《光合作用與能量轉(zhuǎn)化》新教材1課件

1、第5章第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化問題探討植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、CO2濃度和營養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依LED燈等工光源，其中常見的是紅色、藍(lán)色和白色的光源。討論：1.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？2.為什么要控制CO2濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件？光合作用與能量轉(zhuǎn)化PPT新教材1光合作用與能量轉(zhuǎn)化PPT新教材1第1頁，共25頁。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)對于高等植物來說，葉片是進(jìn)行光合作用的主要器官，葉片多數(shù)是綠色的，說明其中有綠色的色素。而對于不含綠色色素的白化苗來說，待種子中儲存的養(yǎng)分耗盡就會死去?？梢?，葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。第2頁，

2、共25頁。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離1、提取的色素原理？2、分離色素的原理？色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的則在濾紙上擴(kuò)散的快。反之，擴(kuò)散慢，據(jù)此將各種色素分離開來。第3頁，共25頁。3、方法步驟 紙層析法1）、提取色素： 稱取 剪碎 研磨（碳酸鈣 二氧化硅 無水乙醇） 過濾（單層尼龍布）2）、制備濾紙條：剪去兩角（防止兩邊濾液 擴(kuò)散速度太快），畫鉛筆線3）、畫濾液細(xì)線：細(xì)、直、齊，重復(fù)幾次4）、分離：用層析液，液面不能淹沒濾液細(xì)線第4頁，共25頁。4、捕獲光能的色素種類和含量這說明了什么？4條從上往下依次是：胡蘿卜素、葉黃素

3、、葉綠素a、葉綠素b濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？葉綠素a最寬，依次為葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的快慢不一樣。第5頁，共25頁。4、捕獲光能的色素種類和含量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(lán)綠色）（黃綠色）這四種色素對光的吸收有什么差別呢？思考第6頁，共25頁。葉綠體中的色素提取液5、四種色素對光的吸收第7頁，共25頁。葉綠素主要吸收_類胡蘿卜素主要吸收_藍(lán)紫光、紅光藍(lán)紫光這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中什么部位呢？思考第8頁，共25頁。6、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用葉

4、綠體除了吸收光能外，還有什么功能呢？思考葉綠體結(jié)構(gòu)：（1）雙層膜：外膜、內(nèi)膜（2）基粒：由許多類囊體堆疊而成，類囊體膜上分布有色素和酶。（3）基質(zhì)：含有光合作用所需的酶、少量DNA、RNA和核糖體。第9頁，共25頁。恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)水綿和好氧細(xì)菌的裝片（1）恩格爾曼第一實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？黑暗 沒有空氣 極細(xì)光束沒有空氣 完全暴露在光下 氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所，光合作用需要光照。第10頁，共25頁。（2）恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？水綿：葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察。好氧細(xì)菌：確定釋放氧氣多的部位。無空氣黑暗環(huán)境：排除氧氣和光的干擾。極細(xì)光束：葉綠

5、體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)。暴露于光下：驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第11頁，共25頁。（3）在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？ 因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長光照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。第12頁，共25頁。（4）綜合上述資料，你認(rèn)為葉綠體具有什么功能？葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-

6、【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第13頁，共25頁。光合作用的場所只能是葉綠體嗎？ 藍(lán)藻、光合細(xì)菌等沒有葉綠體也能進(jìn)行光合作用。統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第14頁，共25頁。二、光合作用的原理和應(yīng)用（一）光合作用：是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(jī)物，并且釋放出氧

7、氣的過程。（二）總反應(yīng)式：CO2+H2O （CH2O）+O2光能葉綠體統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第15頁，共25頁。材料一19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，O2被釋放，C和H2O結(jié)合甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。材料二1937年，英國植

8、物學(xué)家希爾（R.Hill）發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O ，沒有CO2 ），在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。（三）探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第16頁，共25頁。1.希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說明植物光合作用產(chǎn)

9、生的氧氣中的元素全部來自水？2.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？不能說明，希爾反應(yīng)僅說明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其它物質(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。能夠說明。希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒有CO2 ，因此，該實(shí)驗(yàn)說明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對獨(dú)立的反應(yīng)階段。統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量

10、轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第17頁，共25頁。材料三 1941年，美國科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2。然后，進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組實(shí)驗(yàn)給同種植物提供H218O和CO2。在其它條件相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2，第二組釋放的都是18O2。 1954年 ，美國科學(xué)家阿爾農(nóng)（D.Arnon）發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這

11、一過程總是與水的光解相伴隨。3.分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于H2O ，而并不來源于CO2統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第18頁，共25頁。4.嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。H2O光照葉綠體O2+NADPH+能量ADP+Pi+能量酶ATP統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光

12、合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第19頁，共25頁。（四）光合作用的原理統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第20頁，共25頁。條件：物質(zhì)變化：場所：1

13、、光反應(yīng)階段：2H2O O2+4H+光色素光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+葉綠體的類囊體薄膜上ADP+Pi + 能量 ATP 酶（活躍化學(xué)能）能量變化：把光能轉(zhuǎn)化成活躍的化學(xué)能，并儲存在ATP和NADPH中。H+NADP+NADPH統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第21頁，共25頁。2、暗反應(yīng)(碳反應(yīng))階段：CO2的固定：CO2C5 2C3

14、酶條件：場所：能量變化：葉綠體的基質(zhì)中多種酶、 ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2、NADPH、ATPC3被還原：2C3 (CH2O)+C5 酶NADPH、ATPNADPHNADP+H+物質(zhì)變化：ATPADP+Pi+能量統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第22頁，共25頁。光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較對比項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)條

15、件必須有光有光無光即可場所類囊體的薄膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì)變化H2O分解成O2和H+；ADP和Pi形成ATPDNAP+和H+形成NADPHCO2被固定；C3被NADPH還原，最終形成糖類；ATP轉(zhuǎn)化成ADP和Pi；NADPH分解為DNAP+和H+能量轉(zhuǎn)換光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能。聯(lián)系物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)階段產(chǎn)生ATP和NADPH用于暗反應(yīng)階段C3的還原。暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能。統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量

16、轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版第23頁，共25頁。（6分）為緩解能源危機(jī)這一全球性問題，開發(fā)和利用新能源受到廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，小球藻在高氮條件下光合作用強(qiáng)，油脂積累少；在低氮條件下生長較慢，但能積累更多油脂。為獲得油脂生產(chǎn)能力強(qiáng)的小球藻，制造生物質(zhì)燃料，科研人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。請回答問題：（1）小球藻通過光反應(yīng)將_能轉(zhuǎn)變成不穩(wěn)定的化學(xué)能，經(jīng)過在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的_反應(yīng)，將這些能量儲存在有機(jī)物中。（2）科研人員進(jìn)行了圖1所示的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基上的藻落（由一個(gè)小球藻增殖而成的群體）中，只有一個(gè)為黃色（其中的小球藻為X），其余均為綠色（其中的小球藻為Y）。小球藻X的出現(xiàn)可能是EMS（一種化學(xué)誘變劑）導(dǎo)致小球藻發(fā)生了基因突變，不能合成_，因而呈黃色。為初步檢驗(yàn)上述推測，可使用_觀察并比較小球藻X和Y的葉綠體顏色。 光暗（碳）葉綠素顯微鏡統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1課件 (共25張PPT)人教版部編版統(tǒng)編版優(yōu)秀公開課課件下載PPT課件5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化-【新教材】人教版（2