5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第1課時(shí)）

植物工廠捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Functionofcellmembrane

可以增加光照強(qiáng)度，調(diào)節(jié)溫度、CO2濃度等，有利于植物的光合作用；而且不受外界天氣的影響，一年四季都可以生產(chǎn)各種蔬菜。

因?yàn)檫@些都是影響光合作用的條件。捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Functionofcellmembrane捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Functionofcellmembrane捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Functionofcellmembrane

提取原理

分離原理實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves層析液紙層析法濾紙條1、研磨過程中加入無水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？2、將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴(yán)？3、濾紙條一端為什么要剪去兩角？4、畫濾液細(xì)線時(shí)應(yīng)注意什么？5、為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？自主學(xué)習(xí)：閱讀課本P97-98，并思考以下幾個(gè)問題：實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves①提取綠葉中的色素稱取5g新鮮菠菜綠葉，剪碎，放入研缽中；加少許二氧化硅（助充分研磨）和碳酸鈣（保護(hù)色素），再加入10mL無水乙醇(溶解色素)，進(jìn)行迅速、充分的研磨。將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves用棉塞將試管口塞緊（目的是防止乙醇揮發(fā)和色素氧化）一塊單層尼龍布（濾紙、紗布會(huì)吸收色素）實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves防止層析液在邊緣擴(kuò)散過快而使分離的色素帶不整齊。

細(xì)、直、齊：使分離的色素帶平整、不重疊積累更多的色素，使分離出的色素帶清晰實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves不能讓濾液細(xì)線觸及層析液：防止色素溶解在層析液中，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗觀察不到色素帶。實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves

實(shí)驗(yàn)結(jié)果上下胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b（橙黃色）（黃色）（藍(lán)綠色）（黃綠色）類胡蘿卜素葉綠素胡黃ab實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves1、色素帶的位置說明什么問題？溶解度:胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a葉綠素b2、色素帶的寬窄說明什么問題？色素含量:葉綠素a>葉綠素b>葉黃素

>胡蘿卜素實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves“綠葉中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因分析

(1)濾紙條上色素帶顏色較淺:①未加二氧化硅,研磨不充分;②加入無水乙醇的量過多;③實(shí)驗(yàn)材料中(如泛黃的葉片)色素含量較少;④未加碳酸鈣或加入量過少,葉綠素被破壞;

(2)濾紙條上色素帶重疊:①濾液細(xì)線不直;②濾液細(xì)線過粗。

(3)濾紙條上看不見色素帶:①忘記畫濾液細(xì)線;②濾液細(xì)線觸及層析液,色素溶解到層析液中。【方法規(guī)律】金版P102隨堂練習(xí)某同學(xué)提取得到葉綠體色素溶液后，取一圓形濾紙，在濾紙中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，色素隨層析液擴(kuò)散得到右圖結(jié)果，則1、2、3、4四條色帶依次表示（）A.葉黃素、胡蘿卜素、葉綠素a、葉綠素bB.胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素a、葉綠素bC.葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素D.葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素B上下

植物工廠、現(xiàn)代溫室大棚的“神器”溫室或大棚種植蔬菜時(shí)，會(huì)選擇紅色藍(lán)色LED燈作為補(bǔ)充光源。為什么要用紅色藍(lán)色LED燈呢？捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Functionofcellmembrane葉綠體中的色素提取液紅光區(qū)、藍(lán)紫光區(qū)出現(xiàn)了暗帶四種色素對(duì)光譜的吸收捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Functionofcellmembrane葉綠素主要吸收___________類胡蘿卜素主要吸收________藍(lán)紫光藍(lán)紫光、紅光捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)Functionofcellmembrane拓展提升:色素知識(shí)的應(yīng)用①植物工廠里為什么不選擇綠色LED燈作為補(bǔ)充光源？綠光被吸收很少，無法運(yùn)用到光合作用中制造有機(jī)物。②為什么葉子大多是綠色？色素對(duì)綠光的吸收最少，被反射出來。③秋天樹葉為什么會(huì)變黃？低溫影響葉綠素合成酶的活性，葉綠素合成受抑制，且低溫葉綠素分子容易被破壞。基粒外膜內(nèi)膜葉綠體基質(zhì)類囊體3.葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用(酶、光合色素)(酶)?？迹罕姸嗟幕：皖惸殷w極大地?cái)U(kuò)展了膜面積二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用

閱讀課本，嘗試找出實(shí)驗(yàn)的材料、自變量、因變量。暴露在光下資料1：1881年恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)黑暗環(huán)境中

葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用實(shí)驗(yàn)材料：

水綿：有螺旋帶狀葉綠體需氧細(xì)菌：集中在氧氣多的地方恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)一自變量：因變量：光照、黑暗需氧菌聚集部位把裝片放在沒有空氣的小室內(nèi)：排除O2的干擾二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用黑暗中用極細(xì)光束照射完全暴露在光下沒有空氣實(shí)驗(yàn)結(jié)果：需氧細(xì)菌只分布在葉綠體被光束照射到的部位需氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光的部位結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的，光合作用需要光照二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用分析：這一巧妙的實(shí)驗(yàn)說明了什么？結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光與藍(lán)紫光用于光合作用放出O2。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)二二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于光合作用練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.基于對(duì)葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用。（

）(2)葉綠體的類囊體上有巨大的膜面積，有利于充分吸收光能。（）(3)植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槿~片中的葉綠體吸收了綠光。（）2.下列關(guān)于高等植物細(xì)胞內(nèi)色素的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.所有植物細(xì)胞中都含有4種色素B.有些植物細(xì)胞的液泡中也含有色素C.葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收光能D.植物細(xì)胞內(nèi)的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類×√×A練習(xí)與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用

1.海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們?cè)诤Ｋ械拇怪狈植即笾乱来问菧\、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎?綠藻吸收紅橙光；褐藻吸收黃綠光；紅藻吸收藍(lán)紫光。水對(duì)紅橙光吸收多于藍(lán)紫光。光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的原理TheprincipleofphotosynthesisCH2O甲醛（CH2O）糖CO2二氧化碳CO2+H2O縮合光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis

H2OO2鐵鹽（或其他氧化劑）

離體葉綠體1941年，魯賓、卡門實(shí)驗(yàn)同位素標(biāo)記法結(jié)論：光合作用釋放的氧氣中的氧元

素全部來源于水。光合作用的原理TheprincipleofphotosynthesisCO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體小球藻【例2】下圖為探究光合作用中氧氣來源的實(shí)驗(yàn)示意圖,圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量之比是()A.1∶2

B.2∶1C.8∶9 D.9∶8《金榜》P107例2答案:C光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis光照水氧氣ADP+PiATP光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis1.光反應(yīng)：葉綠體中的色素酶H2OATPADP+PiH﹢O2葉綠體中的色素水的光解+NADP+

→NADPH光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis1.光反應(yīng)：1）條件：光、酶、色素2）場(chǎng)所：類囊體薄膜3）過程：a.物質(zhì)變化：2H2OO2+4H﹢光色素ADP+Pi+能量ATP酶b.能量變化：光能ATP中活躍的化學(xué)能水的光解：NADPH的合成：ATP的合成：H++NADP+→NADPH光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis2.暗反應(yīng)：NADPHATPADP+Pi2C3(CH2O)多種酶參加催化CO2C5固定還原光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis2.暗反應(yīng)（有光無光都能進(jìn)行）1）條件：多種酶、NADPH

、ATP2）場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)3）過程：a.物質(zhì)變化：b.能量變化：有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能

ATP中活躍化學(xué)能CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：2C3

(CH2O)+C5

酶NADPH、ATP

光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis14CO214C3（14CH2O)暗反應(yīng)碳反應(yīng)卡爾文循環(huán)同位素標(biāo)記法光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis3.沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進(jìn)行；沒有暗反應(yīng)，有機(jī)物無法合成。1.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；2.暗反應(yīng)為光反應(yīng)合成ATP提供ADP和Pi；光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系P104思考與討論光合作用的原理TheprincipleofphotosynthesisP106項(xiàng)目光照由弱變強(qiáng)、CO2供應(yīng)不變光照由強(qiáng)變?nèi)酢O2供應(yīng)不變光照不變、CO2由少變多光照不變、CO2由多變少C3↓↑↑↓C5↑↓↓↑ATP↑↓↓↑(CH2O)↑↓↑↓此表只是對(duì)短時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)的相對(duì)量的變化做討論,而不是長(zhǎng)時(shí)間。其中“↑”代表上升,“↓”代表下降金版P107光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis總反應(yīng)式實(shí)質(zhì)：光合作用?無機(jī)物→有機(jī)物；?光能→化學(xué)能。光合作用強(qiáng)度Photosyntheticintensity單位時(shí)間內(nèi)______________、___________、_____________。有機(jī)物的產(chǎn)量CO2的消耗量O2的產(chǎn)生量光合速率：光合作用強(qiáng)度P105影響光合作用強(qiáng)度的因素Factorsinfluencingtheintensityofphotosynthesis外部因素內(nèi)部因素物種（陰生、陽(yáng)生）葉齡葉面積光照強(qiáng)度CO2濃度溫度水礦質(zhì)元素（如Mg影響葉綠素合成）排除溫度影響真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率釋放O2產(chǎn)生O2吸收CO2CO2（4）常用表示方法。P108項(xiàng)目常用表示方法真正光合速率O2產(chǎn)生(生成)速率CO2固定速率有機(jī)物產(chǎn)生(制造、生成)速率凈(表觀)光合速率O2釋放速率CO2吸收速率有機(jī)物積累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2釋放速率有機(jī)物消耗速率影響光合作用強(qiáng)度的因素Factorsinfluencingtheintensityofphotosynthesis光照強(qiáng)度CO2吸收量CO2釋放量ABCA點(diǎn)：只呼吸不光合光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)OcbB點(diǎn)：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合（1）光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響AB段：呼吸＞光合P108（5）凈光合速率與真正光合速率的關(guān)系。P109CO2濃度對(duì)光合作用速率影響的分析,如圖所示。

圖中所示的光合速率為__________光合速率;A點(diǎn)為__________,此時(shí)__________速率等于_________速率。

（2）CO2濃度。凈CO2補(bǔ)償點(diǎn)光合作用細(xì)胞呼吸影響光合作用強(qiáng)度的因素Factorsinfluencingtheintensityofphotosynthesis（3）溫度。

光合作用是在酶催化下進(jìn)行的,溫度直接影響酶的活性。AB段:隨溫度的升高,光合作用強(qiáng)度逐漸

。

BC段:與光合作用有關(guān)的酶活性

,光合作用強(qiáng)度

。

增強(qiáng)下降減弱應(yīng)用：溫室栽培中，白天可適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)降低溫度，從而提高作物產(chǎn)量（有機(jī)物積累量）。礦質(zhì)元素是參與光合作用的

、