光合作用与能量转化（经典实用）

1、 光合作用与 能量转化 光合作用与能量转化 太阳光能的输 入、捕获与转 化，是生物圈 得以维持运转 的基础 光合作用与能量转化 光合作用是唯一 能够捕获和转化 光能的生物学途 径。 光合作用与能量转化 植物进行光合作用捕获光能依靠 的物质和结构是什么呢？ 光合作用与能量转化 叶片是进行光合作用 的主要器官 白化苗待种子中储存 的养分耗尽就会死去 叶片中的色素可能与 光能的捕获有关 没有色素有色素 光合作用与能量转化 绿叶中究竟有哪些色素呢？ 通过下面的实验进行探究 光合作用与能量转化 一、绿叶中色素的提取和分离一、绿叶中色素的提取和分离 光合作用与能量转化 光合作用与能量转化 光合作用与能量转

2、化 3.3.实验步骤实验步骤: : 光合作用与能量转化 光合作用与能量转化 光合作用与能量转化 面积代表含量 光合作用与能量转化 1、叶绿素的提取 (1)选用新鲜的绿叶：色素含量高 (2)碳酸钙：防止研磨中色素被破坏 (3)二氧化硅：有助于研磨充分 一、捕获光能的色素和结构 2.叶绿素的分离 (1)滤纸条一端剪去两角：使分离出的色素带平 齐 （2）画滤液细线：用毛细管吸取少量滤液，沿铅 笔线均匀地画出一条直线，待滤液干后，再重画 一到两次 增加色素浓度，使色素带明 显 光合作用与能量转化 （3）不能让滤液细线触及层析液，否则滤液 细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤液 上扩散 光合作用与能量

3、转化 3.3.光谱光谱: : 阳光是由不同波长的光组合成的复合光阳光是由不同波长的光组合成的复合光, ,在穿过三棱镜在穿过三棱镜 时时, ,不同波长的光会分散开不同波长的光会分散开, ,形成形成_的光带的光带, ,称为称为 光谱。光谱。 不同颜色不同颜色 三棱镜色散作用 光合作用与能量转化 4.4.绿叶中色素种类、吸收光谱及分布绿叶中色素种类、吸收光谱及分布: : 色素种类色素种类吸收光谱吸收光谱分布分布 叶绿素叶绿素( (含含 量约占量约占3/4)3/4) 叶绿素叶绿素a a 主要吸收主要吸收_ _ 叶绿体叶绿体 中的中的_ _ _ 叶绿素叶绿素b b 类胡萝卜类胡萝卜 素素( (含量约含量

4、约 占占1/4)1/4) 胡萝卜素胡萝卜素 主要吸收主要吸收 _ 叶黄素叶黄素 蓝蓝 紫光和红光紫光和红光 蓝紫光蓝紫光 类类 囊体薄囊体薄 膜上膜上 光合作用与能量转化 二、叶绿体的结构和功能二、叶绿体的结构和功能 1.1.形态形态: :一般呈扁平的一般呈扁平的_形或形或_形。形。 2.2.结构结构: : 椭球椭球球球 光合作用与能量转化 3.3.功能功能: :进行进行_的场所。的场所。 4.4.叶绿体功能的实验验证叶绿体功能的实验验证: : (1)(1)实验者实验者:_:_。 (2)(2)实验材料实验材料:_:_、_。 光合作用光合作用 恩格尔曼恩格尔曼 水绵水绵需氧细菌需氧细菌 光合作用

5、与能量转化 (3)(3)实验过程实验过程: : 光合作用与能量转化 (4)(4)实验结论实验结论: : 光合作用释放氧气光合作用释放氧气; ; 叶绿体是光合作用的部位。叶绿体是光合作用的部位。 光合作用与能量转化 光合作用的原理和应用 光合作用与能量转化 二氧化碳水阳光 而能够利用他们合成有机物的是 能进行光合作用的细胞 光合作用与能量转化 一、光合作用概念和反应式一、光合作用概念和反应式 1.1.概念概念: :绿色植物通过绿色植物通过_,_,利用光能利用光能, ,将二氧化碳将二氧化碳 和水转化成储存着能量的有机物和水转化成储存着能量的有机物, ,并且释放出并且释放出_的的 过程。过程。 2.

6、2.反应式反应式:_:_。 叶绿体叶绿体 氧气氧气 COCO2 2+H+H2 2O (CHO (CH2 2O)+OO)+O2 2 CH2O代表糖类 光合作用与能量转化 光合作用如何进行的？ 我们了解科学家做过的一些实验。 通过实验来探究一下。 光合作用与能量转化 1937年希尔反应 铁盐或其 他氧化剂 氧气 植物放出的氧气是 水在光下被分解和氧 化得到的，这种水的 光氧化反应与CO2的还 原可分开进行。 离体叶绿体悬浮液 (有H2O没有CO2) 材料： 条件： 处理措施： 结果： 光合作用与能量转化 1941年鲁宾和卡门（同位素标记法） H H2 218 18O O CO CO2 2H H2

7、2O O C C18 18O O2 2 第一组第二组 O O2 2 18O2 氧气全来源于水 光合作用与能量转化 1954年阿尔农 在光照下，叶绿体可合成ATP，1957年 他发现这一过程总与水的光解相伴随 光合作用与能量转化 实验表明： 1.光合作用释放的氧气中的氧元素全来自水 2.氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学 反应 是否需要光能 光反应暗反应（碳反应） 光合作用与能量转化 H2O 水的光解水的光解 O2 NADPH ADP+Pi 酶酶 ATP 光反应光反应 能量转化能量转化: 光能光能ATP、NADPH中活跃的化学能中活跃的化学能 光能光能 三、光合作用的过程三、光合作用的过程 1

8、.1.作为活泼的还作为活泼的还 原剂参与暗反应原剂参与暗反应 2.2.储存能量储存能量 光合作用与能量转化 条件条件 ：光、光、 色素、色素、酶酶 场所：场所： 物质物质 变化变化 水的光解：水的光解： ATP的合成：的合成： 叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄膜上 H2O H+O2 光光 叶绿体中的色素叶绿体中的色素 ADPPi光能光能 ATP 酶酶 光能光能 1.光反应阶段光反应阶段 能量转变：能量转变： ATP、NADPH中活跃的化中活跃的化 学能学能 产物：产物：NADPH、O2、ATP NADP+H+2e- NADPH 光合作用与能量转化 COCO2 2+H+H2 2O (CHO (C

9、H2 2O)+OO)+O2 2 光合作用与能量转化 暗反应中暗反应中COCO2 2是如何转变为糖类？是如何转变为糖类？ 阅读课本阅读课本P104,第二、三自然段，回答以下问题第二、三自然段，回答以下问题 1.卡尔文实验的方法？卡尔文实验的方法？ 3.生成的生成的C3【三碳化合物三碳化合物】进行的反应？如何反应？进行的反应？如何反应？ 结合卡尔文的探究发现过程，构建结合卡尔文的探究发现过程，构建C C元素转移元素转移 途径模型途径模型【3 3个反应物与生成物之间关系个反应物与生成物之间关系】 2. 从外界吸收的从外界吸收的COCO2 2进行的反应？如何反应？进行的反应？如何反应？【用用 反应式表

10、示反应式表示】 COCO2 2的固定：的固定： COCO2 2的还原（三碳化合物的还原）的还原（三碳化合物的还原） C C5 5的生成的生成 同位素示踪法同位素示踪法 光合作用与能量转化 CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的 固定固定 三碳化合物三碳化合物 2C3 C C3 3的的 还原还原 叶绿体基质叶绿体基质 多种酶多种酶 H H2 2O O 类囊体膜类囊体膜 酶酶 Pi ADP ATP NADPH 糖类糖类 卡尔文循环卡尔文循环 光合作用与能量转化 H2O 水的光解水的光解 O2 NADPH ADP+Pi 酶酶 ATP co2 C5 光反应光反应 2c3 固固 定定 供氢供

11、氢 酶酶 供能供能 还还 原原 (CH2O) 糖类糖类 多种酶多种酶 参加催化参加催化 暗反应暗反应 能量转化能量转化: 光能光能ATP活跃化学能活跃化学能 稳定化学能稳定化学能 光能光能 三、光合作用的过程三、光合作用的过程 光合作用与能量转化 条件：条件： 不需光，需多种酶不需光，需多种酶 场所：场所： 叶绿体基质叶绿体基质 物质物质 变化变化 CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3 酶酶 C3的还原：的还原： ATP中活跃中活跃 的化学能的化学能 2.暗反应阶段暗反应阶段 C3+ NADPH (CH2O) 酶酶 ATP ADP+Pi 能量转变：能量转变： 有机物中稳有机物中稳 定的化

12、学能定的化学能 产物：产物：（CH2O ）、）、 ADP 、 Pi C C5 5 光合作用与能量转化 联系联系 比较光反应、暗反应比较光反应、暗反应 光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段 条件条件 场所场所 物质变化物质变化 能量变化能量变化 光光、色素、酶、色素、酶 不需光、酶、不需光、酶、NADPH、ATP 叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中 水的光解；水的光解； ATP 的形成的形成 CO2的固定；的固定； C3的还原的还原 ATP中活中活 跃化学能跃化学能 光能光能 ATP中活中活 跃化学能跃化学能 有机物中稳有机物中稳 定化学能定化学能 光反应是暗反应的基础，为

13、暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPHNADPH 和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi 【紧密紧密 联系，密不可分联系，密不可分】。 光合作用与能量转化 H2O O2 NADPH ADP+Pi ATP CO2 2C3 C5 (CH2O) 糖类 光合作用的过程光合作用的过程 光合作用与能量转化 三、光合作用的过程三、光合作用的过程 1.1.写出图中序号代表的物质或过程写出图中序号代表的物质或过程: : 光合作用与能量转化 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ NADPHNADPHATPATP COCO2 2(CH(CH2 2

14、O)O) 光反应光反应暗反暗反 应应 光合作用与能量转化 2.2.光反应阶段光反应阶段: : (1)(1)场所场所: :叶绿体的叶绿体的_。 (2)(2)条件条件:_:_、_和有关的和有关的_。 (3)(3)物质变化物质变化: : 水的光解水的光解:H:H2 2O _+_O _+_ ATPATP的合成的合成:ADP+Pi+:ADP+Pi+能量能量 _。 (4)(4)能量变化能量变化: :将将_转变为活跃的转变为活跃的_。 类囊体薄膜类囊体薄膜 光光色素色素酶酶 1 2 O O2 2 2NADPH2NADPH ATPATP 光能光能化学能化学能 光合作用与能量转化 3.3.暗反应阶段暗反应阶段:

15、 : (1)(1)场所场所: :叶绿体内的叶绿体内的_中。中。 (2)(2)条件条件:_:_的催化。的催化。 (3)(3)物质变化物质变化: : COCO2 2的固定的固定:CO:CO2 2+C+C5 5 2C 2C3 3 C C3 3的还原的还原:C:C3 3 (CH (CH2 2O)O) C C3 3 C C5 5 叶绿体基质叶绿体基质 酶酶 光合作用与能量转化 (4)(4)能量变化能量变化:_:_中活跃的化学能转变为有机物中中活跃的化学能转变为有机物中_ _。 ATPATP稳稳 定的化学能定的化学能 光合作用与能量转化 光合作用原理的应用光合作用原理的应用 影响影响光合作用强度光合作用强

16、度的因素？的因素？ 光合作用强度：植物通过光合作用在单光合作用强度：植物通过光合作用在单 位时间、单位面积上制造的糖类的数量位时间、单位面积上制造的糖类的数量 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能光能 叶绿体叶绿体 l 主要外界影响因素：主要外界影响因素：COCO2 2的浓度，光照的浓度，光照 强度、温度的高低、必需矿物质元素，强度、温度的高低、必需矿物质元素， 水分等。水分等。 l 内部因素：叶绿体（光合色素、酶）数量内部因素：叶绿体（光合色素、酶）数量 光合作用与能量转化 H2O O2 NADPH ADP+Pi ATP CO2 2C3 C5 (CH2O) 糖类 光合作用的过程光合作用的

17、过程 光合作用与能量转化 条件C3C5NADPH和ATPCH2O含量 光照由强到弱 CO2供应不变 光照由弱到强 CO2供应不变 CO2由充足到不足 光照强度不变 CO2由不足到充足 光照强度不变 环境因素变化对光合作用中物质的影响 增 加 减 少 减少减少 减 少 增 加 增加增加 减 少 增 加 增加 减少 增 加 减 少 减少增加 光合作用与能量转化 图中图中A A点表示：点表示： 。 COCO2 2浓度达到植物所需的最大值，光浓度达到植物所需的最大值，光 合速率不再上升合速率不再上升 B CD COCO2 2浓度：浓度： 光合作用与能量转化 光合作用是在光合作用是在 的催化下进行的，温

18、度直接影的催化下进行的，温度直接影 响响 ； B B点表示：点表示： ； BCBC段表示：段表示： ； 酶的活性酶的活性 酶酶 此温度条件下，光合速率最高此温度条件下，光合速率最高 超过最适温度，光合速率随温度升高而下降超过最适温度，光合速率随温度升高而下降 温度：通过影响酶的活性而影响光合作用，主要制约 暗反应 光合作用与能量转化 光合作用与呼吸作用 光合作用与能量转化 光合作用反应式： 呼吸作用反应式： 光合作用与能量转化 线粒体线粒体 叶绿体叶绿体 外界环境外界环境 光合作用与能量转化 图中图中A A点含义：点含义： ； B B点含义：点含义： ； C C点表示：点表示： ； 若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表 植物。植物。 光照强度为光照强度为0 0，只进行细胞呼吸，只进行细胞呼吸 光合作用强度与细胞呼吸强度相等，光合作用强度与细胞呼吸强度相等， 光合作用强度不再随光照强度增强而增强，光合作用强度不再随光照强度增强而增强， 阴生阴生 光合作用与能量转化 线粒体线粒体 叶绿体叶绿体 外界环境外界环境 光合作用与能量转化 线粒体线粒体 叶绿体叶绿体 外界环境外界环境 光合作用与能量转化 化