第3讲　能量之源——光与光合作用

备考·最新考纲 1．光合作用的基本过程(Ⅱ)。　 2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。 3.实验：叶绿体色素的提取和分离。

一、 捕获光能的色素和叶绿体结构 1．叶绿体

2．色素的种类和功能 色素 功能 叶绿素 ：蓝绿色 主要吸收 蓝紫光和红光 ：黄绿色 类胡萝卜素 叶黄素： 色 主要吸收 蓝紫光 叶黄素： 色 主要吸收 蓝紫光 胡萝卜素： 色 叶绿素a 叶绿素b 黄 橙黄

(1)叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获。 (2)叶绿体中的色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体的薄膜上，与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体类囊体的薄膜上和基质中。

[对点强化] 如图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识分析，以下说法中正确的是(　　)。

实验8 绿叶中色素的提取和分离(5年9考) (2013课标Ⅱ、江苏单科，2012四川、海南、上海， 2011广东、江苏……) 实验8　绿叶中色素的提取和分离(5年9考) (2013课标Ⅱ、江苏单科，2012四川、海南、上海， 2011广东、江苏……) 1．实验原理 (1)提取：叶绿体中的色素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。

过程 注意事项 操作目的 提取色素 (1) 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 (2) 研磨时加无水乙醇 溶解色素 (3) 易错警示！　实验中的注意事项及操作目的 过程 注意事项 操作目的 提取色素 (1) 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高 (2) 研磨时加无水乙醇 溶解色素 (3) 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素{修改} (4) 迅速、充分研磨 防止乙醇挥发，充分溶解色素 (5) 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化

分离色素 (1) 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散 (2) 滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠 (3) 滤液细线干燥后再画－两次 使分离出的色素带清晰分明 (4) 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中

二、 光合作用的过程 光合作用的过程 物质含量的变化

1．光反应与暗反应的比较 过 程 光反应 暗反应 图 解

能量 转化 光能→电能→活跃化学能，并储存在ATP中 ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能 关 系 ①光反应为暗反应提供[H]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

二、影响光合作用的因素及在生产上的应用

一、内部因素对光合作用速率的影响 1．同一植物的不同生长发育阶段 曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。 应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其 他环境条件，以使植物茁壮成长。

2．同一叶片的不同生长发育时期 曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率增大；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理， 可降低其细胞呼吸消耗的有机物。

二、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。

曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表示此时的呼吸强度。 AB段表明光照强度加强，光合作用速率逐渐加强，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，B点对应的光照强度称为光补偿点。

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。C点对应的光照强度称为光饱和点。 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．光照面积 曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。

OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。 应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。

3．CO2浓度 曲线分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。

应用：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。

4．必需矿质元素 曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。

5．温度 曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。

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，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。

三、多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素) 曲线分析：O～P段限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其O～P段不断加强，光合速率不断提高。P～Q段，图中标出的双因子共同起作用。当到Q点之后，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的另一因子的方法。

应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2，进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。

各种环境因子对植物光合作用并不是单独地发挥作用，而是综合作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓关键因子。