154能量之源-光与光合作用

1、第4节 能量之源光与光合作用实验绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤： 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.观察和记录讨论： 1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？ 2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？一、捕获光能的色素实验结果：讨论：滤纸条上有几条不同颜色的色带？ 其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？绿叶中的色素有4种，可以归纳为两类：4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

2、）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）绿叶中的色素分析：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萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来2022/8/1152、色素的吸收光谱叶绿素溶液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溶液光合色素的作用：吸收、传递、转化光能色素的吸收光谱图 400 500 600 700nm 10050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可 见 光 区叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光色素：在(基粒)类囊体

3、的薄膜上酶：(基粒)类囊体的薄膜上和叶绿体基质中二、叶绿体结构模式图1880年，恩格尔曼(C.Engelmann)的实验：极细的光束没有氧气的黑暗环境没有氧气的有光环境叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。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？ 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，有氧气的产生。叶绿体是进行光合作用的场所。讨论：（1）实验材料：选择水绵，它有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2）、环境：临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。（3）

4、、处理：用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2 部位。（4）、单一变量：进行黑暗与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。总结 叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，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。二、光合作用的原理和应用光合作用的定义 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。光合作用的探究历程（P101102）结论：水分是植物制造自身物质的原料。17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验结论：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

5、也能使空气变污浊？1779年，荷兰的英格豪斯 结论：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。（但没有指出是什么气体。） 到1785年，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1864年，德国萨克斯实验黑暗处理一昼夜让一张叶片一半曝光一半遮光光合作用的产物除氧气还有淀粉。用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？结论第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组180202美国鲁宾和卡门实

6、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。1.场所：叶绿体2.条件：光3.原料：二氧化碳、水4.产物：糖类 、氧气 通过以上的研究和探索，你能说出光合作用的场所、条件、原料、产物是分别是什么吗？CO2 + H2 * O光能叶绿体（CH2O)+ * O2你能用一个化学反应式表示出来吗?三、光合作用的过程CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2光合作用过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光反应有光可以进行吗？无光呢？暗反应有光可以进行吗？无光呢？有光才能反应有光、无光都能反

7、应H2O类囊体薄膜酶Pi ADPATP光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O H + O2光能（还原剂）ATP的合成：ADPPi 能量（光能） ATP酶光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中H场所：条件：物质变化能量变化:进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用O2暗反应阶段CO2的固定：CO2C5 2C3酶C3的还原：ATPH ADP+Pi叶绿体的基质中 ATP中活跃的化学能转变为糖类等 有机物中稳定的化学能2C3 (CH2O)酶糖类H 、ATP、酶场所：条件：物质变化能量变化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ATPHC5CO2 五

8、碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi ADPATPH糖类卡尔文循环O2 联系比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶酶、H、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解； ATP的生成CO2的固定； C3的还原ATP水解 ATP中活跃化学能光能ATP中活 跃化学能有机物中稳定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2元素来龙去脉光合作用完整反应式(计算式)四、光合作用原理的应用影响光合作用强度的因素？CO

9、2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。四、探究影响光合作用的因素：1.光照：(光合作用的动力)光照强度、光照时间、光质适当提高光照强度、延长光照时间促进光反应，产生更多的 ATP 和 H思考：如果其它条件正常，突然停止光照，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？C3C5、ATP、H光合速率2.CO2浓度：光合作用的原料之一适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行思考：夏天正午气孔关闭时C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？C3C5、ATP、H光合速率思考：如果

10、其它条件正常，突然停止CO2供应，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？C3减少、C5增加、ATP增加、H增加3.H2O：原料之一4.温度：影响酶活性5.矿质元素：叶绿素的组成元素g6.叶龄：光照/CO2/H2O/矿质元素光合速率光合速率温度光合速率叶龄光合作用原理的应用（1）影响光合作用的因素CO2、水份、光照的长短与强弱、光质、温度、矿质元素等（2）提高农作物光合作用强度的措施1、适当提高光照强度、延长光照时间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、合理密植光合作用： 绿色植物通过叶绿体，利用光能把CO2和H2O合成储存能量的有机物

11、，并且释放出氧气的过程。6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O光能叶绿体CO2 +H2O ( CH2O )+ O2光能叶绿体光合作用的实质（从物质和能量变化角度）物质变化：把无机物（CO2和H2O）转变为有机物能量变化：把光能转变为化学能，储存在有机物中 五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用（1）光对光合作用的影响光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。光照时间植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加光照强度叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。光的波长生产上应适时灌

12、溉，保证植物生长所需要的水分。 当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。（4）水分的供应 生产上使田间通风良好，供应充足的CO2 在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。（3）CO2浓度 生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。 温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。（2）温度六、化能合成作用 利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来把无机合成有机物。少数的细菌，如硝化细菌。2NH3+3O2 2HNO2+