第4节 光与光合作用.ppt

1、主要能源物质：,能量的根本来源：,太阳能,糖类,直接供能物质：,ATP,细胞生命活动所需能量,ATP,糖类等有机物,太阳能,温故知新,细胞呼吸,光合作用,光合作用：,将光能转化成化学能的过程。,第4节 能量之源 光与光合作用,一、捕获光能的色素和结构,二、光合作用的原理和应用,白化苗,正常苗,叶绿体中色素的提取和分离,一、捕获光能的色素和结构,(一)实验,1.实验原理：,2.实验步骤：,3.实验结果：,4.注意事项：,1.实验原理:,（1）为什么用无水乙醇提取绿叶中的色素而不用水提取色素？ 若实验室中没有无水乙醇，能否用其它有机溶剂代替？,绿叶中的色素溶于无水乙醇等有机溶剂，但不溶于水。,能,

2、（2）将绿叶中色素分离的方法和原理 方法： 原理： 绿叶中的色素能溶解在 中，且不同的色素在 的 不同： 高的随 在 上扩散得快；反之则慢。几分钟之后，绿叶中的色素会随着 在 上的扩散而分离开。,纸层析法,层析液中,层析液中,溶解度,溶解度,层析液,滤纸,层析液,滤纸,（1）提取色素：,研磨，加少许的石英砂和碳酸钙,无水乙醇，快速研磨,将研磨液进行过滤,剪碎叶片，放入研钵中,制备滤纸条,画滤液细线,纸层析,层析液,（2）分离:,4.注意事项,1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿。,2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复2-3次。,3.层析时不要让滤液细线触及层析液，加盖。,叶绿素,类胡萝卜素,

3、（含量约3/4）,（含量约1/4）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,绿叶中的色素,讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？,3.实验结果：,2.其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？,叶绿素,类胡萝卜素,34,14,叶绿素a,叶绿素b,叶黄素,胡萝卜素,最多,较多,最少,较少,最小,最大,较大,较小,最快,最慢,较快,较慢,红光,蓝紫光,蓝紫光,吸收、传递、转化光能,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,（二）光合色素的吸收光谱,叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,基粒,外膜,内膜,基质,类囊体,(有色素和酶)

4、,(含有酶、DNA),(三)叶绿体的结构,类囊体,(增加膜面积),材料：水绵、好氧菌,(四)叶绿体的功能,恩格尔曼实验,方法：,结论：,氧气是叶绿体释放出来的。 叶绿体是光合作用的场所。 光合作用需要光能,黑暗、无 空气环境,极细光束 照射,完全曝光,好氧菌集中在叶绿体 所有受光部位,光束,完全曝光,极细光束照射,材料：水绵、好氧细菌,(四)叶绿体的功能,恩格尔曼实验,方法：,结论：,氧气是叶绿体释放出来的。 叶绿体是光合作用的场所。 光合作用需要光能,、实验材料选择a 和b 。 a的优点是 ； b的优点是 。 、没有空气的黑暗环境排除了 和 干扰。 、用极细的光束照射，叶绿体上可分为 和 的

5、部位，相当于一组 实验。 、临时装片暴露在光下的实验再一次 。,水绵,好氧细菌,叶绿体呈螺旋式带状，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,思考：,二、光合作用的原理和应用,(一)光合作用的探究历程,(二)光合作用的过程,三、光合作用原理的应用,年代,科学家,结论与观点,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,1845,R.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、

6、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CO2,(一)光合作用的探究历程,1. 普利斯特利实验,(一)光合作用的探究历程,结论：植物可以更新空气,1.普利斯特利实验,（置于暗处几小时） 思考：目的是什么？,为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽,2.萨克斯的实验,绿色叶片,黑暗处理,一半曝光,一半遮光,变蓝,没有变蓝,碘 蒸 汽 处 理,绿色叶片在光的作用下产生了淀粉, 光合作用需要光,结论:,2.萨克斯的实验,第一组,结论：光合作用产生的O2来自于H2O。,H218O,CO2,H2O,C18O2,第二组,18O2,O2,3.美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）

7、,光反应,暗反应,(二)光合作用的过程,根据是否需要光，光合作用的过程可以概括地分为 和 两个阶段。,叶 绿 体 色 素,2H2O,叶 绿 体 色 素,ADP Pi,酶,ATP,2C3,多种酶参加催化,CH2O,暗反应,光反应,色 素,1.光反应阶段,酶,光、,色素、,叶绿体内的类囊体膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为ATP中活跃的化学能,光反应,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,光、色素和酶,不需光、多种酶、ATP、H,光反应为暗反应提供还原剂H和能量ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,水的光解

8、 2H2O4H+O2 合成ATP ADP+Pi ATP,光,酶 光能,CO2的固定CO2+C5 2C3 C3的还原 2C3 (CH2O),酶,酶 ATP H,3.光反应阶段和暗反应阶段的比较,4.光合作用的反应、概念：,场所：,能量：,物质：,通过叶绿体,把光能转变成化学能储存,把CO2和H2O转变成有机物，释放出O2,5.原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,6.化能合成作用,自养生物,以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为

9、原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。,异养生物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,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制造有机物。如硝化细菌、硫细菌。,光能自养生物,化能自养生物,所需的能量来源不同（光能、化学能）,化能合成作用,2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量,能量,6CO2+6H2O (CH20)+6O2,硝化细菌的化能合成作用,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿

10、体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,光照和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、H、ATP、O2、(CH2O),光合作用和细胞呼吸,气体代谢特点,只有呼吸作用,呼吸作用光合作用,呼吸作用光合作用,呼吸作用光合作用,三、影响光合作用强度的因素及相关原理的应用,（一）光合作用强度表示方法：,植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。,植物在单位时间内通过光合作用产生O2的数量,植物在单位

11、时间内通过光合作用吸收CO2的数量。,(色素、酶）,Mg、N等矿质元素； 酶的活性受温度等影响。,光照强度、光质、光照时间；,气体反应物,作为反应物和反应的媒介； 水分气孔关闭CO2供应,（二）影响光合作用的因素,2.外部因素,反应条件：光、温度、必需矿质元素 反应原料： CO2浓度、水,1.内部因素,影响光合作用的因素有哪些？,（1）叶龄,OA段幼叶。随幼叶的不断生长，叶面积增大，叶绿体增多，叶绿素含量增加，光合速率增加。 AB段壮叶。叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率稳定。 BC段老叶。随叶龄的增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。,应用措施： 农作物、果树管理后期适当摘除

12、老叶、残叶。可降低其呼吸作用消耗有机物。,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,C,（2）光照强度与光合作用强度关系,A：细胞呼吸强度,细胞呼吸速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,a点：凌晨3-4点时，温度降低，呼吸作用减弱， CO2释放减少。,b点：早上6点左右，太阳出来，开始进行光合作用。,bc段点：光合速率 呼吸速率。,c点和e点：光合速率 = 呼吸速率。,ce段：光合速率 呼吸速率。,ef段点：光合速率 呼吸速率。,fg段点：太阳落山，停止光合作用，只进行呼吸作用。,应用措施： 阳生植物应种植在阳光充足的地方，阴生植物应种植在荫蔽的地方；,光强必须达

13、到一定值(一般应该大于光补偿点)。,分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,（3）光质对光合作用强度的影响,光合色素的吸收光谱,光质(光的波长),复色(白色)光 最好 红光 其次 蓝紫光 次之 绿光 最差,影响,（4）矿质营养对光合作用强度的影响,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分,应用： 超过一定浓度，会导致土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水。 适时、适量施肥。,1.适时播

14、种 2.温室栽培时,白天适当提高温度,晚上适当降温（增加昼夜温差）。,温度会直接影响酶的活性,（6）温度,b点:CO2的补偿点,c点:CO2的饱和点,ab: CO2太低，农作物消耗光合产物； bc: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； cd: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； de: CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,（7）CO2浓度对光合作用强度的影响,措施：,多施有机肥或农家肥； 大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量； 释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。,应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度,预防干旱，合理灌溉,1.水是光合作用的原料 2.水是体内各种化学反应的介质 3.水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体,(8)水,光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用,（三）探究光照强度对光合作用强度的影响,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