【公开课】光合作用与能量转化课件高一上学期生物人教版必修1.pptx

基础回顾基础回顾糖类等有机物中的化学糖类等有机物中的化学能主要来源于？能主要来源于？人体生命人体生命活动所需活动所需能能量量直接直接来源于来源于？ATPATP水解水解ATPATP中中的能量来源于的能量来源于？呼吸作用呼吸作用光光 能能光合作用的能量来源于光合作用的能量来源于？光合作用光合作用谁来吸收光能吗？谁来吸收光能吗？问题讨论问题讨论思考：思考：玉米玉米中有时会出现中有时会出现白化苗白化苗。白化苗对植物的生长有什么白化苗对植物的生长有什么影响影响？那么绿叶中究竟有哪些色素那么绿叶中究竟有哪些色素呢？呢？探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离1.1.提取提取原理原理:绿叶中的色素属于脂溶性色素，不溶于绿叶中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用水，易溶于有机溶剂，因此可用_来提取。来提取。无水乙醇无水乙醇（1 1）提取方法提取方法：（2 2）色素提取）色素提取时所用试剂及作用？时所用试剂及作用？无水乙醇无水乙醇：二氧化硅：二氧化硅：碳酸钙：碳酸钙：溶解色素溶解色素有助于充分研磨有助于充分研磨防止色素被破坏防止色素被破坏过滤法过滤法2.2.分离原理分离原理:各种色素在各种色素在_中的中的_不同不同,溶溶解度高的解度高的随层析液在滤纸条上的随层析液在滤纸条上的_,_,反之则反之则慢。慢。层析液层析液溶解度溶解度扩散扩散更快更快（1 1）分离方法分离方法：探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离（2 2）层析）层析液的成分及注意液的成分及注意事项：事项：层析液层析液由苯、由苯、丙酮、石油醚按一定比例混合而成。丙酮、石油醚按一定比例混合而成。使用时应注意盖好盖子并使用时应注意盖好盖子并避免洒出。避免洒出。层析过程应在通风层析过程应在通风处进行，结束时应用肥皂将手洗干净。处进行，结束时应用肥皂将手洗干净。纸层析法纸层析法（4 4）滤液）滤液细线的划线细线的划线原则原则:细、直、匀。细、直、匀。探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离（3 3）制备滤纸条注意事项：）制备滤纸条注意事项：将滤纸剪成能放入烧杯中的将滤纸剪成能放入烧杯中的滤纸条滤纸条在滤纸条一端在滤纸条一端剪去两角剪去两角（5 5）为何滤液细线不能触及层析液）为何滤液细线不能触及层析液？（6 6）为何要盖上培养皿？）为何要盖上培养皿？防止防止色素溶解在层析液色素溶解在层析液中中防止防止层析液挥发，因其易挥发且层析液挥发，因其易挥发且有毒有毒实验实验结果结果滤纸上有几条色素带？不同的色素带分别对应哪些色素？从上而下的排序说明了什么？4 4条条不同条带的宽窄说明了什么？含量不同含量不同溶解度不同溶解度不同胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约（含量约3/43/4）（含量约（含量约1/41/4）叶绿素叶绿素a a（蓝绿色蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色黄绿色）胡萝卜素（胡萝卜素（橙黄色橙黄色）叶黄素（叶黄素（黄色黄色）探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离思考：如果将色素滤液点在圆形滤纸的思考：如果将色素滤液点在圆形滤纸的中央，色素带从外至内是中央，色素带从外至内是？探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离1.实验中加入药品的其作用SiO2使研磨充分CaCO3 防止色素破坏无水乙醇提取色素层析液分离色素2.2.若色素提取液呈淡绿色的，其原因有若色素提取液呈淡绿色的，其原因有 ：选取的叶片颜色叶片颜色不是浓绿色或称取的绿叶过绿叶过少或放置数天少或放置数天的菠菜叶，色素含量少；加入的无水乙醇过多无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏；研磨不充分研磨不充分，色素未能充分提取出来。3.3.若色素带颜色较浅，其原因有若色素带颜色较浅，其原因有 ：画滤液细线的次数太少画滤液细线的次数太少，滤纸条上的色素含量少；层析时，部分滤液细线已触及层析液部分滤液细线已触及层析液。同上4点提取液提取液色素带色素带探究探究实践：绿叶中色素的提取和分离实践：绿叶中色素的提取和分离叶绿素溶液叶绿素溶液叶绿素叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液红红橙橙黄黄绿绿青青蓝蓝紫紫捕获捕获光能的色素光能的色素都都是是可可见见光光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红光红光和和蓝蓝紫紫光光紫紫光光捕获捕获光能的色素光能的色素分析：分析：为什么植物春夏叶子翠绿为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？而深秋则叶片金黄呢？由于叶绿素的含量大大超叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。低温低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。当温度低于7 时，树叶中会生成花花青素青素。叶绿素的分子结构叶绿素的分子结构-胡萝卜素胡萝卜素的分子结构的分子结构(1)(1)结构结构外表：外表：_内部内部_：由_堆叠而成决定(2)(2)功能功能：进行_的场所。双层膜双层膜基质基质基粒基粒类囊体类囊体光合作用光合作用(3)(3)物质基础物质基础在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的_。在_上和_中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素分子色素分子类囊体膜类囊体膜叶绿体基质叶绿体基质叶绿体叶绿体叶绿体基质叶绿体基质恩格尔曼恩格尔曼的的实验实验极细的光束黑暗中集中于叶绿体被光束照射的部位光下分布于叶绿体所有受光部位水绵需氧细菌结论：结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。（1 1）为什么为什么选用水绵和好氧细菌作为实验选用水绵和好氧细菌作为实验材料？材料？提示：提示：水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧细菌可确定观察。好氧细菌可确定释放释放O O2 2的部位。的部位。（2 2）为什么）为什么选用黑暗并且没有空气的环境选用黑暗并且没有空气的环境？提示：提示：选用黑暗并且没有空气的环境，可排除光线和氧的干扰。（3 3）为什么）为什么用用极细的光束照射极细的光束照射？提示：提示：叶绿体上有光照多和光照少的部光照多和光照少的部位位，相当于一组对比实验对比实验。恩格尔曼恩格尔曼的的实验实验三棱镜三棱镜结论：结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光照射水绵照射水绵需氧需氧细菌聚集在红细菌聚集在红光和蓝紫光的区域光和蓝紫光的区域为什么大量为什么大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域？区域？提示：提示：这是因为水绵叶绿体上的光合色素这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝主要吸收红光和蓝紫光紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，因此需氧，因此需氧细菌在此区域分布。细菌在此区域分布。恩格尔曼恩格尔曼的的实验实验好氧细菌水绵好氧细菌光合作用：光合作用：绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用光能光能，将二氧化碳二氧化碳和水水转化成储存着能量的有机物有机物，并且释放出氧气氧气的过程。光合作用光合作用的原理的原理总反应式：总反应式：糖类1.叶绿体如何将光能转化为化学能？2.光合作用如何将化学能储存在有机物中？3.光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？光合作用光合作用的原理的原理1探究光合作用原理的部分实验 1919世世纪纪末末，科科学学界界普普遍遍认认为为，在在光光合合作作用用中中，COCO2 2分分子子的的C C和和O O被被分分开开，O O2 2被被释释放放，C C与与H H2 2O O结结合合成成甲甲醛醛，然然后后甲甲醛醛分分子子缩缩合合成成糖糖。19281928年年，科科学学家家发发现现甲甲醛醛对对植植物物有有毒毒害害作作用用，而而且且甲甲醛醛不能通过光合作用转化成糖。不能通过光合作用转化成糖。资料资料1 1不能通过光不能通过光合作用实现合作用实现资料2：希尔反应1.希尔的实验可以得出什么结论？2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？水的光解产生氧气。水的光解产生氧气。该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。是相对独立的反应阶段。悬浮液中有H2O，没有CO2 资料3：鲁宾和卡门实验同位素标记（示踪）法；相互对照（即对比实验）；光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2。该实验采用了什么实验方法？如何对照？可以得出什么结论？资料4：色素的吸收、传递、转化光能的过程A：代表处于特殊状态下的叶绿素 aB：代表具有吸收和传递光能作用的色素C 和 D：代表传递电子的物质1954年，美国科学家阿尔农(D.Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。资料5：阿尔农实验光照ATP水光解光合作用原理光合作用原理上述实验表明：上述实验表明：光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。根据是否需要根据是否需要_，这些化学反应可以概括地这些化学反应可以概括地分为分为_和和_（现在也称为碳反应）两个现在也称为碳反应）两个阶段。阶段。光能光能光反应光反应暗反应暗反应卡尔文实验美国科学家卡尔文用小球藻（一种绿藻）作为实验材料，先通入 14CO2，然后间隔不同时间取样，分析细胞内含有放射性的物质。发现在0.5 秒时，14C 放射性出现在三碳酸中，5 秒时出现在三碳糖和 RuBP（一种五碳糖）上。思考：14C在有机物中出现的先后顺序？14CO2三碳酸三碳糖和RuBP卡尔文实验卡尔文在光照下，突然停止 CO2供应，发现三碳酸减少，RuBP 增多；重新恢复 CO2供应，则三碳 酸增多，RuBP 减少。思考：CO2被何种物质接收形成三碳酸？14CO2+RuBP2分子三碳酸14CO2三碳酸三碳糖和RuBP卡尔文实验用离体叶绿体做实验，突然停止光照发现三碳酸迅速增加，RuBP和三碳糖同步迅速减少。若不照光，给离体叶绿体提供 ATP 和 NADPH，叶绿体也能将三碳酸转化为三碳糖，同时 ATP 和 NADPH 含量急剧下降。若实验中，光照和 CO2稳定供应，三碳酸、三碳糖、RuBP先后达到饱和值并保持稳定。思考：三碳酸如何转变为三碳糖和RuBP？三碳酸三碳糖RuBPATP NADPH14CO2+RuBP 三碳酸 三碳糖RuBPATP NADPH光合作用的全过程光合作用的全过程叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多多种种酶酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定还还原原光反应暗反应NADP+NADPH光能ATP、NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能酶酶类囊体薄膜叶绿体基质可见光可见光1.NADPH和和ATP的移动途径是什么？的移动途径是什么？2.NADP+和和ADP的移动途径呢？的移动途径呢？3.NADPH的作用？的作用？从类囊体薄膜到从类囊体薄膜到叶绿体基质叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。从叶绿体基质到类囊体薄膜。在在C C3 3的还原中作的还原中作还原剂；还原剂；为为C C3 3的还原提供能量的还原提供能量光反应光反应与暗反应的比较与暗反应的比较反应阶段反应阶段反应部位反应部位反应条件反应条件物质变化物质变化能量变化能量变化产产 物物联联 系系光合作用光合作用实质实质光反应光反应暗反应暗反应类囊体薄膜上类囊体薄膜上叶绿体基质叶绿体基质必须有光、光合必须有光、光合色素、酶色素、酶有光或无光均可，多种酶有光或无光均可，多种酶光能光能ATPATP和和NADPHNADPH中活跃的化学能中活跃的化学能ATPATP和和NADPHNADPH中中活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能NADPHNADPH、ATPATP、O O2 2ADPADP、Pi Pi、（、（CHCH2 2O O）、C C5 5光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATPATP和和NADPHNADPH，暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供ADPADP、Pi Pi、NADPNADP+把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来光合作用中元素的转移光合作用中元素的转移H H的转移：的转移：H2O NADPH(CH2O)C C的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）O O的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）H2O O2 CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体（CH2O）+O2叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH酶可见光光照不变光照不变NADPH、ATPC3C5（CH2O）CO2浓度减少浓度减少增加增加减少减少增加增加减少减少CO2浓度增加浓度增加减少减少增加增加减少减少增加增加条件骤变对光合作用中各物质的影响条件骤变对光合作用中各物质的影响条件骤变对光合作用中各物质的影响条件骤变对光合作用中各物质的影响叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH酶可见光CO2浓度不变浓度不变 NADPH、ATP C3C5（CH2O）光照减弱光照减弱减少减少增加增加减少减少减少减少光照增强光照增强增加增加减少减少增加增加增加增加光合作用光合作用原理的应用原理的应用“正其行，通其风”光合作用光合作用原理的应用原理的应用1.光合作用强度的光合作用强度的表示方法表示方法？CO2H2O （CH2O）O 2光能光能叶绿体叶绿体固定固定CO2的量的量制造或产生制造或产生有机物（糖类）量有机物（糖类）量产生产生O2的量的量单位时间内单位时间内光合作用光合作用产物的生成量或产物的生成量或底物的消耗量！底物的消耗量！2、光合作用、光合作用速率速率的测定的测定线粒体线粒体叶绿体叶绿体产生产生O2释放释放O2（可以测得）（可以测得）叶叶肉肉细细胞胞CO2吸收吸收CO2（可以测得）（可以测得）实际实际测量到的光合作用指标是测量到的光合作用指标是净光合作用速率净光合作用速率，称为，称为表观光合速率表观光合速率。光合作用光合作用原理的应用原理的应用植物在进行光合作植物在进行光合作用的同时，还进行用的同时，还进行呼吸作用。呼吸作用。真正真正(总总)光合速率光合速率=净净(表观表观)光合速率光合速率 +呼吸呼吸作用速率作用速率合成有机物的量合成有机物的量固定或消耗固定或消耗CO2量量 产生产生O2的量的量有机物积累有机物积累量量 CO2吸收吸收量量 O2的释放量的释放量消耗消耗有机物的有机物的量量黑暗下黑暗下CO2的释放的释放量量黑暗下黑暗下O2的吸收量的吸收量=+光合作用光合作用原理的应用原理的应用3.影响光合作用的因素有哪些影响光合作用的因素有哪些？CO2的浓度的浓度CO2H2O （CH2O）O 2光能光能叶绿体叶绿体H2O光：光：光照强度、光质、光照时间光照强度、光质、光照时间矿质元素（矿质元素（N、Mg是是合成叶绿素的原料）合成叶绿素的原料）外因：外因：内因：内因：酶的种类、数量酶的种类、数量色素的含量色素的含量叶龄不同叶龄不同温温度度光合作用光合作用原理的应用原理的应用阴生植物阴生植物 是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。阳生植物阳生植物 在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物生长发育不良的植物称阳性植物阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物A:只进行呼吸作用只进行呼吸作用B：光合作用光合作用=呼吸作呼吸作用用 细胞细胞呼吸释放的呼吸释放的CO2 全部全部用于光合作用用于光合作用BC：光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用AB：光合作用光合作用0如如图图是夏季晴朗条件下植物是夏季晴朗条件下植物一一天中光合速率的变化曲线图。天中光合速率的变化曲线图。光合作用光合作用原理的应用原理的应用如如图是密闭玻璃罩图是密闭玻璃罩内的植物一天中光内的植物一天中光合速率的变化曲线合速率的变化曲线图。图。CO2浓度增加的原因是浓度增加的原因是CO2浓度下降的原因是浓度下降的原因是光合速率等于呼吸速率的点是光合速率等于呼吸速率的点是_；经过一昼夜的时间，该植物是否生长？经过一昼夜的时间，该植物是否生长？_。判断的依据是。判断的依据是 光合作用的起始点是光合作用的起始点是 。光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率CD、H化能合成作用化能合成作用 能够能够利用体外环境中的利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量某些无机物氧化时所释放的能量来来制造有机物的合成制造有机物的合成作用。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。2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO2+6H2O 2C6H12O6+6O2能量能量讨论：讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养生物异养生物：只能利用环境中：只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生命活动。来维持自身的生命活动。自养生物自养生物：以：以无机物转变无机物转变成为成为自身的组成物质自身的组成物质。光合作用小结光合作用小结光光合合作作用用与与能能量量转转化化光合作用光合作用光合作用应用光合作用应用概念概念反应式反应式探究历程探究历程影响因素：影响因素：光照、温度、二氧化碳、光照、温度、二氧化碳、水分水分、矿质元素、矿质元素 硝化细菌硝化细菌光合作光合作用原理用原理过程过程光反应：类囊体薄膜光反应：类囊体薄膜暗反应：叶绿体基质暗反应：叶绿体基质化能合成作用化能合成作用CO2 +H2O （CH2O)+O2 光能光能叶绿体叶绿体光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用CO2；O2；H2O；ATP；ADPPi；NADP；C5；C3；(CH2O)；丙酮酸；丙酮酸；H。光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用O2色素色素ATPADPNADPHC5C3CO2O2CO2光反应：光反应：类囊体薄膜类囊体薄膜暗反应：暗反应：叶绿体基质叶绿体基质有有 一：一：细胞质细胞质基质基质有有 二：二：线粒体线粒体基质基质有有 三：三：线粒体线粒体内膜内膜H2OPi丙酮酸丙酮酸H2O光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用(1)光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用(1)光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用(1)光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向光合作用和细胞呼吸中各种元素的去向光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用(2)光合作用和细胞呼吸中光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析的来源及去路分析光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用(3)光合作用和细胞呼吸中光合作用和细胞呼吸中H的来源及去路分析的来源及去路分析光合作用与呼吸作用光合作用与呼吸作用(4)光合作用和细胞呼吸中光合作用和细胞呼吸中能量的联系能量的联系