54能量之源--光与光合作用.ppt

一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_。太阳能太阳能死亡死亡正常正常说明了什么？说明了什么？光合作用与细胞中的色素有关光合作用与细胞中的色素有关绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离 (请阅读教材请阅读教材P97后，回答下列问题后，回答下列问题)1、提取的色素原理？、提取的色素原理？2、分离色素的原理？、分离色素的原理？3、二氧化硅的作用？、二氧化硅的作用？4、碳酸钙的作用？、碳酸钙的作用？5、见、见P98讨论。讨论。色素能溶解在有机溶剂无水乙醇色素能溶解在有机溶剂无水乙醇各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。则在滤纸上扩散的快。使研磨更加充分使研磨更加充分防止色素被分解防止色素被分解四、方法步骤四、方法步骤提取色素提取色素过滤过滤制备滤纸条制备滤纸条 分离分离一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝类胡萝卜素卜素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(占占1/4)(占占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素叶绿体中的叶绿体中的色素提取液色素提取液四种色素对光的吸收四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光蓝紫光蓝紫光、红光蓝紫光、红光1、树叶为什么是绿色？、树叶为什么是绿色？2、在秋天为什么是黄色？、在秋天为什么是黄色？3、P99社会联系？社会联系？知识拓展知识拓展1 1、影响叶绿素合成的因素、影响叶绿素合成的因素（1 1）光）光叶绿素必须在光下才能形成叶绿素必须在光下才能形成（2 2）温度）温度低温下叶绿素合成缓慢，原有的会分解低温下叶绿素合成缓慢，原有的会分解, ,故故秋天叶片变黄。秋天叶片变黄。（3 3）矿质元素）矿质元素 直接影响：直接影响：N N、MgMg 间接影响：间接影响：FeFe、MnMn、ZnZn等（可能与酶的活等（可能与酶的活性有关）性有关）例：下图为不同材料叶绿体中色素的层析结果，例：下图为不同材料叶绿体中色素的层析结果，其中不正确的是（其中不正确的是（ ）-胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素-叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b新鲜菠菜叶片新鲜菠菜叶片 A叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b在缺在缺Mg的营养液中长期培养的的营养液中长期培养的蕃茄叶片蕃茄叶片 B胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b晾干的槐树叶片晾干的槐树叶片C胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素在黑暗环境中生长的蒜苗叶在黑暗环境中生长的蒜苗叶 DB叶绿体的结构叶绿体的结构外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质类囊体类囊体捕获光能的色素分布在捕获光能的色素分布在_类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上阅读分析资料，思考讨论问题阅读分析资料，思考讨论问题叶绿体的功能叶绿体的功能恩格尔曼实验的结恩格尔曼实验的结论是什么？论是什么？O2是由叶绿体产生的是由叶绿体产生的 叶绿体是进行叶绿体是进行光合作用的场所。光合作用的场所。它内部的它内部的巨大膜表面上，分布了许多巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分吸收光能的色素分子，子，还有许多进行还有许多进行光合作用的酶。光合作用的酶。 实验设计的巧妙之实验设计的巧妙之处？（材料、设计）处？（材料、设计）黑暗无氧黑暗无氧光亮无氧光亮无氧极细光速二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用 绿色植物通过绿色植物通过_，利用，利用_，把把_转化成储存能量的转化成储存能量的_，并释放出，并释放出_的过程。的过程。光合作用的探究历程（光合作用的探究历程（P101102）光能光能叶绿体叶绿体O2有机物有机物CO2和和H2O合成有机物，储存能量合成有机物，储存能量结论：水分是结论：水分是植物建造自身植物建造自身的原料。的原料。17 17世纪世纪海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳栽培的柳树实验树实验结论：植物可以更新空气结论：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，所以有人认为植物也能使空气变污浊？果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在普利斯特利的实验只有在阳光照射阳光照射下才能成功；植物体下才能成功；植物体只有绿叶才能只有绿叶才能更新空气更新空气。 到到1785年，发现了空气的组年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出成，人们才明确绿叶在光下放出的是的是O2，吸收的是吸收的是CO2。光光能能化化学学能能储存在什储存在什么物质中？么物质中？德国德国梅耶梅耶18641864年，德国萨克斯实验年，德国萨克斯实验黑暗黑暗处理处理一昼夜一昼夜让一张叶片一半让一张叶片一半曝曝光一半光一半遮遮光光绿叶在绿叶在光光下能制造下能制造淀粉淀粉。用碘蒸气处理这片叶，用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深发现曝光的一半呈深蓝色蓝色，遮光的一半则，遮光的一半则没有颜色没有颜色变化。变化。光合作用释放的光合作用释放的O2来自来自CO2还是还是H2O？脱色脱色第一组第一组光合作用产生的光合作用产生的O2来自于来自于H2O。H218OCO2H2OC18O2第二组第二组18O2O2美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？美国卡尔文美国卡尔文用用1414C C标记标记1414COCO2 2，供小球藻，供小球藻进行光合作用，探明了进行光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C转化成有机物中转化成有机物中的碳，称为卡尔文循环。的碳，称为卡尔文循环。反应物、条件、场所、生成物反应物、条件、场所、生成物 CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用过程光合作用过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据: :反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶、光、色素、酶、H2O叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：H2O H + O2光能光能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成： ADPPi酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中H场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化进入叶绿进入叶绿体基质，体基质，参与暗反参与暗反应应供暗反供暗反应使用应使用ATP光光CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH糖类糖类卡尔文循环卡尔文循环暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATPH 、叶绿体的叶绿体的基质基质中中 ATP中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等等 有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)C5酶酶糖类糖类H 、ATP、酶、酶、CO2场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPHCO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH光反应过程光反应过程暗反应过程暗反应过程光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应阶段与暗反应阶段的比较项目项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区区别别场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量转化转化类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中光光、色素、色素、酶酶酶酶、H 、ATP(有无光均可有无光均可)光能光能ATP中中活跃的化学能活跃的化学能糖类等有机物中糖类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能1. 水的光解水的光解1. CO2的固定的固定2. C3的还原的还原联联 系系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供提供H和和ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应水解、暗反应是光反应的继续，暗反应水解ATP生成生成ADP和和Pi为光反映的物质为光反映的物质(ATP)合成提供原料合成提供原料.2. ADP合成合成ATP3.ATP水解水解6CO2+12H2O光能叶绿体C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2元素来龙去脉元素来龙去脉光合作用完整反映式光合作用完整反映式( (计算式计算式) )CO2过量过量供应供应CO2停止停止供应供应突然光照突然光照停止光照停止光照条件条件葡萄糖葡萄糖合成量合成量H、ATPC5C3增加增加减少减少减少减少增加增加减少减少或没有或没有增加增加增加增加减少减少增加增加增加增加增加增加减少减少减少减少或没有或没有减少减少或没有或没有减少减少增加增加2 2、光照与、光照与COCO2 2的变化对各种物质的影响的变化对各种物质的影响( (瞬间变化瞬间变化) )知识拓展知识拓展光合作用原理的应用光合作用原理的应用( (教材教材P105)P105)影响光合作用强度的因素？影响光合作用强度的因素？光照的时间、强度，光质；光照的时间、强度，光质；COCO2 2的浓度；温度、的浓度；温度、 必需矿物质元素（必需矿物质元素（N N、P P、MgMg）、水分等。）、水分等。1 1光合作用强度的表示方法光合作用强度的表示方法(1)(1)单位时间内光合作用产生糖的数量。单位时间内光合作用产生糖的数量。(2)(2)单位时间内光合作用消耗单位时间内光合作用消耗COCO2 2的量。的量。(3)(3)单位时间内光合作用产生单位时间内光合作用产生O O2 2的量。的量。实验探究光照强弱对光合作用强度的影响实验探究光照强弱对光合作用强度的影响1. 1.材料用具：材料用具：打孔器，注射器，打孔器，注射器，40W40W台灯，烧杯，绿叶台灯，烧杯，绿叶( (如菠菜叶片如菠菜叶片) )。2. 2.方法步骤方法步骤（1 1）取生长旺盛的绿叶，用直径为）取生长旺盛的绿叶，用直径为1em1em的打孔器打的打孔器打出小圆形叶片出小圆形叶片3030片片( (注意避开大的叶脉注意避开大的叶脉) )。（2 2）将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸人）将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸人清水，待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射清水，待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射器前端的小孔并器前端的小孔并缓缓拉动活塞缓缓拉动活塞，使圆形叶片内的气体使圆形叶片内的气体逸出逸出。这一步骤可重复几次。这一步骤可重复几次。（3 3）将内部气体逸出的小圆形叶片，放入）将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗黑暗处盛处盛有清水的烧杯中待用。这样的有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。满了水，所以全都沉到水底。（4 4）取）取3 3只小烧杯，分别倒入只小烧杯，分别倒入20ml20ml富含二氧化碳的富含二氧化碳的清水清水( (事先可用口通过玻璃管向清水内吹气事先可用口通过玻璃管向清水内吹气) )。（5 5）分别向）分别向3 3只小烧杯中各放入只小烧杯中各放入1010片小圆形叶片，片小圆形叶片，然后分别对这然后分别对这3 3个实验装置进行强、中、弱三种光照个实验装置进行强、中、弱三种光照(3 (3盏盏40W40W台灯分别向台灯分别向3 3个实验装置照射，光照强弱可通个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定过调节台灯与实验装置间的距离来决定) )。（6 6）观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆）观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量形叶片浮起的数量( (依次为：多、中、少依次为：多、中、少) )。 该实验证明光照强光合作用的强度大，光照弱光该实验证明光照强光合作用的强度大，光照弱光合作用的强度小。合作用的强度小。自养生物：自养生物：能够直接把从外界环境能够直接把从外界环境摄取摄取的无机物转变成为自身的组成物质的无机物转变成为自身的组成物质( (有机有机物物) )，并储存了能量的一类生物。如：绿，并储存了能量的一类生物。如：绿色植物、少数细菌色植物、少数细菌化能合成作用化能合成作用异养生物：异养生物：不能直接利用无机物制不能直接利用无机物制成有机物成有机物，只能把从外界，只能把从外界摄取的现摄取的现成的有机物成的有机物转变成自身的组成物质，转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物。如：人、并储存了能量的一类生物。如：人、动物、真菌及大多数细菌动物、真菌及大多数细菌 能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所某些无机物氧化时所释放的能量释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量酶酶1 1、下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问、下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，部位，用于用于_ _ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_， I I表示表示_，H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3ATP光能光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类暗反应暗反应2 2、某科学家用含有、某科学家用含有1414C C的的COCO2 2来追踪光合作用中来追踪光合作用中的的C C原子，原子，1414C C的转移途径是（的转移途径是（ ） A A、COCO2 2 叶绿体叶绿体 ATPATP B B、COCO2 2 叶绿素叶绿素 ATPATP C C、COCO2 2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、COCO2 2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D3 3、在光合作用过程中，能量的转移途径是、在光合作用过程中，能量的转移途径是A A、光能、光能 ATP ATP 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 B B、光能、光能 叶绿素叶绿素 ATP ATP 葡萄糖葡萄糖 C C、光能、光能 叶绿素叶绿素 COCO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP COATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B4 4、若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利、若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A.A.昼夜恒温昼夜恒温25 25 B. B.白天温度白天温度1515，夜间温度，夜间温度15 15 ( )( ) C. C.昼夜恒温昼夜恒温15 15 D. D.白天温度白天温度2525，夜间温度，夜间温度1515 D5 5、用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状、用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O O2 2最少的最少的是是( )( )A A绿色罩绿色罩 B B红色罩红色罩C C蓝色罩蓝色罩 D D紫色罩紫色罩A6 6、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A A、增大、增大O O2 2浓度浓度 B B、增大、增大COCO2 2浓度浓度 C C、增强光照、增强光照 D D、调节室温、调节室温A7 7、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C0C02 2条件下。如果将环境中条件下。如果将环境中C0C02 2含量突然降至极低水平含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的，此时叶肉细胞内的C C3 3化合物、化合物、C C5 5化合物和化合物和ATPATP含含量的变化情况依次是量的变化情况依次是( )( ) A. A. 上升；下降；上升上升；下降；上升 B. B. 下降；上升；下降下降；上升；下降 C. C. 下降；上升；上升下降；上升；上升 D. D. 上升；下降；下降上升；下降；下降C光合作用和呼吸作用的比较光合作用和呼吸作用的比较光合作用和呼吸作用的比较光合作用和呼吸作用的比较6CO2+12H2O光能叶绿体C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 21、绿色植物黑暗有氧环境下，只进行呼吸作用。2、绿色植物光亮有氧环境下，进行呼吸作用和光合作用。光合作用和呼吸作用的比较光合作用和呼吸作用的比较 (新课程导学新课程导学P57)只有呼吸作用只有呼吸作用光合作用和呼吸作用的比较光合作用和呼吸作用的比较呼吸作用呼吸作用 光光合作用合作用呼吸作用呼吸作用= =光光合作用合作用呼吸作用呼吸作用 00时时, ,植物积累有机物而植物积累有机物而生长生长。(2)(2)当净光合速率当净光合速率=0=0时时, ,植物植物不能生长不能生长。(3)(3)当净光合速率当净光合速率0红橙光蓝紫光绿光3 3、光质对光合作用的影响、光质对光合作用的影响知识拓展知识拓展COCO2 2吸收量吸收量COCO2 2释放量释放量光照强度光照强度净净光光合合速速率率总总光光合合速速率率呼呼吸吸速速率率4 4、光照强度、光照强度( (冷光源冷光源) )对光合作用的影响对光合作用的影响B：光补偿点（光合作用=呼吸作用）C：光饱和点（开始达到最大光合速率的最低光照强度）A：数值表示呼吸作用速率真光合速率真光合速率=净光合速率呼吸速率净光合速率呼吸速率知识拓展知识拓展讨论讨论（1）光饱和点出现的原因是什么？（在目前条光饱和点出现的原因是什么？（在目前条件下限制光合速率进一步升高的因素是什么？）件下限制光合速率进一步升高的因素是什么？）外因外因：CO2浓度不够，温度不够导致浓度不够，温度不够导致暗反应速度慢暗反应速度慢 内因内因：色素分子的数量（与植物种类有关）：色素分子的数量（与植物种类有关） （2）在某种条件下某植物出现光饱和现）在某种条件下某植物出现光饱和现象以后，如何进一步提高其光合速率？象以后，如何进一步提高其光合速率？适当地增加适当地增加CO2浓度或适当地升高温度浓度或适当地升高温度注意：当设定某一因素为变量时，其余因素注意：当设定某一因素为变量时，其余因素均为定量均为定量释释放放4 4、光照强度对光合作用的影响、光照强度对光合作用的影响知识拓展知识拓展某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和30。下图为该植物在恒温30时，光合速率与光照强度的关系，下列对此描述不准确的是()AB点时，植物光合作用吸收的CO2的量等于A点释放量BB点时，叶肉细胞中产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体C若将温度调节到25，则A点应向上移动D若将温度调节到25，则B点向左移动B下图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是()Aa点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体Bb点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等C已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25和30，如图表示该植物处于25环境中，则将温度提高到30时，a点上移，b点左移，d点下移D当植物缺镁时，b点将向右移C5、二氧化碳浓度对光合作用的影响O OA AB BC C知识拓展知识拓展6 6、温度对光合作用的影响、温度对光合作用的影响1020304050温度温度光光合合速速率率温度通过对酶活性的影响来影响光合作温度通过对酶活性的影响来影响光合作用。对暗反应的影响大于对光反应的影用。对暗反应的影响大于对光反应的影响响知识拓展知识拓展0 05 510101515202025253030353540405 51212151519192424光合作用速率光合作用速率Time of day (h) 思考：思考：植物中植物中午为什么光合午为什么光合作用的速率下作用的速率下降？降？7 7、日变化对光合作用的影响、日变化对光合作用的影响知识拓展知识拓展 水是光合作用的原料水是光合作用的原料 水是光合作用过程中反应的介质水是光合作用过程中反应的介质 要注意合理灌溉要注意合理灌溉8 8、水对光合作用的影响、水对光合作用的影响知识拓展知识拓展9 9、多因子对光合作用的影响、多因子对光合作用的影响PP1 1、P P点以前，光合作用速率受什么因素影响？点以前，光合作用速率受什么因素影响？2 2、P P点至最高点，光合作用速率受什么因素影响？点至最高点，光合作用速率受什么因素影响？3 3、限制光合作用速率不再增加受什么因素的影响？、限制光合作用速率不再增加受什么因素的影响？知识拓展知识拓展 延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积光能利用率光能利用率光合作用效率光合作用效率：轮作轮作 合理密植：间种、套种合理密植：间种、套种 光照强弱的控制光照强弱的控制提高提高COCO2 2浓度浓度温度：控制昼夜温差温度：控制昼夜温差水：水：合理灌溉，防止午休合理灌溉，防止午休矿质元素：合理施肥矿质元素：合理施肥六、提高农作物的光能利用率六、提高农作物的光能利用率