第3節(jié) 光能的捕獲
學習目標：
1．說出人們對光合作用的認識過程，體驗生物科學發(fā)現的歷程。
2．闡明光合作用中光反應和暗反應物質和能量轉化的大致過程，認識光合作用的實質和在自然界的重要性。
3．描述葉綠體的結構，提取和分離葉綠體色素。
4．分析環(huán)境因素對光合作用速率的影響，能繪出各種因素與光合作用速率的坐標圖像，培養(yǎng)綜合分析問題的能力。
自學探究：
光合作用：植物通過 捕獲和利用了太陽能，把_____和______合成有機物，將 轉化為 貯存在葡萄糖等有機物中，并釋放O2，這個過程就是 。
一．光合作用的早期研究
1．光合作用的發(fā)現
年代科學家科學實驗實驗結論
1642海爾蒙特第一次試圖用定量的方法研究柳樹的營養(yǎng)來源，發(fā)現柳樹的增重大于土壤的減少量建造植物體的原料，只是 　 ，卻沒有考慮空氣的作用
1771普里斯特利
英格豪斯將薄荷枝條和燃燒著的蠟燭放在密封的鐘罩中，蠟燭不易熄滅，而將小鼠與綠色植物放入罩內，也不易窒息死亡綠色植物在光下吸收了 ，產生了 。
1864薩克斯采用碘液測定淀粉的方法，發(fā)現遮光一半葉無顏色變化，曝光的一面則成深藍色綠色植物在光下能產

生 　 。
1880恩吉?曼用水綿做材料，用好氧菌作為O2的標志物，發(fā)現好氧菌集中在葉綠體所有受光部位周圍
光合作用場所是
。

1941魯賓和卡門運用放射性同位素標記法，通過小球藻的實驗確定O2的來源光合作用產生O2全來自 　 。
2．分析討論：
（1）海爾蒙特認為建造植物體的原料只是水，這一結論是否合理？

（2）為什么普里斯特利的實驗有時成功，有時失敗？

（3）恩吉?曼選用水綿做實驗材料有什么好處？通過該實驗可得出什么結論？

（4）薩克斯為何要將植物進行一晝夜的暗處理？葉片一半遮光、一半照光的目的是什么？

（5）魯賓和卡門的兩組實驗是如何設計的？

　　太陽是整個生命世界的能量源泉，　　　　　　　　　　為幾乎所有的生物提供了物質和能量，它是自然界最基本的　　　　　　和　　　　　　。
二．葉綠體的結構
1．葉綠體的形態(tài)
　　高等植物細胞中葉綠體通常呈　　　　　　　　　　　　，數目較多。
2．葉綠體與白色體或有色體的相互轉變
將葉綠體長時間置于暗處，葉綠體則轉變成　　　　　　　　　　　或　　　　
　　　　　　　　，但光照后又可恢復為具有　　　　　的葉綠體
3．葉綠體的亞顯微結構
（1）兩層膜　
（2）基粒：內部有許多綠色柱狀的　　　，每個基粒有數十個囊狀的　　　　　
組成，基粒間還有基質類囊體與基粒的類囊體相連，從而使各類囊體的腔彼此相通。
與光合作用有關的色素和酶都分布在　　　　　　　　　　　。
（3）基質：在基粒之間充滿著基質。
與暗反應有關的酶則分布在　　　　　　。在基質中還含有少量的　　　　　　　。
三．葉綠體色素的提取與分離
1．實驗原理：
　葉綠體中色素提取的原理：葉綠體中的色素溶解于__________如酒精或丙酮（相似相溶），形成色素液。
　分離的原理：四種色素在層析液中__________不同，因而隨層析液在濾紙上______________________不同，其中胡蘿卜素在丙酮中的溶解度最高，擴散速度最快，葉黃素和葉綠素ａ次之，葉綠素ｂ溶解度最低，擴散得最慢。根據此原理使各色素分離開來。
2．注意事項
（1）取材時要選取新鮮的顏色較深的葉片，以便使濾液中含較多的色素。
（2）研磨時加入二氧化硅的目的是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）加入少量碳酸鈣的目的是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）研磨要迅速、充分。一是因為丙酮容易揮發(fā)發(fā)二是為了使葉綠體完全破裂，從而能提取較多的色素。三是葉綠素極不穩(wěn)定，能被活細胞中的葉綠素酶水解而破壞。
（5）．濾液收集后，要及時用　　　　將試管口塞緊。
6．制備濾紙條時，要將濾紙條的一端剪去兩角，這樣可以使色素在濾紙條上擴散
　　　　，便于觀察實驗結果。
7．畫線時，一定要細并且直，這樣可以防止　　　　　　，使色素分子均勻分布在一條直線上，做到擴散起點一致。重復劃2?3次，是為了　　　　　　　　
　　，使實驗更加明顯。
8．分離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細線接觸到層析液，這是因為　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　。
四．光合作用的過程
　　根據是否需要光能，可以概括為兩個階段：
（一）光反應階段
1．光反應條件及場所：必須在　　　下才能進行，場所在　　　　　　　。
2．光反應過程：在此階段　　　　轉換成　　　　，　　　　轉換成　　　　　。
（1）光能轉換成電能
　　類囊體膜上的絕大多數色素排列緊密，快速高效地把吸收來的大量光能傳遞給　　　　
_________，它既能捕捉光能又能將光能轉化為　　　。就象透鏡把光束集中到焦點一樣，其他色素把大量光能　　　、　　　　、傳遞給　　　　　　　　　，使其被激發(fā)而失去　　　。脫離葉綠素ａ的電子，在類囊體膜上經過一系列的傳遞，最后傳遞給一種帶正電荷的有機物　　　�。ê喎Q　　　　�。�。
　　失去電子的葉綠素ａ變成一種　　　　　，能夠從　　　　　中奪取　　　，使水分子分解成　　　　和　　　　，葉綠素ａ由于獲得電子而恢復穩(wěn)態(tài)。
　　這樣在光的照射下，特殊狀態(tài)的葉綠ａ連續(xù)不斷地　　　　　和　　　　　，從而形成　　　　　，使　　　轉換成　　　。
（2）電能轉換成活躍的化學能
　　隨著光能轉換成電能，　　　　　得到　　　　　　和　　　　　，就形成了　　　　�。ā　　　　。�，這樣一部分電能就轉化成　　　　　　　　儲存在　　　　中。同時，葉綠體利用光能轉換成的另一部分能量，將　　　　和　　轉化成　　　　，這部分電能則轉化成活躍的化學能儲存在　　　中。
（二）暗反應階段
1．暗反應條件及場所：不需　　　，場所在　　　　　　　　。
2．暗反應過程：將　　　還原成　　　　　，將　　　和　　　　中的活躍化學能轉換成　　　　中貯存的穩(wěn)定的化學能。
（1）CO2的固定
　　葉片從外界吸收的二氧化碳，在　　　　的作用下與植物體內的一種　　　　　�。ㄓ肅5表示）結合，這個過程叫做二氧化碳的固定。一個二氧化碳分子被一個五碳化合物分子固定后很快形成兩個含有　　　　　　的化合物（用C3表示）。
（2）C3的還原
　　一部分三碳化合物在　　　　和　　　　的作用下，被　　　　　還原，再經過一系列復雜的變化形成糖類。這樣　　　　和　　　　　中的能量就轉移到　　　　　　　___________中形成　　　　　　　　　貯存起來，同時，另一部分三碳化合物又經過復雜的變化重新生成　　　　　　，再次參與二氧化碳的固定。
（三）光合作用的反應式

五．影響光合作用的因素
因素關系圖表　　對光合作用的影響在生產上的應用


葉齡

隨葉齡的增大，葉的面積逐漸增大，光合作用的面積逐漸增大，光合作用速率提高，隨著葉齡進一步增加，葉片衰老，葉綠素分解，光合作用速率下降保證礦質元素的充足供應，尤其是Mｇ的供應，使葉片保持鮮綠


光照強度


光合作用隨光照強度的變化而變化，光照弱時光合作用減慢，光照逐步增強時光合作用隨之加快，但是光照增強到一定程度，光合作用速率不再增加1．適當提高光照強度
2．延長光合作用時間
3．增加光合作用面積?合理密植
4．溫室使用無色玻璃


二氧化碳


CO2是光合作用的原料，環(huán)境中的CO2濃度的高低明顯影響光合作用速率。在一定范圍內，植物的光合速率隨CO2濃度的增加而增加，但是達到一定程度時再增加CO2濃度，光合速率不再增加溫室栽培植物時適當提高室內的CO2濃度，如釋放一定量的干冰或多施有機肥，使莖、葉吸收CO2增多


溫度

光合作用的暗反應是酶促反應，溫度直接影響酶的活性，從而影響光合速率。溫度過高，影響植物葉片氣孔開度，影響CO2供應，進而影響暗反應，從而影響光合速率1．適時播種
2．溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降溫
3．植物“午休”現象的原因之一

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaoyi/74816.html

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