能量之源

恩格尔曼实验(黑暗中）,叶绿体的功能是什么？如何证明？,1、是因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察分析研究,2、先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的影响，确保实验的准确性。,、能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由释放出来的,叶绿体,？,叶绿体的结构,叶绿体外膜,叶绿体内膜,叶绿体基质(具光合作用相关的酶),基粒,类囊体（具光合色素与酶）,蓝藻光合自养型的原核生物（具光合色素与酶）,（唯一细胞器）,实验：绿叶中色素的提取与分离,某种色素溶液,四种光合色素的功能是什么呢？,?,叶黄素,问题探讨,讨论：1.用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作用会有什么影响？2.为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？,夜晚用红色或蓝色的塑料薄膜挂红色或蓝色的灯管,用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。,因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。,二、光合作用的原理和应用,（一）光合作用的探究历史,1642年海尔蒙特(J.B. van Helmont),结论:,植物生长所需的大部分物质并非来自于土壤,水分是建造植物体的唯一原料,普里斯特利的实验（1771年）,结论: 绿色植物具有更新空气的能力。,1779年 英格豪斯,经过500多次植物更新空气的实验，发现：普利斯特的实验只有在阳光照射下才能成功。但不了解植物吸收和释放的究竟是什么气体。,1785年,由于发现空气的组成，明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的气体是二氧化碳。,1845年 梅耶,根据能量转化与守恒定律，指出植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。,1864年，（德）萨克斯(Julius von Sachs)的实验,先暗处理，再一半曝光，一半遮光,3、绿叶在光合作用中产生了淀粉,1、让叶片中的营养物质（淀粉）消耗掉,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？,2、部分遮光、部分曝光，是为了进行对照,1937年, 希尔（R.Hill）的实验,从细胞中分离出叶绿体，发现给分离出的叶绿体溶液以光照，并给该实验体系中加入电子受体，如铁氰化物或染料亚甲基蓝时，发现离体的叶绿体在没有二氧化碳存在的条件下就能放出氧气。,结论：光合作用释放的O2来自于H2O,而不是CO2 。,氧从何而来？,1939年, S. Ruben and M. Kamen的实验,氧从何而来？,结论：,光合作用释放的O2全部来自H2O 。,思路同位素示踪技术,6CO2+,12H2O,C6H12O6+,6O2,光能,叶绿体,光合作用的概念及反应式,总结：,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 的过程。,*,*,思考：1.二氧化碳是如何转变为糖的？ 2.水中的氢哪去了？ 3.光能如何转变为储存在糖中的稳定化学能？,+6H2O,(储能),结论：光照下，可以产生ATP。,H2O,O2,H,ATP,光能,ADP+Pi,光能,小球藻,14CO2,实验三：对进行稳定光合作用的植物突然停止光照，在黑暗的不同时间进行取样，发现停止光照后，PGA（三碳化合物）迅速增加，RUBP（五碳化合物）则同步迅速减少。,实验二：当植物处于稳定光合作用时，将CO2浓度迅速从降低到.时，PGA（三碳化合物）的浓度下降而RUBP（五碳化合物）浓度增加。,1946,M. Calvin的实验,实验一,？,1954年, D.I.阿尔农的实验,在黑暗中，只要给分离的叶绿体提供ATP和H,CO2就能转化为糖类。,结论：CO2形成糖类可以不需要光， 但需要ATP和H。,C6H12O6+ H2O,CO2,C5,2C3,暗反应阶段,ATP,ADP+ Pi,二氧化碳的固定,暗反应阶段,（二)光合作用的过程,光、光合色素、酶等,ATP、H、多种酶等,类囊体的薄膜上,叶绿体基质中,水光解成H和O2ADP+Pi+光能ATP, CO2的固定 C3的还原ATPADP+Pi +能,光能活跃化学能,活跃化学能稳定化学能,光反应,暗反应,条件,场所,物质变化,能量变化,联 系,光反应和暗反应的比较,物质联系：光反应阶段产生的H，是暗反应C3还原的还 原剂；能量联系：光反应阶段生成的ATP，为暗反应C3的还原供 能，ATP中活跃化学能则转化为储存在糖类中 的稳定化学能。,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）,光合作用与呼吸作用的区别：,CO2、H2O,O2、葡萄糖等有机物,植物细胞的叶绿体,线粒体、细胞质基质,光照、光合色素、酶,光下、暗处都可发生；酶,O2、葡萄糖等有机物,CO2和H2O或C2H5OH和CO2或C3H6O3,贮藏能量的过程光能活跃的化学能稳定的化学能,释放能量的过程稳定的化学能活跃的化学能,三.光合作用原理的应用,1）光照：光照强度,：增加农作物产量的措施,5）水分,2）CO2浓度,3）温度,4）矿质营养,从光合总反应式看，哪些因素会影响光合作用强度？,直接影响光反应,：直接影响暗反应,：直接影响酶活性,：参与酶、光合色素的构成,：原料、反应介质,6CO2+,12H2O,C6H12O6+,6O2,光能,*,*,+6H2O,光强,CO2吸收量,CO2释放量,0,M,呼吸速率曲线,净光合速率曲线,真光合速率曲线,N,p,Q,v呼吸,光补偿点,光饱和点,（v呼吸=v光合）,v净光合=V真光合-v呼吸,（v真光合最大，光强不再是限制因素）,（T不变）,M型曲线的含义？M型曲线的自变量？,光强、温度、CO2,叶绿体和线粒体：,都是双层膜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,CO2,CO2,当光照充足时，,V真光合 V呼吸，,V净光合= V光合- V呼吸 0，,有机物积累量 0；,CO2,CO2,当光照弱时，,V真光合 V呼吸，,V净光合= V光合- V呼吸 0，,有机物积累量 0；,CO2,当光照为零时，,V真光合=0，,只进行细胞呼吸，,有机物只被分解消耗；,V真光合=V呼吸时，在图中应如何表示？,V净光合是否会随光照强度的不断增加而增加？,CO2,0,0,自养生物：,举例：,绿色植物,异养生物：,利用环境中现成的有机物,举例：,人、动物、真菌、大多数细菌,硝化细菌等,生物的营养方式,CO2+,H2O,C6H12O6+,O2,光能,或化学能,(储能),硝化细菌,四.硝化细菌的化能合成作用：,原理：还原CO2所需要的ATP和H是通过氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、SO、H2、Fe2+等而获得的。,化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等,NH3 + O2 HNO2 + 能量HN02 + O2 HNO3 + 能量C02 + H2O (CH2O) + O2,1、光合作用中，糖类是在 阶段形成的，O2是在 阶段形成的，ATP是在 阶段形成的。2、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，这种C原子的转移途径是（ ） A、CO2 叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类,暗反应,光反应,光反应,D,3、在光合作用中，需消耗ATP的是（ ）A、三碳化合物的还原 B、CO2的固定C、水在光下分解 D、叶绿素吸收光能4、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物质是（ ）A、H和ATP B、H和O2C、O2和ATP D、H和H2O,A,A,5、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（ ）A、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D、在植物体周围的空气中发现 6、在光合作用过程中，能量的转移途径是（ ）A、光能 ATP 葡萄糖 B、光能 叶绿素 葡萄糖 C、光能 CO2 葡萄糖D、光能 葡萄糖 淀粉,D,A,7、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ） A、水分产生的H数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少8、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温,D,A,9、向溶液中加入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 A B,有机物合成率,C,D,光照、无CO2,黑暗、有CO2,时间,（1）AB （2）BC段 （3）CD段,因为没有CO2，只进行光反应，所以无有机物积累,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,因无光不能进行光反应，随着光反应产物的消耗，暗反应逐渐减弱，有机物合成率逐渐降低,肌肉收缩,神经传导,物质合成物质转运,动物、人有机物中化学能,植物有机物中化学能,（光）,ATP,植物生命活动,ATP,放能,放能,发光、放电,？,光合作用,（一）光合色素,类胡萝卜素,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素,叶绿素a,叶绿素b,（橙黄色）,（黄色）,（蓝绿色）,（黄绿色）,（吸收传递、转化光能）,吸收蓝紫光,吸收红橙光和蓝紫光,一、捕获光能的色素和结构,（含量约占1/4 ）,（含量约占3/4 ）,光合作用的全过程,供氢,供能,还原,多种酶参加催化,（CH2O）,2C3,C5,固定,CO2,光反应过程,暗反应过程,实验原理,有机溶剂（无水乙醇）能溶解叶绿体中的色素。（相似相溶）层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。（层析液有毒易挥发） 叶绿体中的色素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；溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。以纸层析法将叶绿体中的色素分离。,绿叶中色素的提取与分离,提取叶绿体色素时需要的化学药品及作用SiO2：充分研磨，使叶绿体中的色素释放。CaCO3：防止研磨时叶绿体中的色素受到破坏,绿叶中色素的提取与分离,实验步骤（分离色素）,