能量之源-光與光合作用 省賽獲獎 詳細(xì)版課件

1、第四節(jié) 能量之源光與光合作用祁陽一中：席少明1.捕捉光能的色素 類胡蘿卜素（含量占總量1/4） 葉綠素(含量占總量3/4)一、捕捉光能的色素和結(jié)構(gòu) 葉綠素a（3：藍(lán)綠色） 葉綠素b（1：黃綠色）胡蘿卜素（1：橙黃色）葉黃素（2：黃色）類囊體膜葉綠素a 葉綠素a （C55H72O5N4Mg）葉綠素b （C55H70O6N4Mg）胡蘿卜素（C40H56）葉黃素 （C40H56O2）， 色素分子式太陽光太陽光由不同波長的光組成，到達(dá)地表的光波長約從300nm的紫外光到2000nm的紅外光；但與光合作用有關(guān)的光只是可見光（波長范圍在400nm700nm之間）；當(dāng)太陽光通過三棱鏡后，白光分為紅、橙、黃、

2、綠、青、藍(lán)、紫七色連續(xù)光譜，就是太陽的連續(xù)光譜。葉綠素a葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光 類胡蘿卜素的吸收藍(lán)紫光。 Waverlength(nm)Relative absorbtance4、色素的分離：胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)葉綠素a(藍(lán)綠色)葉綠素b(黃綠色)5、色素帶(胡葉ab)四種色素為什么會分離？因為四種色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液往上擴(kuò)散的速度也就不同。實驗六：葉綠體中的色素的提取和分離2、制備濾紙條：3、畫濾液細(xì)線：1、提取色素：葉綠體中色素的提取和分離 1、葉綠素的提取原理：2、葉綠素的分離原理：3、二氧化硅的作用：4、碳酸鈣的作用：5、丙酮的作用：6、層析液的

3、作用：依據(jù)相似相溶原理使研磨充分。防止葉綠體中的色素受到破壞。不同色素在層析液中的溶解度不同，溶解度大的在濾紙條上擴(kuò)散地快溶解并提取色素分離色素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)能量之源光與光合作用葉綠素主要吸收_類胡蘿卜素主要吸收_藍(lán)紫光藍(lán)紫光、紅光捕獲光能的色素分布在_葉綠體類囊體的薄膜上胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b基粒：囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜是綠色的。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)類囊體基粒2022/9/16161.下列標(biāo)號各代表： _ _2.在上分布有光合作用所需的 和 ，在中也分布有光合作用所需的 。 基質(zhì)酶 外膜內(nèi)膜類囊體膜基粒色素酶 6恩格爾曼實驗隔

4、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所。1、為什么水綿是合適的實驗材料？2、他是如何控制實驗條件的？3、他是如何對照的？水綿具有細(xì)而長的葉綠體，便于觀察選用黑暗、無空氣的環(huán)境：排除環(huán)境中光線和氧氣的影響選用極細(xì)的光束，并用好氧細(xì)菌檢測：準(zhǔn)確判斷釋放氧氣的部位討論：此實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處？分以下幾個問題：自身對照 光合作用概念 光合作用是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,并且釋放出氧氣的過程。二.光合作用的原理和應(yīng)用 探究光合作用，科學(xué)家們用了200多年的時間，經(jīng)過無數(shù)次的實驗。

5、目前，對光合作用更深層次的探索還在進(jìn)行?，F(xiàn)在我們就沿著科學(xué)家們探尋的足跡，去體驗他們認(rèn)識問題的思維過程和科學(xué)探索的樂趣。1.光合作用的探究歷程1771年普利斯特利的實驗（英國）1771年英國普里斯特利的實驗結(jié)論:綠色植物具有更新空氣的能力。1779年英格豪斯的實驗（荷蘭）結(jié)論：只有在陽光照射下才能成功，只有綠葉才能更新污濁的空氣。1779年，英格豪斯的實驗1854年德國的梅耶提出：植物在光合作用時，能把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來。1864年，薩克斯的實驗（德國）1864年德國薩克斯的實驗碘蒸氣處理一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片 綠色葉片在光的作用下產(chǎn)生了淀粉結(jié)論:黑暗，無空氣極細(xì)光束完全

6、曝光想一想：恩格爾曼(1880年)的實驗在設(shè)計上有何巧妙之處？1、實驗材料的選擇：水綿，細(xì)胞中有細(xì)長、帶狀且螺旋狀分布的葉綠體，利于觀察；2、環(huán)境選擇：黑暗、無空氣；排除環(huán)境中的光線、氧氣對實驗的影響；3、光束：極細(xì)的光束照射水綿，且利用好氧細(xì)菌檢測，可以準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放O2的部位；4、對照實驗：黑暗與曝光對比，證明結(jié)果完全由光照引起。恩格爾曼實驗結(jié)論: 光合作用可以釋放氧氣， 氧氣由葉綠體釋放什么叫同位素標(biāo)記法？ 同位素可用于追蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化規(guī)律。用同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會改變?？茖W(xué)家通過追蹤同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。這種方法叫做同位素標(biāo)記法。 1939

7、年魯賓與卡門的實驗（美國） 光合作用中釋放的氧氣來自于水結(jié)論:光合作用的探究歷程：（1）1771年普利斯特利：植物可 空氣1979年英格豪斯：普利斯特利實驗只有在 下才能成功，植物體只有 才能更新污濁的空氣1845年梅耶：植物在進(jìn)行光合作用時把 能轉(zhuǎn)換成 能儲存起來1864薩克斯：光合作用產(chǎn)物除氧氣外還有 1880年恩格爾曼：光合作用場所是葉綠體1939年魯賓、卡門：光合作用釋放的氧氣來自 。更新陽光照射綠葉光化學(xué)能淀粉水年代科學(xué)家結(jié)論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

8、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(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO22、光合作用探索歷程光合作用的反應(yīng)式：光能葉綠體CO2+H2O* （CH2O）+O*23.光合作用的過程光合作用的總反應(yīng)式:CO2 + H2O (CH2O) + O2光能葉綠體條件:光照原料:CO2、H2O產(chǎn)物:(CH2O)糖類、O2場所:葉綠體2、光合作用的過程1.光反應(yīng)階段：2.暗反應(yīng)階段:類囊體膜上進(jìn)行葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行條件 ：光、色素、酶場所：過程水的光解：ATP的生成：葉綠體內(nèi)的類囊體膜上 H2O H+O2光、酶葉綠

9、體中的色素ADPPi ATP光、酶葉綠體中的色素光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中光反應(yīng)階段條件：不需光，需多種酶場所：葉綠體的基質(zhì)中過程CO2的固定：CO2C5 2C3酶C3的還原：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能暗反應(yīng)階段C3+H (CH2O)+C5酶ATPADP+PiCO2 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)多種酶糖類H2O類囊體膜酶Pi ADPATPH光反應(yīng)過程暗反應(yīng)過程光合作用過程 CO2+H2O （CH2O）+O2葉綠體光能糖類葉綠體中的色素光合作用的過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光能co22c3H2O水在光下分解C5ATPADP+

10、Pi酶供能H供氫O2 固 定還 原多種酶參加催化(CH2O)氨基酸,脂肪 定量表示環(huán)境因素對光合作用的影響 光能 葉綠體光能 葉綠體CO2 + H2O (CH2O)+O2 CO2+2H2O* (CH2O ) + O2* + H2O光能葉綠體6CO2 + 12H2O* C6H12O6 + 6O2 * + 6H2O光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段的比較項目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段場所條件物質(zhì)變化能量變化類囊體膜葉綠體基質(zhì)中需光,色素和酶不需光和色素;需多種酶2H2O 光 4H+O2CO2的固定：CO2+C5 2C3C3的還原：2C3 （CH2O） H，ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫姷幕瘜W(xué)能，儲存在ATP中光ADP+Pi

11、 ATP酶ATP中活潑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能1.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑H、能量(ATP) ；2.暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充ADP和Pi。光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系光反應(yīng)與暗反應(yīng)是一個整體，二者緊密聯(lián)系、缺一不可3、光合作用原理的應(yīng)用延長光合作用時間：輪種不同植物。增加光合作用的面積：合理密植。影響光合作用的主要因素：1、光：光合作用的能量來源；2、溫度：影響酶活性；3、水：光合作用的原料和反應(yīng)介質(zhì)；4、葉綠體：光合作用的場所；5、CO2：光合作用的原料6、必需礦質(zhì)元素光、肥、熱、水、氣新陳代謝是生物體內(nèi)全部有序的化學(xué)變化的總稱。新陳代謝的概念新陳代謝同化作用異化作用把從外界環(huán)境中獲取的營

12、養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)儲存能量分解自身的一部分組成物質(zhì)，把分解的最終產(chǎn)物排出體外釋放能量物質(zhì)代謝能量代謝新陳代謝的基本類型同化作用判斷依據(jù)：能否利用無機(jī)物 制造有機(jī)物。類型自養(yǎng)型：利用無機(jī)物制造有機(jī)物，并且儲存能量。異養(yǎng)型：將外界現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的有機(jī)物，并且儲存能量。同化作用的兩種類型自養(yǎng)型光能自養(yǎng)：以光能為能量，CO2為碳源化能自養(yǎng)：利用體外無機(jī)物氧化釋能，以 CO2為碳源。人、動物、營腐生、寄生生活的真菌、多數(shù)細(xì)菌綠色植物：CO2H2O （CH2O）O2硝化細(xì)菌：能 量CO2H2O（CH2O）O2異養(yǎng)型以現(xiàn)成的有機(jī)物為能量和碳源光硝化細(xì)菌能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所

13、釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用 例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌化能合成作用 NH3 HNO2+能量硝化細(xì)菌 HNO2 HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2O C6H12O6+ 6O2能量化能自養(yǎng)型(化學(xué)能)（一）光合作用的總反應(yīng)式：光 能葉綠體H2O+CO2 （CH2O）+O26CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體若光合作用的產(chǎn)物為C6H12O6,則總反應(yīng)式為：光合作用光光光AC D吸收、傳遞光能的色素eH2Oeee2H+O2光能轉(zhuǎn)換成電能NADP+NADPHADP+PiATP電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能二、光合作用的過程知識結(jié)構(gòu)：C3C5CO2還原固定（

14、CH2O）活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能（二）光合作用的過程：2H2O O2+4H+4e-光色素水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：暗反應(yīng)ADP + Pi + 電能 ATP 酶（活躍化學(xué)能）NADP+2e+H+ NADPH酶光反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的實際過程電能活躍的化學(xué)能光能光反應(yīng)（二）光合作用的過程：暗反應(yīng)CO2NADPHNADP+ATPADP+Pi（CH2O）酶C52C3供氫+H2O(ATP的水解)（二）光合作用的過程：光反應(yīng)與暗反應(yīng)的關(guān)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H(還原劑)和ATP(能量) ,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi(物質(zhì)原料)。緊密聯(lián)系，同時進(jìn)行。CO2 C52C3(CH2O)供氫酶

15、多種酶參加催化O2HADP+PiATP 酶H2O葉綠體中的色素光能(三)、關(guān)于總光合量與凈光合量的比較 ：(1)光合作用實際CO2消耗量= 實測植物CO2消耗量 + 細(xì)胞呼吸CO2釋放量光照強(qiáng)度(2)光合作用實際產(chǎn)氧量（葉綠體產(chǎn)氧量）=實測植物氧氣釋放量 + 細(xì)胞呼吸耗氧量。氧氣釋放量氧氣吸收量光照強(qiáng)度()光合作用葡萄糖凈生產(chǎn)量（葡萄糖積累量）=光合作用實際葡萄糖生產(chǎn)量 細(xì)胞呼吸葡萄糖消耗量葡萄糖積累量葡萄糖消耗量消耗的葡萄糖量光照強(qiáng)度 凡光合作用量的問題，首先判準(zhǔn)是實際光合作用還是凈光合作用利用關(guān)系“實際光合作用量=凈光合作用量+呼吸作用量”并結(jié)合題意作答。（四 ）、 “實際光合量”與“凈光

16、合量”的比較1：“實際光合量”與“凈光合量”的比較項目實際光合量凈光合量有機(jī)物O2量CO2量植物（或葉片、葉綠體）產(chǎn)生或制造量植物積累量；收獲植物所得的有機(jī)物量植物體或葉片產(chǎn)生或制造量；葉綠體釋放量植物體（或葉片）釋放量；植物所處外界環(huán)境中氧氣的增加量植物體（或葉片）固定（或同化量）；葉綠體吸收量植物體（或葉片）從外界吸收量；植物所處外界環(huán)境中二氧化碳的減少量光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度2.同一葉肉細(xì)胞光合作用與呼吸作用強(qiáng)度不同時氣體吸收和釋放情況(五).影響光合作用速率的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用光照強(qiáng)度A點光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用, A點

17、為呼吸作用強(qiáng)度AB段表明隨光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用逐漸加強(qiáng)；B點:光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度，稱B點為光補(bǔ)償點BC段表明隨光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點以上不再加強(qiáng)了,C點為光合作用的飽和點。 C光照強(qiáng)度OABC光照強(qiáng)度（3）當(dāng)CO2濃度適當(dāng)升高時,B、兩點應(yīng)怎樣移動？光照強(qiáng)度對光合作用的影響：向左移動C：向右移動（4）當(dāng)適當(dāng)提高溫度時,B、兩點應(yīng)怎樣移動？：向右移動C：向右移動氧氣釋放速率光照強(qiáng)度在生產(chǎn)上的應(yīng)用：適當(dāng)提高光照強(qiáng)度；延長光合作用時間；增加光合作用面積合理密植；對溫室大棚用無色透明玻璃。 C(五).影響光合作用速率的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用光照強(qiáng)度（五）影響光合作用速率

18、的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 ：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長，使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。溫室栽培植物時，可增加光合作用面積，合理密植是增加光合作用面積的一項重要措施。 光合面積（葉面積指數(shù)=總?cè)~面積土地面積）在生產(chǎn)上的應(yīng)用：A光合作用實際量B干物質(zhì)量C呼吸量物質(zhì)量0 2 4 6 8葉面積指數(shù)（五）影響光合作用速率的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 ：在生產(chǎn)上的應(yīng)用:溫室栽培植物時適當(dāng)提高室內(nèi)CO2的濃度，如放一定量的干冰或多施有機(jī)肥，使根部吸收的CO2增多。大田生產(chǎn)應(yīng)“正其行，通其風(fēng)”，即為其提高CO2濃度而增加產(chǎn)量。 3二氧化碳濃度A光合速率0 2

19、濃度在生產(chǎn)上的應(yīng)用：適時播種；溫室栽培植物時，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降溫；植物“午休”現(xiàn)象原因之一 。溫度(五).影響光合作用速率的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用5.水分6.葉齡7.礦質(zhì)元素(五).影響光合作用速率的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用內(nèi)部因素1）不同植物2）不同部位3）不同生育期P點時，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的 因子，隨其因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點時，橫坐標(biāo)所表示的因子，不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當(dāng)提高圖示的其他因子。 8多因子影響關(guān)鍵點：(五).影響光合作用速率的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 溫室栽培時，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫，增加光合作用

20、酶的活性，提高光合速率，也可同時適當(dāng)補(bǔ)充CO2，進(jìn)一步提高光合速率。 當(dāng)溫度適宜時，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過增加光照強(qiáng)度，調(diào)節(jié)或增加濃度來充分提高光合效率，以達(dá)到增產(chǎn)的目的。 在生產(chǎn)上的應(yīng)用：8多因子影響(五).影響光合作用速率的因素及在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用如何提高作物產(chǎn)量提高光能利用率的途徑延長光合作用時間增大光合作用面積提高光合作用效率光（光強(qiáng),光質(zhì) ）CO2溫度、礦質(zhì)元素含水量間作,合理密植輪作實驗原理：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

21、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(qiáng)弱。探究環(huán)境因素對光合作用的影響觀察與記錄一、不同光照強(qiáng)度對光合作用的影響燒杯光照（日光燈）距離光照強(qiáng)度葉子圓片上浮所需時間第一片第二片第三片第四片140W5cm240W30cm340W50cm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：光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有機(jī)物產(chǎn)物O2、葡萄糖等有機(jī)物CO2、H2O等能量轉(zhuǎn)換貯藏能量的過程光能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能釋放能量的過程穩(wěn)定的化學(xué)能活躍的化學(xué)能發(fā)生部位有葉綠體的細(xì)胞、葉綠體活細(xì)胞、線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)發(fā)生條件光照下才可發(fā)生光下、暗處都可發(fā)生練習(xí)：1、光合作用中，糖類是 在 階段形成的，O2是在 階段形成的，ATP是在 階段形成的。暗反應(yīng)光反應(yīng)光反應(yīng)2.用含14C的14CO2來追蹤研究C在光合作用中的轉(zhuǎn)移途徑，其途徑最可能是 （ ） A.CO2葉綠素ATP B.CO2三碳化合物ATP C.CO2三碳化合物糖類 D.CO2葉綠素糖類c3.在光合作用過程中，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了( ) A.ADP、H B. ADP、O2 C.ATP、H D.ATP、O2c4.夏季的中午光照最強(qiáng)，一些旱生植物的光合作用不但沒增強(qiáng)，反而下降。主要原因是 (