合作用的酶。
光合作用的全过程
H2O O2
水在光 下分解
光能
叶绿体中 的色素
[H]
ATP
酶 ADP+Pi 还原
2C3
多种酶参 加催化
CO2 固定 C5
（CH2O）
光反应过程
暗反应过程
什 么 叫 光 合 作 用 ？
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， 并且释放氧气的过程。
1664年(比利时 )海尔蒙特实验
海尔蒙特的结论:建造植物的原料是水
每天浇水， 五年后 土重100千克 树2.5千克 土减少了0.1千克 树重84.5千克, 增加了82千克
(完整word版)能量之源——光与光合作用知识点
5—4 能量之源——光与光合作用一、捕获光能的色素和结构1、光合色素（Ⅱ）2、叶绿体（1）分布：植物叶肉细胞（主要)（2）结构特点双层膜基粒：由类囊体组成,类囊体膜上有光和色素、酶基质:含与暗反应有关的酶3、光合色素的提取与分离（Ⅱ）二、光合作用探究历程（Ⅰ)见课本P100-102重点实验：恩格尔曼的水绵实验、鲁宾和卡门实验、卡尔文实验三、光合作用过程1、方程式2、过程（Ⅲ）常考：光照强度变化或CO2浓度变化，各物质的含量变化（如ATP、[H]、C3、C5等）。
3、光反应、暗反应比较四、影响光合作用强度的因素（Ⅲ）谨记谨记：总（真）光合速率＝净光合速率＋呼吸速率1、光照（1)光照强度A点:只进行光合作用AB段:呼吸＞光合B点：呼吸＝光合BC段:光合＞呼吸（2）光照时间（3）光质2、CO2浓度3、温度4、矿质元素N、P、K、Mg（叶绿素关键元素）五、光合作用原理的应用（Ⅰ)六、常考曲线图（Ⅲ）1、夏季晴朗的一天bc段下降的原因是，正午气温过高，气孔关闭，CO2吸收减少,使暗反应减缓. de段下降的原因是,光照强度降低。
6点、18点时，光合作用＝呼吸作用。
2、密闭容器中AB段：CO2不断增加，CO2释放较多。
呼吸作用＞光合作用。
BD段：CO2不断减少，CO2吸收较多。
呼吸作用＜光合作用DE段：CO2不断增加，CO2释放较多。
呼吸作用＞光合作用经过一昼夜，大棚内植物有机物的含量会增加。
E点的CO2含量低于A点，说明光合作用合成的有机物多于细胞呼吸消耗的有机物。
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一、应牢记知识点1、追根溯源,绝大多数活细胞所需能量的最终源头是太阳光能.2、将光能转换成细胞能利用的化学能的是光合作用.3、叶绿体中的色素及吸收光谱⑴、叶绿素(含量约占3/4)①、叶绿素a 蓝绿色主要吸收蓝紫光和红光②、叶绿素b 黄绿色主要吸收蓝紫光和红光⑵、类胡萝卜素(含量约占1/4)①、胡萝卜素橙黄色主要吸收蓝紫光②、叶黄素黄色主要吸收蓝紫光4、叶绿体中色素的提取和分离⑴、提取方法：丙酮做溶剂.⑵、碳酸钙的作用：防止研磨过程中破坏色素.⑶、二氧化硅作用：使研磨更充分.⑷、分离方法：纸层析法⑸、层析液：20份石油醚：2份酒精：1份丙酮混合⑹、层析结果：从上到下胡黄ab⑺、滤液细线要求：细、均匀、直⑻、层析要求：层析液不能没及滤液细线.5、叶绿体中光和色素的分布叶绿体类囊体薄膜上6、光合作用场所叶绿体叶绿体是光合作用的场所;叶绿体基粒类囊体膜上,分布着与光化作用有关的色素和酶.7、光合作用概念：是指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能量的有机物,并且释放出氧气的过程.8、光合作用反应式：光能CO2 + H2O(CH2O)+ O2叶绿体光能6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2叶绿体9、1771年,英国科学家普利斯特利(J .Priestly,17731804)实验证实：植物能更新空气.10、荷兰科学家英格豪斯(J .Ingenhousz)发现：只有在阳光照射下,只有绿叶才能更新空气.11、1785年明确了：绿叶在光下吸收二氧化碳,释放氧气.12、1845年,各国科学家梅耶(R .Mayer)指出：植物进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来.13、1864年,德国科学家萨克斯(J .von .Sachs,18321897)实验证明：光合作用产生淀粉.⑴、饥饿处理将绿叶置于暗处数小时,耗尽其营养.⑵、遮光处理绿叶一半遮光,一半不遮光.⑶、光照数小时将绿叶放在光下,使之能进行光合作用.⑷、碘蒸汽处理遮光的一半无颜色变化,暴光的一侧边蓝绿色.14、1939年,美国科学家鲁宾(S .Ruben)卡门(M .Kamen)同位素标记法实验证明：光合作用释放的氧气来自水.⑴、同位素标记法三要点：①、用途：指用放射性同位素追踪物质的运行和变化规律.②、方法：放射性同位素能发出射线,可以用仪器检测到.③、特点：放射性同位素标记的化合物化学性质不改变,不影响细胞的代谢.⑵、用18O标记H2O和CO2,得到H218O和C18O2.⑶、将植物分成两组,一组提供H218O,另一组提供C18O2.⑷、在其他条件都相同的情况下,分别检测植物释放的O2.⑸、结果,只有提供H218O时,植物释放出18O2.15、卡尔文循环卡尔文(M .Calvin,1911)实验⑴、用14C标记CO2得14CO2⑵、向小球藻提供14CO2,追踪光和作用过程中C的运动途径.14CO2 14C314C6H12O6⑶、结论：16、光合作用过程⑴、光合作用包括：光反应、暗反应两个阶段.⑵、光反应：①、特点：指光合作用第一阶段,必须有光才能进行.②、主要反应：色素分子吸收光能;分解水,产生[ H ]和氧气;生成ATP.③、场所：叶绿体基粒囊状膜上.④、能量变化：光能转变成ATP中活跃化学能.⑶、暗反应①、特点：指光合作用第二阶段,有光无光都能进行.②、主要反应：固定二氧化碳生成三碳化合物;[ H ]做还原剂,ATP提供能量,还原三碳化合物,生成有机物和水.③、场所：叶绿体基质中.④、能量变化：活跃化学能转变成有机物中稳定化学能.⑷、过程图(P-103图5-15)二、应会知识点1、光合作用中色素的吸收峰(P-99图5-10)2、叶绿体结构(P-99图5-11)⑴、具有内外双层膜.⑵、具有基粒由类囊体色素.⑶、二氧化硅作用：使研磨更充分.3、化能合成作用⑴、概念：指利用环境中某些无机物氧化时释放的能量,将二氧化碳和水制造成储存能量的有机物的合成作用.⑵、典型生物：硝化细菌、铁细菌、瘤细菌等.⑶、硝化细菌：原核生物,能利用环境中氨(NH3)氧化生成亚硝酸(HNO2)或硝酸(HNO3)释放的化学能,将二氧化碳和水合成为糖类.⑷、能进行化能合成作用的生物也是自养生物高一生物上册知识点-能量之源光与光合作用是为大家整理的，希望大家能够掌握好高一生物知识点，这样就能熟练运用这些知识点解题，从而在考试中取得好成绩。
耿直-5.4能量之源——光光合作用与
一、光合作用的探究历程
海尔蒙特
普里斯特利 英格豪斯 萨克斯 恩格尔曼 水分是建造植物体的唯一原料 植物可以更新空气 植物更新空气的条件：光照 ，绿叶
绿叶在光合作用中产生了淀粉
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 光合作用释放的O2全部来自于H2O 植物光合作用吸收的CO2，最终合成了有机物
能量
HNO3
能量来源： 化学能
CO2+H2O
能量
(CH2O)+O2
光能自养型：
自养型
同化作用
摄入外界物 质并合成自 身有机物， 储存能量
利用环境中的 无机物合成自 身的有机物
绿色植物、蓝藻、光合细菌等 利用能源是光能
化能自养型：
硝化细菌、铁细菌、硫细菌 利用能源是氧化无机物释放的化学能
新 陈 代 谢 类 型
[H] + O2
酶
②ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） （4）能量变化： 光能→活跃的化学能
ATP
（二）暗反应阶段：
（1）场所： 叶绿体基质
[H]
ATP
酶 还 原
2C3
固定
CO2
能 酶
多种酶
C5 (CH2O)
ADP+Pi （2）条件： ATP、[H]、酶
（3）过程： ①CO2的固定：CO2 ＋C5 （4）能量变化：
光合作用光反应与暗反应的区别和联系
项目 部位 条件 光反应 叶绿体类囊体膜上 光、色素、酶 ①水的光解 ： H2O 光 [H]+O2 暗反应 叶绿体基质中 ATP、[H]、酶 ①CO2的固定： CO2+C5 酶 2C3
物质变化
②C3的还原： ②ATP的合成 ： 酶 ADP+Pi+光能 ATP 2C3[ H ] A T P (CH2O)+C5
高中生物必修一第五章第四节能量之源-光与光合作用
第四节能量之源-光与光合作用一、捕获光能的色素1.实验：绿叶中色素的提取和分离①绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
②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。
③实验过程中加入少许的二氧化硅和碳酸钙，二氧化硅有助于充分研磨，碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。
2.分类叶绿素a（蓝绿色）叶绿素（含量约占3/4）绿叶中的色素叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶黄素（黄色）①最上层的是：胡萝卜素；②最下层是：叶绿素b；③最宽的色素带是：叶绿素a；3.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要存在于叶绿体中。
【习题一】下列关于光合色素的叙述，错误的是（）A．叶绿素a和叶绿素b都含镁元素B．胡萝卜素在层析液中的溶解度最大C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【分析】1、叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，是光合作用的场所．主要由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，其中类囊体包括基粒类囊体和基质类囊体．光合色素都存在于叶绿体的类囊体膜上．2、叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg．类胡萝卜素不含Mg．3、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢．滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b．【解答】解：A、叶绿素a和叶绿素b都含镁元素，类胡萝卜素不含Mg．A正确；B、胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散的最快，B正确；C、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；D、植物呈现绿色是由于，叶绿素几乎不吸收绿光，绿光被反射回来的缘故，D 错误。
故选：D。
【习题二】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）．下列叙述正确的是（）A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是I＜Ⅱ＜Ⅲ＜ⅣD．色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间【分析】析题图：滤纸条从上到下依次是：Ⅰ胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a（最宽）、Ⅳ叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关．强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照．【解答】解：A、根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；B、强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；C、四种色素在层析液中溶解度大小是I＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，C错误；D、素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液，D错误。
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第四节能量之源——光与光合作用
一、场所
双层膜
叶绿体基质
基粒多个类囊体堆叠而成
色素
叶绿体色素分布：类囊体结构薄膜上；
光合作用的酶分布：类囊体结构薄膜上；叶绿体基质中
二、概念：是指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。
三、过程
四、元素转移
14CO2暗反应2C 3暗反应（14CH2O）
H218O 光反应18O2
五、影响光合作用的因素
空气中CO2浓度，土壤中水分多少，光照长短与强弱，光的成分及温度高低等，都是影响光合作用强度的外界因素：可通过适当延长光照，增加CO2浓度等提高产量。
光照强度对光合作用的影响
图中a点含义：光照强度为0，只进行呼吸作用；
b点含义：光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点；
c点表示：光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点。
六、自养生物、异养生物、化能合成作用
1.自养生物：可将CO2、H2O等无机物合成葡萄糖等有机物，如绿色植物（光合作用），硝化细菌（化能合成）。
2. 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，如许多动物、真菌、大多数细菌。
3.化能合成作用：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
七、比较光合作用与呼吸作用：
光合作用呼吸作用
反应场
所绿色植物（在叶绿体中进行）
所有生物活细胞（主要在线粒体中
进行）
反应条
件
光、色素、酶酶（不需要光）物质转
变
无机物合成有机物有机物分解成无机物
能量转
变把光能转变成化学能，储存在有
机物中
释放有机物的能量，部分储存于
ATP
实质合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量、产生ATP
联系
有机物、氧气
光合作用呼吸作用
二氧化碳
八、捕获光能的色素
胡萝卜素（橙黄色）
类胡萝卜素叶黄素（黄色）吸蓝紫光色素（1/4）
a（蓝绿色）
叶绿素吸红橙和蓝紫光
（3/4）叶绿素b（黄绿色）
色素提取实验中色素的分布（上----下）：胡萝卜素，叶黄素，叶绿素a，叶绿素b
提取液：无水乙醇分离液：层析液。