5.4光合作用与能量转化 课件高一上学期生物人教版必修1

第四节光合作用与能量转化

情境导入植物工厂情境导入植物工厂思考靠人工光源生产蔬菜有什么好处？可以根据植物生长的情况调控光源的强度和不同色光，以使蔬菜进行光合作用，产量达到最大。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。无论是在植物工厂还是自然界，植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。？一、捕获光能的色素和结构

绿叶中色素的提取和分离

（1)原理提取色素：分离色素:色素能够溶于有机溶剂无水乙醇，不溶于水

1、实验：绿叶中色素的提取和分离无水乙醇层析液不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的扩散快,反之则慢(纸层析法)一、捕获光能的色素和结构①提取色素:提取色素使研磨充分防止研磨中色素被破坏无水乙醇:SiO2:CaCO3:（2)方法步骤新鲜的菠菜叶(色素含量高)取材研磨将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤将滤液收集到试管中,及时用棉塞将试管口塞严用

过滤，过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素。目的是防止乙醇挥发和色素氧化过滤收集单层尼龙布不用滤纸和纱布：易吸附色素，而影响实验结果

画滤液细线:防止色素带重叠积累更多色素 分离色素:滤液细线不能触及层析液:制备滤纸条:防止两边扩散速度快，保证色素带整齐剪去两角细﹑直﹑齐:重复画线:防止色素溶解在层析液中②分离色素：颜色橙黄色黄色蓝绿色黄绿色

宽窄(含量)４３1２溶解度快慢１２３４名称胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b（3）结果：①叶片不新鲜②画滤液细线次数少③研磨不充分④未加CaCO3⑤无水乙醇量太多色素带颜色过浅的原因胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b色素含量扩散速度答案如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置。应将滤液滴在a处还是b处？实验结果应会出现四个不同颜色的同心圆，最外层应是什么颜色？实验改进与思考

叶绿素溶液叶绿素主要吸收：类胡萝卜素主要吸收：类胡萝卜素溶液

（4）色素的吸收光谱：红光和蓝紫光蓝紫光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱可见光（波长为400-760），小于400是紫外光，大于760是红外光蓝紫光红光一般情况下,光合作用所利用的都是可见光1234一、捕获光能的色素和结构2、分布:叶绿体类囊体薄膜上3、色素种类:胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素（1/4）叶绿素（3/4）橙黄色黄色蓝绿色黄绿色色素(1)结构外表：①_______内部②_____③_____：由_______堆叠而成↓决定(2)功能：进行_________的场所。双层膜基质

基粒类囊体光合作用类囊体基粒(3)物质基础(1)在叶绿体内部巨大的膜表面上，

分布着许多吸收光能的_________。(2)在_________上和_

__________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素分子类囊体膜叶绿体基质叶绿体结构适合光合作用5、应用:蔬菜大棚4、色素的作用：吸收、传递、转化光能补充光源：红光或蓝紫光灯

选择无色的玻璃或塑料薄膜思考：1.用这种方法有什么好处？为什么？2.用绿色的可以吗？可提高光合作用强度，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光对绿光吸收最少3.为什么叶子呈现绿色？因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以呈绿色4.温室大棚应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？无色甲、乙、丙三盆麦苗哪个生长最快？丙>乙>甲无色透明薄膜绿色透明薄膜蓝紫色透明薄膜阳光甲乙丙思考：为什么植物春夏叶子翠绿？而深秋则叶片金黄呢？

叶绿素的含量高于类胡萝卜素，只显示出叶绿素的绿色秋季温度低，叶绿素被大量破坏，此时类胡萝卜素的颜色得以显现温度低于7℃，液泡内的花青素在酸性环境下变红6、影响叶绿素合成的因素：光照：促进叶绿素合成温度：低温抑制叶绿素合成，且原有叶绿素被破坏无机盐：Mg是合成叶绿素必需的小结：色素考点颜色橙黄色黄色蓝绿色黄绿色宽窄(含量)４３1２溶解度快慢１２３４名称胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b种类类胡萝卜素1/4叶绿素3/4吸收光谱蓝紫光红光和蓝紫光实验过程及现象

极细光束

均匀光照水绵好氧细菌极细光束照射完全曝光黑暗无空气好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所结论：

叶绿体功能的实验验证

资料1：1881年恩格尔曼实验（一）极细光束照射置于光下资料1：1881年恩格尔曼实验（一）

叶绿体功能的实验验证

大量好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，说明什么？光合作用主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用，释放氧气综上所述：叶绿体是进行光合作用的场所用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。资料1：恩格尔曼实验（二）结论：叶绿体的色素主要吸收______________红光和蓝紫光实验设计上有什么巧妙之处？①实验材料选择

和

。②没有空气的黑暗环境排除了

和

干扰。③用极细的光束照射，叶绿体上可分为

和

的部位，相当于一组

实验。水绵的优点是

；需氧细菌的优点是

。④临时装片暴露在光下的实验再一次

。水绵需氧细菌叶绿体呈螺旋带状，便于观察可确定释放氧气多的部位氧气光光照多光照少对比验证实验结果3、反应式：二、光合作用原理1、概念：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CO2+H2O光能叶绿体（CH2O)+O22、实质：合成有机物，储存能量4、探究光合作用原理的部分实验（1）19世纪末

氧气来自二氧化碳

甲醛→糖1928年甲醛对植物有毒害作用甲醛不能通过光合作用转化成糖

CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)离体的叶绿体，有H2O，无CO2的悬浮液中，加入铁盐，光照下放氧（2）1937年，希尔希尔反应：O2全部来自于H2O吗？结论：水的光解产生氧气离体叶绿体在适当条件下发生水的光解产生氧气的化学反应（水的光解）结论：光合作用产生的O2来自于

。同位素标记法②不能通过检测放射性判断。18O2不是放射性的同位素①对比实验水注意：（3）1941年鲁宾和卡门（方法：同位素示踪法）叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随光照下，叶绿体可合成ATP发现：H2OO2+NADPH+能量光照叶绿体ADP+Pi

ATP即在光下叶绿体内同时进行两个反应光照ATP水光解结论：光照下，水光解的同时合成ATP（4）1954年，阿尔农（5）1946年，卡尔文:同位素标记法CO214(CH2O)

有机物14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，称为卡尔文循环根据

，光合作用可以概括地分为

和

（现在也称为碳反应)两个阶段是否需要光能光反应暗反应暗反应光反应4、光合作用过程色素色素O2NADPHADP＋Pi酶ATP光反应色素光能NADP+H+H2O水的光解①条件：光、色素、酶②场所：③物质变化水的光解：ATP的合成：类囊体薄膜上光能⑤能量转变：ATP、NADPH中活跃的化学能④产物：O2、NADPH、ATPNADPH的合成：H2OO2

+H+光能H++NADP+NADPHADP＋Pi＋光能

ATP酶(还原型辅酶Ⅱ)(氧化型辅酶Ⅱ)2C3多种酶供能还原（CH2O）暗反应CO2C5固

定NADPHADP＋PiATPNADP+酶酶①条件：有无光都可，多种酶②场所：叶绿体基质③物质变化CO2的固定：C3的还原：ATP、NADPH中活跃的化学能⑤能量转变：有机物中稳定的化学能④产物：（CH2O)、ADP、Pi、NADP+CO2＋C52C3酶2C3

(CH2O)酶+C5NADPH、ATP为C3的还原提供还原剂和能量NADPH作用：光合作用过程：光反应

暗反应

光反