第4节 能量之源——光与光合作用课件 高一上学期 人教版必修1.ppt
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1、第第4 4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用 太阳光中有能量,我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量,那么,绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢?一、捕获光能的色素和结构 我们知道,玉米中有时会出现白化苗。我们知道,玉米中有时会出现白化苗。白化苗由于不能进行光合作用,待种子中贮白化苗由于不能进行光合作用,待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细胞中的色素有关。胞中的色素有关。今天,下面的这个实验,主要目的是探究绿叶中今天,下面的这个实验,主要目的是探究绿叶中含有几种色素和学习对色素
2、进行提取和分离的方法,含有几种色素和学习对色素进行提取和分离的方法,并设法将这些色素分离开。并设法将这些色素分离开。绿叶中有哪些色素呢?绿叶中有哪些色素呢?叶绿体中色素的提取和分离叶绿体中色素的提取和分离 【实 验】实验程序实验程序 实验结果:实验结果:讨论:滤纸条上有几条不同颜色的色带?讨论:滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么?绿叶中的色素有绿叶中的色素有4 4种,可以归纳为两类:种,可以归纳为两类:2023/2/11孝义市第二中学郭玉海7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/
3、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)绿绿叶叶中中的的色色素素分析:为什么植物春夏叶子翠绿,而深秋则叶分析:为什么植物春夏叶子翠绿,而深秋则叶片金黄呢?片金黄呢?由于叶绿素的含量大大超由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素,而使类胡过类胡萝卜素,而使类胡萝卜素的颜色被掩盖,只萝卜素的颜色被掩盖,只显示出叶绿素的绿色显示出叶绿素的绿色由于叶绿素比类胡萝卜由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏,素易受到低温的破坏,秋季低温使叶绿素大量秋季低温使叶绿素大量破坏,而使类胡萝卜素破坏,而使类胡萝卜素的颜
4、色显示出来的颜色显示出来2023/2/118色素的吸收光谱色素的吸收光谱叶绿素溶液叶绿素溶液类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液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、红光蓝紫光、红光蓝紫光蓝紫光色素的吸收光谱图 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 从连续光谱可以看到不同波长的光被吸收的情况:从连续光谱可以看到不同波长的光被吸收的情况:叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光,红光,类胡萝卜素和叶黄类胡萝卜素和叶黄素主要吸收素主要吸收蓝紫光蓝紫光。对绿光的吸
5、收最少。对绿光的吸收最少。绿光被反绿光被反射回来,所以叶片才呈现射回来,所以叶片才呈现绿色绿色。吸收、传递、转化光能吸收、传递、转化光能问题:这些捕获光能的色素存在于细胞中问题:这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位?的什么部位?光合色素的作用:光合色素的作用:18171817年,两位法国科学家首次从植物中分年,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在植物离出叶绿素,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,发现叶绿素绿素在光合作用中的功能时,发现叶绿素并非
6、普遍分布在植物的整个细胞中,而是并非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,后来人们称之集中在一个更小的结构里,后来人们称之为为叶绿体叶绿体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?色素:基色素:基粒粒类囊体类囊体的薄膜的薄膜上上酶:酶:基粒基粒类囊体的类囊体的薄膜薄膜上和上和叶绿体基叶绿体基质质中中二、叶绿体结构二、叶绿体结构18801880年,恩格尔曼年,恩格尔曼(C.Engelmann)(C.Engel
7、mann)的实验:的实验:极极极极细细细细的的的的光光光光束束束束没没有有氧氧气气的的黑黑暗暗环环境境没没有有氧氧气气的的有有光光环环境境1.1.恩格尔曼实验的结论是什么?恩格尔曼实验的结论是什么?2.2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处?恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处?3.3.从资料从资料2 2可以得出什么推论?可以得出什么推论?氧是由叶绿体释放出来的,氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。是绿色植物进行光合作用的场所。叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体是进行光合作用的场所。2023/2/1115(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
8、状叶绿体细而长的带状叶绿体,螺旋状分布在,螺旋状分布在细胞中,便于观察和分析研究。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,排除了环境中)、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中,排除了环境中光线和光线和O2的影响,从而确保实验能顺利进行。的影响,从而确保实验能顺利进行。(3 3)、用极细的光束照射,并且用好氧菌进行检测,能准确的)、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,从而明确实验结果完全是由光照
9、引起的。结果完全是由光照引起的。总结总结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。绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体,利用,利用光能光能,把,把CO2和和H2O转化成储存能量的转化成储存能量的有机物有机物,并,并释放出释放出O2的过程。的过程。三、光合作用的探究历程(三、光合作用的探究历程(P101102)结论:水分是植结论:水分是植物制造自身物质物制造自身物质的原料。的原料。17 17世纪世纪海尔蒙特海尔
10、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;植物体只有只有绿叶绿叶才能更新空气。才能更新空气。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么储
11、存在什么物质中?物质中?德国德国梅耶梅耶 1864年,萨克斯年,萨克斯(德德)的实验的实验(置于暗处几小时)(置于暗处几小时)思考:思考:目的是什么?目的是什么?一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽 1864年,(德)萨克斯的实验年,(德)萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉绿色叶片中光合作用中产生了淀粉第第一一组组光合作用产生的光合作用产生的O2来自于来自于H2O。H2180C02H20C18O2第第二二组组180202美国鲁宾和卡门实验(同位素标记法)美国鲁宾和
12、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?返回返回光合作用氧气来源的探究(年)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的去向,称为卡的去向,称为卡尔文循环。尔文循环。年代年代科学家科学家结论结论16641664海尔蒙特海尔蒙特水分是植物建造自身的原料水分是植物建造自身的原料17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更
13、新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是是光合作用的场所。光合作用的场所。19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳碳来自来自COCO2 21.场所:场所:叶绿体叶绿体2.条件:条件:光光3.原料:原料:二氧化碳、水二氧化碳、水4
14、.产物:产物:糖类糖类、氧气、氧气 通过以上的研究和探索,你能说出光合作用通过以上的研究和探索,你能说出光合作用的场所、条件、原料、产物是分别是什么吗?的场所、条件、原料、产物是分别是什么吗?CO2 2 +H2 2*O光能光能叶绿体叶绿体(CH2 2O)+*O2 2你能用一个化学反应式表示出来吗你能用一个化学反应式表示出来吗?四、光合作用的过程四、光合作用的过程CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体(CH H2 2O O)+O2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光反应有光可以进行吗?无光呢?光反应有光可以进行吗?无光呢?暗反应
15、有光可以进行吗?无光呢?暗反应有光可以进行吗?无光呢?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 能量(能量(光能光能)ATP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O O2
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