能量之源-光與光合作用 課件

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線分離色素觀察與記錄實驗方法與步驟稱取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(中和細胞中的酸，防止鎂從葉綠素分子中移出)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進行過濾。提取色素制備濾紙條方法與步驟畫濾液細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、實驗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）葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a(藍綠色)葉綠素b（黃綠色）葉黃素（黃色）3/41/4★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紫光葉片為什么往往是綠色的呢？葉綠素中的吸收光譜0400500600700nm50100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

實驗表明：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的呢個主要吸收藍紫光。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，恩格爾曼的實驗隔絕空氣黑暗，用極細光束照射完全暴露在光下水綿和好氧細菌的裝片結(jié)論：氧是由

葉綠體釋放出來的，

葉綠體是光合作用的場所。

光合作用需要光照。葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a(藍綠色)葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）吸收紅光和藍紫光吸收藍紫光3/41/4★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用五年后1642年，海爾蒙特(J.B.vanHelmont)柳樹增重74.47

kg土壤減少0.06

kg水分是建造植物體的唯一原料1.光合作用的探究歷程：2.5Kg1771年（英）普里斯特利的實驗植物可以更新空氣；現(xiàn)象：蠟燭熄滅?，F(xiàn)象：蠟燭持續(xù)燃燒?，F(xiàn)象：小鼠死亡?，F(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，荷蘭科學家英格豪斯的實驗；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，植物在進行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)變成化學能儲存起來；現(xiàn)象：1864年德國科學家薩克斯

未遮光部分變成藍色。（置于暗處幾小時）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光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；1880年德國科學家恩吉爾曼現(xiàn)象：分析：在沒有空氣的黑暗環(huán)境中好氧細菌只集中在被光線照射的葉綠體附近。光線照射部位進行光合作用產(chǎn)生了氧氣。1880年德國科學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行光合作用的場所。恩吉爾曼實驗設(shè)計有哪些巧妙之處？選材：水綿具有細長的帶狀葉綠體，易于觀察現(xiàn)象。好氧細菌的利用，準確顯示出氧氣產(chǎn)生的部位。設(shè)計：黑暗無空氣的設(shè)計； 進行黑暗和曝光的對比實驗。極細光線的入射；

原料/條件場所產(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（陽光）O2CO2CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O220世紀30年代，魯賓和卡門（美）的同位素標記實驗：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光照光照O218O2光合作用釋放的O2全部來自于H2O

用氧的同位素18O分別標記H2O和CO2,使它分別成為H218O和C18O2。進行兩組光合作用的實驗：20世紀40年代，卡爾文(M.Calvin)

用14C標記的CO2供小球藻實驗，追蹤檢測其放射性。探明CO2中的C的轉(zhuǎn)移途徑。卡爾文循環(huán)：CO2→C3→(CH2O)葉片中的葉肉細胞綠葉回顧

葉肉細胞亞顯微結(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暗反應劃分依據(jù):反應過程是否需要光能H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP(1).光反應階段酶光、色素、葉綠體內(nèi)的類囊體膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶條件：場所：物質(zhì)變化：能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能貯存在ATP中[H]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2C3C3的還原

基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]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2C3C3的還原

基質(zhì)多種酶[H]ATP(2).暗反應階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi條件：場所：物質(zhì)變化：能量變化：葉綠體的基質(zhì)中多種酶、ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP3.光合作用的總反應式：CO2+H2O葉綠體光能糖類(CH2O)+O2

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體光反應暗反應酶酶酶小結(jié)色素酶聯(lián)系能量變化物質(zhì)變化場所條件光暗反應光反應過程項目需要光色素、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中活躍化學能ATP中活躍化學能光能有機物中穩(wěn)定化學能光反應為暗反應提供[H]和ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi。4.光合作用原理的實際應用光合作用效率1、光照強度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①光照強度

真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率輪作：延長光合作用時間間種、合理密植：增加光合作用面積合理利用光能②溫度光合作用呼吸作用t吸收或釋放量CO2③CO2濃度b:CO2的補償點c:CO2的飽和點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，光合作用強度增強；

c—d:CO2濃度再增加，光合作用強度保持不變；

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。acbdeabcde

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、控制光照強度2、適當補充CO23、適宜的溫度4、礦質(zhì)元素（合理施肥）5、水（合理灌溉）實驗原理：利用真空滲入法排除葉內(nèi)細胞間隙的空氣，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)上浮所需的時間長短，即能比較光合作用的強弱。探究環(huán)境因素對光合作用的影響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３只小燒杯中各放入２０片小圓形葉片，然后分別對這３個實驗裝置進行強、中、弱三種光照（３盞４０Ｗ臺燈分別向３個實驗裝置照射，光照強弱可通過調(diào)節(jié)臺燈與實驗裝置間的距離來決定）。3、觀察并記錄同一時間段內(nèi)各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量．觀察與記錄燒杯光照（日光燈）距離光照強度葉子圓片上浮所需時間第一片第二片第三片第四片140W5CM強√√√√240W30CM中√√340W50CM弱√結(jié)論：在一定光照強度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強度的增強而增強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、葡萄糖等有機物產(chǎn)物O2、葡萄糖等有機物CO2、H2O等能量轉(zhuǎn)換貯藏能量的過程光能→活躍的化學能→穩(wěn)定的化學能釋放能量的過程穩(wěn)定的化學能→活躍的化學能發(fā)生部位有葉綠體的細胞、葉綠體活細胞、線粒體、細胞質(zhì)發(fā)生條件光照下才可發(fā)生光下、暗處都可發(fā)生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)都是半自主復制細胞器延長光合作用時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弱控制光質(zhì)控制溫度控制CO2供應控制必需礦質(zhì)元素供應控制H2O供應提高復種指數(shù)（輪作）溫室中人工光照合理密植間作套種通風透光在溫室中施有機肥，使用CO2發(fā)生器陰生植物陽