54能量之源--光与光合作用.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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,
7、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
8、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1414COC
9、O2 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
10、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 2
11、C3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
12、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
13、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
14、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
15、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( (
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- 54 能量 光合作用
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