【课件】光合作用与能量转化课件高一上学期生物人教版必修1.pptx

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1、第4节 光合作用与能量转化第五章第五章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用万物生长靠太阳。太阳光能的输入、捕获和转化是生物圈得以维持运转的基础。光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。那么植物捕获光能的特定物质和结构是什么？问题探讨第一课时 捕获光能的色素和结构第第4 4节节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化叶片中的色素可能与光能的捕获有关。绿叶中究竟有哪些色素呢？一、捕获光能的色素1.实验原理.绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素（萃取法）。.色素都能溶解在层析液中，但不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散得快，

2、反之则慢。因此，绿叶中的色素随层析液在滤纸条上的扩散速度不同，将不同的色素分离（纸层析法）。（一）实验绿叶中色素的提取与分离新鲜的绿叶（深绿，色素含量高。如菠菜的绿叶）无水乙醇（可用体积分数95%的乙醇，加入适量无水碳酸钠，除去乙醇中水分）层析液（石油醚丙酮苯=2021）二氧化硅和碳酸钙2.实验材料用具（一）实验绿叶中色素的提取与分离3.1 提取色素提取色素3.实验步骤称取5g鲜叶，去主叶脉，剪碎，放入研钵中加少许的二氧化硅和碳酸钙 与5-10ml无水乙醇，迅速研磨将研磨液倒入玻璃漏斗中进行过滤(单层尼龙布)将滤液收集到试管中，用棉塞塞严(防止溶剂挥发和色素分子被氧化)（一）实验绿叶中色素的提

3、取与分离3.2 制备滤纸条制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成宽度小于试管直径、长度小于试管长度的滤纸条，将滤纸条的一端剪去两个角（减少边缘效应，使层析液在滤纸条上扩散均匀平直），并在距这端1cm处用铅笔画一条细的横线。1cm1cm铅笔线铅笔线要剪去两角要剪去两角3.实验步骤3.3 画滤液细线画滤液细线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（细，齐，直）。等滤液干后再画一到两次（增加色素含量）。3.实验步骤3.4 分离色素分离色素将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口（防止层析液挥发）。注意：不能让滤液细线接触层析液（防止色素溶解

4、在层析液中）层析液层析液培养皿培养皿3.实验步骤3.5 观察与记录观察与记录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b3.实验步骤从上到下：从上到下：胡、黄、胡、黄、a、b4.实验结果(P98)叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约（含量约1/41/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）绿叶中的色素（一）实验绿叶中色素的提取与分离色素的功能：吸收、传递、转化光能光谱和色素的吸收光谱(P98)太阳光穿过三棱镜时，不同波不同波长长的光会分散开，形成不同颜不同颜色色的光带称为光谱。分别让不同颜色的光照射色素溶液，可以得到色素的吸收光谱。叶绿素和类胡萝

5、卜素的吸收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收 ；胡萝卜素和叶黄素主要吸收胡萝卜素和叶黄素主要吸收 。蓝紫光和红光蓝紫光（二）色素吸收的光谱（P99）1、叶片呈现绿色的原因绿叶中的色素对绿光吸收最少，绿光反射进入眼睛的量最多，所以叶片看起来是绿色的。2、秋季为什么变黄了？秋季温度降低，叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。3、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？选无色透明的塑料薄膜；补充光源最好选蓝紫光和红光。二、二、叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体的结构适于进行光合作用外膜外膜

6、内膜内膜基粒基粒基质基质类囊体类囊体类囊体薄膜上 光合色素分布：1.叶绿体结构(P100)叶绿体除了吸收光能外，还有什么功能呢？极 细 光 束 均匀光照极细光束照射极细光束照射完全曝光完全曝光好氧细菌集中于好氧细菌集中于叶绿体被光束照叶绿体被光束照射的部位射的部位好氧细菌分布好氧细菌分布于叶绿体所有于叶绿体所有受光部位受光部位水水 绵绵好氧细菌好氧细菌黑暗黑暗 无空气无空气恩格尔曼的实验一恩格尔曼的实验一2、叶绿体的功能结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。叶绿体呈螺旋式带状，便于观察确定释放氧气多的部位叶绿体上可分为光照多和光照少的部位（对比实验）再次验证实验结果排除氧气和光

7、的干扰三棱镜三棱镜好氧细菌聚集在好氧细菌聚集在红光红光和和蓝紫光蓝紫光的区域的区域照射照射 水绵水绵结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光综合得出：叶绿体是光合作用的场所恩格尔曼的实验二恩格尔曼的实验二2、叶绿体的功能光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光照射下，叶绿体释放氧气多，因此好氧细菌在此区域分布2、叶绿体是进行光合作用所必需的结构吗？叶绿体分布有叶绿体分布有色素分子色素分子和进行光合作用有关的和进行光合作用有关的酶酶（p101p101）1、叶绿体进行光合作用的结构基础？蓝细菌等没有叶绿体也能进行光合作用捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离叶绿体的结构适于进行光合作用实验原理实验过程

8、实验结论无水乙醇，层析液叶绿素类胡萝卜素红光蓝紫光蓝紫光色素叶黄素胡萝卜素叶绿素a叶绿素b（蓝绿色）（黄绿色）（橙黄色）（黄色）含量约占3/4含量约占1/4形态结构:功能:叶绿体是进行光合作用的场所 课堂小结：恩格尔曼的两个实验完成完成师说分册三师说分册三检测案检测案19（P205-206）课后作业第二课时 光合作用的原理和应用第第4 4节节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。1 1、光合作用的概念、光合作用的概念（一）光合作用（一）光合作用(P102)COCO2 2 +H +H2 2O O （C

9、HCH2 2O)+OO)+O2 2 光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体2 2、光合作用的反应式、光合作用的反应式探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验(P102)(P102)（二）光合作用的原理（二）光合作用的原理1 1、1919世纪末：COCO2 2O O2 2+H+H2 2O O（CHCH2 2O O）甲醛缩合2 2、19281928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化为糖。探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验3、1937年，希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放

10、出氧气。希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。（二）光合作用的原理（二）光合作用的原理H H2 2O O离体叶绿体光能O O2 2结论：水的光解产生氧气。氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的(P103)。探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验4、1941年，鲁宾和卡门用同位素示踪法，研究了光合作用中氧气的来源。CO2H218O光照射下的光照射下的小球藻悬液小球藻悬液C18O2H2O18O2O2结论：光合作用释放的氧来自水。（二）光合作用的原理（二）光合作用的原理探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验5、1954年

11、，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。结论：在光照时，叶绿体中生成了ATP。H H2 2O OO O2 2 +2H+2H+能量能量光照光照叶绿体叶绿体尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系：ADP+PiADP+Pi ATP ATP（二）光合作用的原理（二）光合作用的原理上述实验表明：光合作用释放的氧气中氧元素来自于水。氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的(P103)。光合作用过程是否需要光能划分：光反应和暗反应（碳反应）。1 1、光反

12、应阶段、光反应阶段光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。类囊体膜上的色素光能光能H2O水在光下分解O2NADPH(H)ADP+Pi酶ATP光、色素、酶、水光、色素、酶、水叶绿体的叶绿体的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：2H2H2 2O 4NADPH +OO 4NADPH +O2 2光能光能ATPATP的合成：的合成：ADPADPPi Pi 能量能量 ATPATP酶酶场 所：条 件：物质变化:能量变化:光能光能 ATPATP中活跃的中活跃的化学能化学能1 1、光反应阶段、光反应阶段2 2、暗反应阶段、暗反应阶段光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进

13、行，这个阶段叫作暗反应阶段。COCO2 2 （CHCH2 2O O）酶酶？卡尔文对暗反应的探究（卡尔文对暗反应的探究（p104p104）2020世纪世纪4040年代年代,卡尔文：卡尔文：光照射下的光照射下的小球藻悬液小球藻悬液14CO2O2（1414C CH H2 2O O）同位素示踪法(14CH2O)14CO22 2、暗反应阶段、暗反应阶段C CO O2 2C C5 5 固固 定定2 2C C3 3NADPHNADPH供氢供氢酶酶(C CH H2 2O)O)淀粉、蔗糖淀粉、蔗糖多种酶多种酶参与参与还原还原酶酶ATPATP供能供能ADP+PiADP+Pi卡尔文循环卡尔文循环COCO2 2的固定

14、：的固定：COCO2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶C C3 3的还原：的还原：叶绿体的叶绿体的基质基质中中ATPATPNADPHNADPH、ADP+PiADP+Pi2C2C3 3 （CHCH2 2O O）+H+H2 2O+CO+C5 5酶酶NADPH NADPH、ATPATP、酶、酶、COCO2 2场所：条件：物质变化:能量变化:ATPATP中中活跃活跃的的化学能化学能有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2 2、暗反应阶段、暗反应阶段3 3、光合作用过程图解（、光合作用过程图解（p106p106）光反应阶段光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）（叶绿体类囊体薄膜）暗反应阶段暗反应阶段（叶绿

15、体基质）（叶绿体基质）ADP+PiADP+PiNADPNADP+COCO2 22C2C3 3C C5 5（CHCH2 2O O）多种酶多种酶参加催化参加催化固固 定定还还原原ATPATPNADPHNADPH光能光能类囊体薄类囊体薄膜的色素膜的色素O O2 2水的光解水的光解H H2 2O O4 4、光反应与暗反应的区别和联系、光反应与暗反应的区别和联系暗反应光反应比较项目能量变化联 系物质变化条 件场 所类囊体薄膜上类囊体薄膜上叶绿体的基质叶绿体的基质需光需光,色素和酶色素和酶不需光和色素不需光和色素;需酶需酶稳定的化学能稳定的化学能光能光能 活跃的化学能活跃的化学能光反应为暗反应提供光反应为

16、暗反应提供ATPATP和和NADPHNADPH，暗反应为，暗反应为光反应提供光反应提供ADPADP和和Pi Pi、NADPNADP+2H2H2 2O 4HO 4H+O+O2 2光解光解COCO2 2+C+C5 5 2C 2C3 3酶酶ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量 ATPATP酶酶2C2C3 3 (CH (CH2 2O)+CO)+C5 5ATPATP、H H 酶酶H的转移：H H2 2O O NADPHNADPH (CH(CH2 2O)O)C的转移：COCO2 2 C C3 3 （CHCH2 2O O）O的转移：COCO2 2 C C3 3（CHCH2 2O O）H H2 2O OO O

17、2 2 6CO6CO2 2+12H+12H2 2O O光能光能叶绿体叶绿体C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O+6OO+6O2 25 5、光合作用中元素的转移光合作用中元素的转移（三）光合作用原理的应用（三）光合作用原理的应用光合作用强度光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量（类的数量（p105p105）。）。探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响2、影响光合作用的因素、影响光合作用的因素（三）影响光合作用的因素（三）影响光合作用的因素光照强度CO2的浓度H2O矿质元素（Mg合成叶绿素）温度外

18、因：内因：酶的数量色素的含量叶龄不同（1 1）光照强度）光照强度A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度。C点：光合作用强度最大。C点之前限制光合作用因素是光照强度，C点之后限制因素是CO2、温度等光补光补偿点偿点光饱光饱和点和点AB段：光合呼吸DD点：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。1.1.间作间作(几种作物同时期播种几种作物同时期播种)、套种套种(几种作物不同时期播种几种作物不同时期播种)2.2.轮作轮作(几种作物轮换种植几种作物轮换种植)3.3.合理密植合理密植,增加光合作用面积增加光合作用面积4.4.温室大棚温室大棚

19、,使用无色透明玻璃使用无色透明玻璃应用：应用：光补光补偿点偿点光饱光饱和点和点D（1 1）光照强度光照强度（2 2）COCO2 2浓度浓度C C点：点：COCO2 2补偿点补偿点（光合作用速率等于细（光合作用速率等于细胞呼吸速率时的胞呼吸速率时的COCO2 2浓度）；浓度）；D D点：点：COCO2 2饱和点饱和点（光合作用强度不再随（光合作用强度不再随COCO2 2浓度增加而浓度增加而增加时的增加时的COCO2 2浓度）浓度）。应用：应用：1.1.多施有机肥或农家肥多施有机肥或农家肥 2.2.温室栽培植物时还可使用温室栽培植物时还可使用COCO2 2发生器等发生器等.3.3.大田中还要注意通

20、风透气大田中还要注意通风透气.B B点点 ：进行光合作用所需进行光合作用所需COCO2 2的最低浓度的最低浓度A AB BC CD D0 0吸收吸收COCO2 2释放释放COCO2 2COCO2 2浓度浓度（3）温度）温度温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。应用：应用：1.1.适时播种适时播种 2.2.温室中温室中,白天适当提高温度白天适当提高温度,晚上适当降温晚上适当降温 3.3.植物植物“午休午休”现象现象COCO2 2H H2 2OOOO2 2酶的最适温度一天的时间一天的时间O光合作用强度光合作用强度12 1311ABCDE9 1015 16 1714 夏季晴天的夏季晴天

21、的中午气温高中午气温高，植物，植物为防止蒸腾失水为防止蒸腾失水而而关闭气孔，关闭气孔，COCO2 2吸收减少吸收减少，进而降低光合速率。，进而降低光合速率。“午休午休”现象现象：P106页页光照强度光照强度N N、P P：NADPNADP+和和ATPATP的重要组分的重要组分MgMg：叶绿素的重要组分：叶绿素的重要组分（4 4）矿质元素）矿质元素应用：应用：合理施肥合理施肥 （5 5）水）水 1.1.水是光合作用的原料水是光合作用的原料2.2.水是体内各种化学反应的介质水是体内各种化学反应的介质3.3.水直接影响气孔的开闭水直接影响气孔的开闭,间接影响间接影响COCO2 2进入进入应用：应用：

22、预防干旱预防干旱 合理灌溉合理灌溉光合作用速率：一定时间内、单位面积CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等产物生成量来表示。植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。（四）光合作用速率的测定（四）光合作用速率的测定（成才之路（成才之路105页）页）O O2 2释释放放量量0 0O O2 2吸吸收收量量光照强度光照强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A AB BC C呼吸呼吸速率速率净光合净光合速率速率真正光合速率真正光合速率P108二、非选择题1.请设计一个表格，简明而清晰的体现出你对光合作用与细胞

23、呼吸之间主要区别和内在联系。（五）化能合成作用（五）化能合成作用1、异养生物：、异养生物：只能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。2、自养生物：、自养生物：以以无机物无机物转变成为自身的组成物质。转变成为自身的组成物质。光能自养生物：以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如：绿色植物。化能自养生物：利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O（无机物）合成糖类（有机物）。例如：硝化细菌。硝化细菌硝化细菌能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的NH3氧化时所释放的能氧化时所释放的能量量来制造有机物来制造有机物 。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6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O 能量能量酶酶完成完成师说分册三师说分册三检测案检测案19、20（P205-208）课后作业