2能量之源──光與光合作用（共68張PPT）

第五章細胞的能量供應(yīng)和利用

第4節(jié)

能量之源——光與光合作用教學(xué)目標1.說出綠葉中色素的種類和作用。2.說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。3.說明光合作用以及對它的認識過程。4.嘗試探究影響光合作用強度的環(huán)境因素。5.說出光合作用原理的應(yīng)用。6.簡述化能合成作用。有些蔬菜大棚用紅色或藍色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍色的燈管。1.用這種方法有什么好處？這樣做對光合作用有影響嗎？2.為什么是用紅色或藍色的呢？用綠色的可以嗎？可以提高光合作用強度；不同顏色的光會影響植物的光合作用。不能；因為葉綠素基本上不吸收綠光

太陽光中有能量，我們制造出太陽能電熱板可以捕獲其中的能量并轉(zhuǎn)化為熱能。綠色植物也能捕獲并轉(zhuǎn)化太陽光中的能量，那么，綠葉中通過什么物質(zhì)或結(jié)構(gòu)捕獲并轉(zhuǎn)化光能呢？光合作用需要色素去捕獲光能。正常苗白化苗一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)實驗綠葉中色素的提取和分離實驗原理：提取

分離

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、無水乙醇等無水乙醇層析液（色素在層析液中的溶解度不同）實驗綠葉中色素的提取和分離方法步驟：1.提取綠葉中的色素2.制備濾紙條鉛筆線（距地1CM）畫鉛筆細線★要求：細、直、齊重復(fù)2—3次3.畫濾液細線4.分離綠葉中的色素方法步驟：層析液培養(yǎng)皿5、觀察與記錄實驗結(jié)果濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)（橙黃色）（黃色）（藍綠色）（黃綠色）葉綠體中的色素：試驗中應(yīng)注意的問題1.研磨的過程中，加入SiO2有助于研磨充分，加入CaCO4可以防止研磨過程中色素被破壞。2.選材時應(yīng)注意選擇鮮嫩、色濃綠、無漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。3.畫濾液細線時應(yīng)以細、齊、直為標準，重復(fù)畫線時必須等上次畫線干燥后再進行，重復(fù)2-3次。4.層析時不要讓濾液細線觸及層析液。色素的吸收光譜葉綠素溶液類胡蘿卜素溶液思考樹葉為什么是綠色？葉綠素a和合葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉紅素主要吸收藍紫光。注：因為葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。結(jié)論：問題：這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位？

1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，當時并不清楚葉綠素在植物細胞中的分布情況。

1865年，德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細胞中，而是集中在一個更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。3.葉綠體葉片中的葉肉細胞綠葉回顧

葉肉細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖

葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖捕捉光能的色素存在于細胞中的什么部位？積極思考恩格爾曼實驗的結(jié)果分析：這一巧妙的實驗說明了什么？好氧型細菌水綿討論：恩格爾曼實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處？（1）、用水綿作實驗材料，有細而長的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細胞中，便于觀察和分析研究。（2）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實驗?zāi)茼樌M行。（3）、用極細的光束照射，并且用好氧菌進行檢測，能準確的判斷水綿細胞中放O2

部位。（4）、進行黑暗（局部光照）與曝光的對照實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。結(jié)論:葉綠體是進行光合作用的場所，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進行光合作用所必需的酶。二、光合作用的原理和應(yīng)用1、光合作用的概念指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。2、光合作用的實質(zhì)合成有機物，儲存能量光合作用的探究歷程普利斯特利的實驗結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。17世紀海爾蒙特栽培的柳樹實驗結(jié)論：植物可以更新空氣有人重復(fù)了普利斯特利的實驗，得到相反的結(jié)果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？1779年，荷蘭的英格豪斯

普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；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)能儲存在什么物質(zhì)中？德國梅耶1864年，薩克斯(德)的實驗（置于暗處幾小時）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光為了使綠葉中原有的有機物消耗殆盡1864年，（德）薩克斯的實驗綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉1864年，德國薩克斯實驗黑暗處理一晝夜讓一張葉片一半曝光一半遮光綠葉在光下制造淀粉。用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光的一半則沒有顏色變化。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？結(jié)論第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）結(jié)論光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的？美國卡爾文用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。年代科學(xué)家結(jié)論1664海爾蒙特水分是植物建造自身的原料1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。1939魯賓卡門光合作用釋放的氧來自水。20世紀40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機物的碳來自CO2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)在白天可以進行嗎？夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進行嗎？夜間呢？有光才能反應(yīng)有光、無光都能反應(yīng)H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應(yīng)階段光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中[H]場所：條件：物質(zhì)變化能量變化進入葉綠體基質(zhì)，參與暗反應(yīng)供暗反應(yīng)使用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[H]糖類卡爾文循環(huán)暗反應(yīng)階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中

ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP、酶場所：條件：物質(zhì)變化能量變化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類ATP[H]

聯(lián)系比較光反應(yīng)、暗反應(yīng)光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP的生成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[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。

CO2+H2O（CH2O)+O2光能葉綠體色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)暗反應(yīng)光合作用總過程：光反應(yīng)H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成

：暗反應(yīng)CO2的還原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶總結(jié)：原料和產(chǎn)物的對應(yīng)關(guān)系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉(zhuǎn)移途徑：碳的轉(zhuǎn)移途徑：光能ATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2C3（CH2O）下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的______部位，用于____________________

。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自______④圖中G________,F是__________,J是_____________⑤圖中的H表示_______，H為I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基質(zhì)用作還原劑，還原C3ATP色素吸收的光能光反應(yīng)[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類探究環(huán)境因素對光合作用的影響實驗原理：利用真空滲入法排除葉內(nèi)細胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在細胞間積累,結(jié)果使原來下沉的葉片上浮，根據(jù)上浮所需的時間長短，即能比較光合作用的強弱。實驗步驟：打出小圓形葉片(30片)：用打孔器在生長旺盛的綠葉上打出(直徑＝1cm)

抽出葉片內(nèi)氣體：用注射器(內(nèi)有清水、小圓形葉片)抽出葉片內(nèi)氣體(O2等)

小圓形葉片沉水底：將抽出內(nèi)部氣體的小圓形葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中，小圓形葉片全部沉到水底實驗流程項目

燒杯

小圓形葉片加富含CO2的清水光照強度葉片浮起數(shù)量甲10片20mL強多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少實驗結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強(小圓形葉片中產(chǎn)生的O2多，浮起的多)。不同光照強度對光合作用的影響影響光合作用的因素①光照強度AB光照強度O吸收CO2陽生植物陰生植物B：光補償點C：光飽和點C光補償點、光飽和點：陽生植物陰生植物>D一天的時間光合作用效率O光照強度121311光合作用效率與光照強度、時間的關(guān)系A(chǔ)BCDE101514②溫度光合作用是在酶的催化下進行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常進行光合作用。3.CO2濃度4.葉齡N：光合酶和ATP的重要組分P：ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能Mg：葉綠素的重要組分5.礦質(zhì)營養(yǎng)A多因子影響DA[練]

(2010·西安調(diào)研)下圖表示葉綠體色素吸收光能的情況，根據(jù)此圖并結(jié)合所學(xué)知識，判斷以下說法中正確的是①少數(shù)特殊狀態(tài)下的葉綠素a對420nm、670nm光的轉(zhuǎn)換率較高②在晚間用大約550nm波長的綠光照射行道樹，目的是通過植物光合作用以增加夜間空氣中的氧氣濃度③據(jù)圖可知，用白光中450nm左右波長的光比白光更有利于提高光合作用強度④土壤中缺乏鎂時，420nm～470nm左右波長的光的利用量顯著減少⑤由550nm波長的光轉(zhuǎn)為670nm波長的光后，葉綠體中C3

的量減少A.①④⑤

B.①③④⑤C.②③④⑤D.①②④⑤A2.2.下列關(guān)于葉綠體和光合作用的描述中，正確的是A.葉片反射綠光故呈綠色，因此日光中綠光透過葉綠體的比例最小B.葉綠體的類囊體薄膜上含有自身光合作用所需的各種色素C.光照下葉綠體中的ATP主要是由光合作用合成的糖經(jīng)有氧呼吸產(chǎn)生的D.在日光下，葉片中的葉綠素等量吸收不同波長的光4.在青蘋果表面貼上深色的字，成熟后的蘋果表面便出現(xiàn)字跡。下列說法正確的是

A.字跡處的CO2利用率提高

B.字跡處的糖含量增加

C.字跡處的A