人教版高中生物必修1第5章第4节 能量之源――光与光合作用课件(4).ppt

能量之源 光与光合作用 现代温室大棚的 神器 红色日光灯 红色 蓝色LED灯 二氧化碳发生器 一捕获光能的色素 追根溯源 对绝大多数生物来说 活细胞所需能量的最终源头是来自太阳的光能 将光能转化成细胞能够利用的化学能的是光合作用 进行光合作用的细胞 首先要能够捕获光能 如果整株植物的细胞都没有色素 会怎样呢 玉米中有时会出现白化苗 白化苗由于不能进行光合作用 待种子中贮存的养分耗尽就会死亡 可见光合作用与细胞中的色素有关 实验 绿叶中色素的提取和分离 提取原理 分离原理 叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中 绿叶中的色素不只一种 它们都能溶解在层析液中 然而 它们在层析液中的溶解度不同 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 材料用具 新鲜的绿叶 如菠菜的绿叶 干燥的定性滤纸 试管 棉塞 试管架 研钵 玻璃漏斗 尼龙布 毛细吸管 剪刀 药勺 量筒 10ml 天平 无水乙醇 层析液 二氧化硅和碳酸钙 方法步骤 1 称取5g绿叶 剪碎 放入研钵中 2 向研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙 再加入约3ml无水乙醇 进行迅速 充分的研磨 二氧化硅有助于研磨得充分 碳酸钙可防止研磨中色素被破坏 3 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗 漏斗基部放一块单层尼龙布 进行过滤 将滤液收集到试管中 及时用棉塞将试管口塞严 1 提取绿叶中的色素 将干燥的定性滤纸剪成略小于试管长与直径的滤纸条 将滤纸条的一端剪去两角 并在距这一端1cm处用铅笔画一条细的横线 2 制备滤纸条 用毛细吸管吸取少量滤液 沿铅笔线均匀地画出一条细线 待绿叶干后 再画一两次 3 画滤液细线 滤液细线 将适量的层析液倒入试管中 将滤纸条 有滤液细线的一端朝下 轻轻插入层析液中 随后用棉塞塞紧试管口 注意 不能让滤液细线触及层析液 也可用小烧杯代替试管 用培养皿盖住小烧杯 4 分离绿叶中的色素 观察试管内滤纸条上出现了几条色素带 以及每条色素带的颜色 将观察结果记录下来 5 观察与记录 三 实验关键 1 选材时应注意选择鲜嫩 色浓绿 无浆汁的叶片 如菠菜叶 棉花叶 洋槐叶等 2 画滤液细线时应以细 齐 直为标准 重复画线时必须等上次画线干燥后再进行 重复2 3次 3 层析时不要让滤液细线触及层析液 四 注意事项 1 因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂 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 在研磨时要加少许二氧化硅 目的是为了研磨充分 有利于色素的提取 加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中 叶绿体中的色素受到破坏 3 分离色素时 一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液 这是因为色素易溶解在层析液中 导致色素带不清晰 影响实验效果 绿叶中的色素有4种 叶绿素a 叶绿素b 蓝绿色 黄绿色 胡萝卜素 叶黄素 橙黄色 黄色 类胡萝卜素 叶绿素 约 3 4 约 1 4 色素对光的吸收有什么差别呢 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 资料分析一 光线 光线 说明 资料分析二 叶绿素a和叶绿素b主要吸收 胡萝卜素和叶黄素主要吸收 蓝紫光和红光 蓝紫光 联系生活 1 叶片为什么呈绿色 2 城市夜晚树下的绿光灯有何用意 3 根据色素对不同波长光的吸收特点 想一想 温室或大棚种植蔬菜时 应选择什么颜色的补充光源呢 色素对绿光吸收最少 绿光被反射出来 因此 不能通过增加绿光来增加植物的光合作用 绿光几乎不能被植物利用 因此 绿光灯主要是营造夜间氛围 红光和蓝紫光 例题1 如图为叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图 请判定A和B分别为何种色素 A 叶绿素 类胡萝卜素B 类胡萝卜素 叶绿素C 叶黄素 叶绿素aD 叶绿素a 叶绿素b A 这些捕获光能的色素存在于细胞中什么部位呢 叶绿体 1 叶绿体的形态 光镜下 一般呈扁平的椭球形或球形 2 叶绿体的结构 电镜下 基粒 叶绿体基质 类囊体 外膜 内膜 酶 酶 色素 思考与讨论 1 叶绿体增大膜表面积的方式与线粒体相同吗 2 没有叶绿体能进行光合作用吗 内膜向内折叠 类囊体薄膜 蓝藻也能进行光合作用 具有捕获光能的色素以及与光合作用有关的酶 例题2 如图为叶绿体结构示意图 下列有关叶绿体结构与功能的叙述错误的是 A 和 具有选择透过性功能B 上既有光合色素又有光合作用有关的酶C 和 上都有与光合作用有关的酶D 和 上都有与光合作用有关的色素 D 例题3 关于叶绿体适于进行光合作用的特点 下列说法错误的是 A 叶绿体内部具有巨大的膜表面B 叶绿体内部具有进行光合作用所必需的酶C 叶绿体基粒中具有捕获光能的色素D 叶绿体内膜上具有一系列色素和酶 D 拓展题1 植物体吸收光能的色素 除存在于叶片的一些细胞中外 还存在于哪些部位的细胞之中 植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中 拓展题2 海洋中的藻类植物 习惯上依据其颜色划分为绿藻 褐藻和红藻 他们在海水中的垂直分布依次是浅 中 深 这与光能的捕获有关吗 是的 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 叶绿体的功能 极细光束 1 结论 氧气是从叶绿体释放出来的 叶绿体是光合作用的场所 光合作用需要叶绿体和光照条件 资料分析 恩格尔曼的第一个实验 1 水绵作实验材料 有细而长的带状叶绿体 螺旋状分布在细胞中 便于观察和分析研究 2 临时装片置于黑暗且没有空气的环境中 排除了环境中光线和O2的影响 3 用极细光束照射 并且用好氧细菌进行检测 能准确的判断水绵细胞中释放O2部位 4 局部光照与完全光照形成一组对照实验 具有说服力 2 该实验有什么巧妙之处 极细光束 课后习题 1 从绿叶中提取色素 选取的最佳叶片应是 A 肥嫩多汁的叶片B 革质叶片C 刚刚长出来的小嫩叶D 鲜嫩 颜色浓绿的叶片2 绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是 A 色素提取液中的不同色素已经分层B 阳光的照射使各种色素能彼此分开C 色素在层析液中的溶解度不同D 丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度不同3 在绿叶中色素的提取实验中 研磨绿叶时要加入无水乙醇 其目的是 A 防止叶绿素被破坏B 使叶片充分研磨C 使各种色素充分溶解在无水乙醇中D 使叶绿素溶解在无水乙醇中4 下列关于 绿叶中色素的提取和分离 的实验描述中 不属于实验要求的是 A 提取高等植物叶绿体中的色素B 用纸层析法分离色素C 了解各种色素的吸收光谱D 验证叶绿体中所含色素的种类 D C C C C 5 在进行 绿叶中色素的提取和分离 的实验时 不能让层析液没及滤液细线的原因是 A 滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果B 滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散C 色素会溶解在层析液中而使结果不明显D 滤纸条上的几种色素会混合起来 6 提取和分离叶绿体中色素的实验中 正确的操作顺序应该是 A 进行纸层析 制取滤液 在滤纸条上画线 将实验材料研磨B 制取滤液 进行纸层析 在滤纸条上画线 取滤液 再画线C 将实验材料剪碎 研磨 在滤纸条上画线 制取滤液 进行纸层析D 将实验材料剪碎 研磨 制取滤液 在滤纸条上画线 进行纸层析 C D 光合作用的探究历程 普利斯特利英格豪斯梅耶萨克斯鲁宾和卡门卡尔文 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 有人重复了普利斯特利的实验 得到相反的结果 认为植物也能使空气变污浊 为什么 无光时 植物不能进行光合作用 只进行细胞呼吸 普利斯特利的实验 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 1864年 德国 萨克斯实验 酒精脱色 讨论 1 暗处理的目的是什么 2 为什么要酒精脱色 3 变蓝色的部位遮光还是未遮光 同位素标记法 H2O H218O C18O2 O2 CO2 18O2 光合作用释放的O2来自于H2O 结论 同位素可用于追踪物质的运行和变化规律 用同位素标记的化合物 化学性质不会改变 科学家通过追踪同位素标记的化合物 可以弄清化学反应的详细过程 光合作用的过程 阅读P103 104页 回答下列问题 1 光合作用总体过程是怎样的 2 光合作用可分为几个阶段 每个阶段反应的场所 条件 物质变化 能量变化是怎样的 CO2 H2O CH2O O2 1 光合作用的概念 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 2 光合作用的实质 合成有机物 储存能量 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 总结光合作用的反应式 反应物 条件 场所 生成物 CO2 H2O CH2O O2 光能 叶绿体 糖类 基质 卡尔文循环 酶 H2O ADP Pi 2C3 CH2O 暗反应阶段 光反应阶段 色素 ATP O2 H 光能转化为活跃的化学能 ATP 活跃的化学能转化为稳定的化学能 糖类 CO2 C5 固定 还原 H2O 类囊体膜 酶 光反应阶段 光 色素 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 场所 条件 物质变化 能量变化 进入叶绿体基质 参与暗反应 供暗反应使用 暗反应阶段 CO2的固定 C3的还原 叶绿体的基质中 H ATP 酶 场所 条件 物质变化 能量变化 CO2 五碳化合物C5 CO2的固定 三碳化合物2C3 叶绿体基质多种酶 糖类 H 类囊体薄膜上 叶绿体基质中 光照 色素 H ATP H2O H O2 光能 酶 ADP Pi 光能 酶 ATP CO2 C5 2C3 酶 C3 H 酶 ATP CH2O C5 1 光反应为暗反应提供 H 和ATP2 暗反应是光反应的继续 且为光反应提供ADP和Pi 光能 ATP 活跃化学能 CH2O 稳定化学能 ATP 活跃化学能 色素分子 可见光 C5 2C3 ADP Pi ATP 2H2O O2 4 H 多种酶 酶 CH2O CO2 吸收 光解 能 固定 还原 酶 光反应 暗反应 光合作用总过程 光反应 2H2O 4 H O2 水的光解 ATP的合成 暗反应 总结 原料和产物的对应关系 CH2O C H O CO2 CO2 H2O O2 H2O 能量的转移途径 碳的转移途径 光能 ATP中活跃的化学能 CH2O 中稳定的化学能 CO2 C3 CH2O 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 并且放出氧气的过程 判断 1 光合作用的光反应阶段在白天进行 暗反应阶段在晚上进行 2 光反应必须在有光照的条件下进行 3 黑暗的条件下有利于暗反应的进行 4 光反应阶段与暗反应阶段是彼此独立的 光反应与暗反应几乎是同时进行的 对 暗反应与光照无关 既有区别 又有紧密联系 思考 光照强度和CO2浓度变化对叶绿体内ATP H 即NADPH C3化合物 C5化合物含量变化的影响 1 如果光照增强 则ATP含量 H 含量C3化合物含量C5化合物含量 2 如果光照减弱 则ATP含量 H 含量C3化合物含量C5化合物含量 增加 减少 增加 增加 增加 减少 减少 减少 3 如果CO2浓度增加 则ATP含量 H 含量C3化合物含量C5化合物含量 4 如果CO2浓度减少 则ATP含量 H 含量C3化合物含量C5化合物含量 减少 增加 减少 减少 减少 增加 增加 增加 CO2浓度的影响 右图是一个研究光合作用过程的实验 实验前溶液中加入ADP Pi 叶绿体等 实验过程中有机物的合成如下图 请分析 AB段 无CO2 所以没有有机物合成 BC段 因为AB段提供了充足的 H 和ATP 暗反应进行 有机物合成率迅速上升 CD段 因为无光照 随着 H 和ATP的不断消耗 暗反应减弱 有机物合成率下降 有机物合成率 时间 光照无CO2 黑暗有CO2 例题4 光合作用过程的正确顺序是 二氧化碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能 水的光解 三碳化合物被还原A B C D 例题5 在暗反应中 固定二氧化碳的物质是 A 三碳化合物B 五碳化合物C D 氧气 D B 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 用作 图中D是 在叶绿体中合成D所需的能量来自 图中G是 F是 J是 图中的H表示 I表示 H为I提供 2 H2O H 基质 还原剂 ATP 光能 光反应阶段 H 和ATP 色素 C5化合物 C3化合物 CH2O 糖类 暗反应阶段 1 在光合作用过程中 若切断光源 其他正常 物质会增多 物质会减少 2 在光合作用过程中 若停止CO2供给 其他正常 物质会增多 物质会减少 A C3B C5C H D CH2O A BCD BC AD 光 色素 酶 CO2 H2O 有机物 O2 酶 光能转化为有机物中的化学能 有机物中的化学能释放出来 无机物合成有机物 有机物分解为无机物 物质可循环利用 含叶绿体的细胞 所有活细胞 叶绿体 细胞质基质和线粒体 光合作用原理的应用 CO2 H2O CH2O O2 光照 长短 强弱 光谱 二氧化碳 水分温度 PH矿质元素 植物种类 等等 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 简单地说 是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量 影响光合作用的因素有哪些呢 影响光合作用的因素及应用 外部因素 反应条件 光 温度 必需矿质元素反应原料 CO2浓度 水 内部因素 植物种类不同 同一植物在不同的生长发育阶段 同一植物在不同部位的叶片 叶龄 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 A 呼吸速率 1 不同植物 作物后期 适当摘除老叶 残叶 降低呼吸 1 幼叶不断生长 叶绿体 素 不断增加 光合速率不断加快 2 老叶叶绿体破坏 光合速率减慢 叶龄 在生产上的应用 对光合作用的影响 内因 2 同一植物不同时期 探究光照强弱对光合作用强度的影响 光照强度 CO2吸收 CO2释放 一光照强度对光合作用的影响 A B C A 光照强度为0 只进行呼吸作用 B 光合作用与呼吸作用强度相等 称为光补偿点 C 光合作用强度不再随光照强度增强而增强 称为光饱和点 不同植物光补偿点不同 阴生植物光补偿点低 阳生植物高 适当提高光照强度有利于光合作用 总光合作用值 净光合作用值 光照强度 光合作用强度 0 呼吸速率 光补偿点 光饱和点 B A C 植物 CO2吸收量 1 间作套种2 通过轮作 延长光合作用时间3 通过合理密植 增加光合作用面积4 温室大棚 使用无色透明玻璃5 防止营养生长过强 导致叶面互相遮挡 呼吸强于光合 影响生殖生长 光 在生产上的应用 对光合作用的影响 外因 右图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线 该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2吸收和释放的情况 你认为下列四个选项中 能代表细胞中发生的情况与B点相符的是 C P106拓展题 7 10时 光照强度逐渐增强 12时 温度过高 气孔关闭 CO2供给减少 14 17时 光照强度逐渐减弱 1 为什么7 10时 光合作用不断增强 2 为什么12时 光合作用明显减弱 3 为什么14 17时 光合作用不断下降 下图是夏季晴朗的白天 某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图 分析曲线图并回答 CO2过高 气孔关闭或细胞中毒 抑制光合作用 二CO2浓度对光合作用强度的影响 达到最大光合速率 酶饱和 光合强度保持不变 随CO2的浓度增加 光合作用增强 CO2太低 光合作用太弱 呼吸产出 光合消耗 1 多施有机肥2 温室栽培植物时还可使用CO2发生器等 3 大田中还要注意通风透气 CO2是光合作用的原料 CO2浓度 在生产上的应用 对光合作用的影响 外因 1 适时播种2 温室栽培植物时 白天适当提高温度 晚上适当降温 温度会直接影响酶的活性 由于暗反应是酶促反应 故温度主要影响暗反应 温度 在生产上的应用 对光合作用的影响 外因 预防干旱合理灌溉 1 水是光合作用的原料2 水是体内各种化学反应的介质3 水