能量之源光与光合作用.ppt

温室大棚结构图 为了提高温室大棚里的农作物的产量 用什么颜色的塑料薄膜来覆盖大棚比较好 为什么用红色或蓝色的塑料薄膜来覆盖大棚可以提高农作物的产量呢 在春雨季节 还应对蔬菜大棚的光照做何处理 这对农作物的生长有什么好处呢 为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源呢 第4节能量之源 光与光合作用 光是怎样被植物吸收的 有什么特点 一 光合作用的探究历程 18世纪中期以前 植物所需营养物质都从土壤中获得 与空气无关 1771年 英国普里斯特利实验指出植物可以更新空气 1864年 德国萨克斯实验证明绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 1880年 德国恩吉尔曼实验证明 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 20世纪30年代 美国鲁宾和卡门实验证明光合作用释放的氧全部来自水 1648年 比利时的海尔蒙特的盆栽柳树实验 认为建造植物体的原料是水 吸收 传递和转换光能 二 捕获光能的色素和结构 1 叶绿体的基本结构 外膜 内膜 基粒 基质 类囊体 2 捕获光能的色素 色素 类胡萝卜素 叶绿素 占含量1 4 占含量3 4 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 吸收蓝紫光 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素 吸收红光 蓝紫光 色素的功能 三 光合作用的原理 指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 并且释放出氧气的过程 1 光合作用的概念 2 总反应式 3 过程 H2O O2 H ADP Pi ATP 光反应 CO2 C5 酶 2C3 C6H12O6 暗反应 1 光反应 场所 囊状结构 条件 光 色素 酶 物质变化 水的光解 光 酶 ATP的形成 酶 能量变化 光能转变成ATP中活跃的化学能 2 暗反应 场所 叶绿体基质 条件 多种酶 物质变化 CO2固定 CO2或C3还原 能量变化 ATP中活跃的化学能转变成C6H12O6中稳定的化学能 特别提醒 a 电子传递 光合磷酸化 即合成ATP 均在叶绿体的囊状结构的薄膜的产生 外侧 即表面 b 水的光解和放氧均在片层结构薄膜的进行 内侧 c 暗反应是在叶绿体的中进行的 基质 d 在叶绿体的基质中磷酸基的量比囊状结构中 多 4 光反应与暗反应的比较 四 光合作用的实质 1 物质变化 无机物 有机物 2 能量变化 光能 电能 活跃化学能 稳定的化学能 五 提高光合作用强度的方法 1 延长光合作用时间 2 增大光合作用面积 3 提高光能利用率 4 适当提高CO2浓度 六 影响光合作用速率的因素 光合速率 光合作用强度的指标 指是单位时间内 单位面积的叶片合成有机物的速率 影响因素 光照强度 温度 二氧化碳 无机盐等 七 化能合成作用 1 概念 利用氧化NH3 H2S等无机物时释放的能量 将二氧化碳合成有机物的过程 2 过程 一 原理 1 色素只能溶于有机溶剂 丙酮等 可用丙酮提取色素 2 层析液中的石油醚是一种很强的有机溶剂 溶解度最高的是胡萝卜素 它随石油醚在滤纸条上的扩散速度最快 扩散最慢的是叶绿素b 3 四种色素在石油醚中的溶解度不同 二 实验步骤 1 色素提取 1 取材 取5g绿叶剪碎 放入研钵 加少许SiO2和CaCO3 再加5ml丙酮 迅速充分研磨 提取和分离叶绿体中的色素 提取和分离叶绿体中的色素 2 过滤 将研磨液倒入基部放脱脂棉的漏斗过滤 将滤液用指形试管收集 用脱脂棉塞紧 取干燥的定性滤纸 剪成长6cm 宽1cm的滤纸条 距滤纸条一端1cm处用铅笔画一细线 并剪去两角 2 制备滤纸条 3 画滤液细线 用毛细吸管吸取滤液 沿铅笔细线划一条细而直的滤液细线 待干燥后再重复2 3次 4 层析 将3ml层析液倒入烧杯中 将滤纸条 有细线的一端 朝下 并靠壁轻轻插入 层析液不能没及滤液细线 盖上盖玻片 5 观察 取出 干燥 观察色素带的颜色及宽度 提取和分离叶绿体中的色素 加入SiO2的目的 为了研磨得充分 更有效地破坏细胞结构 加入CaCO3的目的 防止研磨过程 叶绿素受到破坏 形成研磨液的碱性环境 防止H 代替Mg2 而使叶绿素变色 迅速 充分研磨的目的 1 丙酮易挥发 2 为了使叶绿体完全破裂 从而能提取较多的色素 3 叶绿素极不稳定 易被活细胞中的叶绿素酶水解 特别提醒 提取和分离叶绿体中的色素 用脱脂棉塞紧试管口的目的 防止丙酮挥发 滤纸条剪去两角的目的 防止两边色素扩散速度过快 使色素扩散均匀 特别提醒 画滤液细线要直 细的目的 重复划线的目的 保证扩散起点一致 不让层析液没及滤液细线的目的 色素易溶解于层析液中 实验后要洗手的目的 层析液中的苯有毒 增加细线上色素分子数量 增强实验效果 色素提取液中 对光观察滤液呈 背光观察呈 绿色 红色 滤液线 滤纸 层析液 叶绿素a C55H72O5N4Mg 叶绿素b C55H70O6N4Mg 叶黄素 C40H56O2 胡萝卜素 C40H56 叶绿体中色素的分离带 提取和分离叶绿体中的色素 赫尔蒙特实验示意图 比利时的海尔蒙特的盆栽柳树实验 将一棵2 5kg的柳树苗种到一个木桶里 桶内土壤称量重量 每天只给柳树浇适量的雨水 并用桶盖防止灰尘进入桶内 5年后取出柳树并把柳树和土壤分别称重 发现柳树增重了80多kg 而土壤只减少了100g 普里斯特利实验示意图 结论 植物能够放出氧气 供生物体利用 萨克斯半遮光实验示意图 结论 光合作用能够制造有机物 淀粉 糖类 恩格尔曼实验示意图 结论 光合作用能够释放出氧气 氧气是由叶绿体释放的 鲁本的同位素示踪实验示意图 结论 光合作用放出的氧气来自于反应物中的水 光反应与暗反应的比较 叶绿体囊状结构的薄膜 叶绿体基质中 色素 光 酶 水 多种酶 CO2 ATP H 短促 以微秒计算 较缓慢 H O2 ATP 有机物 ADP Pi 必须在光下进行 与光无直接关系 与温度无直接关系 温度影响酶的活性 关系密切 光能 电能 活跃化学能 活跃化学能 稳定化学能 光反应为暗反应提供 H ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi 五 提高光合作用强度的方法 1 延长光合作用时间 2 增大光合作用面积 3 提高光能利用率 1 人工增加光照 大棚人工增加光照时间 2 延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间 如提高复种指数 即一年一熟改为一年多熟 或延长发育期 1 合理密植 2 立体种植 3 改变株形 矮杆 叶直而小 厚 套种 间种 4 适当提高CO2浓度 施用NH4HCO3 干冰等 六 影响光合作用速率的因素 1 光照强弱的控制 1 光照强度 光补偿点 光饱和点 光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度 光补偿点 光合速率 呼吸速率有机物的生成量 消耗量 净光合速率等于零 光合速度不再增加时的光照强度 光饱和点 净光合速率达到最大 形成光饱和点的原因 A 在一定的温度条件下 酶的催化能力已达到最大 B 光反应产物的积累 抑制光反应的正常进行 C 受CO2供应速度的限制 D 酶的数量有限 光抑制 表现为强光下光合速率降低 曲线分析 a 1 a点光照强度为0 此时只进行呼吸作用 释放CO2量表示此时的呼吸强度 b 2 ab段光照强度加强 光合作用逐渐加强 CO2释放量逐渐减少 有一部分用于光合作用 3 b点光合强度 呼吸强度 此时无CO2和O2放出 c 4 c点光合强度不再随光强度增加而加强 5 阴生植物的b点前移 c点降低 间种 套种的应用 2 光质 红光的光合效率最高 蓝紫光次之 绿光最差 3 光呼吸 光合作用制造的有机物约20 40 变CO2放出 2 温度 影响酶的活性 特别是暗反应酶的活性 应用 1 冬天的温室栽培可适当提高温度 夏天可适当降低温度 2 白天可调到光合作用的最适温度 以提高光合作用效率 晚上可适当降低室温 以降植物细胞的低呼吸强度 保证有机物的积累 促进作物生长 3 二氧化碳的浓度 一定范围内提高CO2浓度 可提高光合速率 4 矿质营养 N Mg Fe等影响酶和叶绿素的生物合成 直接影响光合速率 K P B等对光合产物的运输和转化起促进作用 间接影响光合速率 应用 正其行 通其风 温室补CO2 合理施肥可促进叶面积增大 提高酶合成速率 影响光合作用的环境因素 外部因素 光照强度 温度 CO2浓度 含水量和矿质元素 光照减弱 H ATP C3 C5 C6H12O6 CO2减少 C3 C5 H ATP C6H12O6 光照和CO2浓度变化对植物细胞内合成量的影响 光合色素 区别光合作用和呼吸作用 实验步骤 提取色素 提取和分离叶绿体中的色素