第四節(jié)能量之源光與光合作用

第四節(jié)能量之源光與光合作用正常苗白化苗正常幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料白化苗不能進(jìn)行光合作用,無法制造有機(jī)養(yǎng)料因為有能捕獲光能得色素一、捕獲光能得色素1、綠葉中得色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中。2、綠葉中得色素都可以溶解在層析液中,而且不同得色素在層析液中得溶解度不同,溶解度高度隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快,反之則慢。實驗—綠葉中色素得提取與分離實驗原理:實驗:葉綠體中色素得提取與分離(一)提取色素:1、研磨材料:5g鮮葉藥品SiO2——使研磨充分CaCO3——防止色素破壞無水酒精(或丙酮)——溶解色素原理:色素能溶解在酒精等有機(jī)溶劑中,所以可用無水酒精提取色素。綠葉中色素得提取與分離2、過濾:獲取綠色濾液

色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同,從而分離色素。★擴(kuò)散速度與色素在層析中得溶解度得關(guān)系:溶解度大,擴(kuò)散速度快溶解度小,擴(kuò)散速度慢(二)分離色素原理:1、準(zhǔn)備濾紙條鉛筆線畫鉛筆細(xì)線濾液細(xì)線畫濾液細(xì)線★要求:細(xì)而齊重復(fù)2—3次2、分離色素:插濾紙條層析液培養(yǎng)皿★層析液不能沒及濾液線胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b實驗結(jié)果:綠葉中色素得分離★色素得種類葉綠素a(藍(lán)綠色)類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素b（黃綠色）1/43/4光合色素與光能得捕獲不同種色素對光得吸收就是否相同呢？12大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流葉綠體中得色素提取液色素得功能:四種色素對光得吸收葉綠素主要吸收___________類胡蘿卜素主要吸收________藍(lán)紫光藍(lán)紫光、紅光

類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光

葉綠素主要吸收藍(lán)紫光與紅光

為什么有些植物得葉片在不同時期顏色不同呢？為什么有些植物葉片不就是綠色得?分析:為什么植物春夏葉子翠綠,而深秋則葉片金黃呢？

由于葉綠素得含量大大超過類胡羅卜素,而使類胡羅卜素得顏色被掩蓋,只顯示出葉綠素得綠色由于葉綠素比類胡羅卜素易受到低溫得破壞,秋季低溫使葉綠素大量破壞,而使類胡羅卜素得顏色顯示出來問題探討:1、用這種方法可以提高光合作用強(qiáng)度。

因為葉綠素主要吸收藍(lán)紫光與紅光,所以不同顏色得光照對植物得光合作用會有影響。2、因為葉綠素對綠色光吸收最少。(把綠光反射出來了,所以,我們瞧到得葉片就是綠色得。)色素得功能葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素葉綠體色素紅光與藍(lán)紫光藍(lán)紫光葉綠體色素具有吸收光能、傳遞光能、轉(zhuǎn)化光能得作用這些捕獲光能得色素存在于細(xì)胞中得什么部位呢？1817年兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素,當(dāng)時并不清楚葉綠素在植物細(xì)胞中得分布情況。1865年德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中得功能時,發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物得整個細(xì)胞中,而就是集中在一個個更小得結(jié)構(gòu)里,后來人們稱之為葉綠體。葉片中得葉肉細(xì)胞綠葉

葉肉細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖

葉綠體亞顯微

結(jié)構(gòu)模式圖二、葉綠體得結(jié)構(gòu)色素酶

分布：主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞

形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形

功能：光合作用的場所。

結(jié)構(gòu)：外膜內(nèi)膜基粒由一個個得類囊體堆疊而成,類囊體薄膜上含色素與酶基質(zhì)含多種光合作用所必需得酶透明，有利于光線的透過葉綠體得結(jié)構(gòu)三、光合作用得探究歷程如:2000多年前亞里士多德

認(rèn)為“植物就是由土壤汁構(gòu)成”,即植物生長所需物質(zhì)全部來自土壤。思考:

她為何能提出這樣得問題？土壤究竟為植物得生長提供了什么？(一)18世紀(jì)中期以前五年后(二)1627年比利時科學(xué)家海爾蒙特開始時柳樹得質(zhì)量2、27kg干土得質(zhì)量90kg+74、43kg－0、1kg結(jié)論:植物生長所需要得養(yǎng)料主要來自水,而不就是土壤。76、7kg89、9kg5a后實驗前后得差值結(jié)論:植物可以更新污濁得空氣。(三)1771年英國得科學(xué)家普利斯特利甲乙普利斯特利（J.Pristly）通過植物和動物之間進(jìn)行氣體交換的實驗，第一次成功地應(yīng)用化學(xué)方法研究植物的生長。(四)1779年荷蘭得科學(xué)家英格豪斯500多次植物更新空氣得實驗,又有何新發(fā)現(xiàn)？結(jié)論:植物體只有在光下才能更新污濁得空氣。甲乙1785年,發(fā)現(xiàn)了空氣得組成。明確:綠葉在光下放出得氣體就是氧氣,吸收得就是二氧化碳。(五)1864年德國得植物學(xué)家薩克斯薩克斯，J.vonSachs(1832～1897)暗處理幾小時酒精脫色滴加碘液一半遮光一半曝光薩克斯實驗示意圖碘蒸氣處理見光部分遮光部分

遮光處理酒精脫色酒精水薩克斯實驗過程結(jié)論:

綠葉在光合作用時產(chǎn)生了淀粉暗處理暗處放置幾小時光照光照幾個小時(饑餓處理)清水漂洗清水漂洗(六)1880年美國科學(xué)家恩格爾曼結(jié)論:光合作用產(chǎn)生氧;葉綠體就是光合作用得場所。(七)1940年美國科學(xué)家魯賓與卡門BACO2H218O

光照射下的小球藻懸液C18O2H2O18O2O2結(jié)論:光合作用產(chǎn)生得氧全部來自水。

返回魯賓與卡門得實驗卡爾文及其同事用來研究光合藻類CO2固定得儀器裝置

他用14C標(biāo)記的CO2追蹤了光合作用過程中碳元素的行蹤，從而進(jìn)一步揭示了光合作用中復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)?？栁难h(huán)(八)1948年美國得科學(xué)家卡爾文等小結(jié):光合作用得探究歷程

普利斯特利發(fā)現(xiàn):

薩克斯得實驗發(fā)現(xiàn):

恩格爾曼得實驗:

魯賓與卡門得實驗:植物可以更新空氣(二氧化碳,氧氣)光合作用產(chǎn)生了淀粉光合作用得場所就是葉綠體光合作用釋放得氧全部來自水

凡、海爾蒙特發(fā)現(xiàn):

揚、英根豪斯得實驗:植物生長所需養(yǎng)料主要來自水植物只有在陽光下才能更新空氣卡爾文等人得實驗:CO2中碳得轉(zhuǎn)移途徑:卡爾文循環(huán)1、光合作用原料、場所、條件、產(chǎn)物各就是什么？2、給光合作用下定義。

指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳與水轉(zhuǎn)化成儲存能量得有機(jī)物,并且釋放出氧氣得過程。(P、101)

CO2與H2O、葉綠體、光、(CH2O)與O2葉片中得葉肉細(xì)胞綠葉回顧

葉肉細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖

葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖光合作用在葉綠體中進(jìn)行

基質(zhì)?光合作用葉綠體是進(jìn)行的場所。 外膜 內(nèi)膜類囊體膜基粒①②④.③⑤1.下列標(biāo)號各代表： ①

②

③

④

⑤2.在

上分布有光合作用所需的色素。在

中分布有光合作用所需的酶。③④⑤③④光合作用H20C0202糖類(CH20)等有機(jī)物就是能源物質(zhì)光葉綠體四、光合作用得過程光合作用得過程分幾個階段?據(jù)什么分?各階段進(jìn)行得場所在哪?為何？每個階段進(jìn)行的條件是什么?各階段的產(chǎn)物有哪些?能量如何轉(zhuǎn)化？請閱讀課文：P.103-104光合作用得過程LIGHTREACTION光反應(yīng)階段DARKREACTION暗反應(yīng)階段有光才能進(jìn)行有光無光都能進(jìn)行劃分依據(jù):反應(yīng)過程就是否需要光能H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應(yīng)階段光、色素、酶、H2O葉綠體內(nèi)得類囊體薄膜上水得光解:H2O[H]+O2光能(還原劑)ATP得合成:ADP＋Pi酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S得化學(xué)能貯存在ATP中[H]場所:條件:物質(zhì)變化能量變化氫進(jìn)入葉綠體基質(zhì),參與暗反應(yīng)供暗反應(yīng)使用ATP光CO2

五碳化合物

C5

CO2得固定三碳化合物

2C3C3得還原葉綠體基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖類卡爾文循環(huán)暗反應(yīng)階段CO2得固定:CO2＋C52C3酶C3得還原:ATP[H]、葉綠體得基質(zhì)中ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)＋C5酶糖類[H]、ATP、酶、CO2場所:條件:物質(zhì)變化能量變化CO2

五碳化合物

C5

CO2得固定三碳化合物

2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類ATP[H]CO2

五碳化合物

C5

CO2得固定三碳化合物

2C3C3得還原葉綠體基質(zhì)多種酶糖類H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]光反應(yīng)過程暗反應(yīng)過程

光合作用得過程過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶2C3CO2固定C5多種酶催化(CH2O)還原12O2ATP酶ADP+Pi葉綠體中的色素分子光能H2O水在光下分解供能酶NADPHNADP+供能供氫2H2O

光解4e+4H++O2ADP+Pi+電能酶ATP酶NADP++2e+H+NADPHATPADP+PiNADPHNADP+光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體類囊體薄膜上

葉綠體基質(zhì)中光、色素與酶多種酶水的光解

2H2O→4[H]+O2光光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段得比較

有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能活躍化學(xué)能（ATP、NADPH）形成ATPADP+Pi+能量

ATP酶活躍化學(xué)能（ATP、NADPH）光能電能CO2的固定CO2+C5→2C3

酶C3的還原C3(CH2O)+H2O

酶

ATP、[H]C5的再生2C3

酶2C5形成NADPH

NADP++[H]

NADPH光酶光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體類囊體薄膜上

葉綠體基質(zhì)中光、色素與酶多種酶、ATP、NADPH水的光解

2H2O→4[H]+O2光光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段得比較

有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能活躍化學(xué)能（ATP、NADPH）形成ATPADP+Pi+能量

ATP酶活躍化學(xué)能（ATP、NADPH）光能電能CO2的固定CO2+C5→2C3

酶C3的還原C3(CH2O)+H2O

酶

ATP、[H]C5的再生2C3

酶2C5形成NADPH

NADP++[H]

NADPH光酶光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑NADPH與能量ATP暗反應(yīng)產(chǎn)生得ADP、Pi、NADP+為光反應(yīng)補(bǔ)充原料CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體

光合作用得總反應(yīng)式6CO2+12H2OC6H1206+6H20+602光能葉綠體光合作用過程圖解溫度pH強(qiáng)度頻率澆水Mg2+施肥空氣中的濃度五、影響光合作用得因素→光反應(yīng)光照強(qiáng)度(1)光照強(qiáng)度得影響光合速率0光強(qiáng)光強(qiáng)CO2吸收CO2釋放A0BC→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原(CH20)←光照強(qiáng)度得影響規(guī)律A點:AB段:B點:BC段:C點:光照強(qiáng)度為0時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,釋放C02量代表此時得呼吸強(qiáng)度

隨光照強(qiáng)度增強(qiáng),光合作用逐漸增強(qiáng),C02得釋放量逐漸減少(因一部分用于光合作用)

光補(bǔ)償點,此時細(xì)胞呼吸釋放得CO2全部用于光合作用,即光合作用速率=細(xì)胞呼吸速率

隨光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng),光合作用不斷增強(qiáng)

光飽與點,光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時,光合作用不再增強(qiáng)

凈光照強(qiáng)度得影響規(guī)律凈真正光合速率＝凈光合速率+呼吸速率

→光反應(yīng)光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度得影響規(guī)律光合速率0光強(qiáng)光強(qiáng)CO2吸收CO2釋放A0BC光補(bǔ)償點光飽與點→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原(CH20)←→光反應(yīng)光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度得影響規(guī)律光合速率0光強(qiáng)光強(qiáng)CO2吸收CO2釋放A0BC陽生植物陰生植物光補(bǔ)償點光飽與點→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原(CH20)←→光反應(yīng)光照強(qiáng)度據(jù)光照強(qiáng)度可制定得農(nóng)作物增產(chǎn)措施應(yīng)用:→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原(CH20)←(1)白天：適當(dāng)增強(qiáng)光照(2)陰雨天：適當(dāng)補(bǔ)光(5)種植時：★合理密植(4)間作套種時農(nóng)作物的種類

搭配，林帶樹種的配置(3)冬季溫室栽培避免高溫

→C3得生成CO2濃度→暗反應(yīng)C3還原→(CH20)光合速率0CO2濃度AB(2)CO2濃度得影響A點:AB段:B點:進(jìn)行光合作用所需CO2得最低濃度在一定范圍內(nèi),隨C02濃度得提高,植物得光合速率加快

表示C02得飽與點,