必修1第五章第四节_能量之源──光与光合作用

第五章第四节能量之源光与光合作用,一捕获光能的色素和结构,1、捕获光能的色素,（蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,含量约占3/4,含量约占1/4,叶绿体的结构,2、捕获光能的结构叶绿体,（1）分布,主要分布在绿色植物的叶肉细胞,（2）形态,一般呈扁平的椭球形或球形,（3）结构,外膜,内膜,（4）功能,光合作用的场所,基粒,由两个以上的类囊体组成，含色素和酶,基质,含多种光合作用所必需的酶,透明，有利于光线的透过,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,1.恩格尔曼实验的结论是什么？,2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？,3.从资料2可以得出什么推论？,氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。用极细的光照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，暴露在光下的实验再一次验证实验结果,叶绿体是进行光合作用的场所。,讨论：,叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，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必需的酶。,叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,从连续光谱可以看到不同波长的光被吸收的情况：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。对绿光的吸收最少。,返回,光合作用的探究历程,二光合作用的原理和应用,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、光合作用探索历程,经典实验,植物可以更新空气,只有在光照下植物可以更新空气,植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来,绿色叶片光合作用产生淀粉,氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所,光合作用释放的氧来自水,光合产物中有机物的碳来自CO2,普利斯特利,英格豪斯,R.梅耶,萨克斯,恩格尔曼,鲁宾卡门,卡尔文,3.光合作用的过程,CO2+H2O*(CH2O)+O2*,总反应式:,包括两个阶段:,光反应,暗反应,叶绿体,光,条件：,光、,色素、,酶,场所：,过程,水的光解：,ATP的生成：,叶绿体内的类囊体膜上,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,光反应阶段,吸收、传递和转换光能,条件：,不需光，需多种酶,场所：,叶绿体的基质中,过程,CO2的固定：,C3的还原：,ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能,暗反应阶段,C3+H(CH2O)+C5,酶,ATP,ADP+Pi,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,CH2O,CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较,类囊体的薄膜上,叶绿体基质中,光、色素和酶,ATP、H、多种酶,光能转换成活跃的化学能（ATP中）,活跃的化学能变成稳定的化学能,光反应为暗反应提供H和ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,水的光解2H2O4H+O2合成ATPADP+PiATP,光,酶光,CO2的固定CO2+C52C3三碳的还原2C3C6H12O6,酶,酶ATPH,光合作用的重要意义,包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定促进生物进化从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,光合作用原理的应用,（1）影响光合作用的因素,光照、CO2、温度、水、矿质元素等,（2）提高农作物光合作用强度的措施,3、适当提高CO2浓度,4、适当提高温度,5、适当增加植物体内的含水量,6、适当增加矿质元素的含量,2、合理密植,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的合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,化能合成作用,硝化细菌在生活中的应用,硝化细菌放在水族箱中，可以净化水质，将高度性的氨氧化为硝酸盐，成为水草的最佳氮肥,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。,提取和分离叶绿体中的色素,实验原理：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,提取和分离叶绿体中的色素,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,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）,说明色素的种类,1.为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是实验组对照组黑暗中培养在光下培养生长良好生长不良A.B.C.D.,2.阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱，如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于A.绿光区B.红光区和绿光区C.蓝紫光区和绿光区D.红光区和蓝紫光区3.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.鲜嫩，颜色浓绿的叶片C.革质叶片D.刚刚长出来的小嫩叶,4.将单细胞绿藻置于25，适宜光照和充足CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内C3的含量突然上升，这是由于光反应停止，由于没有H和ATP供应，C3不能形成糖类等有机物，因而积累了许多C3。暗反应仍进行，CO2与C5结合，继续形成C3。光反应停止，不能形成ATP。光反应仍进行，形成ATPA.B.C.D.,5.对某植析做如下处理：甲持续光照10min；乙光照5s后再置于黑暗中处理5s，如此连续交替进行20min。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植株所制造的有机物总量A.甲多于乙B.甲少于乙C.和乙相等D.无法确定6.在封闭的温室内栽种农作物，以下哪种措施不能提高作物产量A.增大室内昼夜温差B.增加室内C02浓度C.增加光照强度D.采用绿色玻璃盖顶,7.一位科学家做了如下实验：将水绵（丝状绿藻）放在暗处，一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上，这时好氧性细菌将明显聚集在A.红光的投影区域内B.红光和绿光的投影区域内C.红光和蓝紫光的投影区域内D.黄光和橙光的投影区域内,8.将一棵重约0.2kg的柳树栽培在肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重大约为11kg，增加的这10.8kg主要来源于A.土壤中的矿质元素B.土壤中的水C.大气中的氧气D.大气中的CO29.在夏季中午光照最强的情况下，绿色植物的光合作用强度略有下降。这时，叶肉细胞内的C3、ATP的含量变化依次是：A.升、降、升B.降、升、降C.降、升、升D.升、降、降,10.离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是A.C3化合物增多、C5化合物减少B.C3化合物增多、C5化合物增多C.C3化合物减少、C5化合物增多D.C3化合物减少、C5化合物减少,11.下图中的甲是在有光照条件下验证O2是否由绿色植物释放出来的装置，乙和丙是另外两个装置，通常可作为甲的对照实验装置的是A.只有乙B.只有丙C.乙和丙都是D.乙和丙都不是,12.下图为某植物细胞部分结构，据图分析的下列叙述中，正确的是A.a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程C.A是叶绿体，B是线粒体D.A产生的气体在细胞内直接进入B要穿过5层膜,13.右图表示在一定光照条件下，温度对植物光合作用量（a）与呼吸作用量（b）的影响曲线图（通过测定CO2量而获得）。下列叙述中，正确的是A.该植物在25左右时，重量增加最大B.该植物在20与30时，重量增加相同C.该植物在40时重量减少D.该植物在25时，重量增加是在5时的8倍,14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（1）甲图曲线中C点和E点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处于何种生理活动状态？。,呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量时,14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的段，其中光合作用强度最高的是点，植株积累有机物最多的是点。,BF,D,E,14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（3）乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为.以致光反应产生的和逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。,光照强度,逐步减弱,ATP,H,C5,14.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为.。,温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应,普利斯特利的实验（1771，英国）,植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气,后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸排出的二氧化碳是绿色植物光合作用的原料。而光合作用产生的氧，除了满足植物自己呼吸的需要外，还供给了动物。,返回,1779年荷兰科学家英格豪斯把带叶的枝条放到水里；阳光下，这些叶子产生氧气。这些叶子在暗处并不产生气泡。,植物更新空气需要光,英格豪斯的实验证明了光合作用的条件需要光,返回,把绿色植物放在暗处几小时，然后把一个叶片的一半曝光，另一半遮光，过一段时间后，用碘蒸汽处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈蓝色。,萨克斯的实验,（1864年，德国）,1864年，（德）萨克斯的实验,绿色叶片中光合作用中产生了淀粉,返回,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。,返回,1948年，美国科学家梅尔文卡尔文追踪了光合作用过程中二氧化碳中的碳素的变化，从而探明了碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环,返回,影响光合作用的因素,光照强度,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,温度,CO2浓度,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和点,ab:CO2太低，农作物消耗光合产物；bc:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；cd:CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；de:CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,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,矿质营养,影响光能利用率的因素在生产中的应用：,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、光照强度、光质,2、CO2浓度,3、温度,4、矿质元素（合理施肥）,5、水（合理灌溉）,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,光补偿点、光饱和点：阳生植物阴生植物,五、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式：6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反应式：有氧：C6H12O66O26H2O6CO212H2O无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2(植物),实测CO2吸收量光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量实测O2释放量光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量,【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：A.植物体内葡萄糖的氧化量B.植物体内叶绿体的含量C.二氧化碳的消耗量D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其:A.葡萄糖的形成B.淀粉的形成C.氧气的释放D.CO2的