必修一54能量之源——光与光合作用.ppt

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1、第四节第四节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用石河子第二中学：齐丽娟石河子第二中学：齐丽娟俗话说：万物生长靠太阳。为什么这样说呢？俗话说：万物生长靠太阳。为什么这样说呢？第四节第四节 能量之源能量之源光与光合作光与光合作用用下列转变需经哪些生理过程才能实现？光能糖类等有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能直接用于各种生命活动光合作用呼吸作用 ATP水解思考韭黄韭黄韭菜韭菜缺少叶绿素缺少叶绿素在植物绿叶中是不是只有叶绿素呢？在植物绿叶中是不是只有叶绿素呢？一、捕获光能的色素和结构 （一）实验：绿叶中色素的提取和分离1、原理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以用来提取色素。色素在层

2、析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度有差别，可以用来分离色素。2 2、目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类、目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类 材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等3 3 、方法步骤：方法步骤： 1. 1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 2.2.分离分离色素色素 制备滤纸条制备滤纸条 画滤液细线画滤液细线 分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素 3 3. .观察和记录观察和记录提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 ：称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙 (防止色素被破坏)与10

3、ml无水乙醇（溶解色素）。在研钵中快速研磨。将研磨液倒入玻璃漏斗（基部放单层尼龙布）进行过滤。分离分离色素色素-制备滤纸条制备滤纸条： 将干燥滤纸剪成略小于试管或烧杯长与直径的滤将干燥滤纸剪成略小于试管或烧杯长与直径的滤纸条纸条，剪去一端的两角剪去一端的两角（使色素扩散均匀），在距（使色素扩散均匀），在距离剪角一端离剪角一端1cm处用铅笔处用铅笔画一条线画一条线分离分离色素色素- 画滤液细线：画滤液细线：细、直、齐细、直、齐。 用毛细吸管吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀用毛细吸管吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画地画一条一条细线细线，待滤液干燥后再画，待滤液干燥后再画23次。次。分离分离色素色素-：

4、 适量层析液，将滤纸条有滤液细线的一端朝下，略微适量层析液，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（倾斜靠着烧杯内壁，轻轻插入层析液（滤液细线不能触滤液细线不能触及层析液及层析液），用培养皿盖盖上烧杯（），用培养皿盖盖上烧杯（防止层析液挥发防止层析液挥发）。）。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实验结果：实验结果：思考思考： 1.滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？析液？ 2.2.滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？顺序以及宽窄不同说明了什么？顺序以及宽窄不同说明了什么？思考

5、 ：为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？ 叶绿素很容易被破坏。所以秋天的时候，叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；而类胡萝卜素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。所以深秋的叶子才会金黄斑斓。叶绿素溶液叶绿素溶液吸收可见光，用于光合作用吸收可见光，用于光合作用色素的功能：色素的功能：色素的吸收光谱图色素的吸收光谱图 400 500 600 700nm 400 500 600 700nm 1001005050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可 见 光 区叶绿素：吸收蓝紫光和红光叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光类胡萝卜素：吸收蓝紫光叶

6、绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光蓝紫光。 注注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现射回来，所以叶片才呈现绿色绿色。 叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图捕捉光能的色素存在于细胞中的什捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？么部位？ 18171817年，两位法国科学家首次从植物中年，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

7、在植物分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。细胞中的分布情况。 18651865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿年，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，而是集中在普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体叶绿体。（三）叶绿体（三）叶绿体叶叶绿绿体体结结构构模模式式图图外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质每个基粒都由每个基粒都由一个个圆饼状一个个圆饼状的的囊状结构囊状结构堆堆叠而成。这些叠而成。这些囊状结构称为囊状结构称为类囊

8、体类囊体。吸收。吸收光能的光能的四种色四种色素素就分布在就分布在类类囊体的薄膜囊体的薄膜上。上。而每个基粒都而每个基粒都含有两个以上含有两个以上的类囊体，多的类囊体，多者可达者可达100个个以上。叶绿体以上。叶绿体内有如此多的内有如此多的基粒和类囊体，基粒和类囊体，极大地极大地扩大了扩大了受光面积受光面积。（四）资料分析：叶绿体的功能（四）资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体叶绿体是光合作用的场所。是光合作用的场所。2结论：结论：叶绿体的被叶绿体的被光束照射到的

9、光束照射到的部位部位是光合作用的场所是光合作用的场所结论：结论：现象：现象：没有没有空气空气黑暗黑暗 极极 细细 光光 束束 完完 全全 光光 照照结论结论: 叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它内是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的吸收光能的色素分子色素分子，还有许多进行，还有许多进行光合作用所必需的光合作用所必需的酶酶。讨论：讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？（1 1）用水绵作实验材料，有）用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研

10、究。螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2 2）将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，）将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中排除了环境中光线和光线和O2的影响，从而确保实验的影响，从而确保实验能顺利进行。能顺利进行。（3 3）用极细的光束照射，并且用好氧菌进行）用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵检测，能准确的判断水绵细胞中放细胞中放O2 部位。部位。（4 4）进行黑暗（局部光照）与曝光的）进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。从而明确实验结果完全是由光照引起的。与生活、生产的联系与生活、生产的联系 温室或大棚

11、种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？ (1999高考题)在植物实验室的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（ ）。 A、红光灯 B、绿光灯 C、白炽灯 D、蓝光灯26 61.1.普利斯特利发现：普利斯特利发现：3.3.萨克斯的实验发现：萨克斯的实验发现：4.4.恩格尔恩格尔曼的实验曼的实验：5.5.鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验：CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体(CH2O)+O2植物可以更新空气植物可以更新空气光合作用产生了光合作用产生了淀粉淀粉光合作用的场所是光合作用的场所是叶绿体叶绿体光合作用释放的氧全部来自光合作用释放的氧全部来自水水2.2.扬扬英格

12、豪斯的实验英格豪斯的实验: :绿叶在阳绿叶在阳光光下才能吸收下才能吸收CO2产生产生氧氧6.6.卡尔文的实验卡尔文的实验：CO2中碳在光合作用中转化成有机物中中碳在光合作用中转化成有机物中碳碳的途径的途径-卡尔文循环卡尔文循环2、普里斯特利的实验普里斯特利的实验（1771年）年）结论：结论：绿色植物绿色植物具有更新具有更新空气的能空气的能力力 3 3、扬、扬英格豪斯的实验（英格豪斯的实验（17791779年）年） 1779年，荷兰科学家扬英格豪斯做了500次植物更新空气的实验只有在只有在阳光阳光下才能更新空气下才能更新空气发现发现 ： 在这个过程中，光能又哪里去了呢？在这个过程中，光能又哪里去

13、了呢？ COCO2 2+H+H2 2O O ？+O2光能光能 德国科学家梅耶（德国科学家梅耶（R.Mayer) 1845年年 根据根据能量转换和守恒定律能量转换和守恒定律 明确指出，明确指出，光能光能 化学能化学能 光能转化为化学能光能转化为化学能 ，贮存在什么化合物中呢？，贮存在什么化合物中呢？ 4 4、萨克斯的实验（、萨克斯的实验（18641864年）年）6 6、鲁宾、卡门实验鲁宾、卡门实验 光合作用光合作用中释放的中释放的氧气氧气来自来自于于水水结论结论: :同位素标法？同位素标法？第四节第四节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用（光合作用过程）（光合作用过程）石河子第二中学：齐丽

14、娟石河子第二中学：齐丽娟 第一阶段：光反应第一阶段：光反应 第二阶段：暗反应第二阶段：暗反应H2O直接释放到直接释放到空气中空气中为第二阶段为第二阶段提供还原剂提供还原剂为第二阶段为第二阶段提供能量提供能量：2C2C3 3+ + 酶酶光合作用的实质：光合作用的实质：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：光能光能稳定化学能稳定化学能（储存在以糖类为主的（储存在以糖类为主的有机物中）有机物中） CO2和和H2O等无机物转为以糖等无机物转为以糖类类为主的有机物为主的有机物异养生物：异养生物：不能直接利用无机物制造有机物不能直接利用无机物制造有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物转

15、变成自身的组成物质，并储存能量的一类生物.自养生物自养生物：能够直接从外界摄取无机物转变直接从外界摄取无机物转变成自身有机物，成自身有机物，并储存能量的一类生物.（如：大部分动物）（如：大部分动物）（如：大多数植物、某些细菌）（如：大多数植物、某些细菌）化能合成作用：化能合成作用：自然界中有少数种类的自然界中有少数种类的细菌细菌，虽然细胞内，虽然细胞内没有叶绿素没有叶绿素，不能进行光合作用，但是不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成，这种合成作用，叫做化能合成作用作用，叫做化能合成

16、作用化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等 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类囊体的薄膜上上叶绿体的基质中叶绿体的基质中需光、色素和酶需光、色素和酶不需光、色素不需光、色素;需多种酶需多种酶光能光能转变为转变为ATP中中活泼的化学能活泼的化学能ATP中中活泼的化学能活泼的化学能转化为糖类等有机物转化为糖类等有机物中中稳定的化学能稳定的化学能联联 系系1 1、光反应是暗反应的基础，光反应、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供为暗反应的进行提供HH和和ATPATP2 2、暗反应是光反应的继续，暗

17、反应、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供为光反应的进行提供合成合成ATPATP的原料的原料ADPADP和和PiPi3 3、两者、两者相互独立又同时进行相互独立又同时进行，相互相互制约又密切联系制约又密切联系光反应光反应H、ATP暗反应暗反应ADP、Pi 将置于阳光下的盆栽移置黑暗处，则细胞将置于阳光下的盆栽移置黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖生成量的变化是？内三碳化合物与葡萄糖生成量的变化是？ 三碳化合物增加三碳化合物增加 葡萄糖减少葡萄糖减少 在正常条件下在正常条件下,进行光合作用的某种植物进行光合作用的某种植物,当当突然改变某条件后即发现叶肉细胞中五碳突然改变某条件后即发现叶

18、肉细胞中五碳化合物含量突然上升化合物含量突然上升,则改变的条件是则改变的条件是? 降低二氧化碳浓度降低二氧化碳浓度学习课本学习课本P104 105 ”光合作用原理的应用光合作用原理的应用”的内容的内容, 回顾刚刚所学知识回顾刚刚所学知识,讨论如下问题讨论如下问题:1 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、光照、温度、水、矿质元素等、光照、温度、水、矿质元素等2提高农作物光合作用的措施有哪些提高农作物光合作用的措施有哪些?（1）适当提高光合作用强度，延长光照时间）适当提高光合作用强度，延长光照时间（2）适当提高）适当提高CO2浓度浓度（3）适当提高温度、合理灌溉和施肥，提供

19、适量的）适当提高温度、合理灌溉和施肥，提供适量的必需矿质元素。必需矿质元素。光合作用与呼吸作用的区别：光合作用与呼吸作用的区别：光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用原料原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机、葡萄糖等有机物物产物产物O2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物CO2、H2O等等能量能量转换转换贮藏能量的过程贮藏能量的过程光能光能活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能释放能量的过程释放能量的过程稳定的化学能稳定的化学能活活跃的化学能跃的化学能发生发生部位部位有叶绿素的细胞、叶绿有叶绿素的细胞、叶绿体体活细胞、线粒体、活细胞、线粒体、细胞质基质细胞质基质发生发生条件条件光照下才可发生光

20、照下才可发生光下、暗处都可发光下、暗处都可发生生练习练习 1、光合作用中，糖类是在、光合作用中，糖类是在 阶段形成的，阶段形成的，O2是在是在 阶段形成的，阶段形成的，ATP是在是在 阶段形阶段形成的。成的。 2、某科学家用含有、某科学家用含有14C的的CO2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C原原子，这种子，这种C原子的转移途径是（原子的转移途径是（ ） A、CO2 叶绿体叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素叶绿素 ATP C、CO2 乙醇乙醇 糖类糖类 D、CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应D、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有、在光照充足的环境里，

21、将黑藻放入含有18O的水中，过一段的水中，过一段时间后，分析时间后，分析18O放射性标记，最先（放射性标记，最先（ ）A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现 、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、光能、光能 ATP 葡萄糖葡萄糖 B、光能、光能 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 C、光能、光能 CO2 葡萄糖葡萄糖D、光能、光能 葡萄糖葡萄糖 淀粉

22、淀粉DA 、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ） A、水分产生的、水分产生的H数量不足数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的、叶绿体利用的光能合成的ATP不足不足 C、空气中、空气中CO2量相对增多，而起抑制量相对增多，而起抑制 作用作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少、暗反应中三碳化合物产生的量太少 、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、增大、增大O2浓度浓度 B、增大、增大CO2浓度浓度 C、增强光照、增强光照 D、调节室温、调节室温DA1 1、海尔蒙特的实验（、海尔蒙特的实验（16481648年）年）小柳树小柳树 + + 干土干土2.3kg2.3kg90.9kg90.9kg76.7kg76.7kg90.843kg90.843kg雨水雨水浇灌浇灌5 5年年5 5、恩格尔曼实验、恩格尔曼实验18801880年年光合作用可以释光合作用可以释放氧气放氧气场所场所叶绿体叶绿体光合作用需要光光合作用需要光能能结论结论:光合作用总反应光合作用总反应: