【生物】54能量之源---光与光合作用111.ppt
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1、第第5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用人教版必修人教版必修1捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构二光合作用的原理和应用二光合作用的原理和应用一二捕获光能的色素和结构 绿叶中色素的提取和分离捕获光能的色素 绿叶中的色素吸收光谱 叶绿体 结构结构功能(一)提取色素:(一)提取色素:1.研磨研磨材料材料:5g鲜叶鲜叶药品药品SiO2CaCO3无水酒精无水酒精原理:原理:色素能溶解在丙酮或酒精等有机色素能溶解在丙酮或酒精等有机溶剂中,所以可用无水酒精提取色素。溶剂中,所以可用无水酒精提取色素。一、绿叶中色素的提取和分离一、绿叶中色素
2、的提取和分离使研磨充分使研磨充分防止色素破坏防止色素破坏溶解色素溶解色素要求:要迅速、充分要求:要迅速、充分(为什么)(为什么)2.过滤:获取绿色滤液过滤:获取绿色滤液滤纸吗?滤纸吗?对着光:对着光:背着光:背着光:红色红色绿色绿色 色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而色素随层析液在滤纸上扩散速度不同,从而分离色素。分离色素。扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系:扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系:溶解度大,扩散速度快溶解度大,扩散速度快溶解度小,扩散速度慢溶解度小,扩散速度慢(二)分离色素(二)分离色素原理:原理:1.准备滤纸条准备滤纸条铅笔线铅笔线画铅笔细线画铅笔细线滤液细线滤液细线画
3、滤液细线画滤液细线要求:要求:细而直细而直 重复重复2 23 3次次剪去两角的原因剪去两角的原因?2.分离色素分离色素:插滤纸条插滤纸条层析液层析液培养皿培养皿层析液不能没及滤液线层析液不能没及滤液线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(为什么?)(为什么?)说明色素的种类说明色素的种类色素色素二、二、色素的作用色素的作用 实验表明:叶绿素主要吸收实验表明:叶绿素主要吸收红光红光和和蓝蓝紫紫光,类胡萝卜素主要吸收光,类胡萝卜素主要吸收蓝蓝紫紫光。光。有些蔬菜大棚内悬挂红色或蓝色的灯管,并且在白天也有些蔬菜大棚内悬挂红色或蓝色的灯管,并且在白天也开灯。开灯。1.用这种方法有什
4、么好处?这样做对光合作用有影响吗?用这种方法有什么好处?这样做对光合作用有影响吗?2.用绿色的可以吗?用绿色的可以吗?用这种方法可以提高光合作用强度,用这种方法可以提高光合作用强度,叶绿素吸收最多的是蓝紫光和红光叶绿素吸收最多的是蓝紫光和红光因为叶绿素对绿光吸收最少因为叶绿素对绿光吸收最少3.为什么叶子呈现绿色?为什么叶子呈现绿色?因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射出来,所以呈绿色出来,所以呈绿色4.温室大棚应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜?温室大棚应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜?白色白色三、光合作用的完整单位三、光合作用的完整单位叶绿体叶绿体其中基粒是由一
5、个个囊状结构堆叠而成,称为其中基粒是由一个个囊状结构堆叠而成,称为4123类囊体类囊体吸收光能的色素分布在?吸收光能的色素分布在?类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上思考:叶绿体中的色素能吸收光能,是不是叶绿体只能思考:叶绿体中的色素能吸收光能,是不是叶绿体只能吸收光能?有没有其他功能吸收光能?有没有其他功能?1880年,美国科学家恩格尔曼年,美国科学家恩格尔曼黑黑暗暗处处用用极极细细光光束束照照射射暴暴露露在在光光下下资料一资料一水绵水绵+好氧细菌好氧细菌黑暗黑暗无空气无空气极细光束照射极细光束照射完全暴露光下完全暴露光下v实验过程1、氧气是叶绿体释放出来的、氧气是叶绿体释放出来的2、叶绿体是绿色植
6、物进行光合作用的场所、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所v实验结论v实验的巧妙之处1 选用水绵:具有细而长的叶绿体并且其螺旋状分布在细胞中。选用水绵:具有细而长的叶绿体并且其螺旋状分布在细胞中。2 先放在黑暗无空气的环境中:排除环境中光和氧气的影响。先放在黑暗无空气的环境中:排除环境中光和氧气的影响。3 极细的光束照射、好氧细菌检测:迅速准确地判断出释放氧气的部位。极细的光束照射、好氧细菌检测:迅速准确地判断出释放氧气的部位。4 黑暗和极细光照射形成对比:明确指出结果完全是由光照引起的。黑暗和极细光照射形成对比:明确指出结果完全是由光照引起的。5 设置验证试验:完全暴露在光下,再一次验证了实验
7、结果。设置验证试验:完全暴露在光下,再一次验证了实验结果。好氧细菌集中在叶绿体好氧细菌集中在叶绿体被光束照射的部位被光束照射的部位好氧细菌分布于叶绿体好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位所有受光部位 资料二资料二在类囊体上和基质中含有多种进行光合作用所必需在类囊体上和基质中含有多种进行光合作用所必需的的酶酶为什么说叶绿体是进行为什么说叶绿体是进行光合作用完整单位?光合作用完整单位?叶叶绿绿体体(含光合色素及有关的酶)(含光合色素及有关的酶)含光合酶含光合酶外膜内膜基质基粒(含光合作用的酶含光合作用的酶)2000多年前多年前亚里士多德亚里士多德(Aristotle)1、问题:、问题:植物生长所需的物
8、质来自何处?植物生长所需的物质来自何处?认为认为:构成植物构成植物 体的原料是土壤体的原料是土壤 植物增加的重量植物增加的重量=土壤减少的重量土壤减少的重量五年后五年后2 2、16481648年比利时海尔蒙特的实验年比利时海尔蒙特的实验柳树增重柳树增重80kg土壤只减少土壤只减少0.06kg结论:植物增重主要来自水分结论:植物增重主要来自水分一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后3 3、17711771年英国普利斯特利实验年英国普利斯特利实验普普利利斯斯特特利利实实验验结论结论:植物可以更新空气植物可以更新空气4、1779年,荷兰年,荷兰 英格豪斯的实验英格豪斯的实验实验重复了实验重复了50
9、0500多多次次结论:只有在光照下只有绿叶才可以更新空气结论:只有在光照下只有绿叶才可以更新空气B组组A组组一一半半曝曝光光,一一半半遮遮光光在在暗暗处处放放置置几几小小的的叶叶片片6 6、18641864年萨克斯的实验年萨克斯的实验暗处理暗处理光照光照酒精酒精脱色脱色结论结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉绿色叶片在光合作用中产生了淀粉碘蒸汽处理碘蒸汽处理水绵水绵+好氧细菌好氧细菌黑暗黑暗无空气无空气极细光束照射极细光束照射完全暴露光下完全暴露光下v实验过程好氧细菌集中在叶绿好氧细菌集中在叶绿体被光束照射的部位体被光束照射的部位好氧细菌分布于叶绿好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位体所有受光部位
10、 7 7、光合作用的原料有水和二氧化碳,、光合作用的原料有水和二氧化碳,那么,光合作用释放的氧气到底是那么,光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是来自水呢?来自二氧化碳还是来自水呢?随着技术的进步,人们发现了放射性随着技术的进步,人们发现了放射性同位素,利用放射性同位素做示踪原同位素,利用放射性同位素做示踪原子,为解决氧气是来自水还是二氧化子,为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。碳提供了技术手段。19391939年,美国的年,美国的科学家鲁宾和卡门利用科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法同位素标记法,用用1818O O做示踪原子,对光合作用的产物做示踪原子,对光合作用的产物氧气中氧的来
11、源进行了探究。氧气中氧的来源进行了探究。返回返回1939年鲁宾和卡门的实验光合作用产生的有机光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢?物又是怎样合成的呢?2020世纪世纪4040年代,美国科年代,美国科学家卡尔文利用放射性学家卡尔文利用放射性同位素同位素1414C C标记的标记的1414COCO2 2做做实验研究这一问题。最实验研究这一问题。最终探明终探明COCO2 2中的碳在光合中的碳在光合作用中转化成有机物中作用中转化成有机物中的碳的途径,这一途径的碳的途径,这一途径称为称为卡尔文循环卡尔文循环。19611961年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主 光合作用的原料,产物,场所和条件是光合作用的
12、原料,产物,场所和条件是什么?你能用一个反应式表示出来吗什么?你能用一个反应式表示出来吗?光能光能CO2+H2O叶绿体叶绿体(CH2O)+O2一、光合作用的过程一、光合作用的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H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP1.光反应阶段光反应阶段色素色素光光 酶酶叶绿体内的类囊体薄膜上叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解: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酶酶条件条件:场所:场所:物质变化:物质变化:能量变化:能量变化:光能光
13、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HCO2 2糖类糖类 五碳化合物五碳化合物 C5 氨基酸氨基酸脂脂肪肪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 基质基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPHCO2 2糖类糖类 五碳化合物五碳化合物 C5 氨基酸氨基酸脂脂肪肪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 基质基质多种酶多种酶HATP2.暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定:的固定:CO2C5 2C3酶酶C C3 3的还原的还原:ATPH、ADP+Pi条件:条件:场所:场所:物质变化:物
14、质变化:能量变化:能量变化:叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、ATP中活跃的化学能中活跃的化学能转变为糖类等转变为糖类等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能2C3 (CH2O)酶酶糖类糖类H、ATP光反应光反应暗反应暗反应酶酶酶色素色素 酶酶联联 系系能量变化能量变化 物质变化物质变化场所场所条条件件光光暗暗 反反 应应 光光 反反 应应过程过程项目项目需要光需要光 色素、酶色素、酶不需要光不需要光 酶酶类囊体膜上类囊体膜上基质中基质中水的光解;水的光解;ATP的合成的合成CO2的固定;的固定;C3的还原的还原 ATP中活中活 跃化学能跃化学能ATP中活中活 跃化学能跃化学能光
15、能光能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应光反应 为为 暗反应暗反应 提供提供 H 和和ATP,暗反应暗反应 为为 光反应光反应 提供提供 ADP 和和Pi。叶绿体叶绿体中的色中的色素素光合作用的过程光合作用的过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段光能光能co2H2O水在光下分解水在光下分解C5ATPADP+Pi酶酶供能供能H供氢供氢O2 固固 定定还还 原原多种酶多种酶参加催化参加催化(CH2O)氨基酸氨基酸,脂肪脂肪酶酶 正常进行光合作用的植物,突然停止光照后,正常进行光合作用的植物,突然停止光照后,C3、C5、H、ATP含量如何变化?含量如何变化?若突然停止若突然停止CO2的
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