能量之源-光与光合作用 省赛获奖 详细版课件

1、第四节 能量之源光与光合作用祁阳一中：席少明1.捕捉光能的色素 类胡萝卜素（含量占总量1/4） 叶绿素(含量占总量3/4)一、捕捉光能的色素和结构 叶绿素a（3：蓝绿色） 叶绿素b（1：黄绿色）胡萝卜素（1：橙黄色）叶黄素（2：黄色）类囊体膜叶绿素a 叶绿素a （C55H72O5N4Mg）叶绿素b （C55H70O6N4Mg）胡萝卜素（C40H56）叶黄素 （C40H56O2）， 色素分子式太阳光太阳光由不同波长的光组成，到达地表的光波长约从300nm的紫外光到2000nm的红外光；但与光合作用有关的光只是可见光（波长范围在400nm700nm之间）；当太阳光通过三棱镜后，白光分为红、橙、黄、

2、绿、青、蓝、紫七色连续光谱，就是太阳的连续光谱。叶绿素a叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素的吸收蓝紫光。 Waverlength(nm)Relative absorbtance4、色素的分离：胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)5、色素带(胡叶ab)四种色素为什么会分离？因为四种色素在层析液中的溶解度不同，随层析液往上扩散的速度也就不同。实验六：叶绿体中的色素的提取和分离2、制备滤纸条：3、画滤液细线：1、提取色素：叶绿体中色素的提取和分离 1、叶绿素的提取原理：2、叶绿素的分离原理：3、二氧化硅的作用：4、碳酸钙的作用：5、丙酮的作用：6、层析液的

3、作用：依据相似相溶原理使研磨充分。防止叶绿体中的色素受到破坏。不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的在滤纸条上扩散地快溶解并提取色素分离色素捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)能量之源光与光合作用叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光蓝紫光、红光捕获光能的色素分布在_叶绿体类囊体的薄膜上胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b基粒：囊状结构的薄膜是绿色的。2.叶绿体的结构类囊体基粒2022/9/16161.下列标号各代表： _ _2.在上分布有光合作用所需的 和 ，在中也分布有光合作用所需的 。 基质酶 外膜内膜类囊体膜基粒色素酶 6恩格尔曼实验隔

4、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结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。1、为什么水绵是合适的实验材料？2、他是如何控制实验条件的？3、他是如何对照的？水绵具有细而长的叶绿体，便于观察选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响选用极细的光束，并用好氧细菌检测：准确判断释放氧气的部位讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？分以下几个问题：自身对照 光合作用概念 光合作用是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。二.光合作用的原理和应用 探究光合作用，科学家们用了200多年的时间，经过无数次的实验。

5、目前，对光合作用更深层次的探索还在进行。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。1.光合作用的探究历程1771年普利斯特利的实验（英国）1771年英国普里斯特利的实验结论:绿色植物具有更新空气的能力。1779年英格豪斯的实验（荷兰）结论：只有在阳光照射下才能成功，只有绿叶才能更新污浊的空气。1779年，英格豪斯的实验1854年德国的梅耶提出：植物在光合作用时，能把光能转换成化学能储存起来。1864年，萨克斯的实验（德国）1864年德国萨克斯的实验碘蒸气处理一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片 绿色叶片在光的作用下产生了淀粉结论:黑暗，无空气极细光束完全

6、曝光想一想：恩格尔曼(1880年)的实验在设计上有何巧妙之处？1、实验材料的选择：水绵，细胞中有细长、带状且螺旋状分布的叶绿体，利于观察；2、环境选择：黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响；3、光束：极细的光束照射水绵，且利用好氧细菌检测，可以准确判断水绵细胞中释放O2的部位；4、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完全由光照引起。恩格尔曼实验结论: 光合作用可以释放氧气， 氧气由叶绿体释放什么叫同位素标记法？ 同位素可用于追踪物质运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。 1939

7、年鲁宾与卡门的实验（美国） 光合作用中释放的氧气来自于水结论:光合作用的探究历程：（1）1771年普利斯特利：植物可 空气1979年英格豪斯：普利斯特利实验只有在 下才能成功，植物体只有 才能更新污浊的空气1845年梅耶：植物在进行光合作用时把 能转换成 能储存起来1864萨克斯：光合作用产物除氧气外还有 1880年恩格尔曼：光合作用场所是叶绿体1939年鲁宾、卡门：光合作用释放的氧气来自 。更新阳光照射绿叶光化学能淀粉水年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿

8、色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所1939鲁宾 卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO22、光合作用探索历程光合作用的反应式：光能叶绿体CO2+H2O* （CH2O）+O*23.光合作用的过程光合作用的总反应式:CO2 + H2O (CH2O) + O2光能叶绿体条件:光照原料:CO2、H2O产物:(CH2O)糖类、O2场所:叶绿体2、光合作用的过程1.光反应阶段：2.暗反应阶段:类囊体膜上进行叶绿体基质中进行条件 ：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 H2O H+O2光、酶叶绿

9、体中的色素ADPPi ATP光、酶叶绿体中的色素光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中光反应阶段条件：不需光，需多种酶场所：叶绿体的基质中过程CO2的固定：CO2C5 2C3酶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ATPADP+PiCO2 五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3C3的还原叶绿体基质多种酶糖类H2O类囊体膜酶Pi ADPATPH光反应过程暗反应过程光合作用过程 CO2+H2O （CH2O）+O2叶绿体光能糖类叶绿体中的色素光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段光能co22c3H2O水在光下分解C5ATPADP+

10、Pi酶供能H供氢O2 固 定还 原多种酶参加催化(CH2O)氨基酸,脂肪 定量表示环境因素对光合作用的影响 光能 叶绿体光能 叶绿体CO2 + H2O (CH2O)+O2 CO2+2H2O* (CH2O ) + O2* + H2O光能叶绿体6CO2 + 12H2O* C6H12O6 + 6O2 * + 6H2O光反应阶段与暗反应阶段的比较项目光反应阶段暗反应阶段场所条件物质变化能量变化类囊体膜叶绿体基质中需光,色素和酶不需光和色素;需多种酶2H2O 光 4H+O2CO2的固定：CO2+C5 2C3C3的还原：2C3 （CH2O） H，ATP酶光能转变为活泼的化学能，储存在ATP中光ADP+Pi

11、 ATP酶ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能1.光反应为暗反应提供还原剂H、能量(ATP) ；2.暗反应为光反应补充ADP和Pi。光反应与暗反应的联系光反应与暗反应是一个整体，二者紧密联系、缺一不可3、光合作用原理的应用延长光合作用时间：轮种不同植物。增加光合作用的面积：合理密植。影响光合作用的主要因素：1、光：光合作用的能量来源；2、温度：影响酶活性；3、水：光合作用的原料和反应介质；4、叶绿体：光合作用的场所；5、CO2：光合作用的原料6、必需矿质元素光、肥、热、水、气新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称。新陈代谢的概念新陈代谢同化作用异化作用把从外界环境中获取的营

12、养物质，转变成自身的组成物质储存能量分解自身的一部分组成物质，把分解的最终产物排出体外释放能量物质代谢能量代谢新陈代谢的基本类型同化作用判断依据：能否利用无机物 制造有机物。类型自养型：利用无机物制造有机物，并且储存能量。异养型：将外界现成的有机物转变成自身的有机物，并且储存能量。同化作用的两种类型自养型光能自养：以光能为能量，CO2为碳源化能自养：利用体外无机物氧化释能，以 CO2为碳源。人、动物、营腐生、寄生生活的真菌、多数细菌绿色植物：CO2H2O （CH2O）O2硝化细菌：能 量CO2H2O（CH2O）O2异养型以现成的有机物为能量和碳源光硝化细菌能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所

13、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 NH3 HNO2+能量硝化细菌 HNO2 HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O C6H12O6+ 6O2能量化能自养型(化学能)（一）光合作用的总反应式：光 能叶绿体H2O+CO2 （CH2O）+O26CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体若光合作用的产物为C6H12O6,则总反应式为：光合作用光光光AC D吸收、传递光能的色素eH2Oeee2H+O2光能转换成电能NADP+NADPHADP+PiATP电能转换成活跃的化学能二、光合作用的过程知识结构：C3C5CO2还原固定（

14、CH2O）活跃的化学能转换成稳定的化学能（二）光合作用的过程：2H2O O2+4H+4e-光色素水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：暗反应ADP + Pi + 电能 ATP 酶（活跃化学能）NADP+2e+H+ NADPH酶光反应中能量转化的实际过程电能活跃的化学能光能光反应（二）光合作用的过程：暗反应CO2NADPHNADP+ATPADP+Pi（CH2O）酶C52C3供氢+H2O(ATP的水解)（二）光合作用的过程：光反应与暗反应的关系：光反应为暗反应提供H(还原剂)和ATP(能量) ,暗反应为光反应提供ADP和Pi(物质原料)。紧密联系，同时进行。CO2 C52C3(CH2O)供氢酶

15、多种酶参加催化O2HADP+PiATP 酶H2O叶绿体中的色素光能(三)、关于总光合量与净光合量的比较 ：(1)光合作用实际CO2消耗量= 实测植物CO2消耗量 + 细胞呼吸CO2释放量光照强度(2)光合作用实际产氧量（叶绿体产氧量）=实测植物氧气释放量 + 细胞呼吸耗氧量。氧气释放量氧气吸收量光照强度()光合作用葡萄糖净生产量（葡萄糖积累量）=光合作用实际葡萄糖生产量 细胞呼吸葡萄糖消耗量葡萄糖积累量葡萄糖消耗量消耗的葡萄糖量光照强度 凡光合作用量的问题，首先判准是实际光合作用还是净光合作用利用关系“实际光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量”并结合题意作答。（四 ）、 “实际光合量”与“净光

16、合量”的比较1：“实际光合量”与“净光合量”的比较项目实际光合量净光合量有机物O2量CO2量植物（或叶片、叶绿体）产生或制造量植物积累量；收获植物所得的有机物量植物体或叶片产生或制造量；叶绿体释放量植物体（或叶片）释放量；植物所处外界环境中氧气的增加量植物体（或叶片）固定（或同化量）；叶绿体吸收量植物体（或叶片）从外界吸收量；植物所处外界环境中二氧化碳的减少量光合作用与呼吸作用强度相等光合作用强度大于呼吸作用强度光合作用强度小于呼吸作用强度2.同一叶肉细胞光合作用与呼吸作用强度不同时气体吸收和释放情况(五).影响光合作用速率的因素及在农业上的应用光照强度A点光照强度为0，只进行呼吸作用, A点

17、为呼吸作用强度AB段表明随光照强度加强，光合作用逐渐加强；B点:光合作用强度=呼吸作用强度，称B点为光补偿点BC段表明随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了,C点为光合作用的饱和点。 C光照强度OABC光照强度（3）当CO2浓度适当升高时,B、两点应怎样移动？光照强度对光合作用的影响：向左移动C：向右移动（4）当适当提高温度时,B、两点应怎样移动？：向右移动C：向右移动氧气释放速率光照强度在生产上的应用：适当提高光照强度；延长光合作用时间；增加光合作用面积合理密植；对温室大棚用无色透明玻璃。 C(五).影响光合作用速率的因素及在农业上的应用光照强度（五）影响光合作用速率

18、的因素及在农业上的应用 ：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。温室栽培植物时，可增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。 光合面积（叶面积指数=总叶面积土地面积）在生产上的应用：A光合作用实际量B干物质量C呼吸量物质量0 2 4 6 8叶面积指数（五）影响光合作用速率的因素及在农业上的应用 ：在生产上的应用:温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥，使根部吸收的CO2增多。大田生产应“正其行，通其风”，即为其提高CO2浓度而增加产量。 3二氧化碳浓度A光合速率0 2

19、浓度在生产上的应用：适时播种；温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温；植物“午休”现象原因之一 。温度(五).影响光合作用速率的因素及在农业上的应用5.水分6.叶龄7.矿质元素(五).影响光合作用速率的因素及在农业上的应用内部因素1）不同植物2）不同部位3）不同生育期P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的 因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子。 8多因子影响关键点：(五).影响光合作用速率的因素及在农业上的应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温，增加光合作用

20、酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，进一步提高光合速率。 当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节或增加浓度来充分提高光合效率，以达到增产的目的。 在生产上的应用：8多因子影响(五).影响光合作用速率的因素及在农业上的应用如何提高作物产量提高光能利用率的途径延长光合作用时间增大光合作用面积提高光合作用效率光（光强,光质 ）CO2温度、矿质元素含水量间作,合理密植轮作实验原理：利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积

21、累，结果使原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的强弱。探究环境因素对光合作用的影响观察与记录一、不同光照强度对光合作用的影响烧杯光照（日光灯）距离光照强度叶子圆片上浮所需时间第一片第二片第三片第四片140W5cm240W30cm340W50cm结论：在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强5.光合作用与呼吸作用的区别：光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物产物O2、葡萄糖等有机物CO2、H2O等能量转换贮藏能量的过程光能活跃的化学能稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能活跃的化学能发生部位有叶绿体的细胞、叶绿体活细胞、线粒体、细胞质基质发生条件光照下才可发生光下、暗处都可发生练习：1、光合作用中，糖类是 在 阶段形成的，O2是在 阶段形成的，ATP是在 阶段形成的。暗反应光反应光反应2.用含14C的14CO2来追踪研究C在光合作用中的转移途径，其途径最可能是 （ ） A.CO2叶绿素ATP B.CO2三碳化合物ATP C.CO2三碳化合物糖类 D.CO2叶绿素糖类c3.在光合作用过程中，光反应为暗反应提供了( ) A.ADP、H B. ADP、O2 C.ATP、H D.ATP、O2c4.夏季的中午光照最强，一些旱生植物的光合作用不但没增强，反而下降。主要原因是 (