能量之源——光与光合作用(三课时).ppt

光合作用需要色素去捕获光能。 正常苗 白化苗 一、捕获光能的色素和结构 绿叶中色素的提取和分离 实验原理：提取 分离 目的要求：绿叶中色素的提取和分离 及色素的种类 材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸 等、无水乙醇等 (无水乙醇) (层析液) 绿叶中色素的提取和分离 方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 铅笔线 画铅笔细线 要求：细、直、齐 重复23次 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 方法步骤： 层析液 培养皿 5、观察与记录实验结果 滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？ 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） 叶绿体中的色素：叶绿体中的色素： 色素的吸收光谱色素的吸收光谱 叶绿素溶液 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 类胡萝卜素溶液 树叶为什么是绿色？ 叶绿体的结构 外膜 内膜 基粒 基质 类囊体 捕获光能的色素分布在_ 类囊体的薄膜上 * 1. 1.下列标号各代表：下列标号各代表： _ _ 2. 2.在在上分布有光合作用所需的上分布有光合作用所需的 和和 ， 在在中也分布有光合作用所需的中也分布有光合作用所需的 。 基质基质 酶酶 外膜外膜内膜内膜 类囊体类囊体 基粒基粒 色素色素 酶酶 叶绿体的功能 恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处 ? (1)选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不 仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋 状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。 (2)(2)将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境 中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实 验正常进行。验正常进行。 （3）选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测 ，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。 （4 4）进行黑暗）进行黑暗( (局部光照局部光照) )和曝光对比实验，从而明和曝光对比实验，从而明 确实验结果完全是光照引起的。确实验结果完全是光照引起的。 1771年（英）普里斯特利的实验 植物可以更新空气； 1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验； 1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气， 吸收的是二氧化碳； 1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用 时，把光能转变成化学能储存起来； 1864年，萨克斯(德)的实验 （置于暗处几小时） 思考：目的是什么？ 1864年，（德）萨克斯的实验 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉； 20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同 位素标记实验： 结论： 光合作用产生的氧气全部来自水，而不 是来自CO2。 20世纪40年， （美）卡尔文(Calvin) 14CO2 小球藻有机物的14C 结论：14CO2中的14C转化成有机物的14C 。 光合作用探究历程(小结） 年代 科学家结论结论 1771普利斯特利 1779英格豪斯 1845梅耶 1864萨萨克斯 1880恩格尔曼 1939鲁宾鲁宾 卡门门 20世纪纪40代卡尔文 植物可以更新空气 只有在光照下植物可以更新空气 植物在光合作用时把光能转变 成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉 氧由叶绿体释放出来。叶绿体 是光合作用的场所 光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2 光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光光 能能，把，把二氧化碳和水二氧化碳和水转化成储存能量的转化成储存能量的有机物有机物 ，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。 光合作用的概念：光合作用的概念： COCO 2 2+ + HH 2 2 OO * * (CH(CH 2 2 O)O) + + OO 2 2* * 总反应式总反应式: : 叶绿体叶绿体 光光 1、绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是 A. 色素提取液中的不同色素已经分层 B. 阳光的照射使各种色素能彼此分开 C. 色素在层析液中的溶解度不同 D. 丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度不同 2、在一定时间，绿色植物在一定强度的_的 照射下，放出的氧最多 A白光 B红光和蓝紫光 C蓝紫光和绿光 D红光和绿光 C 练习 A A 3、20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门的同位素 标记法的实验证明（ ） A、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 B、光合作用中产生了淀粉和氧 C、光合作用释放的氧全部来自水 D、光合作用利用了二氧化碳和水 4绿色植物光合作用的产物有 ( ) 水 氧气 氢气 CO2 葡萄糖 A B C D C C 5、如图所示，在密封的钟罩内放一盆枝叶繁茂生长旺盛的植 物和一只青蛙，并给青蛙备足食物和水分。 （1）如果把此装置放在阳光下，青蛙会很快死去吗？ （2）如果把此装置放在黑暗环境中，青蛙情况如何？ 说明其原因 。 （3）如果只用绿光照射此装置，青蛙情况又如何？ 说明其原 因 。 （4）如果使可见光通过滤光片，用能透过 光的滤光片照射此装置才会使青蛙存活时间长？原因是 。 （5）使青蛙存活时间相对来说最长、措施最简单的方法是 。 没有光，植物不能进行光合作用，缺氧，青蛙会而死亡 青蛙会死亡 青蛙会正常生活 植物不能利用绿光进行光合作用，青蛙会缺氧而死亡 青蛙会死亡 红橙光和蓝紫光 在红橙光和蓝紫光下，植物可进行光合作用 用无色透明的玻璃罩，放在光下 光合作用探究历程(小结） 年代 科学家结论结论 1771普利斯特利 1779英格豪斯 1845梅耶 1864萨萨克斯 1880恩格尔曼 1939鲁宾鲁宾 卡门门 20世纪纪40代卡尔文 植物可以更新空气 只有在光照下植物可以更新空气 植物在光合作用时把光能转变 成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉 氧由叶绿体释放出来。叶绿体 是光合作用的场所 光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2 叶绿体中的 色素分子 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP 2H2OO2 4H 多种酶 酶 (CH2O)n CO2 吸收 光解 能 固定 还原 光反应暗反应 光合作用的过程 光合作用怎样进行？ 酶 供氢 条件：条件： 过程：过程： 场所：场所： 光反应光反应 2H2H 2 2 O OO O 2 2 +H+H 光光 色素色素 光、色素、酶光、色素、酶 叶绿体的叶绿体的囊状结构（类囊体）囊状结构（类囊体）薄膜薄膜 水的光解：水的光解： ATPATP的形成：的形成： 暗反应暗反应 ADPADP+Pi+Pi + +能量能量 ATP ATP 酶酶 （活跃化学能）（活跃化学能） 条件：条件： 过程：过程： 场所：场所： 暗反应暗反应 多种酶参与催化、多种酶参与催化、ATP ATP 、HH 叶绿体的叶绿体的基质基质 COCO 2 2 的固定：的固定： COCO 2 2 的还原：的还原： COCO 2 2 ATPATP ADP+PiADP+Pi （CHCH 2 2 OO） HH 2 2 OO 酶酶 C C5 5 2C2C 3 3 光反应为暗反应准备了物质H和ATP 联 系 ATP中活跃的化学能转变 为有机物中稳定的化学能 光能转变为ATP中 活跃的化学能 能量 转化 物质 转化 叶绿体基质中基粒的类囊体膜上部位 与暗反应有关的酶、 H、ATP、 CO2 光、色素、与光反 应有关的酶、水 条件 区 别 暗 反 应光 反 应 项目 2H2O 4H+O2 光解 ADP+Pi+能量ATP 酶 CO2+ C5 2C3 酶 2C3 (CH2O)+C5 ATP、 H 酶 光反应和暗反应的区别和联系 暗反应是光反应的继续，最终完成物质和能量的转化 当外界因素中的光照强度骤然变化（其他 因素不变）时，短时间内将直接影响光合作 用中哪些量？ 光照由 强变弱 光反应减弱 减少 ATP减少 C3含量上升 C5含量下降 暗反应正常 CO2固定不变 C3还原减弱 有机物 合成减 少 当外界因素中的光照强度骤然变化（其他 因素不变）时，短时间内将直接影响光合作 用中哪些量？ 光照由 弱变强 光反应增强 增加 ATP增加 C3含量下降 C5含量上升 暗反应正常 CO2固定不变 C3还原增强 有机物 合成增 加 当外界因素中的CO2浓度骤然变化（其他 因素不变）时，短时间内将直接影响光合作 用中哪些量？ 叶绿体和线粒体相同点： 都是双层膜都是双层膜 都有基质和酶都有基质和酶 都有增大膜面积的结构都有增大膜面积的结构 都有少量的都有少量的DNADNA和和RNARNA 都与能量转换有关都与能量转换有关 都是半自主复制细胞器都是半自主复制细胞器 光合作用有氧呼吸 场所 条件 物质变化 能量变化 实质 联系 比较光合作用、呼吸作用 光、色素、酶、H2O和CO2 叶绿体细胞质基质、线粒体 O2、酶、H2O、C6H12O6 无机物转变成有机物有机物氧化分解成无机物 ATP中活 跃化学能 光能 糖类等有机物中稳 定化学能 C6H12O6等有机物稳 定的化学能 ATP中活 跃化学能 和热能 合成有机物，储存 能量 分解有机物，释放 能量 光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）； 呼吸作用为光合作用提供原料（CO2） 有呼吸无光合有呼吸无光合A 光合小于呼吸光合小于呼吸AB 光合等于呼吸光合等于呼吸B 光合大于呼吸光合大于呼吸BC 光合作用与呼吸作用 光合作用实际产O2量 光合作用实际CO2消耗量 光合作用C6H12O6净生产量 光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示 真正光合速率= 净光合速率+呼吸速率 关于光合作用与细胞呼吸的计算 实测实测OO 2 2 释放量呼吸作用耗释放量呼吸作用耗OO 2 2 量量 实测实测COCO 2 2 消耗量呼吸作用消耗量呼吸作用COCO 2 2 释放量释放量 光合作用实际光合作用实际C C 6 6 HH12 12O O 6 6 生产量生产量 呼吸作用 呼吸作用C C 6 6 HH12 12O O 6 6 消耗量消耗量 例1（2007山东理综）以测定的CO2吸收量与释放量为指 标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结 果如图所示。下列分析正确的是： A光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的量与 30相等 B光照相同时间，在20 条件下植物积累的有机物的 量最多 C温度高于25时，光合 作用制造的有机物的量开始 减少 D两曲线的交点表示光合 作用制造的与呼吸作用消耗 的有机物的量相等 A 例2、将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研 究在10、20的温度下，分别置于5000勒克斯、 20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用， 结果如下图所示： 1该叶片的呼吸速率在20下是10下的 倍 2该叶片在10、5000勒克斯的光照下，每小时光合作 用所产生的氧气量是 mg。 3该叶片在20、20000勒克斯的光照下，如果光合作 用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为 mg。 3 3.5+0.5 (6+1.5)/32*180/6=7.03 影响光合作用的因素 温度 01020304050温度 光合效率 A B C A A B B 光照强度光照强度 0 0 吸收吸收 COCO 2 2 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物 B B：光补偿点光补偿点C C：光饱和点光饱和点 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。 C C 光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物 影响光合作用的因素 光照强度 a c b d e CO2浓度 b:CO2的补偿点 c:CO2的饱和点 ab: COab: CO 2 2 太低，太低，农作物消耗光合产物；农作物消耗光合产物； bc: bc: 随随COCO 2 2 的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强； cd: COcd: CO 2 2 浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变； de: COde: CO 2 2 深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关 闭，抑制光合作用。闭，抑制光合作用。 影响光合作用的因素 N：光合酶及光合酶及NADPNADP + + 和和ATPATP的重要组分的重要组分 P：NADPNADP + + 和和ATPATP的重要组分；维持叶的重要组分；维持叶 绿体正常结构和功能绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分 矿质营养 影响光合作用的因素 增加农作物产量的几点做法： 1、适当提高CO2的浓度（温室大棚）； 2、增加光照时间和光照强度； 3、白天适当增加温度，夜间适当降低温度； 4、农作物间距合理，选择适当的光源等； 5、合理施肥，提供必要的矿物质元素； 6、合理灌溉，提供适当水分。 能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化时某些无机物氧化时 所释放的能量所释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌 化能合成作用化能合成作用 NH3 HNO2+能量 硝化细菌 HNO2 HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 自养生物自养生物: : 以以COCO 2 2 和和HH 2 2 OO（无机物）为原料合成糖类（无机物）为原料合成糖类（ 有机物），糖类中储存着的能量。有机物），糖类中储存着的能量。 异养生物异养生物: : 只能利用环境中现成的有机物来维持自身的只能利用环境中现成的有机物来维持自身的 生命活