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(yīng)用光合作用過(guò)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(huà)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(guò)濾。提取色素制備濾紙條方法與步驟畫(huà)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）葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a(藍(lán)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(lán)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(guò)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(lái)

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(lái)的，

葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。

光合作用需要光照。葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a(藍(lán)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(lán)紫光吸收藍(lán)紫光3/41/4★說(shuō)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(shù)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(shí)驗(yàn)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(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(lái)；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？一半遮光一半曝光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(méi)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(méi)有空氣的光亮環(huán)境中現(xiàn)象：集中原因：見(jiàn)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）O2CO2CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O220世紀(jì)30年代，魯賓和卡門(mén)（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(lái)自水，而不是來(lái)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(lái)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?？栁难h(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(guò)程光反應(yīng)暗反應(yīng)劃分依據(jù):反應(yīng)過(guò)程是否需要光能H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP(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：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)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(yīng)階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi條件：場(chǎng)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(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

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

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體光反應(yīng)暗反應(yīng)酶酶酶小結(jié)色素酶聯(lián)系能量變化物質(zhì)變化場(chǎng)所條件光暗反應(yīng)光反應(yīng)過(guò)程項(xiàng)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(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①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(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(guò)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(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CO23、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(guò)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(lái)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(guò)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(duì)這３個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照（３盞４０Ｗ臺(tái)燈分別向３個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置照射，光照強(qiáng)弱可通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來(lái)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．觀察與記錄燒杯光照（日光燈）距離光照強(qiáng)度葉子圓片上浮所需時(shí)間第一片第二片第三片第四片140W5CM強(qiáng)√√√√240W30CM中√√340W50CM弱√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(guò)程光能→活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能釋放能量的過(guò)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)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(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)