能量之源光與光合作用理科

能量之源光與光合作用理科第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)

能量之源—光與光合作用一捕獲光能的色素和結構二光合作用的原理和應用太陽的光能又是通過什么途徑進入植物體內的？第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四植物細胞為什么能捕獲光能呢？捕獲光能的色素葉綠體的結構一捕獲光能的色素和結構第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四綠葉中會有哪些種類的色素呢？它們分別是什么顏色的？各種色素在綠葉的含量相同嗎？捕獲光能的色素想一想，該怎么辦？第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四實驗——綠葉中色素的提取和分離實驗原理：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探究綠葉中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.畫濾液細線4.分離綠葉中的色素5.觀察和記錄第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四葉綠體中的色素葉綠素b葉綠素a葉黃素胡蘿卜素第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四葉綠體中的色素主要吸收紅橙光和藍紫光葉片為什么往往是綠色的呢？第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四葉綠素a和b在藍光和紅光部分都有很高的吸收峰，葉綠體中的胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素吸收紅光和藍紫光吸收藍紫光第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位呢？第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四葉綠體的結構第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四1880年，恩格爾曼的實驗第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四葉綠體是進行光合作用的場所，它內部巨大膜表面上，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。光合作用在葉綠體中是怎樣進行的呢？第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四光合作用的概念：是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。什么是光合作用呢？第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四光合作用的探究歷程第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四1648年，比利時的范·海爾蒙特第一次試圖用定量的方法研究植物的營養(yǎng)來源。第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四

海爾蒙特將一棵2.5kg重的柳樹苗種到一個木桶里(桶里的土壤稱過重量)。每天只給柳樹澆適量雨水,并利用桶蓋防止灰塵進入桶內.五年后取出柳樹,并把柳樹和土壤分別稱重。發(fā)現(xiàn)柳樹增長了八十多千克而土壤只減少了一百克。結論：植物生長所需要的養(yǎng)料主要來自于水而不是土壤第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四

1771年英國的普利斯特萊通過植物和動物之間進行氣體交換的實驗，第一次成功地應用化學的方法研究植物的生長。第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四將點燃的蠟燭與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內，蠟燭不容易熄滅。將小鼠與綠色植物一起放在一個密閉的玻璃罩內，小鼠不容易窒息而死。結論：植物可以更新空氣第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四1、1779年，荷蘭科學家英格豪斯的實驗；結果發(fā)現(xiàn)：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污濁的空氣2、1785年，明確綠葉在光下放出的是氧氣，吸收的是二氧化碳；3、1845年，梅耶指出，植物在進行光合作用時，把光能轉變成化學能儲存起來；第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四1864年，薩克斯(德)的實驗（置于暗處幾小時）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四1864年，（德）薩克斯的實驗綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉；第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四20世紀30年代，魯賓和卡門（美）的同位素標記實驗：結論：光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自水，而不是來自CO2。第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四光合作用的原理和應用（一）光合作用的過程CO2+H2O*

(CH2O)

+O2*總反應式:包括兩個階段:1.光反應2.暗反應葉綠體光第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應階段光、色素、酶、葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：2H2O4[H]+O2光能ATP的合成：ADP＋Pi酶光能轉變?yōu)锳TP中活躍的化學能[H]場所：條件：物質變化能量變化進入葉綠體基質，參與暗反應供暗反應使用ATP光第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的還原葉綠體基質多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖類卡爾文循環(huán)第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四暗反應階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、葉綠體的基質中

ATP中活躍的化學能轉變?yōu)?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學能2C3(CH2O)＋C5酶糖類[H]、ATP、酶場所：條件：物質變化能量變化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3葉綠體基質多種酶糖類ATP[H]第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶CH2OCO2吸收光解能固定還原酶光反應暗反應光合作用的過程第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四過程：光反應階段和暗反應階段的比較光反應階段暗反應階段進行部位條件物質變化能量變化聯(lián)系葉綠體基粒的類囊體膜上葉綠體基質中光、色素和酶ATP、[H]、多種酶光能轉換成電能再變成ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能變成有機物中穩(wěn)定的化學能光反應為暗反應提供[H]和ATP暗反應產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi

→ATP光酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3三碳的還原2C3→→(CH2O)+C5酶酶ATP[H]第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四光合作用過程中C3、C5、ATP[H]、（CH2O）含量的變化項目光照強度增強CO2供應不變停止光照CO2供應不變光照不變CO2增多光照不變CO2減少C3C5[H]ATP（CH2O）第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量CO2O2O2CO2光合速率（光合強度）：某植物單位時間內CO2的消耗量或O2的生成量。光葉綠體酶第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四表觀光合速率（凈光合速率）：某植物單位時間單位葉面積上從外界環(huán)境中吸收CO2的量或釋放到外界環(huán)境中O2的量。真正光合速率（總光合速率）：某植物單位時間單位葉面積上從外界環(huán)境中吸收CO2的量加上細胞呼吸釋放的CO2的量。細胞呼吸釋放的CO2→消耗有機物的量從外界吸收的CO2→積累有機物的量12表示：CO2吸收量→有機物積累量表示：CO2固定量有機物合成量線粒體葉綠體CO2CO2第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率。測定方法(1)呼吸速率：將植物置于黑暗中，測定實驗容器中CO2增加量、O2減少量或有機物減少量。(2)表觀光合速率：將植物置于光下，測定實驗容器中O2增加量、CO2減少量或有機物增加量。實測CO2吸收量＝光合作用CO2消耗量-呼吸作用CO2釋放量實測O2釋放量＝光合作用O2生成量-呼吸作用O2消耗量第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四〖例3〗將某一綠色植物置于密閉的玻璃容器內，在一定條件下不給光照，CO2的含量每小時增加8mg，給予充足光照后，容器內CO2的含量每小時減少36mg，若上述光照條件下光合作用每小時能產(chǎn)生葡萄糖30mg，請回答：（1）比較在上述條件下，光照時呼吸作用的強度與黑暗時呼吸作用的強度差是

mg。（2）在光照時，該植物每小時葡萄糖凈生產(chǎn)量是

mg。（3）若一晝夜中先光照4小時，接著放置在黑暗情況下20小時，該植物體內有機物含量變化是（填增加或減少）

。（4）若要使這株植物有更多的有機物積累，你認為可采取的措施是:

024.5減少①延長光照時間；②降低夜間溫度；③增加CO2濃度。第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四CO2吸收量OCO2釋放量光照強度···ABC呼吸作用所放出的CO2光補償點光飽和點凈光合作用

總光合作用陽生植物陰生植物①光照強度總光合速率=凈光合速率+呼吸速率二、影響光合作用速率的環(huán)境因素第37頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四二、影響光合作用速率的環(huán)境因素2CO2濃度吸收CO2量釋放CO2量OCO2濃度ABA點：CO2補償點B點：CO2飽和點CC點：只進行呼吸作用第38頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四二、影響光合作用速率的環(huán)境因素3溫度吸收CO2量O溫度溫度→酶活性→光合作用速率第39頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四N：光合酶及ATP等重要物質的重要組分P：ATP等重要物質的重要組分；維持葉綠體正常結構和功能K：促進光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分礦質營養(yǎng)4第40頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四綜合因素二、影響光合作用速率的環(huán)境因素溫度、光強、CO2濃度第41頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四

影響光能利用率的因素在生產(chǎn)中的應用：延長光合作用時間增加光合作用面積光能利用率光合作用效率(輪作)(合理密植：間種、套種)1、光照強度、光質2、CO2濃度3、溫度4、礦質元素（合理施肥）5、水（合理灌溉）第42頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四【例題1】測定植物光合作用的速率，最簡單有效的方法是測定：A.植物體內葡萄糖的氧化量B.植物體內葉綠體的含量C.二氧化碳的消耗量D.植物體內水的消耗量【例題2】如果做一個實驗測定藻類植物是否完成光反應,最好是檢測其:A.葡萄糖的形成B.淀粉的形成C.氧氣的釋放D.CO2的吸收量第43頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四化能合成作用自然界中少數(shù)種類的細菌，雖然細胞內沒有色素，不能進行光合作用，但是能夠體外環(huán)境中某些無機物釋放的能量來制造有機物，這種合成作用，叫做化能合成作用。第44