5.4光合作用.ppt

第五章 光合作用是生物界获得能量 食物和氧气的根本途径 全球40个国家粮食短缺 非洲饥饿的孩子们等待着联合国的救济粮 第4节能量之源 光与光合作用 韭黄 韭菜 缺少叶绿素 一 提取色素 1 研磨 材料 5g鲜叶 药品 SiO2 破碎细胞 有助于研磨充分 CaCO3 中和有机酸 防止色素被破坏 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 利用它们在层析液中的溶解度不同 在滤纸上分开 一 绿叶中色素的提取和分离 2 过滤 获取绿色滤液 使用单层尼龙布 因为滤纸会吸收色素 降低绿叶中的色素含量 所以不能用滤纸代替尼龙布 用棉塞将试管口塞紧 防止丙酮挥发 二 准备滤纸条 要求 细而齐 重复2 3次 剪去两角 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快 画滤液细线 细 直 齐 用毛细吸管 吸取少量滤液 沿着铅笔线均匀地画 待滤液干燥后再画2 3次 三 分离色素 层析液不能没及滤液线 防止色素溶于层析液中 试管加塞是为了防止层析液挥发 有毒 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 三 实验结果分析 1 由滤纸条色素带可知 绿叶中有4种色素 2 溶解度越大 扩散速度越快 位置越靠上 溶解度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 3 色素带越宽 说明该色素含量越多 含量 叶绿素a 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 1 从叶绿体中提取色素 选取下列哪一种叶片效果最好 A 厚硬似革质的绿色叶片B 衰老 黄绿色的叶片C 新鲜 幼嫩 色浓绿的叶片D 多浆汁或有特殊气味的绿色叶片 C 2 在叶绿体色素的提取实验中 研磨绿叶时要加入丙酮 其目的是 A 防止叶绿素被破坏B 使叶片充分磨碎C 使各种色素充分溶解在丙酮里D 为了使叶绿素溶解在丙酮里 C 3 在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶绿体的色素滤液 进行色素分析 会得到近似同心环状的四个色素圈 排在外圈的色素呈 A 橙黄色B 黄色C 蓝绿色D 黄绿色4 对绿色植物光合作用最有效的一组光是 A 红光和黄绿光B 黄光和蓝紫光C 红光和橙光D 红光和蓝紫光 A D 为什么植物的叶片呈现绿色 光照到物体表面后 该物体又将这种颜色的光反射出来 就是我们所见到的颜色 对植物而言 除了部分橙光 黄光和大部分绿光被反射外 其他的基本上都被叶绿素分子等所吸收了 所以植物的叶片呈现绿色 二 色素的作用 实验表明 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 叶绿体中的色素 叶绿素 含量约占总量的3 4 类胡萝卜素 含量约占总量的1 4 主要吸收蓝紫光和红光 主要吸收蓝紫光 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 1 色素 2 分布 在叶绿体的类囊体薄膜上 1817年两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素 当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况 1865年德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时 发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中 而是集中在一个个更小的结构里 后来人们称之为叶绿体 三 叶绿体的结构和功能 1 结构 叶绿体 含色素 位于类囊体薄膜上 含光合酶 位于类囊体上 少量 位于基质中 大量 2 功能 进行光合作用的场所 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 恩吉尔曼实验的结果 分析 这一巧妙的实验说明了什么 叶绿体中的色素主要吸收红光与蓝光 几乎不吸收绿光 积极思维 二 光合作用的原理和应用 2000多年前亚里士多德 Aristotle 问题1 植物生长所需的物质来自何处 认为 构成植物体的原料是土壤植物增加的重量 土壤减少的重量 海尔蒙特实验 五年后 1648年比利时海尔蒙特的实验 柳树增重80kg土壤只减少0 06kg 结论 植物增重主要来自水分 问题2 植物放出氧气之谜 结论 植物能够净化空气 不足 没有考虑到光照的影响 明确 绿叶在光下放出的气体是氧气 吸收的是二氧化碳 1771年 普利斯特利实验 结论 光照是植物能够更新空气的条件 1779年 英格豪斯实验 1785年 发现了空气的组成 1845年 德国的科学家梅耶指出 植物光合作用时 把光能转换成化成化学能储存起来 依据 能量转换和守恒定律 结论 光合作用的产物是淀粉 需要光 1864年 萨克斯半遮光实验 问题3 植物进行光合作用的条件和产物分别是什么 思考 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 暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽 部分遮光 部分曝光 是为了进行对照 碘遇淀粉变蓝 结果证明绿叶在光下制造了淀粉 同位素标记法研究 同位素18O分别标记H2O和CO2 结论 光合作用释放的氧来自水 光合作用释放的O2到底是来自H2O 还是CO2 问题4 释放的O2来自于H2O还是CO2 20世纪40年代 卡尔文 M Calvin 用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用实验 追踪检测其放射性 探明CO2中的C在光合作用中转化成有机物的转化途径 卡尔文循环 CO2 C3 CH2O 二 光合作用的原理和应用 1 色素分布在叶绿体的什么部位 2 与光合作用有关的酶在什么地方 3 ATP的来源途径有哪些 复习 叶绿体的类囊体薄膜上 叶绿体的类囊体和基质中 细胞呼吸和光合作用 二 光合作用的过程 光反应 暗反应 划分依据 反应过程是否需要光能 条件 光 色素 酶 场所 物质变化 水的光解 ATP的合成 类囊体薄膜上 ADP PiATP 光 酶 光能 1 光反应阶段 吸收 传递和转换光能 能量转变 ATP中活跃的化学能 产物 O2 H ATP 叶绿体色素 H2O 叶绿体色素 ADP Pi 酶 ATP 2C3 多种酶参加催化 CH2O 暗反应 光反应 色素 条件 有光无光都可 需多种酶 场所 叶绿体基质 物质变化 CO2的固定 C3的还原 ATP中活跃的化学能 2 暗反应阶段 2C3 H CH2O C5 酶 ATP ADP Pi 能量转变 有机物中稳定的化学能 产物 CH2O ADP Pi 光合作用的实质 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 场所 条件 光合作用实质 能量变化 物质变化 整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么 把简单的无机物转变为复杂的有机物 把光能转变成储存在有机物中的化学能 暗反应 光反应 项目 联系 能量转换 物质变化 条件 部位 光合作用光反应与暗反应的区别 你能写出光合作用的反应式吗 光合作用的反应式 CO2 H2 O CH2O O2 光能 叶绿体 6CO2 12H2 OC6H12O6 6H2O 6 O2 光能 叶绿体 光合作用的重要意义 维持大气中二氧化碳含量的相对稳定 对生物的进化具有重要作用 光合作用与呼吸作用的区别 硝化细菌 化能合成作用 2NH3 3O22HNO2 2H2O 能量2HNO2 O22HNO3 能量 能量 硝化细菌的化能合成作用 6CO2 6H2O CH2O 6O2 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 自养生物 光能自养型 例如绿色植物 异养生物 人 动物 真菌 大多数细菌 人 动物和植物最大的区别是什么 化能自养型 例如硝化细菌 三 影响光合作用的因素和化能合成作用 光合作用强度表示方法 1 单位时间内光合作用产生有机物的量2 单位时间内光合作用吸收CO2的量3 单位时间内光合作用放出O2的量 植物自身因素环境因素对光合作用的影响 1 光照 2 温度 3 二氧化碳浓度 4 水分 5 矿质元素 1 光照强度 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 2 CO2浓度 b CO2的补偿点 c CO2的饱和点 a b CO2太低 农作物消耗光合产物 b c 随CO2的浓度增加 光合作用强度增强 c d CO2浓度再增加 光合作用强度保持不变 d e 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 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10 35 下正常进行光合作用 3 影响光合作用的因素 温度 应用 增加昼夜温差 温度 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 延长光合作用时间增加光合作用面积 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应 温室中人工光照 合理密植间作套种 通风透气在温室中施有机肥 使用CO2发生器 阴生植物阳生植物 三 应用 提高农作物产量的措施 红光和蓝紫光 适时适量施肥 合理灌溉 保持昼夜温差 四 光合作用和呼吸作用中的化学计算 光合作用反应式 6CO2 12H2O C6H12O6 6O2 6H2O 呼吸作用反应式 有氧 C6H12O6 6O2 6H2O 6CO2 12H2O无氧 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 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 1 线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器 下列相关叙述错误的是 A 两者都能产生ATP 但最初的能量来源不同B 需氧型生物的细胞均有线粒体 植物细胞都有叶绿体C 两者都含有磷脂 DNA和多种酶 叶绿体中还含有色素D 两者都有内膜和外膜 叶绿体基质中一般还有基粒 B 2 下图是利用小球藻进行