能量之源--光和光合作用.ppt

能量之源光与光合作用,为什么有些植物叶片不是绿色的?,为什么有些植物叶片在不同时期颜色不同呢？,一、捕获光能的色素和结构,（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,2.过滤：获取绿色滤液,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：,要求：细、齐、直 重复23次,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,我们学习过叶绿体是通过里面的色素吸收光能的，是否所有的光都能吸收呢？还有，叶绿体的色素成分又是怎样的呢？,光合作用利用的是光能，那是不是所有的光能都能被利用呢？,光是辐射能的一种形式，光有着不同的波长，光靠光波进行传递。我们眼睛能看到的称为可见光，其波长为400-700nm。,小实验,一个三棱镜可以将光线折射为七彩的光谱，这就是所谓的可见光谱，它包括七种颜色，分别是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。,叶片为什么往往是绿色的呢？,实验表明：叶绿素a和b在蓝紫光和红光部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。,色素的作用：吸收、传递、转化光能,叶绿素,类胡萝卜素,主要吸收红光和蓝紫光,主要吸收蓝紫光,为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？,讨论回答：,叶绿体中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占四分之一，所以通常植物的叶子总是翠绿醉人的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。,但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。,走近高考,(1999高考题)在植物实验室的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（ ）。 A、红光灯 B、绿光灯 C、白炽灯 D、蓝光灯,B,二、光合作用的完整单位叶绿体,1、捕获光能的结构,（3）场所：基粒的类囊体薄膜,（1）形态：扁平的椭球形或球形,（2）结构:外膜、内膜、基粒、基质,叶绿体,叶 绿 体,含光合色素,位于基粒上,含光合酶,位于基粒上 （少量）,位于基质中 （大量）,叶绿体的功能,恩格尔曼的实验示意图,1、是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察分析研究。,2、先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的确保实验的准确性影响。,、能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由 释放出来的。,叶绿体,注:叶绿体是进行光合作用的场所,2、叶绿体的功能,（1）光合作用的场所 （2）它内部的巨大膜表面上，不仅分布 着许多吸收光能的色素分子，还有 许多进行光合作用所必需的酶。,积极思维,恩格尔曼的第二个实验,分析：这一巧妙的实验说明了什么？,好氧型细菌,水绵,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,9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_。,二.光合作用的原理和应用,课程标准,人类是怎样认识到光合作用原理的? 什么是光反应阶段?暗反应阶段? 光合作用受哪些外界因素的影响? 什么是化能合成作用?,五年后,1642年，赫尔蒙特(J.B. van Helmont),柳树增重74.47kg 土壤减少0.06kg,水分是建造植物体的唯一原料,一.光合作用的探究历程,1771年普利斯特利实验,普利斯特利实验,结论：植物可以更新空气。,3、绿色植物在光照下吸收了二氧化碳，产生了氧气,1、这两组实验的现象是什么？ 2、蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？ 3、这个实验说明什么问题？,讨论：,2、氧气,1、单独密封在玻璃罩的蜡烛马上熄灭、老鼠马上死去，与绿色植物一起的蜡烛暂时不会熄灭、老鼠会存活很长时间。,普利斯特利的实验,在ABC三个钟罩内各放入一只活老鼠，A、C内放一盆绿色植物，将遮光。三个装置均放到阳光下。,数十小时后，三只老鼠死了两只，剩一只还活着！想一想，死的为什么死了？活的为什么还活着？,想一想，这组实验说明了什么问题？它的实验原理是什么？,本实验说明，绿色植物在光照下能制造氧气。,1864年，（德）萨克斯(Julius von Sachs)的实验,先暗处理，再一半曝光，一半遮光,遮光,曝光,遮光,曝光,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。,3、绿叶在光合作用中产生了淀粉,1、让叶片中的营养物质（淀粉）消耗掉,1、为什么对天竺葵先进行暗处理？,2、为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？,3这个实验说明了什么问题？,2、部分遮光、部分曝光，是为了进行对照,1930年，（美）鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen),2、同位素标记进行光合作用的实验，是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？还是两者兼而有之？同学们考虑一下，应标记哪一种元素？如何设计这个实验呢？,1、同位素标记法(自学P102小字部分）,C18O2+H2O,CO2+H218O,O2,18O2,用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。 进行两组光合作用的实验：,1、第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。,2、第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2,20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：,光合作用释放的O2全部来自于H2O,卡尔文是怎样进行相关实验的?他得到的结论或成果是什么?,小结:, 光合作用的原料： , 光合作用的场所： 叶绿体, 光合作用的条件： 光照, 光合作用的产物： 有机物,CO2+,H2O*,(CH2O)+,O2*,光能,叶绿体,光合作用的概念及反应式,总结：,光合作用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。,光合作用是怎么进行的 !,叶绿体 中的色素 分子,光能,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,H2O,O2,H,多种酶参 加催化,酶,(CH2O)+H2O,CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应阶段,暗反应阶段,光合作用的过程,光合作用怎样进行？,光反应和暗反应的区别是什么? 光反应和暗反应又有什么联系?,光反应与暗反应的区别,需色素、光、酶,需多种酶催化、ATP和H,叶绿体类囊体的薄膜上,叶绿体的基质中,ATP中的活跃化学能转变成储存在有机物中的稳定化学能,光能转变成活跃的化学能并储存在ATP中,1.光反应为暗反应提供还原剂H、能量(ATP) ；,2.暗反应为光反应补充ADP和Pi。,光反应与暗反应的联系,光反应与暗反应是一个整体，二者紧密联系、缺一不可,叶绿体,（CH2O）+O2,CO2+H2O,总结归纳,水是在 阶段中裂解的。 氧气是在 阶段中形成的；氧气中的O来自 。 二氧化碳和氧气是通过叶片上的 结构进出植物体的。 葡萄糖是在 阶段中形成的；糖类中的C来自 ，其转移途径为 。,光合作用总反应式：,光合作用的实质：,将无机物合成为有机物并释放O2 将太阳能转化为有机物中的化学能,光,光反应,光反应,水,气孔,暗反应,CO2,CO2C3CH2O,1、为了增强温室内绿色蔬菜的光合作用，应该选用哪种颜色的塑料薄膜（ ） A、蓝紫色 B、红色 C、绿色 D、白色 2 是植物光反应的产物 ，又是暗反应所必需的物质。 3、用标记的追踪光合作用中氢的转移最可能的途径是 。,O612,、和,练习巩固,三、影响光合作用的环境因素,光照强度：光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。,光质：白光（复色光）光合作用能力最强，单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。,日变化：一般与太阳辐射的进程相符合。,光,温度,温度直接影响酶的活性，温度过高，影响植物叶片气孔开度，影响CO2供应。,在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加而增加，但达到一定程度时，再增加CO2浓度，光合速率不再增加。,矿质元素,水,1. 影响光合作用的因素,光照强度,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,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,1.影响光合作用的因素光照强度,一天的时间,光合作用效率,O,光照强度,12,13,11,光合作用效率与光照强度、时间的关系,A,B,C,D,E,10,15,14,“午休现象”与气孔关闭，CO2浓度下降有关,轮作：延长光合作用时间,间种、合理密植： 增加光合作用面积,充分合理利用光能,光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在1035下正常进行光合作用。,2.影响光合作用的因素温度,应用：,增加昼夜温差,光 合 作 用 速 率,CO2浓度,3.二氧化碳的供应对光合效率的影响,规律:,在一定的浓度范围内，光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。,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,4.影响光合作用的因素矿质营养,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、控制光照强度,2、适当补充CO2,3、适宜的温度,4、矿质元素（ 合理施肥）,5、水（ 合理灌溉）,四、化能合成作用,人、动物和植物最大的区别是什么？ 自养生物 vs. 异养生物,化能合成作用,电镜下的一种硝化细菌,化能合成作用,2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量,能量,6CO2+ 6H2O (CH2O)6 + 6O2,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。,讨论：光合作用有何意义？,CO2,O2,五、光合作用的意义,为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质；,为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量；,维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。,总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。,停止光照,光反应停止,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,1、光合作用发生的部位是 。,练习,、光合作用分为 和 两个阶段。,、光合作用释放氧气来自于 物质。,、光合作用中的形成于 反应阶段。,、光反应为暗反应提供 和 物质。,、光反应阶段能量变化是 。,9、暗反应阶段能量变化是,10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累 起来的物质是 。,叶绿体,、光反应场所 暗反应场所是 。,光反应,暗反应,水,光,ATP,类囊体薄膜,叶绿体基质,、二氧化碳中碳的转移途径是 。,五碳化合物,11. 光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ） A、水分产生的H数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少,12. 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,13、在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的控制应当( ) A降低温室