高中生物 5.4 能量之源光与光合作用课件 新人教版必修1.ppt

是生物界获得能量 食物和氧气的根本途径 光合作用 生态缸是非常受人们欢迎的一种装饰品 生态缸常设有光源或是放置在光线较好的室内位置 假如放置于黑暗当中 整个生态缸会很快崩溃 生态缸里的水草 鱼等会很快死亡 这是为什么呢 追根溯源 对于绝大多数生物来说 活细胞所需能量的最终源头是 将光能转换成细胞能够利用的化学能的是 进行光合作用的细胞 首先要能够 太阳能 光合作用 捕获光能 提取色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中 所以可用无水乙醇提取色素 分离利用色素在层析液中的溶解度不同 在滤纸上的扩散速度有差别 可以用来分离色素 一 绿叶中色素的提取和分离 1 实验原理 2 实验步骤 一 提取绿叶中的色素 材料 5g鲜叶 药品 sio2 有助于研磨充分 caco3 防止色素被破坏 无水乙醇 溶解色素 1 研磨 2 过滤 获取绿色滤液 二 制备滤纸条 三 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 要求 细而齐重复2 3次 四 分离绿叶中的色素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 滤纸上色带的排列顺序如何 宽窄如何 说明什么 层析液不能没及滤液细线 防止色素溶于层析液 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 最少 较少 最多 较多 3 实验结论 绿叶中的色素 类胡萝卜素 叶绿素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 占1 4 占3 4 橙黄 黄色 蓝绿色 黄绿色 类胡萝卜素 叶绿素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 占1 4 占3 4 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 二 绿叶中色素的种类和作用 色素对光的吸收 叶绿体中的色素提取液 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光 四种色素对光的吸收 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 1 在光照强度相同的情况下 为绿色植物提供哪种光 对其光合作用最有利 光合作用的产物较多 2 在光照强度相同的情况下 为绿色植物提供哪种光 对其光合作用最有利 光合作用的产物较多 a 红光b 蓝紫光c 橙光d 绿光 c b a 红光b 蓝紫光c 白光d 绿光 例题 这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢 绿叶中的色素具有吸收光能 传递光能 转化光能的作用 叶片中的叶肉细胞 绿叶 叶肉细胞亚显微结构模式图 叶绿体亚显微结构模式图 叶绿体结构模式图 外膜 内膜 基粒 基质 每个基粒都含有两个以上的类囊体 多者可达100个以上 叶绿体内有如此多的基粒和类囊体 极大地扩大了受光面积 捕获光能的色素分布在 类囊体的薄膜上 三 叶绿体的结构和功能 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 位于叶绿体基质中 大量 1880年 恩格尔曼实验示意图 黑暗处用极细光束照射 暴露在光下 资料分析 叶绿体的功能 讨论 1 恩格尔曼实验的结论是什么 2 此实验设计有什么巧妙之处 3 从资料2可以得出什么推论 叶绿体是进行光合作用的场所 它内部的巨大膜表面上 不仅分布着许多吸收光能的色素分子 还有许多进行光合作用所需的酶 总结叶绿体的功能 实验的巧妙之处 1 选用水绵和好氧菌 水绵的叶绿体呈螺旋式带状 便于观察 用好氧菌可确定释放氧气多的部位 2 无空气的黑暗环境 排除环境中光和氧气的影响 3 用极细的光束照射 叶绿体上可分为光照多和光照少的部位 相当于一组对比实验 临时装片暴露在光下的实验再次验证实验结果 等等 从资料2可以得出的推论是 叶绿体是进行光合作用的场所 1 通过纸层析法分离叶绿体色素 结果在滤纸条上出现4条色素带 从上而下依次为 a 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素bb 胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b 叶黄素c 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素 叶黄素d 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 胡萝卜素2 在圆形滤纸的中央点上色素滤液 对叶绿体的色素进行纸层析法分离 会得到近似同心的四个色素环 排列在最里圈的色素呈 a 橙黄色b 蓝绿色c 黄绿色d 黄色 课堂训练 a c 3 在进行绿叶中色素的提取和分离的实验时不让层析液触及滤液细线的原因是 a 滤纸上几种色素会扩散不均匀而影响实验结果b 滤纸上的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实验失败d 滤纸上的几种色素会混合起来不分散4 如图做色素层析分离的正确装置是 c d 5 色素分布在叶绿体的什么部位 6 与光合作用有关的酶在什么地方 叶绿体的类囊体薄膜上 类囊体和叶绿体基质中 巩固1 如图表示绿叶中色素的提取和分离实验的部分材料和用具 下列叙述错误的是 a 图 加入研钵内的物质有无水乙醇 sio2 caco3b 将浆糊状研磨液倒入 中 漏斗基部应放一块单层尼龙布c 画滤液细线的要求是细 齐 直d 层析结果色素带最宽的是叶绿素b 扩散最快的是叶黄素 d 巩固2 如图为叶绿体亚显微结构简图 下列叙述中错误的是 a 均为选择透过性膜b 与光合作用有关的色素分布在 上c 基粒是由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成d 与光合作用有关的酶只分布在 上 d 课前提问 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 类胡萝卜素 叶绿素 主要吸收蓝紫光 主要吸收蓝紫光和红光 绿叶中的色素具有 光能的作用 分布在 吸收 传递 转化 类囊体的薄膜上 一 捕获光能的色素和结构 二 光合作用的原理和应用 绿色植物通过叶绿体 利用光能 把co2和h2o转化成储存着能量的有机物 并释放出o2的过程 二 光合作用的探究历程 p101 102 一 光合作用的定义 结论 水分是植物建造自身的原料 1 1642年比利时海尔蒙特实验 2 1771年 英国普利斯特利实验 结论 植物可以更新空气 3 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 4 1845年 德国的梅耶 一半曝光 一半遮光 在暗处放置几小的叶片 5 1864年德国萨克斯的实验 结论 绿色叶片光合作用产生淀粉 同位素标记法研究 同位素18o分别标记h2o和co2 结论 光合作用释放的氧气来自水 6 1939年 鲁宾和卡门 光合作用释放的o2来自co2还是h2o 第一组 第二组 7 美国卡尔文 用14c标记14co2 供小球藻进行光合作用 探明了co2中的c的去向 称为卡尔文循环 卡尔文循环 co2 c3 ch2o 总结光合作用的反应式 co2 h2o ch2o o2 光能 叶绿体 糖类 反应物 条件 场所 生成物 三 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 叶绿体色素 h2o 叶绿体色素 adp pi 酶 atp 光反应 色素 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 光能 1 光反应阶段 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 类囊体的薄膜上 叶绿体基质 光 色素 酶 多种酶 h atp h2o co2 o2 h atp 糖类 adp pi 光能 atp中活跃的化学能 atp中活跃的化学能 ch2o 中稳定的化学能 光反应为暗反应提供 h 和atp暗反应为光反应提供adp和pi 光反应与暗反应 光合作用的实质 把二氧化碳和水合成糖类等有机物 光能atp中化学能有机物中化学能 暗反应 光反应 光合作用 光合作用过程的图解 p103 供氢 供能 还原 多种酶参加催化 ch2o 2c3 c5 固定 co2 光反应阶段 暗反应阶段 停止光照 c3c5 h atp ch2o c3c5 h atp ch2o 停止co2 停co2 c3和糖降 其余升 停光照 c3升其余降 1 光照 光照强度 光的波长 光照时间 2 二氧化碳浓度 3 温度 4 水分 5 矿质元素 影响光合作用的环境因素 6 光质 图中a点含义 b点含义 c点表示 若甲曲线代表阳生植物 则乙曲线代表植物 光照强度为0 只进行呼吸作用 光合作用与呼吸作用强度相等 称为光补偿点 光合作用强度不再随光照强度增强而增强 称为光饱和点 阴生 1 光照强度 图中a点表示 co2浓度达到植物所需的最大值 光合速率不再上升 co2饱和点 在一定的浓度范围内 光合作用速率随co2的浓度增大而加快 超过一定浓度光合作用速率趋于稳定 2 二氧化碳浓度 光合作用是在的催化下进行的 温度直接影响 b点表示 bc段表示 酶的活性 酶 此温度条件下 光合速率最高 超过最适温度 光合速率随温度升高而下降 3 温度 当植物体内水分供应不足时 植物叶片上的气孔就会关闭 以减少水分的散失 气孔关闭 外界空气中的co2就不能进入叶片内部 c5固定不到co2就不能形成c3 暗反应受阻 光合作用下降 如植物 午休 现象 4 水 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 5 矿质营养 6 光质 光合作用原理的应用 例 适当提高co2的浓度 温室大棚 增加光照时间和光照强度 农作物间距合理 选择适当的光源 合理灌溉 增加昼夜温差等 四 化能合成作用概念 自然界中少数种类的细菌 虽然细胞内没有叶绿素 不能进行光合作用 但是能够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 叫做化能合成作用 这些细菌也属于自养生物 如 硝化细菌 不能利用光能 但能将土壤中的nh3氧化成hno2 进而将hno2氧化成hno3 硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能 将co2和水合成为糖类 这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动 硝化细菌的化能合成作用 2nh3 3o22hno2 2h2o 能量2hno2 o22hno3 能量 能量 6co2 6h2o ch2o 6o2 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 如 绿色植物 异养生物 人 动物 真菌 大多数细菌 化能自养型 如 硝化细菌 植物在进行光合作用同时也在进行着呼吸作用 总光合作用是指植物在光下制造的有机物的总量 吸收co2的总量 净光合作用是指植物在光下制造的有机物的总量 或吸收co2的总量 中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物 或释放的co2 后净增的有机物的量 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 光合作用与呼吸作用的综合计算 1 光合作用的实际产o2量 实测氧气的释放量 呼吸作用o2消耗量 2 光合作用的实际消耗co2量 实测co2的吸收量 呼吸作用co2释放量 3 光合作用的葡萄糖的净产量 光合作用实际葡萄糖生产量 呼吸作用的消耗量 光合作用产生的有机物 如葡萄糖 的量可以由已知消耗的co2量或产生的o2量 再根据反应式来进行计算 依据的反应式是光合作用与呼吸作用反应式 根据化学计算比例原理 可以将反应式简化成下式 光合作用 6co2 c6h12o6 6o2 呼吸作用 c6h12o6 6o2 6co2 呼吸作用与光合作用综合应用 2009年广东卷 在充满n2与co2的密闭容器中 用水培法栽培几株番茄 co2充足 测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图 请回答问题 1 6 8h间 光合速率 大于 小于 呼吸速率 容器内的o2含量 co2含量 植株干重 2 9 10h间 光合速率迅速下降 推测最可能发生变化的环境因素是 10h时不再产生atp的细胞器是 若此环境因素维持不变 容器内的o2含量将逐渐下降并完全耗尽 此时另一细胞器即 停止atp的合成 成为atp合成的唯一场所 3 若在8h时 将容器置于冰浴中 请推测呼吸速率会出现的变化及其原因 大于 光照强度 叶绿体 线粒体 细胞质基质 增加 下降 上升 呼吸速率下降 相关酶的活性因降温而下降 1 叶绿体中的色素所吸收的光能 用于 和 形成的 和 提供给暗反应 2 光合作用的实质是 把 和 转变为有机物 把 转变成 贮藏在有机物中 3 在光合作用中 葡萄糖是在 中形成的 氧气是在 中形成的 atp是在 中形成的 co2是在 固定的 水的光解 形成atp h atp co2 h2o 光能 化学能 暗反应 光反应 光反应 暗反应 练一练 4 下图是光合作用过程图解 请分析后回答下列问题 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 部位 用于 图中d是 在叶绿体中合成d所需的能量来自 图中g f是 j是 图中的h表示 h为i提供 2 水 h 基质 用作还原剂 还原c3 atp 色素吸收的光能 光反应 h 和atp 色素 c5 c3 糖类 5 在光合作用的暗反应过程中 没有被消耗掉的是 a h b c5化合物c atpd co2 b 6 将植物栽培在适宜的光照 温度和充足的c02条件下 如果将环境中c02含量突然降至极低水平 此时叶肉细胞内的c3化合物 c5化合物和atp含量的变化情况依次是a 上升 下降 上升b 下降 上升 下降c 下降 上升 上升d 上升 下降 下降 c