【生物】光合作用与能量转化课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1.pptx

5.4 光合作用和能量转化对于高等植物来说，叶片是进行光合作用的主要器官。观察右图所示的玉米幼苗，绿色苗和白化苗哪种不能正常生长？为什么？这说明什么问题？一、捕获光能的色素和结构白化苗。因其不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。这说明，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。绿叶中色素的提取和分离1.色素提取的原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。2.色素分离的原理：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快，反之则慢。因此，绿叶中的色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，将不同的色素分离（纸层析法）。绿叶中色素的提取和分离2.实验材料用具新鲜的绿叶（深绿，色素含量高。如菠菜的绿叶）无水乙醇（可用体积分数95%的乙醇，加入适量无水碳酸钠代替）二氧化硅（研磨充分）和碳酸钙（防止研磨中色素被破坏）层析液（石油醚丙酮苯=2021）3.实验步骤称取5g鲜叶，剪碎，放入研钵中加少许的二氧化硅和碳酸钙与10ml无水乙醇，迅速研磨将研磨液倒入玻璃漏斗中进行过滤(单层尼龙布)将滤液收集到试管中，用棉塞塞严（防止溶剂挥发和色素分子被氧化）SiO2：CaCO3：无水乙醇：有助于研磨充分防止研磨中色素被破坏溶解色素3.1 提取色素3.2 制备滤纸条铅笔线画铅笔细线3.3 画滤液细线要求：细、直、齐；重复2-3次为何要减去两角？防止边缘扩散过快1.为何要干燥后再划？防止滤纸破损2.为何要划2-3次？防止色素太少，现象不明显1.为何滤液细线不能触及层析液？防止色素溶解在层析液中2.为何要盖上培养皿？防止层析液挥发，因其易挥发且有毒3.4 分离色素层析液培养皿原理：溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快；反之，则慢。3.5 观察与记录胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素橙黄色黄色蓝绿色黄绿色色素种类 色素颜色 色素含量 扩散速度 溶解度 最少较少最多较多最高较高较低最低最快较快较慢最慢上下原理：溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快；反之，则慢。6.实验结果叶绿素类胡萝卜素（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）绿叶中的色素功能：吸收、传递和转化光能四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光蓝紫光、红光1、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？选无色透明的塑料薄膜；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光。2、叶片呈现绿色的原因绿叶中的色素对绿光吸收最少，绿光反射进入眼睛的量最多，所以叶片看起来是绿色的。3、秋季为什么变黄了？秋季温度降低，叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。二、叶绿体的结构适于进行光合作用类囊体薄膜上色素分布在：1.叶绿体结构（电镜下）基粒外膜内膜类囊体结论：叶绿体能吸收 用于 释放 。叶绿体好氧细菌黑暗、无空气极细光束照射暴露在光下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氧气光合作用恩格尔曼的实验一2、叶绿体的功能光能1、恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？水绵：叶绿体呈螺旋式带状，便于观察好氧细菌：确定释放氧气的部位无空气黑暗环境：排除氧气和光的干扰极细光束：叶绿体上可分为光照多和光照少的部位（对比实验）暴露于光下：验证实验结果结论：叶绿体主要吸收 和 。恩格尔曼的实验二2、叶绿体的功能好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域红光蓝紫光综合得出：叶绿体是光合作用的场所（含有 和光合作用相关的 ）。资料2 在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必须的酶。光合色素酶1.关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，错误的是()A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料B.加入少许CaCO3能避免色素被破坏C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分2.关于叶绿体的叙述，正确的是()A.叶绿体中的色素主要分布在叶绿体基质中B.与光合作用有关的酶只分布在叶绿体基质中C.高倍光学显微镜下可以看到叶绿体含有两层膜D.叶绿体内部有许多由囊状结构堆叠而成的基粒CD3.如图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素（）A.叶绿素、类胡萝卜素B.类胡萝卜素、叶绿素C.叶黄素、叶绿素aD.叶绿素a、叶绿素bA4.在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是（）未加石英砂，研磨不充分 一次加入大量的无水酒精提取 分次加入少量无水酒精提取 使用放置数天的菠菜叶 A.B.C.D.D二 光合作用的原理和应用（一）光合作用CO2+H2O (CH2O)+O2光能叶绿体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。概念：反应式：实质：合成有机物，储存能量探究光合作用原理的部分实验1、19世纪末 甲醛糖2、1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)糖（有H2O，无CO2）3、1937年，希尔铁盐希尔反应：O2全部来自于H2O吗？水的光解产生氧气。结论：4、1941年，鲁宾和卡门用同位素示踪法，研究了光合作用中氧气的来源。CO2H218O光照射下的小球藻悬液C18O2H2O18O2O2结论：光合作用释放的氧来自水。5、1954年，阿尔农结论：1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。在光照时，叶绿体中生成了ATP。光合作用过程是否需要光能划分：（二）光合作用的原理光反应和暗反应（碳反应）（CH2O）1.光反应阶段（光合作用第一阶段的化学反应）条件：光、色素、酶、水类囊体薄膜上产物：叶绿体中的色素光能H2O水在光下分解O2H+ADP+Pi酶ATP+NADP+NADPH场所：光能 活跃的化学能（ATP、NADPH）能量变化：O2、NADPH、ATPCO2C5 固 定2C3NADPH供氢酶(CH2O)糖类多种酶参加催化还原酶ATPADP+Pi2.暗反应阶段叶绿体的基质中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能NADPH、ATP、酶、CO2产物：条件：场所：能量变化：（光合作用第二阶段的化学反应）（CH2O）、NADP+、ADP、Pi3.光合作用过程图解光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）暗反应阶段（叶绿体基质）ADP+PiNADP+CO22C3C5（CH2O）多种酶参加催化固定 还原ATPNADPH光能叶绿体中的色素O2水的光解H2O反应阶段光反应暗反应反应部位反应条件物质变化产 物能量变化两阶段相同点光合作用实质叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质叶绿体色素、酶、光能、水光能 活跃的化学能活跃的化学能 稳定的化学能O2、NADPH、ATP ADP、Pi、NADP+、（CH2O）都包括物质变化和能量变化把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来ATP、NADPH、酶、CO24.光反应与暗反应的区别和联系水的光解ATP的合成NADPH的合成CO2的固定C3的还原1.下列物质中属于光反应产物的是()A.葡萄糖 B.C3 C.ADP D.ATP2.下列叙述错误的是（）A.在叶绿体、线粒体中都能合成ATP B.在光反应、暗反应中都能合成ATP C.在有氧呼吸、无氧呼吸中都能合成ATP D.在动植物细胞中都能合成ATP3.下列是光合作用的几个步骤，它们发生反应的先后顺序是（）CO2的固定 释放O2 叶绿素吸收光能 H2O的分解 C3被还原 A.B.C.D.DBC4.离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2的供应，短暂时间内叶绿体中C3与C5相对含量的变化是（）A.C3增多、C5减少 B.C3增多、C5增多 C.C3减少、C5增多 D.C3减少、C5减少5.光合作用，突然停止光照ATP、ADP、C3、C5怎样变化？ATP减少，ADP增多，C3增多，C5减少。C（三）光合作用原理的应用1、光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。探究光照强弱对光合作用强度的影响一、实验原理：叶片含有空气会上浮抽气叶片下沉；根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与光合作用强度的关系。光合作用产生O2叶片上浮下沉叶片探究实践二、方法步骤：1.打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片。探究光照强弱对光合作用强度的影响探究实践2.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出。二、方法步骤：3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存探究光照强弱对光合作用强度的影响探究实践4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%2%的NaHCO3溶液）二、方法步骤：5.向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于强、中、弱光下探究光照强弱对光合作用强度的影响探究实践 项目 烧杯 小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度叶片浮起数量110片20 mL强210片20 mL中310片20 mL弱6.观察并记录结果三、实验结论：多中少在一定范围内，随着光照强度不断增强，。光合作用强度也不断增强影响光合作用的因素（三）光合作用原理的应用外因：内因：酶的种类、数量色素的含量叶龄不同光：光照强度、光质、光照时间CO2的浓度H2O矿质元素（Mg合成叶绿素）温度影响光合作用的因素（1）光照强度A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。B点：光补偿点 光合作用强度=细胞呼吸强度。C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。光补偿点光饱和点AB段：光合呼吸A点B点BC段1.间作套种2.通过轮作，延长光合作用时间3.通过合理密植，增加光合作用面积4.温室大棚，使用无色透明玻璃5.防止营养生长过强，导致叶面互相遮挡，呼吸强于光合，影响生殖生长应用：呼吸速率净光合速率总光合速率总光合速率与呼吸速率的关系可表示为：总（实际）光合速率=净（表观）光合速率+呼吸速率（2）CO2浓度A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）；A点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；B和B点：CO2饱和点（两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）。应用：1.多施有机肥 2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等 3.大田中还要注意通风透气（2）CO2浓度（3）温度温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。应用：1.适时播种 2.温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温 3.植物“午休”现象的原因之一下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：（1）710时的光合作用强度不断增强原因：（2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因：（3）1417时的光合作用强度不断减弱原因：光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。光照不断增强，光合作用强度不断增强。温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，CO2供应减少，光合作用强度明显减弱。ABDCE时间光合作用速率6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18练习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（4）矿质元素应用：合理施肥（5）水 光合作用强度O时间A 7 12 14 18应用：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进入植物体三、化能合成作用三、化能合成作用利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O C6H12O6+6O2能量自养生物自养生物异养生物异养生物如人、动物、真菌及大多数的细菌。光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）是一类可以利用光（光合作用）或无机化学反应（化能合成作用）产生的能量将周围环境中的简单物质转化为复杂有机化合物（如碳水化合物、脂肪和蛋白质）的生物。只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。请根据图示内容分析并回答下列问题：（1）光合作用过程包括光反应和暗反应两个阶段。光反应与暗反应是相互联系的，光反应为暗反应的进行提供了（填图中的序号）。（2）在光照最强的夏季中午，由于气孔的关闭，光合作用的原料供应不足，导致暗反应中 含量降低，最终光合作用效率下降。（3）当阴雨连绵、光照不足时，温室温度应 ，以降低农作物的 。（4）通过纸层析法分离叶绿体中的色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，在滤纸条上扩散速度最快的色素是 。（5）请写出图中的结构简式 。/C3降低呼吸作用胡萝卜素 A-PPP