第4節(jié)能量之源光與光合作用.ppt

1、第4節(jié) 能量之源光與光合作用,有些蔬菜大棚用紅色或藍色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍色的燈管。,1.用這種方法有什么好處？這樣做對光合作用有影響嗎？,2.為什么是用紅色或藍色的呢？用綠色的可以嗎？,可以提高光合作用強度；不同顏色的光會影響植物的光合作用。,不能；因為葉綠素基本上不吸收綠光,光能轉(zhuǎn)化為化學能被細胞所吸收的過程稱為光合作用。,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？,捕獲光能的色素,我們知道，玉米中有時會出現(xiàn)白化苗。白化苗由于不能進行光合作用，

2、待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡?？梢姽夂献饔门c細胞中的色素有關(guān)。,今天，下面的這個實驗，主要目的是探究綠葉中含有幾種色素和學習對色素進行提取和分離的方法，并設法將這些色素分離開。,問題探討,為什么植物的葉片大多是綠色的，但有時葉片也會發(fā)黃？,因為綠葉中所含的色素主要是葉綠素，但也有其它的一些色素。,試驗回顧及問題探討,綠葉中的色素有哪些、其顏色各怎樣？為什么葉綠素呈綠色？,一、捕獲光能的色素,方法與步驟：稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的石英砂（充分研磨）和碳酸鈣 (中和細胞中的酸，防止色素被破壞)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進行過濾。,2.制備濾紙條：將干燥的定

3、性濾紙剪成濾紙條，將濾紙條的一端剪去一個角，并在距這端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。,3.畫濾液細線：用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線。等濾液干后再畫一兩次。,4.分離綠葉中的色素：將適量的層析液倒入燒杯中，將濾紙條（有濾液細線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意：不能讓濾液細線接觸層析液,實驗結(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？,2020/8/1,9,葉綠素,類胡蘿卜素,（含量約3/4）,（含量約1/4）,葉綠素a（藍綠色）,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,吸收可見光，

4、用于光合作用,2.色素的功能：,色素的吸收光譜圖,葉綠素：吸收藍紫光和紅光,類胡蘿卜素：吸收藍紫光,葉綠素a和合葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉紅素主要吸收藍紫光。 注：因為葉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胞中的什么部位？,二、葉綠體的結(jié)構(gòu),1817年，兩位法國科學家首次從植物中分離出葉綠素，當時并不清楚葉綠素在植物細胞中的分布情況。,1865年，德國植物學家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細胞中，而是集中在一個更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。,葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖,外膜,內(nèi)膜

5、,基粒,基質(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100個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地擴大了受光面積。,資料分析：葉綠體的功能,1,裝片中好氧細菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。,裝片中好氧細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 光 束,完 全 光 照,結(jié)論:,葉綠體是進行光合作用的場所，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅

6、分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進行光合作用所必需的酶。,鞏固練習,藍綠色,黃綠色,橙黃色,黃色,較慢,較快,最慢,最快,藍紫光和紅光,藍紫光,2.葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，光能的吸收發(fā)生在葉綠體的（ ） A.內(nèi)膜上 B.基質(zhì)中 C.類囊體的薄膜上 D.各部位上,C,鞏固練習,3.用紙層析法能夠?qū)⑷~綠體的四種色素分開的原因是（ ） A.四種色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同 B.四種色素隨濾液在濾紙上擴散速度不同 C.四種色素隨濾液在濾紙條上滲透速度不同 D.四種色素隨層析液在濾紙條上滲透速度不同,A,4.在葉綠體提取和分離試驗中，特別要注意不能讓層析液沒及濾液細線，原因是（ ）

7、A.濾紙條上的集中色素不能擴散 B.色素沿濾紙條的擴散速度太慢，色素分離不明顯 C.層析液妨礙色素的溶解 D.色素被層析液溶解不能向上擴散,D,鞏固練習,5.葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是（ ） A.葉綠體的色素都分布在囊狀結(jié)構(gòu)的膜上 B.葉綠體的色素分別在外膜和內(nèi)膜上 C.光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中 D.光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上,A,6.把綠葉的色素溶液放在自然光源和三棱鏡之間，從鏡的另一側(cè)觀察連續(xù)光譜中變暗的主要區(qū)域是（ ） A.紅光和藍紫光區(qū) B.黃光和藍紫光區(qū) C.綠光和紅光區(qū) D.黃光和綠光區(qū),A,二、光合作用的原理和應用,1、光合

8、作用的概念,指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。,2、光合作用的實質(zhì),合成有機物，儲存能量,光合作用的探究歷程,普利斯特利的實驗,結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。,17世紀海爾蒙特栽培的柳樹實驗,1771年普利斯特利實驗,普利斯特利實驗,結(jié)論：植物可以更新空氣,有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結(jié)果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？,1779年，荷蘭的英格豪斯,普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。,到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧

9、氣,光,？,光能,化學能,儲存在什么物質(zhì)中？,德國梅耶,1864年，薩克斯(德)的實驗,（置于暗處幾小時） 思考：目的是什么？,為了使綠葉中原有的有機物消耗殆盡,1864年，（德）薩克斯的實驗,綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉,1864年，德國薩克斯實驗,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,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二組,1802,02,美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）,結(jié)論,光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎

10、樣合成的？,返回,光合作用氧氣來源的探究（年）,美國卡爾文,用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。,在1961年獲得諾貝爾化學獎,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物，并釋放出O2的過程。,總結(jié)光合作用的反應式,反應物、條件、場所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,糖類,4、光合作用化學反應式：,5、光合作用過程,（1）光合作用分為哪幾個階段？分類依據(jù)是什么？,（2）每個階段反應的條件、場所、物質(zhì)變化、 能量變化如何？,四、光合作用的過程,光 反 應,條件：,水在光下分解,O2

11、,H,光、酶、色素,過程：,場所：,類囊體的薄膜上,物質(zhì),能量,光能,暗 反 應,C5,固 定,2c3,場所：,條件：,過程：,葉綠體基質(zhì),酶,多種酶 參加催化,物 質(zhì),能量,ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)化為糖類中穩(wěn)定的化學能,還 原,色素分子,可見光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多種酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,還原,酶,光反應,暗反應,光合作用總過程：,光合作用的第一階段，必須有光才能進行,光合作用的第二階段，有沒有光都可以進行,2、光合作用的過程,光能,葉綠素a,NADP+,H2O,ATP,NADPH,2C3,CO2,C5,暗反應,光反應,(

12、類囊體的薄膜上),(基質(zhì)中),ADP+Pi,光反應和暗反應的比較,場所,條件,物質(zhì)變化,能量變化,光反應,暗反應,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、ADP 、Pi,H、ATP、酶、 CO2 、C5,水的光解,ATP的生成,CO2的固定,C3的還原,光能ATP中活躍的化學能,ATP中活躍的化學能 有機物中穩(wěn)定的化學能,1、光反應為暗反應準備了還原劑H和能量ATP；,2、暗反應為光反應補充消耗掉的ADP和Pi。,光反應,H2O 2 H + 1/2O2,水的光解：,光合磷酸化：,暗反應,總結(jié)：,原料和產(chǎn)物的對應關(guān)系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2

13、O,能量的轉(zhuǎn)移途徑：,碳的轉(zhuǎn)移途徑：,光能,ATP中活躍的化學能,(CH2O)中穩(wěn)定的化學能,CO2,C3,（CH2O）,from,from,from,from,6、光合作用的實質(zhì),把二氧化碳和水合成糖類等有機物。,比較光合作用、呼吸作用,光、色素、酶、H2O和CO2,葉綠體,細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體,O2、酶、H2O、C6H12O6,無機物轉(zhuǎn)變成有機物,有機物氧化分解成無機物,ATP中活 躍化學能,光能,糖類等有機物中穩(wěn)定化學能,C6H12O6等有機物穩(wěn)定的化學能,ATP中活 躍化學能和熱能,合成有機物，儲存能量,分解有機物，釋放能量,光合作用為呼吸作用提供物質(zhì)（有機物、O2）； 呼吸作用為光合作

14、用提供原料（CO2）,影響光合作用強度的因素？,光照的長短與強弱；光的成分； CO2的濃度；溫度的高低、必需礦物質(zhì)元素（N、P、Mg）、水分等。,1、適當提高CO2的濃度（溫室大棚）； 2、增加光照時間和光照強度； 3、白天適當增加溫度，夜間適當降低溫度； 4、農(nóng)作物間距合理，選擇適當?shù)墓庠吹龋?5、合理施肥，提供必要的礦物質(zhì)元素； 6、合理灌溉，提供適當水分。,增加農(nóng)作物產(chǎn)量的幾點做法：,五、光合作用原理的應用,圖中A點含義： ； B點含義： ； C點表示： _ ；,光照強度為0，只進行呼吸作用,光合作用與呼吸作用強度相等,光合作用強度不再隨光照強度增強而增強，稱為光飽和點,光合速率(光合強

15、度)：是指一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時間內(nèi)進行多少光合作用（如產(chǎn)生多少O2、消耗多少CO2、合成多少淀粉）,表觀（凈）光合速率、真正（總）光合速率,表觀光合速率 = 真正光合速率呼吸速率,六、影響光合速率的環(huán)境因素,O2的產(chǎn)生量 CO2的消耗量 光合作用C6H12O6產(chǎn)生量,光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示 真正光合速率= 凈(表觀)光合速率+呼吸速率,九、光合作用的計算：,O2的釋放量呼吸作用的耗O2量,CO2吸收量呼吸作用CO2的產(chǎn)生量,光合作用C6H12O6積累量呼吸作用C6H12O6消耗量,基粒,基質(zhì),（光飽和點）,（光補償點）,光強度,A,B,CO2吸收值,C

16、O2釋放值,黑暗中呼吸作用強度,表觀光合速率,真正光合速率,(1)影響光合速率的因素（光強度）,真正光合速率 = 表觀光合速率 + 呼吸速率,光照強度,A點：,AB段：,B點：,BC段：,C點：,光照強度為0時只進行細胞呼吸，釋放C02量代表此時的呼吸強度,隨光照強度增強，光合作用逐漸增強，C02的釋放量逐漸減少,因一部分用于光合作用,光補償點,此時細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=細胞呼吸速率,隨光照強度不斷增強，光合作用不斷增強,光飽和點,光照強度達到一定值時，光合作用不再增強,凈,（2）光強度,B：光補償點,C2：光飽和點,光照強度,0,C2,b(總光合量 ) = a

17、(凈光合量 ) + c(呼吸作用),光補償點：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等時的光強度。,光飽和點：光合作用達到最強時所需的最低的光強度。,A點：黑暗時， 只進行細胞呼吸,區(qū)別植物體的吸收或釋放與葉綠體的吸收和釋放,AB段：弱光下， 光合作用小于細胞呼吸,B點：光補償點， 光合作用等于細胞呼吸,BC1段：強光下， 光合作用大于細胞呼吸,化能合成作用,自養(yǎng)生物,以光為能源，以CO2和H2O（無機物）為原料合成糖類（有機物），糖類中儲存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。例如綠色植物。,異養(yǎng)生物,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。,化能合成作用,利用環(huán)境

18、中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。,光能自養(yǎng)生物,化能自養(yǎng)生物,所需的能量來源不同（光能、化學能）,1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供給暗反應。,2.光合作用的實質(zhì)是：把_和_轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物，把_轉(zhuǎn)變成_,貯藏在有機物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧氣是在_中形成的，ATP是在_中形成的，CO2是在_固定的。,水的光解,形成ATP,H,ATP,CO2,H2O,光能,化學能,暗反應,光反應,光反應,暗反應,練一練,下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：,圖中A是_,B是_,它來自于_的分解。 圖中C是_，它被傳

19、遞到葉綠體的_部位，用于_ 。 圖中D是_，在葉綠體中合成D所需的能量來自_ 圖中G_,F是_,J是_ 圖中的H表示_， I表示_，H為I提供_,2,水,H,基質(zhì),用作還原劑，還原C3,ATP,光能,光反應,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖類,暗反應,將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內(nèi)的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是 A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降,C,某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)移途徑是（ ） A、CO2 葉綠體 ATP B、CO2 葉綠素 ATP C、CO2 乙醇 糖類 D、CO2 三碳化合物 糖類,D,在光合作用過程中，能量的轉(zhuǎn)移途徑是 A、光能 ATP 葉綠