第4节能量之源——光与光合作用.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内容提要：一、实验实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离二、光合作用的发现史光合作用的发现史三、光合作用的过程三、光合作用的过程四、探究影响光合作用的因素四、探究影响光合作用的因素五、影响光合作用的因素及在生产实践中五、影响光合作用的因素及在生产实践中 的应用的应用六、化能合成作用六、化能合成作用一、实验一、实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离实验原理：实验原理：提取提取(无水乙醇无水乙醇)、分离、分离(层析液层析液)目的要求：目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：材

2、料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤：方法步骤：1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条制备滤纸条 3.画滤液细线画滤液细线 4.分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素 5.观察和记录观察和记录讨论：讨论：1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？方法与步骤：方法与步骤：称取称取称取称取5g5g5g5g左右的鲜左右的鲜左右的鲜左右的鲜叶，剪碎，放入研钵叶，剪碎，放入研钵叶，剪碎，放入研钵叶，剪碎，放入研钵中。加少许的中。加少许的

3、中。加少许的中。加少许的石英砂石英砂石英砂石英砂（充分研磨）（充分研磨）（充分研磨）（充分研磨）和和和和碳酸碳酸碳酸碳酸钙钙钙钙(防止研磨中色素被防止研磨中色素被防止研磨中色素被防止研磨中色素被破坏破坏破坏破坏)与与与与10ml10ml10ml10ml无水乙无水乙无水乙无水乙醇。在研钵中快速研醇。在研钵中快速研醇。在研钵中快速研醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过磨。将研磨液进行过磨。将研磨液进行过磨。将研磨液进行过滤。滤。滤。滤。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？

4、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：12/16/2022孝义市第二中学郭玉海6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1/41/4）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

5、，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色显示出来的颜色显示出来12/16/20227叶绿体中的叶绿体中的色素提取液色素提取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_蓝紫光蓝紫光蓝紫光、红光蓝紫光、红光光合色素的作用：吸收、传递、转化光能光合色素的作用：吸收、传递、转化光能叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 从连续光谱可以看到不同波长的光被吸收从连续光谱可以看到不同波长的光被吸收的情

6、况：叶绿素的情况：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。对。对绿光的吸收最少。绿光的吸收最少。12/16/20229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叶绿体结构模式图叶绿体结构模式图年代年代科学家科学家结论结论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植物可以更新空气植物可以更新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用

7、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来自水氧来自水。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来自碳来自COCO2 2二、光合作用的发现史二、光合作用的发现史18801880年，恩格尔曼年，恩格尔曼(C.Engelmann)(C.Engelmann)的实验：的实验：极极

8、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。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可以确定释放氧气多观察，用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。没有空气的黑暗环境排除了氧的部位。没有

9、空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。用极细的光照射，叶绿气和光的干扰。用极细的光照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，暴体上可分为光照多和光照少的部位，暴露在光下的实验再一次验证实验结果露在光下的实验再一次验证实验结果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。12/16/202213恩格尔曼实验恩格尔曼实验2 2：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。鲁宾和卡门鲁宾和卡门做的同位

10、素标记实验做的同位素标记实验光合作用产生的氧气全部来自于水，而不是光合作用产生的氧气全部来自于水，而不是来自来自COCO2 2 2 2这一实验证实了：这一实验证实了：2020世纪世纪0 0年代年代,美国科学家卡尔文美国科学家卡尔文 (M.Calvin)(M.Calvin)CO2碳的同位素碳的同位素 C14CO214(CH2 O)+O214CO2+H2O14光能光能叶绿体叶绿体光合作用产生的有机物中的碳光合作用产生的有机物中的碳，是否来自是否来自 CO2呢？呢？同位素标记法研究同位素标记法研究卡尔文循环卡尔文循环1.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

11、、水4.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?三、光合作用的过程三、光合作用的过程CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体（CH H2 2O O）+O2光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段能量变化能量变化物质变化物质变化条件条件进行部位进行部位光反应阶段光反应阶段 叶绿体基粒中叶绿体基粒中光、色素和酶光、色素和酶

12、光能光能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能水的光解水的光解：H2O H+O2 酶酶光能光能合成合成ATP：ADP+Pi ATP 酶酶光能光能主要产物主要产物O O2 2 、H H、ATP ATP 光合作用的最终产物里面并没有光合作用的最终产物里面并没有HH和和ATPATP，那么它们是怎么样被消耗掉的呢？那么它们是怎么样被消耗掉的呢？能量变化能量变化物质变化物质变化条件条件进行部位进行部位暗反应阶段暗反应阶段 主要产物主要产物叶绿体基质中叶绿体基质中ATP ATP、HH、酶、酶ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能 COCO2 2的固定的固定 CO2+C5 2C3

13、 酶酶2C3 +H （CH2O）ATP ADP+Pi 酶酶 酶酶 C3C3的还原的还原ATPATP分解分解（CH2O）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活跃的化学能活跃的化学能糖类等糖类等有机物中有机物中稳定的化学能稳定的化学能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中中活跃活跃的化学能的化学能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

14、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光能光能叶绿体叶绿体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)四、探究影响光合作用的因素：四、探究影响光合作用的因素：1.光照：光照：(光合作用的动力光合作用的动力)光

15、照强度、光照时间、光质光照强度、光照时间、光质适当提高光照强度、延长光照时间适当提高光照强度、延长光照时间促进光反应，产生更多的促进光反应，产生更多的 ATP 和和 H思考：如果其它条件正常，突然停止光照，思考：如果其它条件正常，突然停止光照，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？的含量会怎么变化？C3C5、ATP、H光合速率2.CO2浓度：浓度：光合作用的原料之一光合作用的原料之一适当提高空气中适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行浓度，促进暗反应进行思考：夏天正午气孔关闭时思考：夏天正午气孔关闭时C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？的含量会怎么变化？C3C5、ATP、H光合速率思考

16、：如果其它条件正常，突然停止思考：如果其它条件正常，突然停止CO2供应，供应，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？的含量会怎么变化？C3减少、减少、C5增加、增加、ATP增加、增加、H增加增加3.H2O：原料之一：原料之一4.温度：影响酶活性温度：影响酶活性5.矿质元素矿质元素：叶绿素的组成元素：叶绿素的组成元素g6.叶龄：叶龄：光照光照/CO2/H2O/矿质元素矿质元素光合速率光合速率温度光合速率叶龄光合作用原理的应用光合作用原理的应用（1 1）影响光合作用的因素）影响光合作用的因素COCO2 2、水份、光照的长短与强弱、光质、水份、光照的长短与强弱、光质、温度、温度、矿质元素等矿质元素

17、等（2 2）提高农作物光合作用强度的措施）提高农作物光合作用强度的措施1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提高、适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、适当提高温度、适当提高温度5 5、适当增加植物体内的含水量、适当增加植物体内的含水量6 6、适当增加矿质元素的含量、适当增加矿质元素的含量2 2、合理密植、合理密植光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能把CO2和H2O合成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用的实质

18、光合作用的实质（从物质和能量变化角度）（从物质和能量变化角度）物质变化：把物质变化：把无机物无机物（CO2和和H2O）转变为）转变为有机物有机物能量变化：把能量变化：把光能光能转变为转变为化学能化学能，储存在有机物中，储存在有机物中 五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用（1）光对光合作用的影响）光对光合作用的影响光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。育。光照时间光照时间植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时

19、，光合作用的强度加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加不再随着光照强度的增加而增加光照强度光照强度叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。光的波长光的波长生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。（4）水分的供应）水分的供应生产上使田间通风良好，供应充足的生产上使田间通风良好，供应充足的

20、CO2在一定范围内，植物光合作用强度随着在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。再增加。（3）CO2浓度浓度生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。制呼吸作用，以积累有机物。温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。（2）温度）温度六、化能合成作用六、化能合成作用 利用环境中某些

21、无机物氧化时所释放的能量利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来把无机合成有机物。少数的细菌，如硝化细菌。来把无机合成有机物。少数的细菌，如硝化细菌。2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝化细菌硝化细菌举例：举例：6CO2+6H2O C6H12O6+6O2能量能量自养生物自养生物:以以COCO2 2和和H H2 2O O（无机物）为原料合成糖类（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。（有机物），糖类中储存着的能量。异养生物异养生物:只能利用环境中现成的有机物来维持自身的只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。生命活动。所需的能量来源不同（光能、化学能）所需的能量来源不同（光能、化学能）光能自养生物光能自养生物绿色植物绿色植物硝化细菌硝化细菌化能自养生物化能自养生物例如人、动物、真菌及大多数的细菌。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。