高中生物：5.4-能量之源-光與光合作用-課件(新人教版必修1)

陽光照射會發(fā)熱說明其有能量，進而制造出太陽能電池板可以捕獲其中的能量并轉化為電能。綠色植物也能捕獲并轉化太陽光中的能量，那么，綠葉中通過什么物質或結構捕獲并轉化光能呢？我們知道生物體能量的最終來源于光能。

光能轉化為化學能被細胞所吸收的過程稱為光合作用。第四節(jié)光合作用

捕獲光能的色素

大田種植玉米中有時會出現(xiàn)白化苗。白化苗由于不能進行光合作用，當種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡?？梢姽夂献饔门c細胞中的色素有關。下面我們做個實驗，主要目的是探究綠葉中含有幾種色素和學習對色素進行提取和別離的方法，并設法將這些色素別離開。綠葉中有哪些色素呢？葉綠體中色素的提取和別離【實驗】一、實驗原理1.葉綠體中的色素能溶解在有機溶劑丙酮中，所以用丙酮可提取葉綠體中色素。2.色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴散得慢，因而可用層析液將不同的色素別離。二、實驗程序

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(防止研磨中色素被破壞)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進行過濾。實驗結果：討論：1.濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？3/3/20248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〕綠葉中的色素三、實驗關鍵1.選材時應注意選擇鮮嫩、色濃綠、無漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。2.畫濾液細線時應以細、齊、直為標準，重復畫線時必須等上次畫線枯燥后再進行，重復2-3次。3.層析時不要讓濾液細線觸及層析液。四、本卷須知1.因丙酮和層析液都是易揮發(fā)且有一定毒性的有機溶劑，所以研磨要快，收集的濾液要用棉塞塞住，層析時要加蓋，盡量減少有機溶劑的揮發(fā)。2.在研磨時要加少許二氧化硅，目的是為了研磨充分，有利于色素的提??；加少許碳酸鈣的目的是為了防止研磨過程中，葉綠體中的色素受到破壞。3.別離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細線接觸到層析液，這是因為色素易溶解在層析液中，導致色素帶不清晰，影響實驗效果。2、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素溶液色素的吸收光譜圖400500600700nm10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可見光區(qū)葉綠素：吸收藍紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍紫光葉綠素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，兩位法國科學家首次從植物中別離出葉綠素，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構里，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

葉肉細胞亞顯微結構模式圖

葉綠體亞顯微結構模式圖捕捉光能的色素存在于細胞中的什么部位？討論：恩格爾曼實驗在設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?！?〕、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，從而確保實驗能順利進行?！?〕、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?！?〕、進行黑暗〔局部光照〕與曝光的對照實驗，從而明確實驗結果完全是由光照引起的。結論:葉綠體是進行光合作用的場所，它內部的巨大膜外表上，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、光合作用的實質合成有機物，儲存能量光合作用的探究歷程結論：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一段時間后一段時間后1771年普利斯特利實驗普利斯特利實驗結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，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？光能化學能儲存在什么物質中？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，遮光的一半那么沒有顏色變化。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？結論第一組光合作用產生的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〕結論光合作用產生的有機物又是怎樣合成的？返回光合作用氧氣來源的探究〔１８３９年〕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)。年代科學家結論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變成了化學能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產生淀粉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代卡爾文光合產物中有機物的碳來自CO2光合作用的定義綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程?？偨Y光合作用的反應式反響物、條件、場所、生成物CO2＋H2O〔CH2O〕＋O2光能葉綠體糖類光合作用過程光反響暗反響劃分依據(jù):反響過程是否需要光能光反響在白天可以進行嗎？夜間呢？暗反響在白天可以進行嗎？夜間呢？有光才能反響有光、無光都能反響H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反響階段光、色素、酶葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能〔復原劑〕ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉變?yōu)榛顫姷幕瘜W能貯存在ATP中[H]場所：條件：物質變化能量變化進入葉綠體基質，參與暗反響供暗反響使用CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的復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)暗反響階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的復原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質中

ATP中活躍的化學能轉變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學能2C3(CH2O)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]

聯(lián)系比較光反響、暗反響光反響階段暗反響階段條件場所物質變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP葉綠體類囊體膜葉綠體基質中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的復原

ATP中活躍化學能光能ATP中活躍化學能有機物中穩(wěn)定化學能光反響是暗反響的根底，為暗反響提供[H]和ATP，暗反響為光反響提供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吸收光解能固定復原酶光反響暗反響光合作用總過程：光反響H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成

：暗反響CO2的還原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶總結：原料和產物的對應關系：〔CH2O〕CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉移途徑：碳的轉移途徑：光能ATP中活潑的化學能(CH2O)中穩(wěn)定的化學能CO2C3〔CH2O〕以下圖是光合作用過程圖解，請分析后答復以下問題：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]基質用作復原劑，復原C3ATP色素吸收的光能光反響[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類光合作用原理的應用影響光合作用強度的因素？CO2的濃度，光照的長短與強弱；光的成分；溫度的上下、必需礦物質元素、水分等。例：適當提高CO2的濃度〔溫室大棚〕，增加光照時間和光照強度，農作物間距合理，選擇適當?shù)墓庠吹??；芎铣勺饔米责B(yǎng)生物以光為能源，以CO2和H2O〔無機物〕為原料合成糖類〔有機物〕，糖類中儲存著由光能轉換來的能量。例如綠色植物。異養(yǎng)生物只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌?；芎铣勺饔美铆h(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物所需的能量來源不同〔光能、化學能〕1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_______和____________;形成的________和__________提供給暗反響。2.光合作用的實質是：把______和_______轉變?yōu)橛袡C物，把_______轉變成_______,貯藏在有機物中。3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧氣是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。水的光解形成ATP[H]ATPCO2H2O光能化學能暗反響光反響光反響暗反響練一練1、在光合作用的暗反響過程中，沒有被消耗掉的是〔〕A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、與光合作用光反響有關的是〔〕①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A3、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C4、光合作用的過程可分為光反響和暗反響兩個階段，以下說法正確的選項是〔〕A.葉綠體類囊體膜上進行光反響和暗反響B(tài).葉綠體類囊體膜上進行暗反響，不進行光反響C.葉綠體基質中可進行光反響和暗反響D.葉綠體基質中進行暗反響,不進行光反響D5、光合作用過程中，產生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內膜③基質④類囊體膜A．③②B．③④C．①②