第4節(jié)++能量之源--光與光合作用.ppt

第4節(jié)能量之源 光與光合作用 一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu) 二 光合作用的原理和應(yīng)用 光合作用過程演示 為什么有些植物的葉片不是綠色的 為什么有些植物的葉片在不同時(shí)期顏色不同呢 思考 綠葉中色素的提取和分離 操作步驟 提取色素 制備濾紙條 畫濾液細(xì)線 分離色素 觀察與記錄 實(shí)驗(yàn) 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(wú)水乙醇 在研缽中快速研磨 將研磨液進(jìn)行過濾 提取色素 制備濾紙條 方法與步驟 畫濾液細(xì)線 方法與步驟 方法與步驟 分離色素 方法與步驟 分離色素 討論 1 實(shí)驗(yàn)中丙酮和層析液的用途是什么 2 葉綠體中的色素有哪幾種 分布情況是怎樣的 提取和分離葉綠體中的色素 胡蘿卜素 葉黃素 葉綠素a 葉綠素b 葉綠體中的色素 提取和分離葉綠體中的色素 胡蘿卜素 橙黃色 證明了色素的種類和顏色 1 捕獲光能的色素 葉綠體中的色素主要吸收紅橙光和藍(lán)紫光 葉片為什么往往是綠色的呢 葉綠素中的吸收光譜 0 400 500 600 700nm 50 100 葉綠素b 葉綠素a 分析 為什么植物春夏葉子翠綠 而深秋則葉片金黃呢 由于葉綠素的含量大大超過類胡羅卜素 而使類胡羅卜素的顏色被掩蓋 只顯示出葉綠素的綠色 由于葉綠素比類胡羅卜素易受到低溫的破壞 秋季低溫使葉綠素大量破壞 而使類胡羅卜素的顏色顯示出來 實(shí)驗(yàn)表明 葉綠素a和b在藍(lán)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的呢個(gè)主要吸收藍(lán)紫光 2 葉綠體的結(jié)構(gòu) 這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體 吸收光能的四種色素 就分布在類囊體的薄膜上 葉綠體的結(jié)構(gòu) 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 說明色素的種類 功能和分布 色素主要分布于葉綠體的類囊體膜上 二 光合作用的原理和應(yīng)用 五年后 1642年 海爾蒙特 J B vanHelmont 柳樹增重74 47kg土壤減少0 06kg 水分是建造植物體的唯一原料 1 光合作用的探究歷程 2 5Kg 1771年 英 普里斯特利的實(shí)驗(yàn) 植物可以更新空氣 現(xiàn)象 蠟燭熄滅 現(xiàn)象 蠟燭持續(xù)燃燒 現(xiàn)象 小鼠死亡 現(xiàn)象 小鼠存活 結(jié)論 植物能夠凈化因燃燒或呼吸而變混濁的空氣 1779年 荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實(shí)驗(yàn) 1785年 明確綠葉在光下放出的是氧氣 吸收的是二氧化碳 1845年 梅耶指出 植物在進(jìn)行光合作用時(shí) 把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來 現(xiàn)象 1864年德國(guó)科學(xué)家薩克斯 未遮光部分變成藍(lán)色 置于暗處幾小時(shí) 思考 目的是什么 1864年 德 薩克斯的實(shí)驗(yàn) 綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉 1880年德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼 現(xiàn)象 分析 在沒有空氣的黑暗環(huán)境中 好氧細(xì)菌只集中在被光線照射的葉綠體附近 光線照射部位進(jìn)行光合作用產(chǎn)生了氧氣 1880年德國(guó)科學(xué)家恩吉爾曼 在沒有空氣的光亮環(huán)境中 現(xiàn)象 集中原因 見光葉綠體部位有氧氣的產(chǎn)生 好氧細(xì)菌集中在葉綠體所有受光部位 結(jié)論 葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所 恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有哪些巧妙之處 選材 水綿具有細(xì)長(zhǎng)的帶狀葉綠體 易于觀察現(xiàn)象 好氧細(xì)菌的利用 準(zhǔn)確顯示出氧氣產(chǎn)生的部位 設(shè)計(jì) 黑暗無(wú)空氣的設(shè)計(jì) 進(jìn)行黑暗和曝光的對(duì)比實(shí)驗(yàn) 極細(xì)光線的入射 原料 條件場(chǎng)所產(chǎn)物海爾蒙特 vanHelmont 普里斯特利 J Priestley 英格豪斯 J Ingen housz 拉瓦錫 Laroisier A L 薩克斯 J vonSachs 恩吉爾曼 C Engelmann H20 淀粉 葉綠體 陽(yáng)光 O2 CO2 20世紀(jì)30年代 魯賓和卡門 美 的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn) 結(jié)論 光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自水 而不是來自CO2 2 第二組向同種綠色植物提供H218O和CO2 1 第一組向綠色植物提供C18O2和H2O C18O2 H2O CO2 H218O O2 18O2 光合作用釋放的O2全部來自于H2O 用氧的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2 使它分別成為H218O和C18O2 進(jìn)行兩組光合作用的實(shí)驗(yàn) 20世紀(jì)40年代 卡爾文 M Calvin 用14C標(biāo)記的CO2供小球藻實(shí)驗(yàn) 追蹤檢測(cè)其放射性 探明CO2中的C的轉(zhuǎn)移途徑 卡爾文循環(huán) CO2 C3 CH2O 葉片中的葉肉細(xì)胞 綠葉 回顧 葉肉細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖 葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖 2 光合作用的過程 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 劃分依據(jù) 反應(yīng)過程是否需要光能 H2O 類囊體膜 酶 1 光反應(yīng)階段 酶 光 色素 葉綠體內(nèi)的類囊體膜上 水的光解 還原劑 ATP的合成 光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中 CO2 糖類 五碳化合物C5 蛋白質(zhì) 脂質(zhì) CO2的固定 三碳化合物2C3 C3的還原 基質(zhì)多種酶 2 暗反應(yīng)階段 CO2的固定 C3的還原 葉綠體的基質(zhì)中 多種酶 H ATP 3 光合作用的總反應(yīng)式 CO2 H2O 葉綠體 光能 糖類 CH2O O2 小結(jié) 需要光色素 酶 不需要光酶 類囊體膜上 基質(zhì)中 水的光解 ATP的合成 CO2的固定 C3的還原 ATP中活躍化學(xué)能 ATP中活躍化學(xué)能 光能 有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供 H 和ATP 暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi 4 光合作用原理的實(shí)際應(yīng)用 光合作用效率 1 光照強(qiáng)度 3 CO2濃度 4 溫度 5 水 合理灌溉 2 光質(zhì) 影響光合作用效率的因素 光照強(qiáng)度 真正光合速率 凈光合速率 呼吸速率 輪作 延長(zhǎng)光合作用時(shí)間 間種 合理密植 增加光合作用面積 合理利用光能 溫度 CO2濃度 b CO2的補(bǔ)償點(diǎn) c CO2的飽和點(diǎn) a b CO2太低 農(nóng)作物消耗光合產(chǎn)物 b c 隨CO2的濃度增加 光合作用強(qiáng)度增強(qiáng) c d CO2濃度再增加 光合作用強(qiáng)度保持不變 d e CO2濃度超過一定限度 將引起原生質(zhì)體中毒或氣孔關(guān)閉 抑制光合作用 a b c d e 延長(zhǎng)光合作用時(shí)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 控制光照強(qiáng)度 2 適當(dāng)補(bǔ)充CO2 3 適宜的溫度 4 礦質(zhì)元素 合理施肥 5 水 合理灌溉 實(shí)驗(yàn)原理 利用真空滲入法排除葉內(nèi)細(xì)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(xì)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(shí)間長(zhǎng)短 即能比較光合作用的強(qiáng)弱 探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響 1 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 2 分別向 只小燒杯中各放入 片小圓形葉片 然后分別對(duì)這 個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng) 中 弱三種光照 盞 臺(tái)燈分別向 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 3 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 觀察與記錄 結(jié)論 在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi) 光合作用隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng) 5 光合作用與呼吸作用的區(qū)別 6 葉綠體和線粒體 都是雙層膜都有基粒和酶都有增大膜面積的結(jié)構(gòu)都有少量的DNA和RNA都與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)都是半自主復(fù)制細(xì)胞器 延長(zhǎng)光合作用時(shí)間增加光合作用面積 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照強(qiáng)弱控制光質(zhì)控制溫度控制CO2供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)控制H2O供應(yīng) 提高復(fù)種指數(shù) 輪作 溫室中人工光照 合理密植間作套種 通風(fēng)透光在溫室中施有機(jī)肥 使用CO2發(fā)生器 陰生植物陽(yáng)生植物 提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施 紅光和藍(lán)