高中生物 4.2第二节光合作用课件 苏教版必修1

第二节光合作用 实验数据表明 每年全球通过光合作用大约同化2 0 1014kg碳 如以葡萄糖计算相当于合成4 0 1012和5 0 1012t有机物 可见植物光合作用规模之巨大 那么 植物生长的有机养料从何而来 众科学家经过不懈努力 逐步揭开了绿色植物的光合作用之谜 1771年英国的普里斯特利 J Pristly 通过植物和动物之间进行气体交换的实验 第一次成功地应用化学的方法研究植物的生长 得知植物生长需要吸收二氧化碳 同时放出氧气 提示 淀粉遇碘会变蓝 光合作用的探究历程 实验探究1 实验常考易错点 1 萨克斯实验中黑暗处理的目的 消耗掉叶片中原有的淀粉 曝光与遮光形成对照 检验试剂为碘液 检验前用酒精水浴加热处理 目的是溶解色素 2 恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处 叶绿体大呈带状 便于观察 所用细菌异化作用类型为需氧型 3 鲁宾 卡门用的实验方法为示踪原子法 同位素标记法 4 卡尔文选用小球藻做实验 用同位素标记法揭示了暗反应过程 2 上述实验中对照实验设置在光合作用的发现中 科学家们利用了对照实验 使结果和结论更加科学 准确 1 萨克斯 自身对照 自变量为是否照光 一半曝光与另一半遮光 因变量为叶片是否制造出淀粉 2 鲁宾和卡门 相互对照 自变量为标记物质 H218O与C18O2 因变量为O2的放射性 3 普里斯特利 密闭的玻璃罩是否加植物为自变量 蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量 光合色素与光能的捕获 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吸收了 所以植物的叶片呈现绿色 边做边学 提取和分离叶绿体中的色素 实验原理 叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中 如丙酮 酒精 等 所以可以用丙酮提取叶绿体中的色素 叶绿体中的四种色素在层析液中的扩散速度不同 层析液的主要成分是石油醚 石油醚是一种脂溶性很强的有机溶剂 叶绿体中的四种色素在石油醚中的溶解度不同 溶解度最高的是胡萝卜素 它随石油醚在滤纸上扩散得最快 叶黄素和叶绿素a的溶解度次之 叶绿素b的溶解度最低 扩散得最慢 这样 几分钟后 四种色素就在扩散过程中分离开来 实验材料 菠菜叶片若干 石英砂 碳酸钙 丙酮 层析液 滤纸条 天平 棉花 剪刀 铅笔 直尺 边做边学 提取和分离叶绿体中的色素 边做边学 实验步骤 1 2 3 4 5 6 实验强化在平时7绿叶中色素的提取与分离实验1 原理解读 1 各种色素都能溶解在有机溶剂 无水乙醇等 中形成溶液 使色素从生物组织中脱离出来 2 各种色素都能溶解在层析液中 但在层析液中的溶解度不同 溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快 反之则慢 所以不同色素可以在滤纸上因扩散速度不同而分开 各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带 2 实验流程图示 提取色素 称取5g绿色叶片充分迅速研磨色素滤液棉塞封口 1 将干燥的滤纸剪成6cm长 1cm宽的纸条 剪去一端两角 防止边缘扩散速度制滤纸条太快 2 在距剪角一端1cm处用铅笔画一条细的横线 1 用毛细吸管吸少量的滤液沿铅笔线处小滤液划线心均匀地划一条滤液细线 要求细直齐 2 干燥后再重复划2 3次 剪碎 加少许SiO2和CaCO3 加5mL丙酮 过滤 分离色素 将适量的层析液倒入试管中 装置如右图所示 插入滤纸条 有滤液细线的一端朝下 随后用棉塞塞紧试管口 注意 不能让滤纸上的滤液细线触到层析液 观察结果 滤纸条上呈现四条颜色 宽度不同的色素带 3 实验中几种化学物质的作用 1 丙酮作为提取液 可溶解绿叶中的色素 2 层析液用于分离色素 3 二氧化硅破坏细胞结构 使研磨充分 4 碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏 拓展延伸1 影响叶绿素合成的因素 1 光照 光是影响叶绿素合成的主要条件 一般植物在黑暗中不能合成叶绿素 因而叶片发黄 2 温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性 进而影响叶绿素的合成 低温时 叶绿素分子易被破坏 因而叶子变黄 3 矿质元素 叶绿素中含N Mg等矿质元素 若缺乏将导致叶绿素无法合成 老叶先变黄 另外 Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分 缺Fe也将导致叶绿素合成受阻 幼叶先变黄 2 本实验中圆形滤纸中央滴一滴层析液 对叶绿体中的色素进行层析 会得到近似同心的四个色素环 由内到外依次是黄绿色 蓝绿色 黄色 橙黄色 3 用丙酮或其它有机溶剂代替无水乙醇提取色素 但丙酮有毒 研磨时需采取措施防止蒸发 也可用汽油代替层析液进行层析 可用其它绿色叶片代替菠菜 但不能用大白菜等不含叶绿素的材料 4 对光合作用而言最有效的光为白光 最无效的为绿光 故农业上一般用无色薄膜覆盖大棚 而实验室中黑暗处理有机物时需要有光条件下操作时最好选用绿光灯 边做边学 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 在实验报告中汇出色素在滤纸条上的分布情况 积极思维 恩吉尔曼实验 1 恩吉尔曼认为 丝状绿藻的光合作用会产生氧气 而且产生氧气的多少和光合作用的效率成正比2 他把一些好氧的并能运动的细菌放入盛有一条丝状绿藻的溶液中 再将棱镜产生的连续的不同波长的光投射到这条绿藻上 积极思维 恩吉尔曼实验的结果 分析 这一巧妙的实验说明了什么 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主要吸收蓝紫光 四种色素比较表 光合作用 经过科学家们的不懈努力 人们对光合作用的认识日益深入 在个光合作用的过程中 并不是全部过程都需要光 根据反应过程是否需要光能 可以将光合作用分为光反应和暗反应两个阶段 H2O CO2 类囊体 三碳化合物 五碳化合物 三碳化合物 脂肪 蛋白质 糖类 酶 光合作用图解 光合作用的场所和过程1 过程图解 2 光反应和暗反应的关系 三 光合作用的过程 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 色素 4 H O2 CH2O C5 酶 光 酶 酶 ATP 特别提醒1 光反应为暗反应提供两种重要物质 H 和ATP 暗反应为光反应也提供两种物质 ADP和Pi 注意产生位置和移动方向 2 没有光反应 暗反应无法进行 所以晚上植物只进行呼吸作用 不进行光合作用 没有暗反应 有机物无法合成 生命活动也就不能持续进行 3 色素只存在于光反应部位 叶绿体类囊体薄膜上 但光反应和暗反应都需要酶参与 所以光合作用有关酶存在于两个部位 叶绿体类囊体薄膜上和基质中 4 若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用甲 一直光照10分钟 乙 光照5秒 黑暗5秒 持续20分钟 则光合作用制造的有机物 甲 乙 暗反应时间长 光合作用 1 什么是光合作用 光反应2 光合作用的过程 暗反应3 总反应式4 影响因素 光合作用 1 什么是光合作用 绿色植物通过叶绿体吸收光能 将CO2和HO2合成为有机物并释放出O2 同时也将太阳能转化为化学能储存在糖类和其他有机物中 这一过程称为光合作用 光合作用 光反应2 光合作用的过程 暗反应光反应发生在叶绿体的类囊体膜上 必须在有光的条件下才能进行 暗反应发生在叶绿体的基质中 在有光和无光的条件下都能进行 光合作用 3 总反应式 光合作用 4 影响因素 光合作用 4 影响因素 布莱克曼实验 光合作用 4 影响因素 布莱克曼实验 光合作用 4 影响因素提高光能利用率的途径 1 延长光照时间 2 增加光照面积 3 增加光照强度 4 其他 考点三影响光合作用强度的因素及其实践应用1 探究光照强度对光合作用强度的影响及相关分析 1 实验流程打出小圆形叶片 30片 用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出 直径 1cm 抽出叶片内气体 用注射器 内有清水 小圆形叶片 抽出叶片内气体 O2等 小圆形叶片沉到水底 将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中 小圆形叶片全部沉到水底对照实验及结果 2 实验结论 在一定范围内 随着光照强度不断增强 光合作用强度也不断增强 小圆形叶片中产生的O2越多 浮起的越多 3 光照强度与光合作用强度的关系曲线分析A点光照强度为0 此时只进行细胞呼吸 释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度 AB段 随光照强度增强 光合作用强度也逐渐增强 CO2释放量逐渐减少 这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用 此时细胞呼吸强度大于光合作用强度 B点 细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用 即光合作用强度等于细胞呼吸强度 光照强度只有在B点以上时 植物才能正常生长 B点所示光照强度称为光补偿点 BC段 表明随着光照强度不断加强 光合作用强度不断加强 到C点以上就不再加强了 C点所示光照强度称为光饱和点 应用 阴生植物的B点前移 C点较低 如图中虚线所示 间作套种农作物的种类搭配 林带树种的配置 可合理利用光能 适当提高光照强度可增加大棚作物产量 2 CO2浓度对光合作用强度的影响 1 曲线分析 图1和图2都表示在一定范围内 光合作用速率随CO2浓度的增加而增大 但当CO2浓度增加到一定范围后 光合作用速率不再增加 2 点含义 图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度 即CO2补偿点 图2中的A 点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度 图1和图2中的B和B 点都表示CO2饱和点 3 应用 在农业生产上可以通过 正其行 通其风 增施农家肥等增大CO2浓度 提高光能利用率 3 温度对光合作用速率的影响 1 曲线分析 温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率 2 应用 冬天 温室栽培可适当提高温度 也可适当降低温度 白天调到光合作用最适温度 以提高光合作用速率 晚上适当降低温室的温度 以降低细胞呼吸 保证植物有机物的积累 4 必需元素供应对光合速率的影响 1 曲线分析 在一定浓度范围内 增大必需元素的供应 可提高光合作用速率 但当超过一定浓度后 会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫 2 应用 根据作物的需肥规律 适时 适量地增施肥料 可提高农作物产量 5 水分的供应对光合作用速率的影响 1 影响 水是光合作用的原料 缺水既可直接影响光合作用 又会导致叶片气孔关闭 限制CO2进入叶片 从而间接影响光合作用 2 应用 根据作物的需水规律合理灌溉 6 叶龄对光合速率的影响 1 曲线分析 随幼叶不断生长 叶面积不断增大 叶