能量之源光和光合作用

能量之源光和光合作用第1頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二1、葉綠素的種類和作用及葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能2、光合作用過程及原理和應(yīng)用3、影響光合作用的因素學(xué)習(xí)目標(biāo)第2頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二

太陽光中有能量，我們制造出太陽能電池板可以捕獲其中的能量并轉(zhuǎn)化為電能。綠色植物也能捕獲并轉(zhuǎn)化太陽光中的能量，那么，綠葉中通過什么物質(zhì)或結(jié)構(gòu)捕獲并轉(zhuǎn)化光能呢？第3頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第4頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二葉綠體中色素的提取和分離（一）、【實(shí)驗(yàn)】綠葉中有哪些可以捕獲光能色素呢？第5頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二一、實(shí)驗(yàn)原理1.葉綠體中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，所以用無水乙醇可提取葉綠體中色素。2.色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴(kuò)散得慢，因而可用層析液將不同的色素分離。第6頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離操作步驟：提取色素制備濾紙條畫濾液細(xì)線分離色素觀察與記錄取材----研磨-----過濾------收集第7頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二方法與步驟１．提取色素稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的二氧化硅（充分研磨）和碳酸鈣（防止色素被破壞）與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進(jìn)行過濾。第8頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二方法與步驟２．制備濾紙條剪角----畫線第9頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二方法與步驟３．畫濾液細(xì)線毛細(xì)吸管、再一兩次第10頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二２方法與步驟４．分離色素第11頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二實(shí)驗(yàn)結(jié)果：討論：1.濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？2023/4/1712第12頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素第13頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二葉綠素溶液吸收可見光，用于光合作用

色素的功能：第14頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二色素的吸收光譜圖400500600700nm10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可見光區(qū)葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光第15頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二葉綠素a和葉綠素b主要吸收紅光和藍(lán)紫光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。注：因?yàn)槿~綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。結(jié)論：問題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？第16頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。而每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可達(dá)100個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積。二、葉綠體第17頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二

資料分析：葉綠體的功能1裝片中好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。裝片中好氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。2結(jié)論：葉綠體的被光束照射到的部位是光合作用的場所結(jié)論：現(xiàn)象：現(xiàn)象：沒有空氣黑暗

極細(xì)光束

完全光照恩格爾曼實(shí)驗(yàn)第18頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二討論：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？（1）、用水綿作實(shí)驗(yàn)材料，有細(xì)而長的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。（2）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。（3）、用極細(xì)的光束照射，并且用好氧菌進(jìn)行檢測，能準(zhǔn)確的判斷水綿細(xì)胞中放O2

部位。（4）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的對照實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。第19頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二1、綠葉中的色素2、葉綠體-----光合作用的場所小結(jié)類囊體-----色素和酶，增大膜面積第20頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)（橙黃色）（黃色）（藍(lán)綠色）（黃綠色）

第21頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二光合作用的原理和應(yīng)用二、第22頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二（一）、光合作用的探索歷程第23頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二閱讀教材（101~102），并回答下列問題：

1.英國的普利斯特利的意義和不足之處分別是？

3.德國植物學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果證明了什么？

4.魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法的探究實(shí)驗(yàn)的過程及所證明的問題是什么？2.荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？德國科學(xué)家梅耶得出了什么結(jié)論？第24頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二

1.英國的普利斯特利的意義和不足之處分別是？

植物可以更新空氣，但沒有發(fā)現(xiàn)光的作用。2.荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？德國科學(xué)家梅耶得出了什么結(jié)論？英格豪斯：植物更新空氣需要光，并且只有綠葉才有這個功能；梅耶：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲存起來了。第25頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二

光照（一半暴光，一半遮光）

3.德國植物學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果證明了什么？

證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉的生成。結(jié)果：暴光部分呈深藍(lán)色，遮光部分無顏色變化實(shí)驗(yàn)過程：綠葉肌餓處理碘蒸氣處理結(jié)論：第26頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二黑暗處理一晝夜讓一張葉片一半曝光一半遮光綠葉在光下制造淀粉。用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？結(jié)論第27頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二

4.魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法的探究實(shí)驗(yàn)的過程及所證明的問題是什么？實(shí)驗(yàn)過程證明的問題光合作用釋放的氧氣來自于水的分解第28頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二在1961年獲得諾貝爾化學(xué)獎用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。第29頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二年代科學(xué)家結(jié)論1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。1939魯賓卡門光合作用釋放的氧來自水。20世紀(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2第30頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二光合作用化學(xué)反應(yīng)式：光合作用過程光能葉綠體CO2+H2*

O

（CH2O)+*O2（1）光合作用分為哪幾個階段？分類依據(jù)是什么？（2）每個階段反應(yīng)的條件、場所、物質(zhì)變化、能量變化如何？第31頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二光反應(yīng)葉綠體中的色素光能H2O

水在光下分解O2[H]光、酶、色素過程：場所：類囊體的薄膜上物質(zhì)H2O光[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活躍化學(xué)能ADP+Pi酶ATP條件：第32頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二暗反應(yīng)co2C5

固定2c3[H]供氫酶(CH2O)[糖類]場所：條件：過程：葉綠體基質(zhì)酶多種酶參加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物質(zhì)能量ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能還原酶ATP供能ADP+Pi第33頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)暗反應(yīng)光合作用總過程：第34頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較場所條件物質(zhì)變化能量變化光反應(yīng)暗反應(yīng)聯(lián)系基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜葉綠體基質(zhì)中光、色素、酶、水、ADPPi[H]、ATP、酶、CO2、C5水的光解ATP的生成CO2的固定C3的還原光能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能1、光反應(yīng)為暗反應(yīng)準(zhǔn)備了還原劑[H]和能量ATP；2、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充消耗掉的ADP和Pi。第35頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二原料和產(chǎn)物的對應(yīng)關(guān)系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉(zhuǎn)移途徑：碳的轉(zhuǎn)移途徑：光能ATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2C3（CH2O）第36頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二葉綠體處不同條件下，C3、C5、［H］、ATP以及(CH2O)合成量的動態(tài)變化條件C3C5［H］和ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供應(yīng)不變光照不變停止CO2供應(yīng)光照不變CO2供應(yīng)不變(CH2O)運(yùn)輸受阻增加下降減少或沒有減少或沒有減少增加增加減少或沒有增加增加減少減少第37頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二光合作用的定義

綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過程?？偨Y(jié)光合作用的反應(yīng)式反應(yīng)物、條件、場所、生成物CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體糖類第38頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二光反應(yīng)暗反應(yīng)有氧呼吸反應(yīng)場所葉綠體基粒類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體反應(yīng)條件光、色素和酶ATP、[H]、酶O2、酶物質(zhì)變化水的光解ATP的合成CO2的固定CO2的還原葡萄糖的初步分解丙酮酸徹底分解[H]的氧化能量變化光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能影響因子光照強(qiáng)度、CO2濃度、T、礦質(zhì)元素、H2OT、O2總反應(yīng)式第39頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二光合作用原理的應(yīng)用影響光合作用強(qiáng)度的因素？CO2的濃度，光照的長短與強(qiáng)弱；光的成分；溫度的高低、必需礦物質(zhì)元素、水分等。例：適當(dāng)提高CO2的濃度（溫室大棚），增加光照時間和光照強(qiáng)度，農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹?。?0頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表陰生植物。

BC段：隨光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，C點(diǎn)為光飽和點(diǎn)。A點(diǎn):光照強(qiáng)度為0此時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的二氧化碳量可表示此時細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，二氧化碳釋放量逐漸減少，因細(xì)胞呼吸釋放二氧化碳一部分用于光合作用，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)細(xì)胞呼吸釋放的二氧化碳全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。B點(diǎn)稱為光補(bǔ)償點(diǎn)(1)光照強(qiáng)度第41頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二(2)二氧化碳濃度①曲線分析在一定濃度范圍內(nèi)，隨二氧化碳濃度的增加，植物的光合作用強(qiáng)度加強(qiáng)。A點(diǎn)：表示進(jìn)行光合作用所需二氧化碳的最低濃度。B點(diǎn)：表示二氧化碳飽和點(diǎn)，超過該濃度，光合強(qiáng)度不再增加。②應(yīng)用：對農(nóng)田里的農(nóng)作物應(yīng)合理密植，“正其行，通其風(fēng)；對溫室作物來說，應(yīng)增施農(nóng)家肥料或使用二氧化碳發(fā)生器。BA光合作用強(qiáng)度第42頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二(3)溫度①曲線分析光合作用是在多種酶的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性AB段：在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，光合作用逐漸增強(qiáng)B點(diǎn)表示光合作用的最適溫度，此時光合速率最高；BC段表示