高中生物光合作用.ppt

,光与光合作用,能量之源,叶绿体中的色素,实验绿叶中色素的提取和分离,实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液) 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 方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录 讨论： 1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？ 2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？,(三)方法与步骤,称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨(防止酒精挥发)。将研磨液进行过滤。,功能:,捕获光能的色素,叶黄素,胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,吸收、传递、转化（少数处于特殊状态的叶绿素a）光能，用于光合作用。,滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？,叶绿体中的色素提取液,四种色素对光的吸收,叶绿素主要吸收_ 类胡萝卜素主要吸收_,蓝紫光,蓝紫光、红光,思考,1、春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？ 2、P97问题探讨？,有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。 1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？ 2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？,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,1880年 恩格尔曼的实验,隔绝空气,黑暗，用极细光束照射,完全暴露在光下,水绵和好氧细菌的装片,结论： 氧是由 叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光照,结果：,一是选用水绵用为实验材料，便于观察和分析研究； 二是将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除环境中光线和氧的影响； 三是选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位； 四是进行黑暗和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。,讨论： 恩吉尔曼的实验结果是什么？得出此结论的理由是什么？,结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。因为好氧细菌只集中在叶绿体受光部位的周围。,恩吉尔曼的实验在设计上的巧妙之处是：,叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用的酶。,恩吉尔曼实验的结果,分析：这一巧妙的实验说明了什么？,叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，主要吸收红光与蓝紫光，几乎不吸收绿光,积极思维,二、光合作用的原理和应用,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。,光合作用的探究历程（P101102）,回眸光合作用的的探究历程,1771年，英国普利斯特利（J. Priestly) 1779年，荷兰英格毫斯（J. Ingen - housz) 1845年，德国梅耶（R. Mayer) 1864年，德国萨克斯（J. Von Sachs) 1939年，美国鲁宾(S. Ruben)和卡门(M. Kamen) 1948年，美国卡尔文（M. Calvin),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，荷兰的英格豪斯,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。,到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,储存在什么物质中？,德国梅耶,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,萨克斯的实验,结论: 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉,思考：该实验还能得出其他结论吗？,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,美国卡尔文,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。,总结光合作用的反应式,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,反应物、条件、场所、生成物,糖类,6CO2+12H2O,C6H12O6+6O2+6H2O,光能,叶绿体,6CO2+12H2O,光能,叶绿体,C6H12O6+6H2O+6O2,元素来龙去脉 光合作用完整反映式(计算式),光合作用过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？,有光才能反应,有光、无光都能反应,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,C6H12O6+H2O,CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,问题3：光合作用怎样进行？,表一 光合作用的过程,光反应,暗反应,叶绿体内囊体的薄膜上,叶绿体基质中,叶绿体色素、酶、光能,酶,H2O、ADP、Pi 、NADP+,CO2、C5、 ATP、NADPH,光能转变为ATP、NADPH中的化学能,ATP、NADPH中的化学能转变为贮存在有机物中的化学能,O2、ATP、NADPH,（CH2O）、ADP、Pi、NADP、C5,ATP,NADPH,ADP、Pi,NADP+,无机物,有机物,光,化学,有机物,三、影响光合作用的环境因素及其原理的应用,（一）光照,光合作用的指标是光合作用强度（光合速率）. 光合作用强度： 指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量(常以CO2的吸收量来表示）,1。光照强弱：在一定光照强度范围内光合作用强度随光照强度的增强而增强。光照达到一定强度后，光合作用达最大值而不再增加。,阳生植物,光补偿点:此时主要受光反应产物的限制,光饱和点,光补偿点,光饱和点此时主要受暗反应中酶的活性、 CO2供应量的限制,如果我们同时测定其呼吸速率，把它加到表观光合速率上去，则得到真正光合速率 真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率,应用：合理密植，阳 生植物和阴生植物适时适地种植、温室大棚经常保持最佳透光度、人工光照等。,一般测定光合速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，所以测定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差数，叫做表观光合速率或净光合速率。,实验探究光照强弱对光合作用强度的影响,1.材料用具： 打孔器，注射器，40W台灯，烧杯，绿叶(如菠菜叶片)。,2.方法步骤,（1）取生长旺盛的绿叶，用直径为1em的打孔器打出小圆形叶片30片(注意避开大的叶脉)。,（2）将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸人清水，待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使圆形叶片内的气体逸出。这一步骤可重复几次。,（3）将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。,（4）取3只小烧杯，分别倒入20ml富含二氧化碳的清水(事先可用口通过玻璃管向清水内吹气)。 （5）分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照(3盏40W台灯分别向3个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定)。 （6）观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量(依次为：多、中、少)。 该实验证明光照强光合作用的强度大，光照弱光合作用的强度小。,2。光的成分： 建造温室大棚一般无色而不用绿色玻璃 或塑 料薄膜。深水中绿藻、红藻和褐藻等生活在不同的水层。,光合作用中的化学反应都是在酶的催化作 用下完成，而温度直接影响酶的活性。所以不同 植物都有一个最适光合作用温度。 50 以上光合 作用停止。,3。光照时间：光照时间越长，光合作用合成的有机物 越多。,应用：通过轮作提高复种指数，延长全年内单位面积上绿色植物的光合作用时间，以提高产量。,应用：适当增大昼夜温差。 白天调控光合作用的最适 温度，提高光合作用强度， 增加有机物的合成。晚上 适当降低温度，以降低细 胞呼 吸，减少有机物消耗， 保证植物有机物的积累。增施有机肥，以提高土壤温度。,（二）温度：,是光合作用的原料。主要影响暗反应过程。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。原因是受光反应的产物H和ATP的数量限制。,（三）CO2浓度：,CO2补偿点:在此 CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等,CO2的饱和点,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,2.CO2浓度：光合作用的原料之一,适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行,思考：夏天正午气孔关闭时C3、C5、 ATP、H的含量会怎么变化？,C3,C5、ATP、H,思考：如果其它条件正常，突然停止CO2供应，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？,C3减少、C5增加、ATP增加、H增加,应用：大田作物合理密植正其行，通其风 、增施有机肥和碳酸氢铵，温室栽培时增施有机肥和碳酸氢铵、 适时通风透气、放置干冰、与禽畜舍相 通等，都是为提高CO2浓度以提高光合作用强度,Mg是构成叶绿素的元素，N是构成叶绿素、酶、ATP的元素，P是构成ATP的元素，K影响光合作用产物的运输。,应用：合理施肥、换茬轮作，地膜覆盖，减少矿物质流失,（四）矿质元素：,（五）水：,既是光合作用的原料，又可影响叶片气孔的开闭，进而影响叶片吸收CO2。夏季晴朗天的午后，光照很强，但光合作用反而减弱，原因就在于此。,应用：合理灌溉、培育抗旱作物优良品种,有些植物叶片的上下表皮都有气孔，但下表皮数量多于上表皮。有些植物叶片的气孔只分布于下表皮（夹竹桃），浮水植物气孔只分布于上表皮，沉水植物叶片无气孔，都是对生存环境的适应。,1.为生物生存提供了物质来源和能量来源； 2.维持了大气中O2和CO2的相对稳定； 3.对生物的进化有直接意义。 (1)使还原性大气氧化性大气 (2)使有氧呼吸生物得以发生和发展 (3)形成臭氧层，过滤紫外线， 使水生生物登陆成为可能,四、光合作用的意义,六、光合作用和呼吸作用的比较,自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质(有机物)，并储存了能量的一类生物。如：绿色植物、少数细菌,化能合成作用,异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物。如：人、动物、真菌及大多数细菌,能够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的合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,化能合成作用,酶,不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方,3.下图1表示玫瑰（阳生植物）和人参（阴生植物）光合作用强度与光照强度的关系。图2表示玫瑰在不同浓度环境条件下光合速率受光照强度影响的变化曲线。请分析回答;,（1）曲线表示人参光合作用强度与光照强度的关系。在较长时间连续阴雨环境中生长受到显著影响的植物是。,B,玫瑰,（2）图1中a点表示_ _,b点表示_ c点时，叶绿体中ADP的移动方向是_。 (3)图2中，在f点限制光合作用强度的因素是_.,光补偿点,从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动,CO2浓度和细胞内酶的数量等,AB段：因为没有CO2，只进行光反应，所以无有机物积累,BC段：因为AB段为暗反应提供了ATP和H，加之CO2供给，暗反应能够进行，有 机物合成率上升,CD段：因无光不能进行光反应，随着光反应产物的不断消耗，暗反应逐渐减弱，有机物合成率逐渐降低,例：下图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入ADP，磷酸盐、叶绿体等，实验时按图示控制进行，并不断测定有机物合成率，用此数据绘成曲线。请你用已学的光合作用知识， 解释曲线形成的原因。,1.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中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 图中的H表示， H为I提供,2,水,H,基质,C3的还原,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,练习,2. 光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜 内膜 基质 类囊体膜 A B C D,B,3. 与光合作用光反应有关的是（ ） H2O ATP ADP CO2 A. B. C. D.,A,5、为验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继