能量之源光和光合作用

能量之源光和光合作用1、叶绿素的种类和作用及叶绿体的结构和功能2、光合作用过程及原理和应用3、影响光合作用的因素学习目标第2页,共45页，2024年2月25日，星期天

太阳光中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？第3页,共45页，2024年2月25日，星期天一、捕获光能的色素和结构第4页,共45页，2024年2月25日，星期天叶绿体中色素的提取和分离（一）、【实验】绿叶中有哪些可以捕获光能色素呢？第5页,共45页，2024年2月25日，星期天一、实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。第6页,共45页，2024年2月25日，星期天实验：绿叶中色素的提取和分离操作步骤：提取色素制备滤纸条画滤液细线分离色素观察与记录取材----研磨-----过滤------收集第7页,共45页，2024年2月25日，星期天方法与步骤１．提取色素称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙（防止色素被破坏）与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。第8页,共45页，2024年2月25日，星期天方法与步骤２．制备滤纸条剪角----画线第9页,共45页，2024年2月25日，星期天方法与步骤３．画滤液细线毛细吸管、再一两次第10页,共45页，2024年2月25日，星期天２方法与步骤４．分离色素第11页,共45页，2024年2月25日，星期天实验结果：讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？2024/5/312第12页,共45页，2024年2月25日，星期天叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）绿叶中的色素第13页,共45页，2024年2月25日，星期天叶绿素溶液吸收可见光，用于光合作用

色素的功能：第14页,共45页，2024年2月25日，星期天色素的吸收光谱图400500600700nm10050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可见光区叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光第15页,共45页，2024年2月25日，星期天叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？第16页,共45页，2024年2月25日，星期天叶绿体结构模式图外膜内膜基粒基质每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。二、叶绿体第17页,共45页，2024年2月25日，星期天

资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。2结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：现象：现象：没有空气黑暗

极细光束

完全光照恩格尔曼实验第18页,共45页，2024年2月25日，星期天讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？（1）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2

部位。（4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。第19页,共45页，2024年2月25日，星期天1、绿叶中的色素2、叶绿体-----光合作用的场所小结类囊体-----色素和酶，增大膜面积第20页,共45页，2024年2月25日，星期天捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色）

第21页,共45页，2024年2月25日，星期天光合作用的原理和应用二、第22页,共45页，2024年2月25日，星期天（一）、光合作用的探索历程第23页,共45页，2024年2月25日，星期天阅读教材（101~102），并回答下列问题：

1.英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？

3.德国植物学家萨克斯的实验过程及结果证明了什么？

4.鲁宾和卡门的同位素标记法的探究实验的过程及所证明的问题是什么？2.荷兰科学家英格豪斯的实验结果是什么？德国科学家梅耶得出了什么结论？第24页,共45页，2024年2月25日，星期天

1.英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？

植物可以更新空气，但没有发现光的作用。2.荷兰科学家英格豪斯的实验结果是什么？德国科学家梅耶得出了什么结论？英格豪斯：植物更新空气需要光，并且只有绿叶才有这个功能；梅耶：光能转变为化学能储存起来了。第25页,共45页，2024年2月25日，星期天

光照（一半暴光，一半遮光）

3.德国植物学家萨克斯的实验过程及结果证明了什么？

证明了光合作用的产物有淀粉的生成。结果：暴光部分呈深蓝色，遮光部分无颜色变化实验过程：绿叶肌饿处理碘蒸气处理结论：第26页,共45页，2024年2月25日，星期天黑暗处理一昼夜让一张叶片一半曝光一半遮光绿叶在光下制造淀粉。用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？结论第27页,共45页，2024年2月25日，星期天

4.鲁宾和卡门的同位素标记法的探究实验的过程及所证明的问题是什么？实验过程证明的问题光合作用释放的氧气来自于水的分解第28页,共45页，2024年2月25日，星期天在1961年获得诺贝尔化学奖用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。第29页,共45页，2024年2月25日，星期天年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2第30页,共45页，2024年2月25日，星期天光合作用化学反应式：光合作用过程光能叶绿体CO2+H2*

O

（CH2O)+*O2（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？第31页,共45页，2024年2月25日，星期天光反应叶绿体中的色素光能H2O

水在光下分解O2[H]光、酶、色素过程：场所：类囊体的薄膜上物质H2O光[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活跃化学能ADP+Pi酶ATP条件：第32页,共45页，2024年2月25日，星期天暗反应co2C5

固定2c3[H]供氢酶(CH2O)[糖类]场所：条件：过程：叶绿体基质酶多种酶参加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物质能量ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能还原酶ATP供能ADP+Pi第33页,共45页，2024年2月25日，星期天色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用总过程：第34页,共45页，2024年2月25日，星期天光反应和暗反应的比较场所条件物质变化能量变化光反应暗反应联系基粒片层结构薄膜叶绿体基质中光、色素、酶、水、ADPPi[H]、ATP、酶、CO2、C5水的光解ATP的生成CO2的固定C3的还原光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能1、光反应为暗反应准备了还原剂[H]和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。第35页,共45页，2024年2月25日，星期天原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）第36页,共45页，2024年2月25日，星期天叶绿体处不同条件下，C3、C5、［H］、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化条件C3C5［H］和ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供应不变光照不变停止CO2供应光照不变CO2供应不变(CH2O)运输受阻增加下降减少或没有减少或没有减少增加增加减少或没有增加增加减少减少第37页,共45页，2024年2月25日，星期天光合作用的定义

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。总结光合作用的反应式反应物、条件、场所、生成物CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体糖类第38页,共45页，2024年2月25日，星期天光反应暗反应有氧呼吸反应场所叶绿体基粒类囊体薄膜上叶绿体基质细胞质基质和线粒体反应条件光、色素和酶ATP、[H]、酶O2、酶物质变化水的光解ATP的合成CO2的固定CO2的还原葡萄糖的初步分解丙酮酸彻底分解[H]的氧化能量变化光能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能稳定的化学能转化为活跃的化学能影响因子光照强度、CO2浓度、T、矿质元素、H2OT、O2总反应式第39页,共45页，2024年2月25日，星期天光合作用原理的应用影响光合作用强度的因素？CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。第40页,共45页，2024年2月25日，星期天若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表阴生植物。

BC段：随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，C点为光饱和点。A点:光照强度为0此时只进行细胞呼吸，释放的二氧化碳量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：随光照强度增强，光合作用强度增强，二氧化碳释放量逐渐减少，因细胞呼吸释放二氧化碳一部分用于光合作用，细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点细胞呼吸释放的二氧化碳全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。B点称为光补偿点(1)光照强度第41页,共45页，2024年2月25日，星期天(2)二氧化碳浓度①曲线分析在一定浓度范围内，随二氧化碳浓度的增加，植物的光合作用强度加强。A点：表示进行光合作用所需二氧化碳的最低浓度。B点：表示二氧化碳饱和点，超过该浓度，光合强度不再增加。②应用：对农田里的农作物应合理密植，“正其行，通其风；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用二氧化碳发生器。BA光合作用强度第42页,共45页，2024年2月25日，星期天(3)温度①曲线分析光合作用是在多种酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性AB段：在一定温度范围内，随温度的升高，光合作用逐渐增强B点表示光合作用的最适温度，此时光