第4节-能量之源-光与光合作用课件.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(一)捕获光能的色素(一)捕获光能的色素实验:叶绿体中色素的实验:叶绿体中色素的提取提取和和分离分离实验原理(略)实验原理(略)一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构材料用具(略)材料用具(略)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(纸层析法)分离绿叶中的色素(纸层析法)5.观察和记录观察和记录1、对实验材料的选择有何要求?、对实验材料的选择有何要求?提示:选择鲜嫩、颜色浓绿的新鲜叶片,以保证提示:选择鲜嫩、颜色浓绿的新鲜叶片,以保证含有较
2、多的色素。含有较多的色素。2、研磨时有何要求?、研磨时有何要求?提示:迅速、充分,避免无水乙醇挥发且加入各提示:迅速、充分,避免无水乙醇挥发且加入各物质的量要成比例。物质的量要成比例。3、为什么要在滤纸条一端剪去两角?、为什么要在滤纸条一端剪去两角?提示:防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而形提示:防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而形成弧形色素带。成弧形色素带。实验实验注意事项注意事项(含量约(含量约(含量约(含量约3/43/43/43/4)(含量约(含量约(含量约(含量约1/41/41/41/4)叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a a a a(蓝绿色)(蓝绿色)(蓝绿色)(蓝绿色)叶绿素叶绿素叶绿素叶
3、绿素b b b b(黄绿色)(黄绿色)(黄绿色)(黄绿色)胡萝卜素(橙黄色)胡萝卜素(橙黄色)胡萝卜素(橙黄色)胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素绿绿绿绿叶叶叶叶中中中中的的的的色色色色素素素素一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构(一)捕获光能的色素(一)捕获光能的色素 分析:为什么植物春夏叶子翠绿,而分析:为什么植物春夏叶子翠绿,而深秋则叶片金黄呢?深秋则叶片金黄呢?由于叶绿素的含量大大超过类胡罗卜素,而使类胡罗卜素的颜色被掩盖,只显示出叶绿素的绿色 由于叶绿素比类胡罗卜素易受
4、到低温的破坏,秋季低温使叶绿素大量破坏,而使类胡罗卜素的颜色显示出来(1)(1)从色素带的宽度可推知色素从色素带的宽度可推知色素含量的多少,从色素带的位置含量的多少,从色素带的位置可推知色素在层析液中溶解度可推知色素在层析液中溶解度大小。大小。(2)(2)在滤纸条上,相邻两条色素在滤纸条上,相邻两条色素带间距离最宽的是胡萝卜素和带间距离最宽的是胡萝卜素和叶黄素;相邻两条色素带间距叶黄素;相邻两条色素带间距离最窄的是叶绿素离最窄的是叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b,b,两色素带间距离最大的是胡萝两色素带间距离最大的是胡萝卜素和叶绿素卜素和叶绿素b b。叶绿体中的色素提取液三棱镜自然光叶片为什么往往
5、是绿色的呢?叶片为什么往往是绿色的呢?思考思考 因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光因为叶绿素对绿光吸收最少,绿光被反射出来,所以叶片呈绿色。被反射出来,所以叶片呈绿色。这些捕获光能的色素存这些捕获光能的色素存在于叶绿体的什么部位呢?在于叶绿体的什么部位呢?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一、捕获光能的色素和结构一、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)光合作用的探究历程(一)光合作用的探究历程一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后 1 17 77 71 1年年普普里里斯斯特特利利的的实实验验结论:结论:植物可以更新因蜡烛燃烧植物可以更新
6、因蜡烛燃烧 或小鼠呼吸而变得污浊或小鼠呼吸而变得污浊 的空气。的空气。1 17 77 71 1年年普普里里斯斯特特利利的的实实验验17791779年,荷兰科学家英格豪斯的实验年,荷兰科学家英格豪斯的实验结论结论1 1:普利斯特利:普利斯特利的实验只有在的实验只有在阳光阳光照照射下才能成功。射下才能成功。结论结论2 2:植物体只有:植物体只有绿叶绿叶才能更新污浊的空气。才能更新污浊的空气。18451845年,德国科学家梅耶根据能量年,德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出:转化与守恒定律明确指出:植物在进行光合作用时,把光能转植物在进行光合作用时,把光能转换成化学能储存了起来。换成化学能储
7、存了起来。思考思考 光能转换成的化学能,贮存在什光能转换成的化学能,贮存在什么物质中呢?么物质中呢?18641864年年,德国植物学家萨克斯的实验德国植物学家萨克斯的实验无无变变化化4848小时小时暗处理暗处理酒精脱色酒精脱色碘蒸汽处理碘蒸汽处理深深蓝蓝色色一一段段时时间间后后光照光照1 18 88 80 0年年恩恩格格尔尔曼曼的的实实验验通过上述实验小结光合作用的反应式通过上述实验小结光合作用的反应式 上述反应式中上述反应式中CO2和和H2O中都有中都有氧原子,那么氧原子,那么O2中的氧原子到底是来中的氧原子到底是来自于自于H2O还是还是来自于来自于CO2呢?还是二者呢?还是二者兼有呢?兼有
8、呢?思考思考CO2 +H2O光能光能叶绿体叶绿体(CH2O)+O2(糖类等有机物)(糖类等有机物)20世纪世纪40年代美国科学家卡尔文的实验年代美国科学家卡尔文的实验 光能光能(CH2 O)+O21414CO2+H2O1414叶绿体叶绿体结论:结论:有机物中的有机物中的碳碳来自原料中的来自原料中的CO2 (卡尔文循环)(卡尔文循环)年代年代科学家科学家结论结论1771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1779英格豪斯英格豪斯只有在只有在光照光照下绿叶才可以更新空气下绿叶才可以更新空气1845梅耶梅耶植物在光合作用时把植物在光合作用时把光能光能转变成了转变成了化学能化学能储存了
9、起来储存了起来1864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用产生绿色叶片光合作用产生淀粉淀粉1880恩格尔曼恩格尔曼氧气氧气由叶绿体释放出来,由叶绿体释放出来,叶绿体叶绿体是光是光合作用的合作用的场所场所1939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧气氧气全部来自于全部来自于水水2020世纪世纪4040年代年代卡尔文卡尔文光合产物有机物中的光合产物有机物中的碳碳来自来自COCO2 2光合作用探索历程小结:光合作用探索历程小结:2C3O2HATP基粒类囊体基粒类囊体薄膜上的色薄膜上的色素分子素分子水的光解水的光解CO2C5固固定定光反应光反应(CH2O)糖类等有机物糖类等有机物酶酶ADP+PiH
10、2O暗反应暗反应多种酶多种酶参加催化参加催化还还供氢供氢供能供能原原场所:场所:基粒类囊体薄膜上基粒类囊体薄膜上物质物质变化变化水的光解:水的光解:ATP的合成:的合成:2H2O 4H+O2光、酶光、酶叶绿体叶绿体ADPPi ATP光、酶光、酶叶绿体叶绿体光能光能条件条件:光、光、色素和色素和酶酶能量转换:能量转换:ATP中活跃的化学能中活跃的化学能产物:产物:H、O2、ATP光反应阶段光反应阶段条件:条件:不需光、需不需光、需H、CO2、ATP及多种酶及多种酶场所:场所:叶绿体基质中叶绿体基质中物质物质变化变化酶酶CO2的固定:的固定:CO2C5 2C3C3的还原:的还原:C3+H (CH2
11、O)+C5酶酶ATPADP+Pi能量转换:能量转换:ATP中活跃中活跃的化学能的化学能有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物:产物:(CH2O)、ADP、Pi暗反应阶段暗反应阶段物质方面:物质方面:简单的无机物简单的无机物 复杂的有机物复杂的有机物能量方面:能量方面:光能光能 ATP中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能光合作用光合作用光合作用光合作用有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸代谢类型代谢类型代谢类型代谢类型 合成作用合成作用合成作用合成作用(或同化作用或同化作用或同化作用或同化作用)分解作用分解作用分解作用分解作用(或异化作用或异化作用或异化作用或异
12、化作用)物质变化物质变化物质变化物质变化无机物无机物无机物无机物 有机物有机物有机物有机物有机物有机物有机物有机物 无机物无机物无机物无机物能量变化能量变化能量变化能量变化 光能光能光能光能化学能化学能化学能化学能(储能储能储能储能)化学能化学能化学能化学能ATPATP、热能、热能、热能、热能(放能放能放能放能)实质实质实质实质合成有机物,储存能合成有机物,储存能合成有机物,储存能合成有机物,储存能量量量量分解有机物、释放能量,分解有机物、释放能量,分解有机物、释放能量,分解有机物、释放能量,供细胞利用供细胞利用供细胞利用供细胞利用场所场所场所场所叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体活细胞活细胞活细胞活细
13、胞(主要在线粒体主要在线粒体主要在线粒体主要在线粒体)条件条件条件条件只在光下进行只在光下进行只在光下进行只在光下进行有光、无光都能进行有光、无光都能进行有光、无光都能进行有光、无光都能进行合成合成合成合成分解分解分解分解1.1.区别项区别项区别项区别项2、二者联系、二者联系COCO2 2 +H +H2 2 O O光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体(CH(CH2 2O)+O)+OO2 2C C6 6H H1212OO6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 2 6CO6CO2 2+12H+12H2 2O+O+38ATP38ATP 酶酶酶酶线粒体线粒体线粒体线粒体3 3、光合作用与有氧呼
14、吸的计算、光合作用与有氧呼吸的计算(1)(1)光光合合作作用用速速率率表表示示方方法法:通通常常以以一一定定时时间间内内COCO2 2等等原原料料的的消消耗耗或或O O2 2、(CH(CH2 2O)O)等等产产物物的的生生成成数数量量来来表表示示。但但由由于于测测量量时时的的实实际际情情况况,光光合合作作用用速速率率又又分分为为表表观观(净净)光合速率和真正(总)光合速率光合速率和真正(总)光合速率。(2)(2)在有光条件下,植物同时进行光合作用在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中和细胞呼吸,实验容器中O O2 2增加量、增加量、COCO2 2减减少量或有机物的增加量,称为
15、少量或有机物的增加量,称为表观(净)表观(净)光合速率光合速率,而植物,而植物真正(总)光合速率真正(总)光合速率表现(净)光合速率呼吸速率表现(净)光合速率呼吸速率。(3)(3)呼呼吸吸速速率率:将将植植物物置置于于黑黑暗暗中中,实实验验容容器器中中COCO2 2增增加加量量、O O2 2减减少少量量或或有有机机物物减减少少量量,即表示呼吸速率即表示呼吸速率。(4)(4)一一昼昼夜夜有有机机物物的的积积累累量量(用用COCO2 2量量表表示示)可可用用下下式式表表示示:积积累累量量白白天天从从外外界界吸吸收收的的COCO2 2量晚上呼吸释放的量晚上呼吸释放的COCO2 2量量。光反应光反应光
16、照强度光照强度H(NADPH)H(NADPH)、ATPATP暗反应(暗反应(C C3 3还原)还原)(CH(CH2 20)0)光照强度光照强度1 1、光对光合作用的影响、光对光合作用的影响光光光光合合合合速速速速率率率率0 0 0 0光强光强光强光强光强光强光强光强COCOCOCO2 2 2 2吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2释释释释放放放放A A A A0 0 0 0B B B BC C C CC C C CA A点:点:ABAB段:段:B B点:点:BCBC段:段:C C点:点:光照强度为光照强度为光照强度为光照强度为0 0 0 0时只进行时只进行时只进行时只进行细胞呼吸,释
17、放细胞呼吸,释放细胞呼吸,释放细胞呼吸,释放C0C0C0C02 2 2 2量量量量代表此时的呼吸强度代表此时的呼吸强度代表此时的呼吸强度代表此时的呼吸强度 随光照强度增强,光合随光照强度增强,光合随光照强度增强,光合随光照强度增强,光合作用逐渐增强,作用逐渐增强,作用逐渐增强,作用逐渐增强,C0C0C0C02 2 2 2的的的的释放量逐渐减少释放量逐渐减少释放量逐渐减少释放量逐渐减少,因一因一因一因一部分用于光合作用部分用于光合作用部分用于光合作用部分用于光合作用 光补偿点光补偿点光补偿点光补偿点,此时细胞呼吸释放的此时细胞呼吸释放的此时细胞呼吸释放的此时细胞呼吸释放的COCOCOCO2 2
18、2 2全部用于光全部用于光全部用于光全部用于光合作用,即光合作用速率合作用,即光合作用速率合作用,即光合作用速率合作用,即光合作用速率=细胞呼吸速率细胞呼吸速率细胞呼吸速率细胞呼吸速率 随光照强度不断增强,光合作用不断增强随光照强度不断增强,光合作用不断增强随光照强度不断增强,光合作用不断增强随光照强度不断增强,光合作用不断增强 光饱和点光饱和点光饱和点光饱和点(C(C(C(C点对应横坐标点对应横坐标点对应横坐标点对应横坐标),光照强度达到一光照强度达到一光照强度达到一光照强度达到一定值时,光合作用不再增强定值时,光合作用不再增强定值时,光合作用不再增强定值时,光合作用不再增强 光照强度光照强
19、度光补偿点光补偿点光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点光饱和点光饱和点据光照强度据光照强度可制定农作可制定农作物物增产措施增产措施(1)(1)间作、套作间作、套作(2)(2)夏天正午农作物遮阳夏天正午农作物遮阳(5)(5)种植时:种植时:合理密植合理密植(4)(4)蓝色塑料薄膜培育壮秧蓝色塑料薄膜培育壮秧蓝色塑料薄膜培育壮秧蓝色塑料薄膜培育壮秧:在蓝紫光照:在蓝紫光照:在蓝紫光照:在蓝紫光照射下,光合产物中蛋白质和脂肪含量较多;射下,光合产物中蛋白质和脂肪含量较多;射下,光合产物中蛋白质和脂肪含量较多;射下,光合产物中蛋白质和脂肪含量较多;在红光照射下,则是糖类含量较多。因此在红光照射下,则是糖类
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