光合作用與能量轉(zhuǎn)化1

光合作用與能量轉(zhuǎn)化太陽(yáng)光能的輸入、捕獲與轉(zhuǎn)化，是生物圈得以維持運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。植物進(jìn)行光合作用捕獲光能依靠的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)是什么呢？葉片是進(jìn)行光合作用的主要器官白化苗待種子中儲(chǔ)存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死去葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)沒(méi)有色素有色素綠葉中究竟有哪些色素呢？通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究一、綠葉中色素的提取和分離3.實(shí)驗(yàn)步驟:面積代表含量1、葉綠素的提取(1)選用新鮮的綠葉：色素含量高(2)碳酸鈣：防止研磨中色素被破壞(3)二氧化硅：有助于研磨充分一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2.葉綠素的分離(1)濾紙條一端剪去兩角：使分離出的色素帶平齊（2）畫(huà)濾液細(xì)線：用毛細(xì)管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫(huà)出一條直線，待濾液干后，再重畫(huà)一到兩次增加色素濃度，使色素帶明顯（3）不能讓濾液細(xì)線觸及層析液，否則濾液細(xì)線中的色素會(huì)被層析液溶解，而不能在濾液上擴(kuò)散3.光譜:陽(yáng)光是由不同波長(zhǎng)的光組合成的復(fù)合光,在穿過(guò)三棱鏡時(shí),不同波長(zhǎng)的光會(huì)分散開(kāi),形成_________的光帶,稱為光譜。不同顏色三棱鏡色散作用4.綠葉中色素種類、吸收光譜及分布:色素種類吸收光譜分布葉綠素(含量約占3/4)葉綠素a主要吸收______________葉綠體中的_______________葉綠素b類胡蘿卜素(含量約占1/4)胡蘿卜素主要吸收_______葉黃素藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光類囊體薄膜上二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1.形態(tài):一般呈扁平的_____形或___形。2.結(jié)構(gòu):橢球球3.功能:進(jìn)行_________的場(chǎng)所。4.葉綠體功能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:(1)實(shí)驗(yàn)者:_________。(2)實(shí)驗(yàn)材料:_____、_________。光合作用恩格爾曼水綿需氧細(xì)菌(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程:(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①光合作用釋放氧氣;②葉綠體是光合作用的部位。光合作用的原理和應(yīng)用二氧化碳水陽(yáng)光而能夠利用他們合成有機(jī)物的是能進(jìn)行光合作用的細(xì)胞一、光合作用概念和反應(yīng)式1.概念:綠色植物通過(guò)_______,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并且釋放出_____的過(guò)程。2.反應(yīng)式:_______________________。葉綠體氧氣CO2+H2O(CH2O)+O2CH2O代表糖類光合作用如何進(jìn)行的？我們了解科學(xué)家做過(guò)的一些實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一下。1937年希爾反應(yīng)鐵鹽或其他氧化劑氧氣

植物放出的氧氣是水在光下被分解和氧化得到的，這種水的光氧化反應(yīng)與CO2的還原可分開(kāi)進(jìn)行。離體葉綠體懸浮液(有H2O沒(méi)有CO2)材料：條件：處理措施：結(jié)果：1941年魯賓和卡門（同位素標(biāo)記法）H218OCO2H2OC18O2第一組第二組O218O2氧氣全來(lái)源于水1954年阿爾農(nóng)

在光照下，葉綠體可合成ATP，1957年他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總與水的光解相伴隨實(shí)驗(yàn)表明：1.光合作用釋放的氧氣中的氧元素全來(lái)自水2.氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否需要光能光反應(yīng)暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）H2O

①水的光解O2NADPHADP+Pi

酶②ATP光反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化:光能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能光能三、光合作用的過(guò)程1.作為活潑的還原劑參與暗反應(yīng)2.儲(chǔ)存能量條件：光、色素、酶場(chǎng)所：物質(zhì)變化水的光解：ATP的合成：葉綠體類囊體薄膜上H2OH++O2

光葉綠體中的色素ADP＋Pi＋光能ATP酶光能1.光反應(yīng)階段能量轉(zhuǎn)變：ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能產(chǎn)物：NADPH、O2、ATPNADP+＋H+＋2e-

NADPHCO2+H2O(CH2O)+O2暗反應(yīng)中CO2是如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?？閱讀課本P104,第二、三自然段，回答以下問(wèn)題1.卡爾文實(shí)驗(yàn)的方法？3.生成的C3【三碳化合物】進(jìn)行的反應(yīng)？如何反應(yīng)？結(jié)合卡爾文的探究發(fā)現(xiàn)過(guò)程，構(gòu)建C元素轉(zhuǎn)移途徑模型【3個(gè)反應(yīng)物與生成物之間關(guān)系】2.

從外界吸收的CO2進(jìn)行的反應(yīng)？如何反應(yīng)？【用反應(yīng)式表示】CO2的固定：CO2的還原（三碳化合物的還原）C5的生成同位素示蹤法CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的還原葉綠體基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[NADPH]糖類卡爾文循環(huán)H2O

①水的光解O2NADPHADP+Pi

酶②ATPco2C5光反應(yīng)2c3①固定供氫酶酶供能②還原(CH2O)糖類多種酶參加催化暗反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化:光能ATP活躍化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能光能三、光合作用的過(guò)程條件：不需光，需多種酶場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)物質(zhì)變化CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP中活躍的化學(xué)能2.暗反應(yīng)階段C3+NADPH(CH2O)酶ATPADP+Pi能量轉(zhuǎn)變：有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能產(chǎn)物：（CH2O

）、ADP、PiC5

聯(lián)系比較光反應(yīng)、暗反應(yīng)光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP的形成CO2的固定；C3的還原

ATP中活躍化學(xué)能光能ATP中活躍化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi【緊密聯(lián)系，密不可分】。H2OO2NADPHADP+PiATPCO22C3C5(CH2O)糖類光合作用的過(guò)程三、光合作用的過(guò)程1.寫(xiě)出圖中序號(hào)代表的物質(zhì)或過(guò)程:①______②____③___④______⑤_______⑥________NADPHATPCO2(CH2O)光反應(yīng)暗反應(yīng)2.光反應(yīng)階段:(1)場(chǎng)所:葉綠體的___________。(2)條件:___、_____和有關(guān)的___。(3)物質(zhì)變化:①水的光解:H2O____+_______②ATP的合成:ADP+Pi+能量____。(4)能量變化:將_____轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的_______。類囊體薄膜光色素酶O22NADPHATP光能化學(xué)能3.暗反應(yīng)階段:(1)場(chǎng)所:葉綠體內(nèi)的___________中。(2)條件:___的催化。(3)物質(zhì)變化:①CO2的固定:CO2+C52C3②C3的還原:C3(CH2O)C3C5葉綠體基質(zhì)酶(4)能量變化:____中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中______________。ATP穩(wěn)定的化學(xué)能光合作用原理的應(yīng)用影響光合作用強(qiáng)度的因素？

光合作用強(qiáng)度：植物通過(guò)光合作用在單位時(shí)間、單位面積上制造的糖類的數(shù)量

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體主要外界影響因素：CO2的濃度，光照強(qiáng)度、溫度的高低、必需礦物質(zhì)元素，水分等。內(nèi)部因素：葉綠體（光合色素、酶）數(shù)量H2OO2NADPHADP+PiATPCO22C3C5(CH2O)糖類光合作用的過(guò)程條件C3C5NADPH和ATPCH2O含量光照由強(qiáng)到弱CO2供應(yīng)不變光照由弱到強(qiáng)CO2供應(yīng)不變CO2由充足到不足光照強(qiáng)度不變CO2由不足到充足光照強(qiáng)度不變環(huán)境因素變化對(duì)光合作用中物質(zhì)的影響增加減少減少減少減少增加增加增加減少增加增加減少增加減少減少增加圖中A點(diǎn)表示：

。CO2濃度達(dá)到植物所需的最大值，光合速率不再上升BCDCO2濃度：①光合作用是在

的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響

；②B點(diǎn)表示：

；③BC段表示：

；

酶的活性酶此溫度條件下，光合速率最高超過(guò)最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降溫度：通過(guò)影響酶的活性而影響光合作用，主要制約暗反應(yīng)光合作用與呼吸作用光合作用反應(yīng)式：

呼吸作用反應(yīng)式：線粒體

葉綠體１２３ＣＯ２Ｏ２４５６Ｏ２ＣＯ２Ｏ２ＣＯ２外界環(huán)境①圖中A點(diǎn)含義：

；②B點(diǎn)含義：

；③C點(diǎn)表示：

；④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)行細(xì)胞呼吸光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)，陰生線粒體

葉綠體１２３ＣＯ２Ｏ２４５６Ｏ２ＣＯ２Ｏ２ＣＯ２外界環(huán)境線粒體

葉綠體１２３ＣＯ２Ｏ２４５６Ｏ２ＣＯ２Ｏ２ＣＯ２外界環(huán)境化能合成作用利用體外環(huán)境中的某些無(wú)