18-19版：3.5.1 光合作用概述 叶绿素和其他色素(步步高)
光合作用色素
反应场所 叶绿体的类囊体薄膜上 物质变化 （１）水的光解 2H2O→4H++O2+4e－ (2) ADP+Pi→ATP（光合磷酸 化,需酶催化）
能量变化 光能→电能→ATP中活跃的化 学能
联系
（１）光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供 ADP和Pi （2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应有机 物无法合成。总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段， 暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者 是光合作用全过程的两个阶段，既有区别又紧密联系，是缺一 不可的整体。
第4节 能量之源——光与光合作用
捕获光能的色素和结构
本节学习要点：
1、捕获光能的色素种类、含量及功 能 2、色素的提取和分离实验 3、光合作用的探究历程种各位科学 家的实验技巧
一、捕获光能的色素种类、含量及功能 1、种类、含量：
叶绿素（色素 叶绿体中 总量的3/4） 叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色）
2、光合作用的概念和实质
（1）概念：光合作用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，并且释放氧气的过程。这 个过程可用下面的化学反应式来表达。
光能
CO2 ＋ H2O 6CO2＋ 12H2O
叶绿体 光能 叶绿体
(CH2O)+O2 C6H12O6+6O2+6H2O
（2）实质：
光合作用是叶绿体内进行的一个复杂的能量转换
和物质变化的过程。从总体上看，光合作用实质上 是一个氧化还原过程。在绿色植物体内，由于叶绿 素吸收光能作为反应的推动力，使一个很难被氧化 的水分子去还原一个很难被还原的二氧化碳分子，
2019学年步步高人教版生物必修一课件：5.4.2-5.4.3 光合作用的过程及原理的应用(步步高)
②条件：需要多种酶参与。
③过程
酶 2C3 C CO2 的固定：CO2＋ 5 ― → ； ATP (CH O) 2 C3 的还原：2C3＋[H]― ― → ＋C5。 酶 ④能量转变：ATP中 活跃 的化学能→ (CH2O) 中稳定的化学能。
(3)光反应与暗反应的联系
①光反应为暗反应提供 [H] 、 ATP ；暗反应为光反应提供 ADP 、 Pi 和
饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不再增加。
②关键线段：AB段光合作用的强度小于细胞呼吸的强度； BC段光合作
用的强度大于细胞呼吸的强度。
(2)CO2浓度 ①走势分析：图甲和图乙都 表示在一定范围内，光合作 用速率随CO2浓度的增大而
增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
√
最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。 由于自来水中含有CO2，25 ℃的温度较为适宜，光照是光合作用必需的 条件，所以C项所示的叶片最先浮起来。
1 2 3 4 5
解析
答案
3. 已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度
分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合速
率与光照强度的关系。若温度降到 25 ℃( 原光
NADP＋。
②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。总
之，光反应是暗反应所需物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的
继续，是物质和能量转化的完成阶段。
(4)光合作用中各元素的去向
例1 如图为叶绿体的结构与功能示意图，下列说法错误的是 A.结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能 B.供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲 C.结构A释放的氧气可进入线粒体中 D.叶绿体中的色素主要分布于类囊体腔中 √
植物生理
光合作用重点：1 ．叶绿体的基本结构和叶绿素的性质。
2 ．光合作用的机理。
3 ．影响光合作用的内外因素。
4 ．光能利用率与作物的生物产量的关系。
难点：1 ．叶绿素的生物合成。
2 ．光合作用的机理。
3 ．C 3 、C4 途径的调节。
[本章教学主要内容]：光合色素主要有三类:叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。
叶绿素的合成是一个酶促反应，受光照、温度、水分、氧气、矿质元素等条件的影响。
叶绿体是光合作用的细胞器，光合色素就存在于内囊体膜（光合膜）上。
光合作用可分为三大步骤: （1）原初反应，包括光能的吸收、传递和转换的过程；（2）电子传递和光合磷酸化，合成的ATP和NADPH（合称同化力）用于暗反应；（3）碳同化，将活跃化学能变为稳定化学能。
碳同化包括三种生化途径：C3途径、C4途径和CAM途径。
C3途径是碳同化的基本途径，可合成糖类、淀粉等多种有机物。
C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成光合产物等。
叶片是合成同化物的主要器官，在大多数植物中光合产物主要是淀粉和蔗糖。
同化物质的运输与分配直接关系到作物产量的高低和品质的好坏。
同化物运输可分为短距离运输和长距离运输。
短距离运输是指胞内与胞间运输，主要靠扩散和原生质的吸收与分泌来完成；长距离运输指器官之间的运输，主要是韧皮部的筛管和伴胞，需要特化的组织即转移细胞的参与。
蚜虫吻刺法和同位素示踪结果表明，蔗糖是同化物运输的主要形式。
在源端，同化物通过共质体和质外体，被装入筛管。
在库端，同化物从筛管－伴胞复合体卸出进入库细胞。
关于同化物运输的机理，主要有压力流动学说、细胞质泵动学说和收缩蛋白学说。
从同化物运输的动力来说主要有渗透动力和代谢动力两种。
同化物的分配特点：1.优先供应生长中心 2.就近供应，同侧运输 3.功能叶之间无同化物供应关系。
影响同化物分配的三个因素：源的供应能力、库的竞争能力和输导系统的运输能力。
光呼吸是乙醇酸的氧化过程，由叶绿体、过氧化体和线粒体三个细胞器协同完成的、耗O2、释放出CO2的耗能过程。
3.5 光合作用 课件【新教材】浙科版(2019)高中生物必修一高中生物精品公开课件
CO2
吸收
0
B
A
光补偿点、光饱和点 ：
阳生植物 阴生植物
C
光照强度
阳生植物 > 阴生植物
CO2
C1
吸收
a
B
b
0
c
C2
光照强度
A
A点：黑暗时， 只进行细胞呼吸
O2
区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释C放O2
1、光合速率
又称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面 积）在单位时间内进行多少光合作用（如释放多少氧气、 消耗多少二氧化碳）。
如在某温度某光照强度下，一个小时内，每100平方厘 米叶片吸收的二氧化碳为44mg，则光合作用强度可表 示为44mgCO2/100cm2·小时。
CO2
光补偿点：光合作
吸收量
同位素14C标记的14CO2做 实验研究这一问题。最
终探明CO2中的碳在光合 作用中转化成有机物中
的碳的途径，这一途径
称为卡尔文循环。
四、碳反应
场所：叶绿体基质
2.碳反应阶段
场所： 叶绿体的基质中
条件： 多种酶、 ＮＡＤＰH 、ATP
物质变化：
CO2的固定： C3的还原：
CO2＋C5 酶
2CN3ADPH ATP
碳反应
叶绿体基质
ATP 、ＮＡＤＰH和酶 活跃的化学能变成有机物中稳定 的化学能
光反应为碳反应提供 NADPH 和ATP
联系
碳反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料
1.请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物 和C3化合物的含量如何变化？
光合作用色素
光合作用色素光合作用是一种重要的生物化学过程，它通过光合作用色素的参与，将太阳能转化为化学能，为植物和一些浮游生物提供能量。
光合作用色素是实现这一过程的关键因素之一。
本文将从不同角度介绍光合作用色素的种类、结构和功能。
光合作用色素主要包括叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素衍生物等。
其中，叶绿素是最重要的光合作用色素之一。
它在光合作用中扮演着捕获光能、转化为化学能的重要角色。
叶绿素分子由一个大的类胡萝卜素环和一个镁离子组成，它们共同形成了叶绿素分子的中心部分。
这个结构使得叶绿素能够吸收可见光中的红、橙和蓝绿光，而反射绿色光线，因此我们才能看到植物叶片呈现出绿色。
除了叶绿素外，类胡萝卜素也是一类重要的光合作用色素。
类胡萝卜素分子结构中含有长的共轭系统，使其能够吸收可见光中的蓝紫光，反射黄橙红光。
这就是为什么一些蔬菜和水果的颜色呈现出橙黄色或红色的原因。
类胡萝卜素不仅在光合作用中起到了光能的吸收和传递作用，还具有抗氧化和免疫增强的功能。
除了叶绿素和类胡萝卜素，还有一些叶绿素衍生物也参与了光合作用。
其中最重要的是光合色素a和光合色素b。
光合色素a和光合色素b是植物中最常见的两种光合作用色素。
它们的分子结构与叶绿素非常相似，但在结构上有一些微小的差异。
这些差异使得它们能够吸收不同波长的光线，从而扩大了植物对光能的吸收范围。
光合作用色素的功能不仅限于光能的吸收和传递，还包括电子的转移和化学反应。
在光合作用中，光合作用色素通过捕获光能，激发电子，并将其传递给其他分子。
这些电子在传递过程中释放能量，驱动了一系列的化学反应，最终将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
这个过程同时也产生了ATP和NADPH等能量分子，为植物提供了所需的能量。
总的来说，光合作用色素在光合作用中起着至关重要的作用。
它们通过吸收光能、激发电子和传递能量，将太阳能转化为化学能，并为植物和一些浮游生物提供能量。
叶绿素、类胡萝卜素和叶绿素衍生物等不同类型的光合作用色素在各自的波长范围内吸收光能，使植物能够适应不同光照条件。
《光合作用》的知识梳理和典例分析
《光合作用》的知识梳理和典例分析一、光合作用的概述1．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，并且释放出氧气的过程。
生物界的糖绝大部分最终来源于光合作用。
2．生物类型：依据生物体能否自身将无机物（二氧化碳和水）合成有机物，把生物分为自养生物和异养生物。
（1）自养生物：能利用无机物合成有机物，为其自身生长、发育和繁殖提供物质和能量。
包括植物、藻类和某些细菌等。
（2）异养生物：不能利用无机物合成有机物，需要从环境中摄取现成的有机物。
包括人、动物、真菌和大部分细菌。
3．光合作用和呼吸作用的比较4．叶绿体及色素（1）叶绿体的结构：（2）叶绿体中的色素：（3）色素的功能：叶绿体中的色素能吸收、传递和转化光能。
其中叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
例1、在做植物实验的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，相同光照强度叶绿体双层膜：外膜和内膜，基本骨架是脂双层。
基质：叶绿体内浓稠的液体，含有碳反应所需的酶。
基粒：由类囊体叠成，类囊体是由膜形成的碟状的口袋，组成类囊体的膜又称光合膜。
光合膜上含有光反应所需的酶和色素。
叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素（呈蓝绿色）（呈黄绿色）（呈黄色）（呈橙黄色）种类下最好安装（ ）A ．红光灯B ．绿光灯C ．白炽灯D ．蓝光灯解析：主要考查光的波长与光合作用强度的关系，不同波长的光对植物光合作用的影响不同。
叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，因此，相同光照强度下在红光和蓝紫光照射下，光合作用最强，而叶绿体中的色素吸收的绿光最少，光合作用最弱。
白炽灯光各种波段的光都有，其光合作用的强度比绿光高。
答案：B例2、把小球藻培养液放在明亮处一段时间后，向其中滴加酚红pH 指示剂（遇碱变红），培养液变为红色，若将此培养液分为两份，一份放在暗处，一份放在明处，结果放在明处的仍为红色，而在暗处的又恢复为原色。
其原因是（ ）A ．光合作用产生了氧B ．光合作用产生了CO 2C ．光合作用消耗了氧D ．光合作用消耗了CO 2解析：培养液中CO 2越多，则酸性越强，pH 越低，反之pH 越高。
浙科版(2019)生物必修1：3.5光合作用将光能转化为化学能教案
光合作用将光能转化为化学能【教学目标分析】1．知识与技能：说明光反应和碳反应过程及相互联系；概述光合作用的意义；说出绿叶中色素的种类和作用。
2．过程与方法：培养处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力；训练语言表达能力、思维能力和掌握思维的方法。
3．情感态度与价值观：通过光合作用发现史的学习，形成科学的精神和态度，认同科学方法在科学发展上的重要性。
【教学重难点】重点：光反应和碳反应过程与意义；绿叶中色素的种类和作用难点：光反应和碳反应的过程与联系教学流程设计】1. 问：叶绿体中含量最多的色素种类和颜色分别是什么？2. 问：推测色素位于叶绿体的哪个结构上？3.告知学生：与光合作用有关的酶位于类囊体薄膜和叶绿体基质中。
绿体的结构图推知色素位于类囊体膜上。
绍色素，确定色素及酶的具体场所，为光反应和碳反应具体场所、条件的推导埋下伏笔。
三、展现科学史，体会探究乐趣（一）探究光合作用产生的O2中O 的来源1.分组讨论：光合作用释放的O2 是来自同是气体的CO2 ，还是H2O ，还是两者兼有？如何用实验证明？2. 在副板上根据学生描述画出实验简图。
3. PPT 展示经典实验及实验结果，请学生说出实验结论：（二）借助科学史探究光反应过程1. 探究光反应的物质变化（1）光反应中除了水的分解之外，是否还存在其他物质变化？以音频的形式配合图片展示科学史——资料1：美国科学家阿尔农将叶绿体从植物中分开展合作学习：学生四人一组就实验方法和具体实验操作步骤展开讨论。
小组代表发言：①可以利用同位素标记法进行实验证明O2中的O 的来源。
② O的同位素为18O 。
③描述实验思路：取两支试管，编号为A和B。
A 试管加入C18O2 和H2O，B 试管加入CO2 和H2 18 O 。
观察产生的O2 是否带有标记。
实验结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
根据资料1 推断学生通过分组讨论，锻炼了实验设计的能力，也明白了光合作用产生的氧气全部是来自水。
三、光合作用
三、光合作用 三、光合作用 【学习目标】 ⒈叶绿体中色素的种类、颜色及其作用 ⒉光合作用的概念及其实质 ⒊光合作用的过程、光反应、暗反应的区别及其联系 ⒋光合作用的反应式 ⒌水分的运输、利用光合作用的意义
【重点、难点、知识点讲解】 一、叶绿体中的色素种类 高等植物的叶绿体中的色素主要存在于叶绿体的基粒片层结构薄膜上，主要有两大类：叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素又分为叶绿素a和叶绿素b，类胡萝卜素又分为胡萝卜素和叶黄素两类，我们可以用纸层析法将以上四种色素进行分离。 注意：①叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b不溶于水，但易溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂中。叶绿素a（C55H72O5N4Mg）呈蓝绿色，叶绿素b（C55H70O6N4Mg）呈黄绿色。叶绿素吸收光的能力极强。如果把叶绿素溶液放在光源与分光镜之间可以看到光谱中有些波长的光线被吸收了。因此在光谱上就出现了黑色或暗带，这种光谱叫吸收光谱。叶绿素吸收光谱的最强区有两个：一个是在波长为640——660纳米的红光部分，另一个在波长为430——450纳米的蓝紫光部分。对其它光吸收较少，由于叶绿素吸收绿光最少，所以叶绿素的溶液呈现绿色。我们看到的颜色是反射光，不反射的光大多被吸收，色素吸收的光能都能直接或间接地用于光合作用。 叶绿体中的类胡萝卜素包括胡萝卜素（C40H56）和叶黄色（C40H56O2）两种在颜色上分别是橙黄色和黄色，其功能主要吸收蓝紫光。除此之外，还有保护叶绿素，防止强烈光照伤害叶绿色的功能。 ②植物叶子呈现的颜色是叶子各种色素的综合表现。其中主要是绿色的叶绿素和黄色的类胡萝卜素之间的比例。一般来说，正常叶子的叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为4：1，叶绿素a和叶绿素b约为3：1，叶黄素和胡萝卜素约为2：1。因为叶绿色比黄色的类胡萝卜素多，所以正常的叶子总是呈绿色。秋天，因低温，紫外线强等因素，叶片衰老，叶绿素被破坏，含量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以呈现黄色。至于红叶，因秋天降温，体内积累较多的糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成了较多的花色素，同时秋天叶子内的pH值改变，叶内呈酸性，使花色素表现出红色。 二、光合作用的过程 光合作用的知识包括光合作用的概念、过程、实质等，其中光合作用的过程是教材的重点和难点，光合作用从总体上看是一个氧化还原过程，在常温常压下在植物体外是无法实现的，但在绿色植物体内，由于叶绿素吸收了光能作为光合作用的推动力，把很难还原的CO2分子变成富含能量的有机物，这一过程包括了一系列的物质变化的能量变化过程，它分为光反应和暗反应两个阶段。光反应是需要光照和叶绿素的反应。在光反应中，叶绿素分子吸收光能，一方面将水光解为氢和氧，氧放出，氢是还原剂，参与暗反应；另一方面将吸收的光能部分地转移给ADP，结合1个磷酸形成ATP，把光能转变成活跃的化学能贮存在ATP的高能磷酸键中，这一过程也称光合磷酸化。光反应的产物是[H]、ATP和O2。暗反应不需要光，有光无光都可以进行，但必须有多糖酶的催化作用才能完成，因此也称酶促反应。主要包括两个步骤：一是CO2的固定，即CO2和一个五碳化合物（二磷酸核糖酮）结合形成2分子的三碳化合物（磷酸甘油酸），CO2以羧基的形式被固定下来。二是CO2还原成糖。最终光合作用使CO2中的碳转化成有机物中的碳，光能转变成贮存于有机物中的化学能。 注意：①绿色植物进行光合作用和器官主要是绿叶，光合作用的场所是叶绿体，光反应是在叶绿体的基粒片层结构薄膜是进行的，暗反应则是在叶绿体的基质中进行的。 ②光合作用产生的O2是来自CO2还是H2O，下图为同位素18O研究光合作用过程的示意 对照甲、乙图产生的氧气我们可以看出图中A为O2而B为18O，由此可以证明光合作用产生的氧气来源于参加反应的水而不是CO2。同时科学家还证明每产生1分子的葡萄糖，可以得到6分子的O2，根据该实验的变化还可以得出光合作用的总反应式为： 光能 6CO2+12H2O*————→C6H12O6+6H2O+6O2*（标*的为18O） 叶绿体 ③光合作用的反应式中两侧的水不能抵消去。通过小球藻实验我们可以看出产生6分子氧气需12分子水（因氧气中的氧全部来自H2O而不是来自CO2），生成物水和葡萄糖中的氧气来自CO2。 ④影响光合作用的条件主要包括光（可分为光照强度和光照时间的长短），环境中CO2的浓度、温度（主要影响光合作用酶的催化作用）及水肥条件等。这些因素中，任何一种的改变都将影响光合作用的进程。这些都是该部分出考题多且难度大之所在。 ⑤光反应与暗反应的区别与联系 关于光反应与暗反应的区别与联系可归纳为下表： 比较项目 光反应 暗反应
浙科版高中生物必修一第三章第五节光合作用(一)
（1）该实验设计中对照实验类型是什么？其自变量是什么？ 提示：相互对照，自变量是放射性同位素标记的物质不同。 （2）该实验的结论是什么？ 提示：光合作用释放的氧气来自于水。
光合作用产生的氧气全部来自于水。 光能 18 6CO2+12H2 O 叶绿体 C6H12O6+618O2+6H2O
CO2中的氧去了哪里？ 6C O2+12H2O
6.实验结果的分析
经层析后在滤纸条上出现四条色素带。通过色素带的分 布、宽窄程度、色素颜色可以分析出色素的种类、含量 和溶解度大小。
【规律方法】(1)四条色素带的记忆口诀 胡、黄、a、b向前走，橙黄蓝黄颜色留； 叶绿素a、b手拉手，蓝绿黄绿排后头；
胡萝卜素最纤细，叶绿素a最宽广。
叶绿体基粒的类囊体膜上 (2)分布： 。
(√)
(4)为了保证滤液细线的细而直，只画一次即可。
( ×)
【分析】为了保证滤液细线中色素的含量，在画滤液细线时要重复 3～4次。
2.思考下列问题：
(1)光合作用中，若用同位素18O标记水中的氧，则在叶绿体的哪个部 位能检测到该同位素？ 提示：叶绿体的类囊体膜上。 (2)从绿叶中提取色素的过程中，为何要将绿叶充分研磨？ 提示：为了使叶绿体完全破裂，能提取出较多的色素。
连续光谱：
色素的吸收光谱：
【拓展深化】1.叶绿体中的色素与吸收光谱的关系：
2.叶绿体中的色素及其 吸收光谱： (1)叶绿素(叶绿素a、叶 红光 绿素b)主要吸收_______ 和_____ 蓝紫光 ；
(2)类胡萝卜素(主要为
叶黄素、胡萝卜素)主要 吸收 蓝紫光 。
对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
直接或间接 依靠自养生物的_________ 光合产物 生活的生物。 (1)特点：___________