第4节++能量之源--光与光合作用.ppt

第4节能量之源 光与光合作用 一 捕获光能的色素和结构 二 光合作用的原理和应用 光合作用过程演示 为什么有些植物的叶片不是绿色的 为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢 思考 绿叶中色素的提取和分离 操作步骤 提取色素 制备滤纸条 画滤液细线 分离色素 观察与记录 实验 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 将研磨液进行过滤 提取色素 制备滤纸条 方法与步骤 画滤液细线 方法与步骤 方法与步骤 分离色素 方法与步骤 分离色素 讨论 1 实验中丙酮和层析液的用途是什么 2 叶绿体中的色素有哪几种 分布情况是怎样的 提取和分离叶绿体中的色素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 叶绿体中的色素 提取和分离叶绿体中的色素 胡萝卜素 橙黄色 证明了色素的种类和颜色 1 捕获光能的色素 叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光 叶片为什么往往是绿色的呢 叶绿素中的吸收光谱 0 400 500 600 700nm 50 100 叶绿素b 叶绿素a 分析 为什么植物春夏叶子翠绿 而深秋则叶片金黄呢 由于叶绿素的含量大大超过类胡罗卜素 而使类胡罗卜素的颜色被掩盖 只显示出叶绿素的绿色 由于叶绿素比类胡罗卜素易受到低温的破坏 秋季低温使叶绿素大量破坏 而使类胡罗卜素的颜色显示出来 实验表明 叶绿素a和b在蓝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的呢个主要吸收蓝紫光 2 叶绿体的结构 这些囊状结构称为类囊体 吸收光能的四种色素 就分布在类囊体的薄膜上 叶绿体的结构 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 说明色素的种类 功能和分布 色素主要分布于叶绿体的类囊体膜上 二 光合作用的原理和应用 五年后 1642年 海尔蒙特 J B vanHelmont 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 1 光合作用的探究历程 2 5Kg 1771年 英 普里斯特利的实验 植物可以更新空气 现象 蜡烛熄灭 现象 蜡烛持续燃烧 现象 小鼠死亡 现象 小鼠存活 结论 植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气 1779年 荷兰科学家英格豪斯的实验 1785年 明确绿叶在光下放出的是氧气 吸收的是二氧化碳 1845年 梅耶指出 植物在进行光合作用时 把光能转变成化学能储存起来 现象 1864年德国科学家萨克斯 未遮光部分变成蓝色 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 1880年德国科学家恩吉尔曼 现象 分析 在没有空气的黑暗环境中 好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近 光线照射部位进行光合作用产生了氧气 1880年德国科学家恩吉尔曼 在没有空气的光亮环境中 现象 集中原因 见光叶绿体部位有氧气的产生 好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位 结论 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处 选材 水绵具有细长的带状叶绿体 易于观察现象 好氧细菌的利用 准确显示出氧气产生的部位 设计 黑暗无空气的设计 进行黑暗和曝光的对比实验 极细光线的入射 原料 条件场所产物海尔蒙特 vanHelmont 普里斯特利 J Priestley 英格豪斯 J Ingen housz 拉瓦锡 Laroisier A L 萨克斯 J vonSachs 恩吉尔曼 C Engelmann H20 淀粉 叶绿体 阳光 O2 CO2 20世纪30年代 鲁宾和卡门 美 的同位素标记实验 结论 光合作用产生的氧气全部来自水 而不是来自CO2 2 第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2 1 第一组向绿色植物提供C18O2和H2O C18O2 H2O CO2 H218O O2 18O2 光合作用释放的O2全部来自于H2O 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 20世纪40年代 卡尔文 M Calvin 用14C标记的CO2供小球藻实验 追踪检测其放射性 探明CO2中的C的转移途径 卡尔文循环 CO2 C3 CH2O 叶片中的叶肉细胞 绿叶 回顾 叶肉细胞亚显微结构模式图 叶绿体亚显微结构模式图 2 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 H2O 类囊体膜 酶 1 光反应阶段 酶 光 色素 叶绿体内的类囊体膜上 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 CO2 糖类 五碳化合物C5 蛋白质 脂质 CO2的固定 三碳化合物2C3 C3的还原 基质多种酶 2 暗反应阶段 CO2的固定 C3的还原 叶绿体的基质中 多种酶 H ATP 3 光合作用的总反应式 CO2 H2O 叶绿体 光能 糖类 CH2O O2 小结 需要光色素 酶 不需要光酶 类囊体膜上 基质中 水的光解 ATP的合成 CO2的固定 C3的还原 ATP中活跃化学能 ATP中活跃化学能 光能 有机物中稳定化学能 光反应为暗反应提供 H 和ATP 暗反应为光反应提供ADP和Pi 4 光合作用原理的实际应用 光合作用效率 1 光照强度 3 CO2浓度 4 温度 5 水 合理灌溉 2 光质 影响光合作用效率的因素 光照强度 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 轮作 延长光合作用时间 间种 合理密植 增加光合作用面积 合理利用光能 温度 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 a b c d e 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 实验原理 利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气 充以水分 使叶片沉于水中 在光合作用过程中 植物吸收CO2放出O2 由于O2在水中的溶解度很小 而在细胞间积累 结果使原来下沉的叶片上浮 根据上浮所需的时间长短 即能比较光合作用的强弱 探究环境因素对光合作用的影响 1 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 2 分别向 只小烧杯中各放入 片小圆形叶片 然后分别对这 个实验装置进行强 中 弱三种光照 盏 台灯分别向 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 3 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 观察与记录 结论 在一定光照强度范围内 光合作用随着光照强度的增强而增强 5 光合作用与呼吸作用的区别 6 叶绿体和线粒体 都是双层膜都有基粒和酶都有增大膜面积的结构都有少量的DNA和RNA都与能量转换有关都是半自主复制细胞器 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 提高复种指数 轮作 温室中人工光照 合理密植间作套种 通风透光在温室中施有机肥 使用CO2发生器 阴生植物阳生植物 提高农作物产量的措施 红光和蓝