高中生物5_4光合作用课件新人教版必修1

第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源光与光合作用,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,氧气是叶绿体释放出来的。 叶绿体是光合作用的场所。 光合作用需要光能,结论:,恩吉尔曼实验,1、为什么水绵是合适的实验材料？ 2、他是如何控制实验条件的？,水绵具有细而长的叶绿体，便于观察,A、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响,B、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判断释放O2的部位,讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？分以下几个问题：,C、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。,基粒,外膜,内膜,基质 （含酶）,类囊体,(有色素和酶),(类囊体堆叠),双层膜；类囊体堆叠成基粒增大膜面积；基质中也有酶，还有少量的DNA和RNA,类囊体薄膜上含有吸收、传递、转化光能的色素,叶绿体存在于叶肉细胞、茎幼嫩组织、保卫细胞,捕获光能的色素,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,(占1/4),(占3/4),绿叶中色素的提取和分离（溶解法和纸层析法）,叶绿体中的色素能溶解在 中，用无水乙醇可提取叶绿体中色素。,色素的提取,实验原理,色素的分离,色素在层析液中 ，溶解度高的色素分子随层析液在纸条上的扩散得快，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。,有机溶剂无水乙醇,溶解度不同,（一）提取色素：,1.研磨,材料:5g鲜叶,药品,SiO2使研磨充分,CaCO3 防止色素破坏,无水酒精溶解色素,原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机 溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。,一、绿叶中色素的提取和分离,迅速研磨？,防止乙醇挥发和色素破坏。,2.过滤：获取绿色滤液,单层尼龙布而非滤纸？,滤纸会吸附色素。,及时用棉塞将试管口塞严？,防止乙醇挥发和色素破坏。,色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。,扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系：,溶解度大，扩散速度快 溶解度小，扩散速度慢,（二）分离色素,原理：,1.准备滤纸条,要求：细、齐、直 重复23次,剪去两角？,得到水平整齐的色带。,铅笔？,其他笔的颜色会造成影响。,2.分离色素：,层析液不能没 及滤液线,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,一、捕获光能的色素和结构,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),滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？,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）,扩散速度,含量,溶解度,最快,较快,较慢,最慢,最少,较少,最多,较多,最高,较高,较低,最低,叶绿素由C、H、O、N、Mg构成,实验注意事项,1、丙酮和层析液都是（ ）的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。,2、用干燥的定性滤纸，因为（ ）,3、滤纸条一端剪去两个角是因为滤纸条边缘扩散快，中间扩散慢，（ ）,4、滤液细线细、直、齐是（ ）,5、重复画滤液细线2-3次，是为了（ ）,6、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素( )中而无法分离,其透性好，吸收滤液较多,易挥发且有一定毒性,保证使滤液能同步到达滤液细线,防止色素带重叠而影响分离效果,积累更多的色素,溶解于层析液,1、实验中用到的提取液是？作用是？ 2、实验中用到的层析液是？作用是？ 3、研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的目的是？ 4、画滤液细线有什么要求？目的是什么？ 5、层析液能否没过滤液细线？为什么？ 6、,色素吸收的光谱,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,叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。,叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，再加上叶绿素含量多，所以叶片才呈现绿色。,2、温室或大棚种植蔬菜应选择什么颜色的塑料薄膜？,1、叶片为什么往往是绿色的呢？,可以选择有色薄膜，比如红色或蓝色的薄膜，只允许红光或蓝光通过。还可以选择无色透明塑料薄膜可以通过所有波长的可见光（波长为400-700），光合效率最强。,3、秋季植物叶变黄、变红是什么原因？,秋季, 气温降低, 叶绿素分解，叶片中的叶黄素、胡萝卜素开始显露；形成了花青素，花青素遇酸变红,1研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是 ( ) A使各种色素溶解在丙酮中 B使研磨充分 C防止色素分子被破坏 D加速研磨,巩固练习,2对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述 正确的是 ( ) A将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨 B用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀地划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划23次 C把划好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散 D色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入丙酮是为了溶解色素,C,D,3分别在I、II、III三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。 则I、II、III三个研钵中的溶液颜色分别是 （ ） A几乎无色、黄绿色、深绿色 B深绿色、几乎无色、黄绿色 C黄绿色、深绿色、几乎无色 D黄绿色、几乎无色、深绿色,D,4下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置 正确的是 ( ) 5纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ( ) A橙黄色的胡萝卜素 B黄色的叶黄素 C蓝绿素的叶绿素a D黄绿色的叶绿素b 6在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ( ) A橙黄色的胡萝卜素 B黄色的叶黄素 C蓝绿素的叶绿素a D黄绿色的叶绿素b,B,D,A,7阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于 A绿光区 B红橙光区和绿光区( ) C蓝紫光区和绿光区 D红橙光区和蓝紫光区,D,8用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同时间后，罩内O2最多的是 ( ) A绿色罩 B黑色罩 C无色罩 D蓝紫色罩,C,8分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色），几乎无色。 注：“”表示加；“”表示不加。试回答： （1）A处理得到的溶液颜色是_，原因是_。 （2）B处理得到的溶液颜色是_，原因是_。 （3）C处理得到的溶液颜色_，原因是_。,光合作用的探究历程,结论：水分是植物建造自身的原料。,17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验,结论：植物可以更新空气,有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？,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,绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；,光合作用的概念：是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,什么是光合作用呢？,CO2+H2O* (CH2O)+O2*,叶绿体,光,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。,光合作用的原理和应用,（一）光合作用的过程,CO2+H2O* (CH2O)+O2*,总反应式:,包括两个阶段:,1.光反应,2.暗反应,叶绿体,光,H2O,类囊体膜,酶,1.光反应阶段,色素,光,酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,2.暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,多种酶、,H 、ATP,CO2,糖类,五碳化合物 C5,氨基酸,脂肪,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,基质 多种酶,小结,需要光 色素、酶,不需要光 酶,类囊体膜上,基质中,水的光解；ATP的合成,CO2的固定；C3的还原,ATP中活 跃化学能,ATP中活 跃化学能,光能,有机物中稳 定化学能,光反应 为 暗反应 提供 H 和ATP，,暗反应 为 光反应 提供 ADP 和Pi 。,1、光反应阶段,2、暗反应阶段,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,光合作用的过程,光反应阶段,暗反应阶段,co2,水在光下分解,C5,ATP,ADP+Pi,酶,供能,H,供氢,O2,固 定,还 原,多种酶 参加催化,(CH2O),氨基酸,脂肪,酶,正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、H 、ATP含量如何变化？ 若突然停止CO2的供应呢？,H ATP C5 C3,C3 C5H ATP ,2C3,光能转换成电能 再变成活跃的化学能 （ATP、NADPH中）,活跃的化学能变成稳定的化学能,光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,水的光解2H2O4H+O2 合成ATP ADP+Pi ATP,光,酶 光能,CO2的固定CO2+C5 2C3 三碳的还原2C3 C6H12O6,酶,酶 ATP H,光,过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较,四 光合作用原理的应用,农业生产上许多增加农作物产量的措施，是为 了提高光合作用的强度。,光合作用的强度植物在单位时间内通过光 合作用制造糖类的数量。,例：控制光照的强弱和温度的高低，适当增加 作物环境中二氧化碳的浓度，等等。,四 光合作用原理的应用,1. 光照强度,四 光合作用原理的应用,1. 光照强度,四 光合作用原理的应用,1. 光照强度,应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中 虚线所示;间作套种农作物，可合理利用光能； 适当提高光照强度可增加大棚作物产量。,四 光合作用原理的应用,2. CO2浓度,四 光合作用原理的应用,2. CO2浓度,四 光合作用原理的应用,2. CO2浓度,应用：农业生产上可“正其行，通其风”；增施 农家肥等增大温室或大棚内CO2浓度，提高光 能利用率。,四 光合作用原理的应用,3. 温度,四 光合作用原理的应用,3. 温度,应用:适时播种；温室栽培农作物时，白天适当 提高温度，晚上适当降温。,四 光合作用原理的应用,4. N、P、K等必需元素,四 光合作用原理的应用,4. N、P、K、Mg等必需元素,四 光合作用原理的应用,4. N、P、K、Mg等必需元素,应用：合理施肥。,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分,四 光合作用原理的应用,4. N、P、K等必需元素,应用：合理施肥。,5.水,四 光合作用原理的应用,4. N、P、K等必需元素,应用：合理施肥。,5.水,应用：预防干旱，合理灌溉。,四 光合作用原理的应用,4. N、P、K等必需元素,应用：合理施肥。,5.水,应用：预防干旱，合理灌溉。,总之，空气中的CO2浓度、土壤中水分的多少、 光照的长短与强弱、光的成分及温度的高低等， 都是影响光合作用的外界因素。,光合作用的重要意义,把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质,而且是人和动物的食物来源. 将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的能量来源. 维持了大气成分的基本稳定,根据获取有机物的方式不同，可以将生物分为：,自养生物 （无机物转变成自身的有机物）,异养生物：将现成的有机物转变成自身的有机物,光能自养生物,化能自养生物,（绿色植物）,（硝化细菌、硫细菌、铁细菌等）,化能合成作用,2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量,能量,CO2+H2O (CH2O)+O2,硝化细菌的化能合成作用,化能合成作用,细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。 除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。,观察以下图示，根据气体进出细胞的情况，说明植物接受光照的情况及含义,并试着在最后图中找出前4个图对应的点。,积极思维,图1,图2,图3,图4,影响光合作用的因素,光照强度,实际光合速率=净光合速率+呼吸速率,温度,CO2浓度,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和点,ab: CO2太低，农作物消耗光合产物； bc: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； cd: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； de: CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分,矿质营养,影响光能利用率的因素在生产中的应用：,延长光合作用时间,增加光合作用面积,光能利用率,光合作用效率,( 轮作 ),( 合理密植：间种、套种 ),1、光照强度、光质,2、CO2浓度,3、温度,4、矿质元素（ 合理施肥）,5、水（ 合理灌溉）,图中A点含义： ； B点含义： ； C点表示： ； 若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表 植物。,光照强度为0，只进行呼吸作用,光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点,光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点,阴生,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物,图中A点表示： 。,CO2浓度达到植物所需的最大值，光合速率不再上升,光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ； B点表示： ； BC段表示： ；,酶的活性,酶,此温度条件下，光合速率最高,超过最适温度，光合速率随温度升高而下降,若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A.昼夜恒温25 B.白天温度25，夜间温度15 C.昼夜恒温15 D.白天温度30，夜间温度15,D,用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是 A绿色罩 B红色罩 C蓝色罩 D紫色罩,A,下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温,A,五、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式： 6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反应式： 有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O 无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2 (植物),实测CO2吸收量 光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量 实测O2释放量 光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量,【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定： A.植物体内葡萄糖的氧化量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其: A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧气的释放 D.CO2的吸收量,例3将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答： （1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 mg。 （2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是 mg。 （3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化 是（填增加或减少） 。 （4）若要使这株植物有更多的有机物积累， 你认为可采取的措施是: 。,0,24.5,减少,延长光照时间； 降低夜间温度；增加CO2浓度。,化能合成作用,自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。,化能合成作用,自养生物,以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。,异养生物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,化能合成作用,利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。,光能自养生物,化能自养生物,所需的能量来源不同（光能、化学能）,1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供给暗反应。,2.光合作用的实质是：把_和_转变为有机物，把_转变成_,贮藏在有机物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧气是在_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,化学能,暗反应,光反应,光反应,暗反应,练一练,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,色素,C5化