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光合作用
一、光合作用的概念: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,并释放出氧气的过程。
光合作用总反应式:
二、叶绿体的结构和功能
绿叶中色素的提取和分离
【实验原理】
a、实验中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇(***,汽油,苯等)中,所以,可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
b、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的快;反之则慢。
【实验步骤】
(1)提取色素:研磨(碳酸钙、二氧化硅、95%乙醇),过滤(单层尼龙布)。
(2)制备滤纸条:剪去两角(防止两边滤液扩散速度太快),画铅笔线。
(3)点样:画滤液细线,细、直、齐,重复几次。
(4)分离:用层析液,液面不能淹没滤液细线。
【实验结果】

【注意事项】
在研磨绿叶时,加入少许SiO2是为了使研磨更充分,加入少许的CaCO3是为了防止研磨过程中色素受到破坏,加入10ml无水乙醇是使色素溶解在其中,便于提取。
三、光合作用的过程 
光反应
 暗反应 
条件
光、色素、酶
[H]、ATP、酶 
时间
 短促 
 较缓慢 
场所
 叶绿体类囊体薄膜上
 叶绿体基质 
物质变化
水的光解:2H2O → 4[H] + O2 
② ATP的合成:ADP + Pi + 光能 → ATP 
 ① CO2的固定:CO2 + C5 → 2C3 
②CO2的还原: 2C3 + [H] →(CH2O)
能量变化
光能 → ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能 
联系
1、光反应是暗反应的基础,光反应为暗反应的进行提供NADPH和ATP
2、暗反应是光反应的继续,暗反应水解ATP生成ADP和Pi为光反应的物质(ATP)合成提供原料
 光合作用的实质 
通过光反应把光能转变成活跃的化学能,通过暗反应把二氧化碳和水合成有机物,同时把活跃的化学能转变成稳定的化学能贮存在有机物中。 
光合作用的意义
①制造有机物,实现物质转变,将CO2和H2O合成有机物,转化并储存太阳能;
②调节大气中的O2和CO2含量保持相对稳定;
③生物生命活动所需能量的最终来源;
注:光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
四、叶绿体处于不同的条件下, C3 、C5、 NADPH、ATP和(CH2O)合成量的动态变化
五、影响光合作用速率的因素
内部因素
不同部位、不同生长期
外部因素
光、CO2、温度、水分、矿质元素等
(1)单因子对光合作用速率影响的分析
(如图所示)
曲线分析:A点光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,释放CO2量表明此时的呼吸强度。
AB段表明光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少,有一部分用于光合作用;而到B点时,细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度=细胞呼吸强度,称B点为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上,植物才能正常生长)。BC段表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到C点以上不再加强了,称C点为光饱和点。
应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低,如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配,林带树种的配置,冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。
2. CO2浓度、含水量和矿质元素(如图所示)
N:酶及NADP+和ATP的重要组分
P:NADP+和ATP的重要组分;维持叶绿体正常结构和功能
K:促进光合产物向贮藏器官运输
Mg:叶绿素的重要组分
曲线分析:CO2和水是光合作用的原料,矿质元素直接或间接影响光合作用。在一定范围内,CO2、水和矿质元素越多,光合作用速率越快,但到A点时,即CO2、水、矿质元素达到饱和时,就不再增加了。
应用:“正其行,通其风”,温室内充CO2,即提高CO2浓度,,提高酶的合成速率,增加光合作用速率。
(如图所示)
曲线分析:光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。一般植物在10~35℃下正常进行光合作用,其中AB段(10~35℃)随温度的升高而逐渐加强,B点(35℃)以上光合酶活性下降,光合作用开始下降,50℃左右光合作用完全停止。
应用:冬天温室栽培可适当提高温度;夏天,温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用:晚上适当降低温室温度,以降低细胞呼吸,保证有机物的积累。
(2)多因子对光合作用速率影响的分析(如图所示)
曲线分析:P点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。当到Q点时,横坐标所表示的因素,不再是影响光合速率的因子