高中生物光合作用.ppt

,光與光合作用,能量之源,葉綠體中的色素,實(shí)驗(yàn)綠葉中色素的提取和分離,實(shí)驗(yàn)原理：提取(無水乙醇)、分離(層析液) 目的要求：綠葉中色素的提取和分離及色素的種類 材料用具：新鮮的綠葉、定性濾紙等、無水乙醇等 方法步驟： 1.提取綠葉中的色素 2.制備濾紙條 3.畫濾液細(xì)線 4.分離綠葉中的色素 5.觀察和記錄 討論： 1.濾紙條上色帶的數(shù)目、排序、寬窄？ 2.濾紙條上的濾液細(xì)線，為什么不能觸及層析液？,(三)方法與步驟,稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的石英砂（充分研磨）和碳酸鈣 (中和細(xì)胞中的酸，防止鎂從葉綠素分子中移出)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨(防止酒精揮發(fā))。將研磨液進(jìn)行過濾。,功能:,捕獲光能的色素,葉黃素,胡蘿卜素,葉綠素a,葉綠素b,吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化（少數(shù)處于特殊狀態(tài)的葉綠素a）光能，用于光合作用。,濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？,葉綠體中的色素提取液,四種色素對(duì)光的吸收,葉綠素主要吸收_ 類胡蘿卜素主要吸收_,藍(lán)紫光,藍(lán)紫光、紅光,思考,1、春夏葉片為什么是綠色？而秋天樹葉為什么會(huì)變黃？ 2、P97問題探討？,有些蔬菜大棚用紅色或藍(lán)色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色的燈管。 1.用這種方法有什么好處？這樣做對(duì)光合作用有影響嗎？ 2.為什么是用紅色或藍(lán)色的呢？用綠色的可以嗎？,葉綠體的結(jié)構(gòu),外膜,內(nèi)膜,基粒,基質(zhì),類囊體,捕獲光能的色素分布在_,類囊體的薄膜上,1880年 恩格爾曼的實(shí)驗(yàn),隔絕空氣,黑暗，用極細(xì)光束照射,完全暴露在光下,水綿和好氧細(xì)菌的裝片,結(jié)論： 氧是由 葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。光合作用需要光照,結(jié)果：,一是選用水綿用為實(shí)驗(yàn)材料，便于觀察和分析研究； 二是將臨時(shí)裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除環(huán)境中光線和氧的影響； 三是選用極細(xì)的光束照射，并且用好氧細(xì)菌進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出水綿細(xì)胞中釋放氧的部位； 四是進(jìn)行黑暗和曝光的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。,討論： 恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？得出此結(jié)論的理由是什么？,結(jié)論： 氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。因?yàn)楹醚跫?xì)菌只集中在葉綠體受光部位的周圍。,恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上的巧妙之處是：,葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。它內(nèi)部的巨大膜表面上，分布了許多吸收光能的色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用的酶。,恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,分析：這一巧妙的實(shí)驗(yàn)說明了什么？,葉綠體中的色素對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收的強(qiáng)度不同，主要吸收紅光與藍(lán)紫光，幾乎不吸收綠光,積極思維,二、光合作用的原理和應(yīng)用,光合作用的定義,綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過程。,光合作用的探究歷程（P101102）,回眸光合作用的的探究歷程,1771年，英國(guó)普利斯特利（J. Priestly) 1779年，荷蘭英格毫斯（J. Ingen - housz) 1845年，德國(guó)梅耶（R. Mayer) 1864年，德國(guó)薩克斯（J. Von Sachs) 1939年，美國(guó)魯賓(S. Ruben)和卡門(M. Kamen) 1948年，美國(guó)卡爾文（M. Calvin),結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。,17世紀(jì)海爾蒙特栽培的柳樹實(shí)驗(yàn),結(jié)論：植物可以更新空氣,有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？,1779年，荷蘭的英格豪斯,普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽(yáng)光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。,到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧氣,光,？,光能,化學(xué)能,儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中？,德國(guó)梅耶,一半曝光，一半遮光,在暗處放置幾小的葉片,薩克斯的實(shí)驗(yàn),結(jié)論: 綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉,思考：該實(shí)驗(yàn)還能得出其他結(jié)論嗎？,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二組,1802,02,美國(guó)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）,結(jié)論,光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？,美國(guó)卡爾文,用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。,總結(jié)光合作用的反應(yīng)式,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,反應(yīng)物、條件、場(chǎng)所、生成物,糖類,6CO2+12H2O,C6H12O6+6O2+6H2O,光能,葉綠體,6CO2+12H2O,光能,葉綠體,C6H12O6+6H2O+6O2,元素來龍去脈 光合作用完整反映式(計(jì)算式),光合作用過程,光反應(yīng),暗反應(yīng),劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能,光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？ 暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？,有光才能反應(yīng),有光、無光都能反應(yīng),色素分子,可見光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多種酶,酶,C6H12O6+H2O,CO2,吸收,光解,能,固定,還原,酶,光反應(yīng),暗反應(yīng),光合作用的過程,問題3：光合作用怎樣進(jìn)行？,表一 光合作用的過程,光反應(yīng),暗反應(yīng),葉綠體內(nèi)囊體的薄膜上,葉綠體基質(zhì)中,葉綠體色素、酶、光能,酶,H2O、ADP、Pi 、NADP+,CO2、C5、 ATP、NADPH,光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP、NADPH中的化學(xué)能,ATP、NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橘A存在有機(jī)物中的化學(xué)能,O2、ATP、NADPH,（CH2O）、ADP、Pi、NADP、C5,ATP,NADPH,ADP、Pi,NADP+,無機(jī)物,有機(jī)物,光,化學(xué),有機(jī)物,三、影響光合作用的環(huán)境因素及其原理的應(yīng)用,（一）光照,光合作用的指標(biāo)是光合作用強(qiáng)度（光合速率）. 光合作用強(qiáng)度： 指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量(常以CO2的吸收量來表示）,1。光照強(qiáng)弱：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)。光照達(dá)到一定強(qiáng)度后，光合作用達(dá)最大值而不再增加。,陽(yáng)生植物,光補(bǔ)償點(diǎn):此時(shí)主要受光反應(yīng)產(chǎn)物的限制,光飽和點(diǎn),光補(bǔ)償點(diǎn),光飽和點(diǎn)此時(shí)主要受暗反應(yīng)中酶的活性、 CO2供應(yīng)量的限制,如果我們同時(shí)測(cè)定其呼吸速率，把它加到表觀光合速率上去，則得到真正光合速率 真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率,應(yīng)用：合理密植，陽(yáng) 生植物和陰生植物適時(shí)適地種植、溫室大棚經(jīng)常保持最佳透光度、人工光照等。,一般測(cè)定光合速率的方法都沒有把葉子的呼吸作用考慮在內(nèi)，所以測(cè)定的結(jié)果實(shí)際是光合作用減去呼吸作用的差數(shù)，叫做表觀光合速率或凈光合速率。,實(shí)驗(yàn)探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響,1.材料用具： 打孔器，注射器，40W臺(tái)燈，燒杯，綠葉(如菠菜葉片)。,2.方法步驟,（1）取生長(zhǎng)旺盛的綠葉，用直徑為1em的打孔器打出小圓形葉片30片(注意避開大的葉脈)。,（2）將小圓形葉片置于注射器內(nèi)，并讓注射器吸人清水，待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動(dòng)活塞，使圓形葉片內(nèi)的氣體逸出。這一步驟可重復(fù)幾次。,（3）將內(nèi)部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。這樣的葉片因?yàn)榧?xì)胞間隙充滿了水，所以全都沉到水底。,（4）取3只小燒杯，分別倒入20ml富含二氧化碳的清水(事先可用口通過玻璃管向清水內(nèi)吹氣)。 （5）分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后分別對(duì)這3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照(3盞40W臺(tái)燈分別向3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置照射，光照強(qiáng)弱可通過調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來決定)。 （6）觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量(依次為：多、中、少)。 該實(shí)驗(yàn)證明光照強(qiáng)光合作用的強(qiáng)度大，光照弱光合作用的強(qiáng)度小。,2。光的成分： 建造溫室大棚一般無色而不用綠色玻璃 或塑 料薄膜。深水中綠藻、紅藻和褐藻等生活在不同的水層。,光合作用中的化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化作 用下完成，而溫度直接影響酶的活性。所以不同 植物都有一個(gè)最適光合作用溫度。 50 以上光合 作用停止。,3。光照時(shí)間：光照時(shí)間越長(zhǎng)，光合作用合成的有機(jī)物 越多。,應(yīng)用：通過輪作提高復(fù)種指數(shù)，延長(zhǎng)全年內(nèi)單位面積上綠色植物的光合作用時(shí)間，以提高產(chǎn)量。,應(yīng)用：適當(dāng)增大晝夜溫差。 白天調(diào)控光合作用的最適 溫度，提高光合作用強(qiáng)度， 增加有機(jī)物的合成。晚上 適當(dāng)降低溫度，以降低細(xì) 胞呼 吸，減少有機(jī)物消耗， 保證植物有機(jī)物的積累。增施有機(jī)肥，以提高土壤溫度。,（二）溫度：,是光合作用的原料。主要影響暗反應(yīng)過程。一般來說，在一定的范圍內(nèi)，植物光合作用的強(qiáng)度隨CO2濃度的增加而增加，但達(dá)到一定濃度后，光合作用強(qiáng)度就不再增加或增加很少，這時(shí)的CO2濃度稱為CO2的飽和點(diǎn)。原因是受光反應(yīng)的產(chǎn)物H和ATP的數(shù)量限制。,（三）CO2濃度：,CO2補(bǔ)償點(diǎn):在此 CO2濃度條件下，植物通過光合作用吸收的CO2與植物呼吸作用釋放的CO2相等,CO2的飽和點(diǎn),圖中A點(diǎn)含義： ； B點(diǎn)含義： ； C點(diǎn)表示： ； 若甲曲線代表陽(yáng)生植物，則乙曲線代表 植物。,光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用,光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等，稱為光補(bǔ)償點(diǎn),光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)，稱為光飽和點(diǎn),陰生,2.CO2濃度：光合作用的原料之一,適當(dāng)提高空氣中CO2濃度，促進(jìn)暗反應(yīng)進(jìn)行,思考：夏天正午氣孔關(guān)閉時(shí)C3、C5、 ATP、H的含量會(huì)怎么變化？,C3,C5、ATP、H,思考：如果其它條件正常，突然停止CO2供應(yīng)，C3、C5、ATP、H的含量會(huì)怎么變化？,C3減少、C5增加、ATP增加、H增加,應(yīng)用：大田作物合理密植正其行，通其風(fēng) 、增施有機(jī)肥和碳酸氫銨，溫室栽培時(shí)增施有機(jī)肥和碳酸氫銨、 適時(shí)通風(fēng)透氣、放置干冰、與禽畜舍相 通等，都是為提高CO2濃度以提高光合作用強(qiáng)度,Mg是構(gòu)成葉綠素的元素，N是構(gòu)成葉綠素、酶、ATP的元素，P是構(gòu)成ATP的元素，K影響光合作用產(chǎn)物的運(yùn)輸。,應(yīng)用：合理施肥、換茬輪作，地膜覆蓋，減少礦物質(zhì)流失,（四）礦質(zhì)元素：,（五）水：,既是光合作用的原料，又可影響葉片氣孔的開閉，進(jìn)而影響葉片吸收CO2。夏季晴朗天的午后，光照很強(qiáng)，但光合作用反而減弱，原因就在于此。,應(yīng)用：合理灌溉、培育抗旱作物優(yōu)良品種,有些植物葉片的上下表皮都有氣孔，但下表皮數(shù)量多于上表皮。有些植物葉片的氣孔只分布于下表皮（夾竹桃），浮水植物氣孔只分布于上表皮，沉水植物葉片無氣孔，都是對(duì)生存環(huán)境的適應(yīng)。,1.為生物生存提供了物質(zhì)來源和能量來源； 2.維持了大氣中O2和CO2的相對(duì)穩(wěn)定； 3.對(duì)生物的進(jìn)化有直接意義。 (1)使還原性大氣氧化性大氣 (2)使有氧呼吸生物得以發(fā)生和發(fā)展 (3)形成臭氧層，過濾紫外線， 使水生生物登陸成為可能,四、光合作用的意義,六、光合作用和呼吸作用的比較,自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機(jī)物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)(有機(jī)物)，并儲(chǔ)存了能量的一類生物。如：綠色植物、少數(shù)細(xì)菌,化能合成作用,異養(yǎng)生物：不能直接利用無機(jī)物制成有機(jī)物，只能把從外界攝取的現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類生物。如：人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)細(xì)菌,能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用,例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌,化能合成作用,酶,不同顏色的藻類吸收不同波長(zhǎng)的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水層對(duì)光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對(duì)藍(lán)、綠部分的吸收，即到達(dá)深水層的光線是相對(duì)富含短波長(zhǎng)的光，所以吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方,3.下圖1表示玫瑰（陽(yáng)生植物）和人參（陰生植物）光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。圖2表示玫瑰在不同濃度環(huán)境條件下光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線。請(qǐng)分析回答;,（1）曲線表示人參光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。在較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)陰雨環(huán)境中生長(zhǎng)受到顯著影響的植物是。,B,玫瑰,（2）圖1中a點(diǎn)表示_ _,b點(diǎn)表示_ c點(diǎn)時(shí)，葉綠體中ADP的移動(dòng)方向是_。 (3)圖2中，在f點(diǎn)限制光合作用強(qiáng)度的因素是_.,光補(bǔ)償點(diǎn),從葉綠體基質(zhì)向類囊體薄膜方向移動(dòng),CO2濃度和細(xì)胞內(nèi)酶的數(shù)量等,AB段：因?yàn)闆]有CO2，只進(jìn)行光反應(yīng)，所以無有機(jī)物積累,BC段：因?yàn)锳B段為暗反應(yīng)提供了ATP和H，加之CO2供給，暗反應(yīng)能夠進(jìn)行，有 機(jī)物合成率上升,CD段：因無光不能進(jìn)行光反應(yīng)，隨著光反應(yīng)產(chǎn)物的不斷消耗，暗反應(yīng)逐漸減弱，有機(jī)物合成率逐漸降低,例：下圖是一個(gè)研究光合作用過程的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前溶液中加入ADP，磷酸鹽、葉綠體等，實(shí)驗(yàn)時(shí)按圖示控制進(jìn)行，并不斷測(cè)定有機(jī)物合成率，用此數(shù)據(jù)繪成曲線。請(qǐng)你用已學(xué)的光合作用知識(shí)， 解釋曲線形成的原因。,1.下 圖是光合作用過程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問題：,圖中B是， 它來自于的分解。 圖中C是，它被傳遞到葉綠體的 部位，用于 。 圖中D是，在葉綠體中合成D所需的能量來自 圖中的H表示， H為I提供,2,水,H,基質(zhì),C3的還原,ATP,色素吸收的光能,光反應(yīng),H和ATP,練習(xí),2. 光合作用過程中，產(chǎn)生ADP和消耗ADP的 部位在葉綠體中依次為 ( ) 外膜 內(nèi)膜 基質(zhì) 類囊體膜 A B C D,B,3. 與光合作用光反應(yīng)有關(guān)的是（ ） H2O ATP ADP CO2 A. B. C. D.,A,5、為驗(yàn)證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產(chǎn)生和消耗，請(qǐng)用所提供的實(shí)驗(yàn)材料與用具，在給出的實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，繼