能量来源光和光合作用精选PPT.ppt
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1、关于能量来源光和光合作用第1页,讲稿共52张,创作于星期三叶绿素的提取和分离实验叶绿素的提取和分离实验AVSEQ06.avi教案AVSEQ06.avi第2页,讲稿共52张,创作于星期三注意事项1.称取的新鲜绿叶,尽量去除叶脉,满足有充分的叶绿素.2.研磨时要加入CaCO3,因为它能调节液体的PH,防止叶绿素被破坏.3.研磨时要注意加入石英砂,因为这样可充分研磨破坏叶表皮,色素能被充分提取.迅速研磨是防止溶剂挥发。4.盛放滤液的小试管口加绵塞是防止溶剂挥发和色素分子被氧化。第3页,讲稿共52张,创作于星期三5.滤纸预先干燥处理是使层析液在滤纸条上的扩散的速度快。6.滤纸条的一端剪去两角是防止层析
2、液在滤纸条的边缘扩散过快。7.滤液细线要直、细、齐使分离的色素带平整、不重叠。8.滤液细线干燥后重复画23次使分离的色素带清晰,便以观察。9.滤液细线不能触及层析液,防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中第4页,讲稿共52张,创作于星期三一、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_。太阳能太阳能捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝卜类胡萝卜素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
3、何?说明什么?第5页,讲稿共52张,创作于星期三叶绿体中的色叶绿体中的色素提取液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、春夏叶片为什么是绿色?而秋、春夏叶片为什么是绿色?而秋天树叶为什么会变黄?天树叶为什么会变黄?2、P97问题探讨?问题探讨?第6页,讲稿共52张,创作于星期三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第7页,讲稿共52张,创作于星期三叶绿体的功能叶绿体的功能1、恩格尔曼实
4、验的结、恩格尔曼实验的结论是什么?论是什么?2、此实验设计有什么巧妙之处?、此实验设计有什么巧妙之处?3、以上资料可以得出什么结论?、以上资料可以得出什么结论?O2是由叶绿体产生的是由叶绿体产生的,叶绿体叶绿体是绿色植物光合作用的场是绿色植物光合作用的场所所实验材料选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便以观察,用好氧细菌实验材料选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便以观察,用好氧细菌可确定释放氧气的部位;没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰;用极细的光束可确定释放氧气的部位;没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰;用极细的光束照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位。相当
5、于一组对比实验;临时装片暴露照射,叶绿体上可分为光照多和光照少的部位。相当于一组对比实验;临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验的结果。在光下的实验再一次验证实验的结果。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。第8页,讲稿共52张,创作于星期三 叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上,分布了许多吸收光能的色巨大膜表面上,分布了许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用的酶素分子,还有许多进行光合作用的酶。第9页,讲稿共52张,创作于星期三二、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叶绿体叶绿体,利用,利
6、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,并释放出,并释放出O2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)第10页,讲稿共52张,创作于星期三结论:水分是植结论:水分是植物建造自身的原物建造自身的原料。料。17 17世纪世纪海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳树栽培的柳树实验实验第11页,讲稿共52张,创作于星期三结论: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,得到相反的结果,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?所以有人认为植物也能使空气变污浊?第12页,讲稿共52张,创作
7、于星期三17791779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阳光照射照射下才能成功;植物体只有绿下才能成功;植物体只有绿叶才能叶才能更新空气更新空气。到到1785年,发现了空气的组成,年,发现了空气的组成,人们才明确绿叶在光下放出的是人们才明确绿叶在光下放出的是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存在什么物质中?物质中?德国德国梅耶梅耶第13页,讲稿共52张,创作于星期三18641864年,德国萨克斯实验年,德国萨克斯实验黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光绿叶在绿叶在光光下制
8、造下制造淀粉淀粉。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,遮光的一半则蓝色,遮光的一半则没有颜色变化。没有颜色变化。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?第14页,讲稿共52张,创作于星期三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?第15页,讲稿共52张,创作于星期三美国卡尔文美国卡尔文用用1414C C标记标记1
9、414CO2CO2,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,称为卡尔文的去向,称为卡尔文循环。循环。CO2H2O(CH2O)O2光能光能叶绿体叶绿体反应物、条件、反应物、条件、场所、生成物场所、生成物糖类糖类第16页,讲稿共52张,创作于星期三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在白天可以进行吗?夜间呢?光反应在白天可以进行吗?夜间呢?暗反应在白天可以进行吗?夜间呢?暗反应在白天可以进行吗?夜间呢?有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应第17页
10、,讲稿共52张,创作于星期三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第18页,讲稿共52张,创作于星期三CO2 2五碳化合物五碳化合物C5CO2的的固定固定三碳化合
11、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第19页,讲稿共52张,创作于星期三暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定:的固定:CO2C52C3酶酶C3的还原:的还原:ATPH、ADP+Pi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)酶酶糖类糖类H、ATP、酶、酶场所: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C5CO2的的固定固定三碳化合物三碳
12、化合物2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPH第20页,讲稿共52张,创作于星期三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co22c3H2O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,脂肪脂肪酶酶第21页,讲稿共52张,创作于星期三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需需光、色素和酶光、色素和酶不需不需光、色素光、色素;需需多种酶多种酶光能
13、光能转变为转变为ATP中中活泼的化活泼的化学能学能ATP中中活泼的化学能活泼的化学能转化为糖类转化为糖类等有机物中等有机物中稳定的化学能稳定的化学能水的光解:水的光解:2H2O 光光 4H+O2光光ADP+Pi ATP酶酶CO2的固定:的固定:CO2+C5 2C3C3的还原:的还原:2C3 (CH2O)H,ATP酶ATP ADP+Pi酶酶第22页,讲稿共52张,创作于星期三6、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内因:叶龄、叶的结构内因:叶龄、叶的结构外因:光照(时间、光质、光强)、外因:光照(时间、光质、光强)、CO2、温度、温度、水、矿质元
14、素等水、矿质元素等(1)光照强度(影响ATP和H的量)(2)CO2浓度(影响C3的量)(3)温度(影响酶的活性及气孔的关启)(4)PH值(影响酶的活性和矿质元素的吸收,特别是Mg2+的吸收)(5)呼吸强度(影响有机物的积累)第23页,讲稿共52张,创作于星期三1.1.光强光强图图2626是是光光强强-光光合合速速率率关系的模式图。关系的模式图。暗暗中中叶叶片片不不进进行行光光合合作作用用,只只有有呼呼吸吸作作用用释释放放COCO2 2 (图图2626中的中的ODOD为呼吸速率为呼吸速率)。随随着着光光强强的的增增高高,光光合合速速率率相相应应提提高高,当当到到达达某某一一光光强强时时,叶叶片片
15、的的光光合合速速率率等等于于呼呼吸吸速速率率,即即COCO2 2吸吸收收量量等等于于COCO2 2释释放放量量,表表观观光光合合速速率率为为零零,这这时时的的光光强强称称为为光补偿点。光补偿点。图图26 26 光强光强-光合曲线图解光合曲线图解 A.A.比例阶段;比例阶段;B.B.比例向饱和过渡阶比例向饱和过渡阶段;段;C.C.饱和阶段饱和阶段(1)(1)光强光强-光合曲线光合曲线 第24页,讲稿共52张,创作于星期三在在低低光光强强区区,光光合合速速率率随随光光强强的的增增强强而而呈呈比比例例地地增增加加(比比例例阶阶段段,直直线线A A);当当超超过过一一定定光光强强,光光合合速速率率增增
16、加加就就会会转转慢慢(曲曲线线B)B);当当达达到到某某一一光光强强时时,光光合合速速率率就就不不再再增增加加,而而呈呈现现光光饱饱和和现现象象。开开始始达达到到光光合合速速率率最最大大值值时时的的光光强强称称为为光光饱饱和和点点,此此点点以以后后的的阶阶段段称称饱饱和和阶阶段段(直直线线C)C)。比比例例阶阶段段中中主主要要是是光光强强制制约约着着光光合合速速率率,而而饱饱和和阶阶段段中中COCO2 2扩扩散散和和固定速率是主要限制因素。固定速率是主要限制因素。图图26 26 光强光强-光合曲线图解光合曲线图解 A.A.比例阶段;比例阶段;B.B.比例向饱和过比例向饱和过渡阶段;渡阶段;C.
17、C.饱和阶段饱和阶段第25页,讲稿共52张,创作于星期三不同植物的光强不同植物的光强-光合曲线光合曲线不同,光补偿点和光饱和不同,光补偿点和光饱和点也有很大的差异。点也有很大的差异。光补偿点高的植物一般光饱光补偿点高的植物一般光饱和点也高,和点也高,草本植物的光补偿点与光草本植物的光补偿点与光饱和点通常要高于木本植饱和点通常要高于木本植物;物;阳生植物的光补偿点与光阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物;饱和点要高于阴生植物;C C4 4植物的光饱和点要高于植物的光饱和点要高于C C3 3植植物。物。图图27 27 不同植物的光强光合曲线不同植物的光强光合曲线第26页,讲稿共52张,创作于
18、星期三在自然条件下,植物或多或少会受到不同波长的光线照射。在自然条件下,植物或多或少会受到不同波长的光线照射。如,阴天不仅光强减弱,而且蓝光和绿光所占的比例增高。如,阴天不仅光强减弱,而且蓝光和绿光所占的比例增高。树木的叶片吸收红光和蓝光较多,故透过树冠的光线中绿光较多,由于树木的叶片吸收红光和蓝光较多,故透过树冠的光线中绿光较多,由于绿光是光合作用的低效光,因而会使树冠下生长的本来就光照不足的植绿光是光合作用的低效光,因而会使树冠下生长的本来就光照不足的植物利用光能的效率更低,物利用光能的效率更低,“大树底下无丰草大树底下无丰草”就是这个道理。就是这个道理。水层同样改变光强和光质。水层同样改
19、变光强和光质。水层越深,光照越弱,例如,水层越深,光照越弱,例如,2020米深处的光强是水面光强的二十米深处的光强是水面光强的二十分之一,如水质不好,深处的光强会更弱。水层对光波中的红、橙分之一,如水质不好,深处的光强会更弱。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于蓝、绿部分,深水层的光线中短波长的光相对较部分吸收显著多于蓝、绿部分,深水层的光线中短波长的光相对较多。多。所所以以含含有有叶叶绿绿素素、吸吸收收红红光光较较多多的的绿绿藻藻分分布布于于海海水水的的表表层层;而而含含有有藻藻红红蛋蛋白白、吸吸收收绿绿、蓝蓝光光较较多多的的红红藻藻则则分分布布在在海海水水的的深深层层,这这是是海海藻藻对对
20、光适应的一种表现光适应的一种表现。2.光光质质第27页,讲稿共52张,创作于星期三3.3.光照时间光照时间 对放置于暗中一段时间的材料对放置于暗中一段时间的材料(叶片或细胞叶片或细胞)照光,起初光合速照光,起初光合速率很低或为负值,要光照一段时率很低或为负值,要光照一段时间后,光合速率才逐渐上升并趋间后,光合速率才逐渐上升并趋与稳定。与稳定。从照光开始至光合速率达到稳定从照光开始至光合速率达到稳定水平的这段时间,称为水平的这段时间,称为“光合滞光合滞光合滞光合滞后期后期后期后期”或称或称光合诱导期。光合诱导期。光合诱导期。光合诱导期。一一般般整整体体叶叶片片的的光光合合滞滞后后期期约约3030
21、60min60min,而而排排除除气气孔孔影影响响的的去去表表皮皮叶叶片片,细细胞胞、原原生生质质体体等等光光合合组组织织的的滞后期约滞后期约10min10min。将植物从弱光下移至强光下,也有将植物从弱光下移至强光下,也有类似情况出现。另外,植物的光呼类似情况出现。另外,植物的光呼吸也有滞后现象,在光呼吸的滞后吸也有滞后现象,在光呼吸的滞后期中光呼吸速率与光合速率会按比期中光呼吸速率与光合速率会按比例上升例上升(图图29)29)。第28页,讲稿共52张,创作于星期三(二二)CO)CO2 21.CO1.CO2 2-光合曲线光合曲线 光光下下COCO2 2浓浓度度为为零零时时叶叶片片只只有有光光
22、、暗暗呼呼吸吸,释释放放COCO2 2。图图中中的的OAOA部部分分为为光光下下叶叶片片向向无无COCO2 2气气体体中中的的COCO2 2释释放放速速率率,通通常常用用它它来来代代表表光呼吸速率光呼吸速率。在在比比例例阶阶段段,光光合合速速率率随随COCO2 2浓浓度度增增高高而而增增加加,当当光光合合速速率率与与呼呼吸吸速速率率相相等等时时,环环境境中中的的COCO2 2浓浓度度即即为为COCO2 2补补偿偿点点(图图中中C C点点);当当达达到到某某一一浓浓度度(S)(S)时时,光光合合速速率率便便达达最最大大值值(P(Pm m),开开始始达达到到光光合合最最大大速速率率时时的的COCO
23、2 2浓浓度度被称为被称为COCO2 2饱和点饱和点。图图 30 30 叶片光合速率对细胞间隙叶片光合速率对细胞间隙COCO2 2浓度响浓度响应示意图应示意图 曲线上四个点对应浓度分别为曲线上四个点对应浓度分别为COCO2 2补偿点补偿点(C)(C),空,空气浓度下细胞间隙的气浓度下细胞间隙的COCO2 2浓度浓度(n)(n),与空气浓度相,与空气浓度相同的细胞间隙同的细胞间隙COCO2 2浓度浓度(350lL(350lL-1-1左右左右)和和COCO2 2饱饱和点和点(S)(S)。P Pm m为最大光合速率;为最大光合速率;CECE为比例阶段曲线为比例阶段曲线斜率,代表羧化效率;斜率,代表羧
24、化效率;OAOA光下叶片向无光下叶片向无COCO2 2气体中气体中的释放速率,可代表光呼吸速率。的释放速率,可代表光呼吸速率。第29页,讲稿共52张,创作于星期三(三三)温度温度 光光合合过过程程中中的的暗暗反反应应是是由由酶酶所所催催化的化学反应,因而受温度影响。化的化学反应,因而受温度影响。在在强强光光、高高COCO2 2浓浓度度时时温温度度对对光光合合速速率率的的影影响响要要比比弱弱光光、低低COCO2 2浓浓度度时时影影响响大大(图图32)32),这这是是因因为为在在强强光光和和高高COCO2 2条条件件下下,温温度度成成了光合作用的主要限制因素。了光合作用的主要限制因素。图图32 3
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