公開課《能量之源——光與光合作用》幻燈片.ppt

1、第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用,第4節(jié) 能量之源光與光合作用 光合作用的探究歷程,1,為什么大多植物的葉片是綠色的，而有些植物的葉片不是綠色的?,為什么有些植物的葉片在不同時期顏色不同呢？,植物葉片中到底含有哪些色素？,一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),2,1、提取色素：,（1）研磨,材料:5g新鮮的綠葉,藥品,SiO2使研磨充分,CaCO3 防止色素破壞,無水乙醇溶解色素,原理：色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可用無水乙醇提取色素。,（一）綠葉中色素的提取和分離,3,(2)過濾：獲取綠色濾液,4,色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同，從而分離色素。,擴散速度與色素在層析中的溶解度的關(guān)系：,溶解度大，擴

2、散速度快 溶解度小，擴散速度慢,2、分離色素,原理：,5,（1）制備濾紙條,要求：細、勻、齊 重復23次,6,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,溶解度大，擴散速度快 溶解度小，擴散速度慢,(2)分離色素,7,色素的種類,8,9,思考：在圓形的濾紙中間滴一滴色素提取液，然后再滴一滴層析液，將會出現(xiàn)什么結(jié)果？,10,葉綠體色素提取液吸收光譜的現(xiàn)象,（二）色素的作用,11,實驗表明：葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。,（二）色素的作用,12,與生活、生產(chǎn)的聯(lián)系,電鰩,電鯰,溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？,想一想：,走進

3、高考,(1999高考題)在植物實驗室的暗室內(nèi)，為了盡可能地降低植物光合作用的強度，最好安裝（ ）。 A、紅光燈 B、綠光燈 C、白熾燈 D、藍光燈,無色,13,色素的功能,類胡蘿卜素,葉綠體色素具有吸收光能、 傳遞光能、轉(zhuǎn)化光能的作用,返回,這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位呢？,14,（三）光合作用的完整單位葉綠體,15,葉 綠 體,含光合色素,為什么說葉綠體是進行光合作用完整單位？,位于基粒上,含光合酶,位于基粒上 （少量）,位于基質(zhì)中 （大量）,16,水,二氧化碳,氧氣,光,有機物,光合作用,17,什么是光合作用？,光合作用是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

4、著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。,場所,條件,18,17世紀40年代，海爾蒙特(J.B. van Helmont，比利時),光合作用的探究歷程,回眸歷史,每天澆水，5年后,柳樹增重80多kg 土壤只減少100g,19,每天澆水，5年后,17世紀40年代，海爾蒙特(J.B. van Helmont，比利時),柳樹增重80多kg 土壤只減少100g,植物增重主要來自水分,不嚴密， 沒有考慮到空氣的影響。,討論：這個結(jié)論嚴密嗎？他忽略了什么？,光合作用的探究歷程,20,光合作用的探究歷程,21,普利斯特利（英）實驗 1771,（一）光合作用的探究過程,22,普利斯特利（英）實驗 1771,結(jié)論

5、：綠色植物可以更新空氣,23,光合作用的探究歷程,植物可以更新空氣,24,普利斯特利的實驗看似簡單，但后人做時很多時候不能成功，這是為什么呢？,（一）光合作用的探究過程,25,1779年， 英格豪斯實驗,實驗重復了500多次,結(jié)論：綠葉只有在光照下才能更新空氣,光合作用的探究歷程,26,光合作用的探究歷程,只有在光照下綠葉才可以更新空氣,27,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,氧氣,光,？,光能,化學能,德國梅耶,28,光合作用的探究歷程,只有在光照下綠葉才可以更新空氣,植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學能儲存起來,29,光能,化

6、學能,儲存在什么物質(zhì)中？,30,1864年，薩克斯實驗,閱讀P.102第一自然段，思考并討論： 1.本實驗共有幾個處理過程？,一半遮光 一半曝光,為了使綠葉中原有的淀粉消耗掉,綠葉中的色素會溶解在有機溶劑（酒精）中，有利于碘液染色后觀察葉片顏色變化 。,？,？,如何設(shè)置對照？,？,實驗中的自變量是什么？,自變量是有無光照。,31,32,1864年，（德）薩克斯的實驗,結(jié)論： 綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉,33,光合作用的探究歷程,綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉,34,光合作用的場所究 竟在什么地方呢？,1880年美國科學家恩格爾曼 就以水綿和好氧細菌為實驗材 料，很好地解答了這個問題！,水綿是常見

7、的淡水藻類 每條水綿由許多個結(jié)構(gòu)相同的長筒狀細胞連接而成 水綿很明顯的特點是： 葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細胞里。,35,恩格爾曼實驗,36,光合作用的探究歷程,氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。,37,小結(jié):薩克斯的實驗說明光合作用 的產(chǎn)物有淀粉，光合作用的條件需 要光；恩格爾曼的實驗說明了 光合作用的場所是葉綠體，光合作 用的產(chǎn)物有O2！,光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？ 如何來檢測？,38,科學家用標記亮氨酸注射給豚鼠的胰腺細胞以合成蛋白質(zhì)。然后每隔一段時間進行檢測和觀察。,3分鐘后,17分鐘后,117分鐘后,同位素標記法,分泌蛋白的合成與運輸,39,同位素標記法 放射性

8、同位素可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。用放射性同位素標記的化合物，其化學性質(zhì)不變?？茖W家通過追蹤放射性同位素標記的化合物，可以弄清化學反應(yīng)的詳細過程。這種科學研究方法叫做同位素標記法,40,利用放射性同位素做示蹤原子，為解決氧氣是來自水還是二氧化碳提供了技術(shù)手段。1939年，美國的科學家魯賓和卡門利用同位素標記法,用18O做示蹤原子，對光合作用的產(chǎn)物氧氣中氧的來源進行了探究。,41,返回,1939年美國的魯賓和卡門的實驗,42,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,第二組,美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）,結(jié)論,問題： CO2中的碳怎樣轉(zhuǎn)化成有機物中的碳呢?,43,美國卡爾文,用14C標

9、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)。,C 標記CO2,14,光合作用的探究歷程,在1961年獲得諾貝爾化學獎,44,光合作用的探究歷程,光合產(chǎn)物中有機物的碳來自CO2,光合作用釋放的氧來自水。,45,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(yīng)式,反應(yīng)物、條件、場所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,糖類,46,課堂演練,1下圖表示德國科學家薩克斯的實驗，在葉片照光24 h后，經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部分呈棕色，而不被錫箔覆蓋的部分呈

10、藍色，本實驗說明( ) 光合作用需要CO2 光合作用需要光 光合作用需要葉綠素 光合作用放出氧 光合作用制造淀粉 A B C D,C,47,21939年魯賓和卡門采用同位素標記法進行了如下兩組實驗,下列敘述正確的是 （ ） A為了排除光照的影響該實驗要在黑暗條件下進行 BA和B相對分子質(zhì)量之比為9：8 C設(shè)計該實驗的目的在于證明植物光合作用會釋放氧氣 D實驗結(jié)果說明植物光合作用釋放的氧氣全部來自水,D,48,49,光合作用過程,光反應(yīng),暗反應(yīng),劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能,光反應(yīng)在白天可以進行嗎？夜間呢？ 暗反應(yīng)在白天可以進行嗎？夜間呢？,有光才能反應(yīng),有光、無光都能反應(yīng),50,H2O,類囊

11、體膜,酶,光反應(yīng)階段,光、色素、酶,葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上,水的光解：,（還原劑）,ATP的合成：,光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能貯存在ATP中,場所：,條件：,物質(zhì)變化,能量變化,進入葉綠體基質(zhì)，參與暗反應(yīng),供暗反應(yīng)使用,51,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的還原,葉綠體基質(zhì) 多種酶,糖類,卡爾文循環(huán),52,暗反應(yīng)階段,CO2的固定：,C3的還原：,葉綠體的基質(zhì)中,H 、ATP、酶,場所：,條件：,物質(zhì)變化,能量變化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,葉綠體基質(zhì) 多種酶,糖類,H,53,比較光反應(yīng)、暗反應(yīng),光反應(yīng)階段,暗反應(yīng)階段,條件,場所

12、,物質(zhì)變化,能量變化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,葉綠體類囊體膜,葉綠體基質(zhì)中,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； C3的還原,ATP中活 躍化學能,光能,ATP中活 躍化學能,有機物中穩(wěn) 定化學能,光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供H和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi 。,54,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(yīng),暗反應(yīng),光合作用總過程：,1、光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)為暗反應(yīng)的進行提供H和ATP,2、暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，暗反應(yīng)為光反應(yīng)的進行提供合成AT

13、P的原料ADP和Pi,3、兩者是統(tǒng)一的整體，相互制約又密切聯(lián)系,55,請分析光下的植物突然停止光照后，其體內(nèi)的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？,停止光照,光反應(yīng)停止,請分析光下的植物突然停止CO2的供應(yīng)后，其體內(nèi)的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？,H ,ATP,還原受阻,C3 ,C5 ,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,56,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_， H為I提供_,2,水,H,基質(zhì)

14、,用作還原劑，還原C3,ATP,色素吸收的光能,光反應(yīng),H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖類,57,增加CO2 濃度,增加水分供給,延長光照時間,增加礦質(zhì)元素,增強光照強度,增加光照面積,探究：環(huán)境因素對光合作用強度的影響,58,1. 溫度,(1)光合作用是在酶催化下進行 的，溫度直接影響酶的活性。 其中AB段(1035)隨溫度的升高光合作用逐漸加強；B點(35)表示光合作用的最適溫度。當溫度超過B點(BC段)時，與光合作用有關(guān)的酶活性下降，光合作用強度也開始下降；50左右光合作用幾乎停止。 (2)應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當提高溫度；夏天，溫室栽培可適當降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適

15、溫度，以提高光合作用的強度；晚上適當降低溫度，降低酶的活性，以降低細胞呼吸強度，保證有機物積累。,四、影響光合作用的外界因素,59,2. 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,60,3.CO2濃度：,適當提高空氣中CO2濃度，促進暗反應(yīng)進行,四、影響光合作用的外界因素,CO2的 吸收,CO2的 釋放,應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光能利用率。,61,(4)必需礦質(zhì)元素 曲線分析 在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水而萎蔫。 應(yīng)用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。,62,(5)水分 影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導致葉片氣孔