5.4_能量之源

1、追根溯源，对于绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是太阳能。将光能转换成细胞能够利用的化学能的是光合作用。进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能。,第4节 能量之源光与光合作用,韭黄,韭菜,缺少叶绿素,提取和分离叶绿体中的色素,实验原理： 1.提取：叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如无水乙醇、丙酮等。所以可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素。 2.分离：绿叶中的色素不止一种，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分离。,步骤：剪碎加药品研磨过滤,制备滤纸条：长6cm 宽1cm 剪去一端的两角 在距离剪角

2、一端1cm处用铅笔画一条线,画滤液细线：细、直、齐、色浓。 用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画23次。,分离色素：3ml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，轻轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。,分离色素, 溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢,层析液,滤液细线,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),滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？,课后习题,1 、从绿叶中提取色素，选取的最佳叶片应是（ ）。 A. 肥嫩多汁的叶片 B. 革质叶片 C. 刚刚长出来的小嫩叶 D.

3、 鲜嫩，颜色浓绿的叶片 2 、绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开的原因是（ ）。 A. 色素提取液中的不同色素已经分层 B. 阳光的照射使各种色素能彼此分开 C. 色素在层析液中的溶解度不同 D. 丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度不同 3 、在绿叶中色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其目的是（ ）。 A. 防止叶绿素被破坏 B. 使叶片充分研磨 C. 使各种色素充分溶解在无水乙醇中D. 使叶绿素溶解在无水乙醇中 4 、下列关于 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验描述中，不属于实验要求的是（ ）。 A. 提取高等植物叶绿体中的色素 B. 用纸层析法分离色素 C. 了解各种色素的

4、吸收光谱 D. 验证叶绿体中所含色素的种类,D,C,C,C,C,5 、在进行 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是（ ）。 A. 滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果 B. 滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散 C. 色素会溶解在层析液中而使结果不明显 D. 滤纸条上的几种色素会混合起来。 6 、提取和分离叶绿体中色素的实验中，正确的操作顺序应该是（ ）。 A. 进行纸层析 制取滤液 在滤纸条上画线 将实验材料研磨 B. 制取滤液 进行纸层析 在滤纸条上画线 取滤液 再画线 C. 将实验材料剪碎、研磨 在滤纸条上画线 制取滤液 进行纸层析 D. 将实验材

5、料剪碎、研磨 制取滤液 在滤纸条上画线 进行纸层析,C,D,叶绿体中的色素提取液,叶绿素主要吸收_ 类胡萝卜素主要吸收_,蓝紫光,蓝紫光、红光,光合色素的作用：吸收、传递、转化光能,根据物理知识，什么颜色的物体透过（反射）什么颜色的光，吸收其他颜色的光，白色物体反射各种色光，黑色物体吸收各种色光。,1817年 两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。 1865年 德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。,叶片中的叶肉细胞,绿叶,回顾,叶肉细胞 亚显微

6、结构模式图,叶绿体亚显微 结构模式图,叶绿体的结构,捕获光能的结构,色素 酶,基粒,由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含色素和酶,基质,含多种光合作用所必需的酶,1880年，美国科学家恩格尔曼,黑暗处用极细光束照射,暴露在光下,是不是仅绿色植物能进行光合作用呢？,含叶绿体的真核细胞能进行光合作用，含有光合色素的原核生物也能进行光合作用。例如：除绿色植物外，含叶绿体的非绿色植物如褐藻（海带等）、红藻（紫菜等）等，不含叶绿体的原核生物蓝藻、某些细菌（如绿硫细菌、紫硫细菌）也能进行光合作用。但绿硫细菌、紫硫细菌等进行光合作用不放氧气。,光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径 。,全球

7、40个国家 粮食短缺,非洲饥饿的孩子们等待着联合国的救济粮,依赖 光合作用,什么是光合作用？,光合作用是指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。,车间,动力,基质,?,光合作用,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,酶,酶,二、光合作用的原理和应用,2000多年前 亚里士多德(Aristotle),问题：植物生长所需的物质来自何处？,认为：构成植物 体的原料是土壤 植物增加的重量=土壤减少的重量,光合作用的探究历程,五年后,1648年比利时海尔蒙特的实验,柳树增重80kg 土壤只减少0.06kg,结论：植物增重主要来自水分,1771年英国普利斯

8、特利实验,普利斯特利实验,结论：植物可以更新空气,1779年，荷兰 英格豪斯的实验,实验重复了500多次,结论：只有在光照下只有绿叶才可以更新空气,光合作用的探究历程,1785年，发现了空气的组成，科学家在明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳,1845年，德国的科学家梅耶指出：植物光合作用时，把光能转换成化成化学能储存起来。,光合作用的探究历程,依据：能量转换和守恒定律,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,1864年萨克斯的实验,结论：绿色叶片光合作用产生淀粉,同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。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

9、弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。,同位素标记法,同位素标记法研究,同位素18O标记H2O和CO2,光合作用的探究历程,结论：光合作用释放的氧来自水,光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是CO2,20世纪0年代,美国科学家卡尔文,碳的同位素 C 标记CO2,14,CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。,光合作用的探究历程,问题讨论,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?,一、光合作用的过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,新课,H2O,类囊体膜,酶,1.光反应阶段,酶,光,色素,叶绿体内的类囊

10、体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,CO2,糖类,五碳化合物 C5,蛋白质,脂质,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,基质 多种酶,2.暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,多种酶、,H 、ATP,整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？,物质变化：,无机物,能量变化：,光能,光合作用的实质：,有机物,糖类等有机物中的化学能,光合作用的过程,光反应阶段,暗反应阶段,co2,2c3,水在光下分解,C5,ATP,ADP+Pi,酶,供能,H,供氢,O2,固 定,还 原,多种酶 参加催化,(CH2O),氨基酸

11、,脂肪,酶,小结,需要光 色素、酶,不需要光 酶,类囊体膜上,基质中,水的光解；ATP的合成,CO2的固定；C3的还原,ATP中活 跃化学能,ATP中活 跃化学能,光能,有机物中稳 定化学能,光反应 为 暗反应 提供 H 和ATP，,暗反应 为 光反应 提供 ADP 和Pi 。,三、影响光合作用的因素和化能合成作用,探究环境因素对光合作用的影响,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。,实验步骤：

12、,打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径1cm) 抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2等) 小圆形叶片沉水底：将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底,实验流程,实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。,不同光照强度对光合作用的影响,四、光合作用原理的运,植物自身因素 环境因素对光合作用的影响,1）光照,2）温度,3）二氧化碳浓度,4）水分,5）矿质元素,影响光合作用的主要外界因素 光照 光是光合作用的能量来源，是叶绿体发育和叶绿素合成

13、的必要条件 二氧化碳 二氧化碳是光合作用的原料之一 温度 由于温度可以影响酶的活性，因而对光合速率有明显影响 水分 叶片接近水分饱和时，才能进行正常的光合作用 矿质营养 矿质元素直接或间接影响光合作用 光合速率的日变化 一天中，光强日变化对光和速率日变化的影响最大,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 2、单位时间内光合作用吸收CO2的量 3、单位时间内光合作用放出O2的量,影响光合作用的因素,光照强度,CO2 吸 收 量,O,CO2 释 放 量,光照强度,A,B,C,阳生植物,A A-B B B以后,D,一天的时间,光合作用效率,O,光照强度,12,13,11,光合作用

14、效率与光照强度、时间的关系,A,B,C,D,E,10,15,14,温度,光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接 影响酶的活性。一般植物在1035下正 常进行光合作用。,温度,酶活性,1）温度,2）温度是影响气孔开闭的因素之一,光合作用强度,应用：农作物增产措施,a 适时播种: b 温室栽培：,盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺少CO2而光合作用强度下降。,3.CO2浓度,CO2浓度,N：光合酶和ATP的重要组分 P：ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 Mg：叶绿素的重要组分,6.矿质营养,多因子对光合作用速率的影响,P点：,Q点：,限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高,横坐标