《能量之源——光与光合作用》参考课件1

1、第四节第四节 能量之源能量之源 光与光合作用光与光合作用能量的最终来源是能量的最终来源是光能光能学习目标学习目标 1、说出绿叶中、说出绿叶中色素色素的种类和作用。的种类和作用。 2、说出叶绿体的、说出叶绿体的结构结构和和功能功能。 3、识记光合作用的、识记光合作用的概念概念以及对它的以及对它的认识过程认识过程。 4、尝试、尝试探究探究影响光合作用强度的环境因素。影响光合作用强度的环境因素。 5、说出光合作用的、说出光合作用的原理原理的应用。的应用。 6、简述、简述化能合成作用化能合成作用。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？2.为

2、什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。光合作用。不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光提取和分离叶绿体中的色素提取和分离叶绿体中的色素实验原理：实验原理： 1.1.提取：叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂提取：叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如无水乙醇中，如无水乙醇、丙酮等。所以可以用无水丙酮等。所以可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素。乙醇提取叶绿体中的色素。2.2.分离：绿叶中的色素不止一种，它们都能溶分离：绿叶中的色素不

3、止一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢，因而可用纸层析法进行散得快；反之则慢，因而可用纸层析法进行分离。分离。步骤：剪碎步骤：剪碎加药品加药品研磨研磨过滤过滤 制备滤纸条：长制备滤纸条：长6cm 宽宽1cm 剪去一端的两角剪去一端的两角在距离剪角一端在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条线处用铅笔画一条线 画滤液细线：画滤液细线：细、细、直、直、齐、色浓齐、色浓。 用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液

4、干燥后再画均匀地画，待滤液干燥后再画23次。次。 分离色素：分离色素：3ml层析液，将滤纸条有滤液细层析液，将滤纸条有滤液细线的一端朝下，略微倾斜靠着烧杯内壁，轻线的一端朝下，略微倾斜靠着烧杯内壁，轻轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝类胡萝卜素卜素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(占占1/4)(占占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素实验关键实验关键1 1、选材时应注意选择、选

5、材时应注意选择鲜嫩、色浓绿鲜嫩、色浓绿。如菠菜。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。叶、棉花叶、洋槐叶等。3 3、画滤液细线时应以、画滤液细线时应以细、齐、直细、齐、直为标准，重为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复重复2-32-3次。次。4 4、层析时不要让滤液细线触及层析液层析时不要让滤液细线触及层析液。2 2、研钵是要放入、研钵是要放入少许少许的的二氧化硅二氧化硅和和碳酸钙碳酸钙。2 2、色素的吸收光谱、色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶

6、液类胡萝卜素溶液色素的吸收光谱图色素的吸收光谱图 400 500 600 700nm 400 500 600 700nm 1001005050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可 见 光 区叶绿素：吸收叶绿素：吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光类胡萝卜素：吸收类胡萝卜素：吸收蓝紫光蓝紫光 叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光蓝紫光。 注意：注意：因为叶绿素对绿光吸收因为叶绿素对绿光吸收最少最少，绿光被，绿光被反射反射回来，所以叶片才呈现回来，所以叶片才呈现绿色绿色。 结论：结论：问题：这些捕获光能的色素存

7、在于细胞中问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？的什么部位？叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图捕捉光能的色素存在于细胞中的什捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？么部位？捕获光能的结构捕获光能的结构色素色素 酶酶 分布：分布：主要分布在绿色植物的主要分布在绿色植物的叶肉细胞叶肉细胞 形态：形态：一般呈扁平的椭球形或一般呈扁平的椭球形或球形球形 功能：功能：光合作用的场所。光合作用的场所。 结构：结构： 外膜外膜内膜内膜基粒基粒由两个以上的类囊体堆由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄

8、膜上叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶含色素和酶基基质质含多种光合作用所必含多种光合作用所必需的酶需的酶透明，有利于光线的透过透明，有利于光线的透过 含叶绿体的含叶绿体的真核细胞真核细胞能进行光合能进行光合作用，含有光合色素的作用，含有光合色素的原核生物原核生物也能也能进行光合作用。例如：除绿色植物外，进行光合作用。例如：除绿色植物外，不含叶绿体的原核生物不含叶绿体的原核生物蓝藻蓝藻、某些、某些细细菌菌（如绿硫细菌、紫硫细菌）也能进（如绿硫细菌、紫硫细菌）也能进行光合作用。行光合作用。什么是光合作用？什么是光合作用？光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶叶绿体绿体，利用，利用光能光能，

9、把，把二氧化碳二氧化碳和水和水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机有机物物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。 车间车间动力动力产物产物原料原料2000多年前多年前亚里士多德亚里士多德(Aristotle) 问题：问题：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？认为认为：植物的物质积累来源于土壤植物的物质积累来源于土壤 植物增加的重量植物增加的重量=土壤减少的重量土壤减少的重量五年后五年后16481648年比利时海尔蒙特的实验年比利时海尔蒙特的实验结论：植物增重来自水分结论：植物增重来自水分只用纯净的雨水浇灌一段时间一段时间后后一段时间后一段时间后17711771

10、年英国普利斯特利实验年英国普利斯特利实验普利斯特利实验普利斯特利实验结论结论：植物可以更新空气植物可以更新空气1779年，荷兰年，荷兰 英格豪斯的实验英格豪斯的实验实验重复了实验重复了500500多多次次结论：只有在光照下只有绿叶才可以更新空气结论：只有在光照下只有绿叶才可以更新空气B组组A组组 17851785年，发现了空气的组年，发现了空气的组成，科学家才明确绿叶在光下成，科学家才明确绿叶在光下放出放出的气体是的气体是氧气氧气，吸收吸收的是的是二氧化碳二氧化碳 18451845年年，德国的科学家，德国的科学家梅耶梅耶依依据能量转换和守恒定律据能量转换和守恒定律指出：植指出：植物光合作用时，

11、把物光合作用时，把光能转换成化光能转换成化学能储存学能储存起来。起来。科学探究过程的六个方面科学探究过程的六个方面 提出问题提出问题 植物光合作用的产物除氧气之外还有什么？植物光合作用的产物除氧气之外还有什么？ 作出假设作出假设 植物光合作用的产物还有淀粉植物光合作用的产物还有淀粉 设计实验设计实验 进行实验进行实验 分析结果，得出结论分析结果，得出结论 表达与交流表达与交流18641864年萨克斯的实验年萨克斯的实验饥饿处理饥饿处理光照光照酒精酒精脱色脱色碘蒸汽处理碘蒸汽处理结论结论：绿色叶片光合作用产生淀粉绿色叶片光合作用产生淀粉1880年，美国年，美国科学家恩格尔科学家恩格尔曼曼的实验的

12、实验 把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没没有空气的黑暗环境中有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射，然后用极细的光束照射水绵。他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的水绵。他发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则部位集中；如果临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光的部位分布在叶绿体所有受光的部位氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物光合作用的场所 光合作用的原料，产物，场所和条件是光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？你能用一个反应式表示出来吗什么？你能用一个反应式表示出来吗?光能光能CO2+H2O叶绿叶绿体体（CH

13、2O）+O2 同位素标记法同位素标记法(P102)研究研究C18O2 CO2H2OH218O光照下光照下的小的小球藻悬球藻悬液液O218O2AB1939年，鲁宾和卡门同位素年，鲁宾和卡门同位素18O标记标记H2O和和CO2，使之使之成为成为H218O和和C18O2结论：光合作用释放的氧来自水结论：光合作用释放的氧来自水光合作用释放的光合作用释放的O2到底是来自到底是来自H2O ，还是还是CO22020世纪世纪0 0年代年代, ,美国科学家卡尔文美国科学家卡尔文( CH2 O)14CO214 碳的同位素碳的同位素 C 标记标记CO214CO214CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中中的碳在光合

14、作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环卡尔文循环。光合作用的过程光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应根据根据反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP1.光反应阶段光反应阶段酶酶光光色素色素叶绿体内的类囊体薄膜上叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：水的光解：H2O H + O2光能光能ATP的合成：的合成：ADPPi 能量能量（光能光能） ATP酶酶条件条件 ：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中HCO2 2糖类糖类 五碳

15、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 2C3C C3 3的的还原还原 基质基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPHCO2 2糖类糖类 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 2C3C C3 3的的还原还原 基质基质多种酶多种酶HATP2.暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C C3 3的还原：的还原：ATPH 、ADP+Pi条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、 ATP中活跃的化学能中活跃的化学能转变为糖类等转

16、变为糖类等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能H 、ATP2C3 (CH2O)酶酶糖类糖类C5光反应光反应暗反应暗反应酶酶酶色素色素 酶酶联联 系系能量变化能量变化 物质变化物质变化场所场所条条件件光光暗暗 反反 应应 光光 反反 应应过程过程项目项目需要光需要光 色素、酶色素、酶不需要光不需要光 酶酶叶绿体叶绿体类囊体类囊体薄薄膜上膜上叶绿体叶绿体基质中基质中水的光解；水的光解；ATP的合成的合成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ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应光反应 为为 暗反应暗反应 提供提供

17、H 和和ATP，暗反应暗反应 为为 光反应光反应 提供提供 ADP 和和Pi 。 整个光合作用过程中的物质整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？变化和能量变化分别是什么？物质变化：物质变化：无机物无机物能量变化：能量变化： 光能光能转变转变转变转变光合作用的实质：光合作用的实质：有机物有机物糖类等有机物中的糖类等有机物中的化学能化学能叶绿体叶绿体中的色中的色素素光合作用的过程光合作用的过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段光能光能co22c3H2O水在光下分解水在光下分解C5ATPADP+Pi酶酶供能供能H供氢供氢O2 固固 定定还还 原原多种酶多种酶参加催化参加催化(CH

18、2O)氨基酸氨基酸,脂肪脂肪酶酶光能光能CO2+H2O叶绿叶绿体体（CH2O）+O2光合作用强度表示方法光合作用强度表示方法1、单位时间内光合作用产生有机物的量、单位时间内光合作用产生有机物的量2、单位时间内光合作用吸收、单位时间内光合作用吸收CO2的量的量3、单位时间内光合作用放出、单位时间内光合作用放出O2的量的量化能合成作用化能合成作用 细菌利用体外环境中的某些无机物氧化细菌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，这种合时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。成作用叫化能合成作用。 除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、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硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。物。化能合成作用 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 能量6CO2+6H2O (CH20)+6O2硝化细