能量之源--光与光合作用1.ppt

第10讲,能量之源光与光合作用1,考纲1.光合作用发现史的经典实验分析2.光合作用的基本过程3.影响光合作用速率的环境因素4.实验：叶绿体色素的提取和分离,实验数据表明，每年全球通过光合作用大约同化2.01014kg碳，如以葡萄糖计算相当于合成4.01012到5.01012t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。,考点一、回眸光合作用的的探究历程,公元前3世纪，亚里斯多德提出，植物生长在土壤中，土壤是构成植物体的原材料。,结论：水分是植物建造自身的原料。,17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验,思考：海尔蒙特的实验设计有什么不足的地方？,没有考虑到空气对光合作用的影响。,结论：植物可以更新空气,有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？,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，法国科学家拉瓦锡发现了空气的组成，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,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,1864年萨克斯的实验,结论:绿色叶片在光的作用下产生了淀粉,1,装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。,装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。,氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。,2,结论：,叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所,结论：,现象：,现象：,没有空气黑暗,极细光束,完全光照,1880年恩格尔曼实验,讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？,材料，环境处理，对照处理,光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,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。,水分是植物建造自身的原料,植物可以更新空气,只有在光照下只有绿叶才可以更新空气,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CO2,1实验常考易错点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，检验试剂为碘蒸气。恩格尔曼选用水绵做实验材料的好处：叶绿体大且呈带状，便于观察，所用细菌异化作用类型为需氧型。鲁宾、卡门用的实验方法为同位素标记法。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。,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。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。普利斯特利：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。,2上述实验中对照实验设置,保实验能够正常进行。观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。,3恩格尔曼实验方法的巧妙之处实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确,BC,命题探究题组突破,考点四、捕获光能的色素和叶绿体结构,1.实验：绿叶中色素的提取和分离（P73）1.实验原理：提取：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以用来提取色素。分离：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。,2.方法步骤：1.提取绿叶中的色素2.制备滤纸条3.画滤液细线4.分离绿叶中的色素5.观察和记录,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。,制备滤纸条,画滤液细线,注意：画滤液细线要重复次，以便色素带清晰；滤液细线要细、直，防止色素带重叠；,色素分离及实验结果,1.滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？2.滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？每种色素的颜色是？宽窄不同说明了什么？,绿叶中的色素有4种，可以归纳为两类：,绿叶中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,（含量约3/4）,（含量约1/4）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,（含量最多）,（溶解度最大）,（溶解度最小）,思考：色素真的能吸收光能吗？,吸收可见光，用于光合作用,2.色素的功能：,色素的吸收光谱图,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,思考：树叶为什么是绿色？问题探讨。,问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？,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,P74高分点播,P752P3278,P74题组突破,1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。,2.叶绿体,分离叶绿体的方法：差速离心法,二、叶绿体的结构和功能,内膜,外膜,基质多种酶,基粒,类囊体色素和酶,而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。,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。,P71题组1、2,考点二、光合作用过程,划分依据:反应过程是否需要光能,光反应,暗反应,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,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,场所：,条件：,能量变化,物质变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,供暗反应使用,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H、ATP、酶,场所：,条件：,能量变化,物质变化,CO2,五碳化合物C5,CO2的固定,三碳化合物2C3,叶绿体基质多种酶,糖类,H,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,H2O,O2,H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用总过程：,H2O,（1）图中字母代表的物质分别是_?（2）反应的名称是_，反应的名称是_。,下图为植物光合作用示意图，请据图回答：,水的光解,C3的还原,色素,ATP,O2,H,C3,C5,ADP,CO2,懂得辨图：,P70命题探究,光反应阶段与暗反应阶段的比较,类囊体的薄膜上,叶绿体的基质中,需光、色素和酶,不需光、色素;需多种酶,光能转变为ATP中活跃的化学能,ATP中活跃的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供H和ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系,1光反应为暗反应提供两种重要物质：H和ATP，H既可作还原剂又可提供能量；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