生物54能量之源---光与光合作用2人教版必修1ppt课件

1、第第5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第4节节 能量之源能量之源光与光协作用光与光协作用人教版必修人教版必修1光能转化为细胞可以光能转化为细胞可以 的过程称为光协作用。的过程称为光协作用。绿叶中经过什么物质捕获并转化光绿叶中经过什么物质捕获并转化光能呢？能呢？太阳光中有能量，太阳能电池板可太阳光中有能量，太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。以捕获其中的能量并转化为电能。色素色素利用的化学能利用的化学能 本节课主要目的是探求绿叶中含有几种色素和学习对色素进展提取和分别的方法绿叶中有哪些色素呢？绿叶中有哪些色素呢？自主学习自主学习阅读课本阅读课本P97-98P97-98页的

2、实验绿叶中色素的提取和分别页的实验绿叶中色素的提取和分别一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素1 1、为什么选择新颖的绿叶？、为什么选择新颖的绿叶？2 2、无水乙醇、层析液分别有什么作用？层析液、无水乙醇、层析液分别有什么作用？层析液的成分主要是什么？的成分主要是什么？3 3、二氧化硅和碳酸钙有什么作用？、二氧化硅和碳酸钙有什么作用？4 4、为什么要将滤液试管口用棉塞塞严？、为什么要将滤液试管口用棉塞塞严？新颖的绿叶新颖的绿叶 无水乙醇无水乙醇 ；层析液；层析液 ；二氧化硅使二氧化硅使 ，碳酸钙，碳酸钙防止防止色素含量较高色素含量较高提取色素提取色素分别色素分别色素研磨更充分研磨更充分防止色素被

3、破坏防止色素被破坏乙醇挥发和色素被氧化乙醇挥发和色素被氧化丙酮，苯，石油醚丙酮，苯，石油醚绿叶中色素的提取和分别溶解法和纸层析法绿叶中色素的提取和分别溶解法和纸层析法叶绿体中的色素能溶解在叶绿体中的色素能溶解在 中，用中，用无水乙醇可提取叶绿体中色素。无水乙醇可提取叶绿体中色素。u色素的提取色素的提取实验原理实验原理u色素的分别色素的分别色素在层析液中色素在层析液中 ，溶解度高的色素分子随层析，溶解度高的色素分子随层析液在纸条上的分散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤液在纸条上的分散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的分散得慢，因此可用层析液将不同的色素分别。纸条上的分散得慢，因此可

4、用层析液将不同的色素分别。有机溶剂无水乙醇有机溶剂无水乙醇溶解度不同溶解度不同一提取色素：一提取色素：1.研磨研磨资料资料:5g鲜叶鲜叶药品药品SiO2CaCO3无水酒精无水酒精原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。一、绿叶中色素的提取和分别一、绿叶中色素的提取和分别使研磨充分使研磨充分防止色素破坏防止色素破坏溶解色素溶解色素要求：要迅速、充分为什么要求：要迅速、充分为什么2.过滤：获取绿色滤液过滤：获取绿色滤液滤纸吗？滤纸吗？绿色绿色尼龙布尼龙布1.预备滤纸条预备滤纸条铅笔线铅笔线画铅笔细线画铅

5、笔细线滤液细线滤液细线画滤液细线画滤液细线要求：细而直要求：细而直 反复反复2323次次剪去两角的缘由？剪去两角的缘由？2.分别色素：分别色素：插滤纸条插滤纸条层析液层析液培育皿培育皿层析液不能没及滤液线层析液不能没及滤液线胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b为什么？为什么？实验本卷须知实验本卷须知1 1、层析液是、层析液是 的有机的有机溶剂，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。溶剂，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2 2、用枯燥的定性滤纸，由于、用枯燥的定性滤纸，由于 3 3、滤纸条一端剪去两个角是由于滤纸条边缘分散快，中间、滤纸条一端剪去两个角是由于滤纸条边缘分

6、散快，中间分散慢，分散慢， 4 4、滤液细线细、直、齐是、滤液细线细、直、齐是 5 5、反复画滤液细线、反复画滤液细线2-32-3次，是为了次，是为了 6 6、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素( )( )中而无法分别中而无法分别其透性好，吸收滤液较多其透性好，吸收滤液较多易挥发且有一定毒性易挥发且有一定毒性保证分散速率同步保证分散速率同步防止色素带重叠而影响分别效果防止色素带重叠而影响分别效果 积累更多的色素积累更多的色素溶解于层析液溶解于层析液分散速度分散速度含量含量溶解度溶解度最快最快较快较快较慢较慢最慢最慢最少最少较少较少最多最多较多较多

7、最高最高较高较高较低较低最低最低叶绿素由叶绿素由C C、H H、O O、N N、MgMg构成构成阐明色素的种类阐明色素的种类色素色素二、色素的作用二、色素的作用 实验阐明：叶绿素主要吸收红光和蓝实验阐明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。色素吸收的光谱色素吸收的光谱叶绿素溶液叶绿素溶液叶绿素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，再加上叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，再加上叶绿素含量多，所以叶片才呈现绿色。叶绿素含量多

8、，所以叶片才呈现绿色。 2 2、温室或大棚种植蔬菜应选择什么颜色的塑料薄膜？、温室或大棚种植蔬菜应选择什么颜色的塑料薄膜？1 1、叶片为什么往往是绿色的呢？、叶片为什么往往是绿色的呢？可以选择有色薄膜，比如红色或蓝色的薄膜，只允许红光或可以选择有色薄膜，比如红色或蓝色的薄膜，只允许红光或蓝光经过。还可以选择无色透明塑料薄膜可以经过一切波长蓝光经过。还可以选择无色透明塑料薄膜可以经过一切波长的可见光波长为的可见光波长为400-700，光合效率最强。，光合效率最强。3 3、秋季植物叶变黄、变红是什么缘由？、秋季植物叶变黄、变红是什么缘由？秋季秋季, , 气温降低气温降低, , 叶绿素分解，叶片中的

9、叶黄素、胡萝卜素叶绿素分解，叶片中的叶黄素、胡萝卜素开场显露；构成了花青素，花青素遇酸变红开场显露；构成了花青素，花青素遇酸变红问题讨论？问题讨论？18171817年，两位法国科学家初次从植物中分别出叶绿年，两位法国科学家初次从植物中分别出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。18651865年，德国植物学家萨克斯研讨叶绿素在光协作年，德国植物学家萨克斯研讨叶绿素在光协作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的构造里，后来整个细胞中，而是集中在一个更小的构造

10、里，后来人们称之为叶绿体。人们称之为叶绿体。小资料小资料自主学习自主学习阅读课本阅读课本P99-100P99-100页的叶绿体构造和叶绿体功能的实验页的叶绿体构造和叶绿体功能的实验二、叶绿体的构造和功能二、叶绿体的构造和功能基粒基粒外膜外膜内膜内膜基质基质类囊体类囊体(有光合色素有光合色素和酶和酶)(类囊体堆叠类囊体堆叠而成而成)双层膜；类囊体堆叠成基粒增大膜面积双层膜；类囊体堆叠成基粒增大膜面积 叶绿体存在于叶肉细胞、幼茎皮层细胞叶绿体存在于叶肉细胞、幼茎皮层细胞含有酶，还有少量含有酶，还有少量的的DNADNA和和RNARNA运用：水绵运用：水绵好氧细菌好氧细菌水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于

11、察看水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于察看恩格尔曼实验恩格尔曼实验18801880年，年，( (美美资料分析：叶绿体的功能资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体被装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。光束照射到的部位集中。装片中好氧细菌分布在叶绿体装片中好氧细菌分布在叶绿体一切受光部位的周围。一切受光部位的周围。2景象：景象：没有没有空气空气黑暗黑暗 极极 细细 光光 束束 完完 全全 光光 照照问题问题: :恩格尔曼实验 2 2、光协作用的场所在哪儿？、光协作用的场所在哪儿？3 3、光协作用需求什么条件？、光协作用需求什么条件？ 1 1、光协作用释放什么气体？、光协作用释放什么气

12、体？ 1 1、为什么水绵是适宜的实验资料？、为什么水绵是适宜的实验资料？ 2 2、他是如何控制实验条件的？、他是如何控制实验条件的？水绵具有细而长的叶绿体，便于察看水绵具有细而长的叶绿体，便于察看A A、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响响B B、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判别释放、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判别释放O2O2的部位的部位C C、进展黑暗部分光照与曝光的对照实验，从而明确实、进展黑暗部分光照与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的验结果完全是由光照引起的 2000多年前多年前亚里

13、士多德亚里士多德(Aristotle)1、问题：植物生长所需的物质来自何处？、问题：植物生长所需的物质来自何处？以为：构成植物以为：构成植物 体的原料是土壤体的原料是土壤 植物添加的分量植物添加的分量=土壤减少的分量土壤减少的分量五年后五年后2 2、16481648年比利时海尔蒙特的实验年比利时海尔蒙特的实验结论：植物增重主要来自水分结论：植物增重主要来自水分一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后3 3、17711771年英国普利斯特利实验年英国普利斯特利实验普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气结论：植物可以更新空气4、1779年，荷兰年，荷兰 英格豪斯的实验英格豪斯的实验实验

14、反复了实验反复了500500多次多次结论：只需在光照下只需绿叶才可以更新空气结论：只需在光照下只需绿叶才可以更新空气B组组A组组 1785年，发现了空气的组成，科学家在明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳5、 1845年，德国的科学家梅耶年，德国的科学家梅耶指出：植物光协作用时，把光能指出：植物光协作用时，把光能转换成化学能储存起来转换成化学能储存起来 根据：能量转换和守恒定律根据：能量转换和守恒定律在暗处放置几小的叶片在暗处放置几小的叶片6 6、18641864年萨克斯的实验年萨克斯的实验暗处置暗处置光照光照酒精酒精脱色脱色结论结论: :绿色叶片在光协作用中产生了淀粉绿色叶片在光

15、协作用中产生了淀粉碘蒸汽处置碘蒸汽处置7.7.鲁宾和卡门的同位素标志法的探求实验过程及所证明什么问题？鲁宾和卡门的同位素标志法的探求实验过程及所证明什么问题？光协作用释放的氧气来自于水的分解光协作用释放的氧气来自于水的分解8 8、2020世纪世纪4040代代 卡尔文卡尔文 光合产物中有机物的碳来自光合产物中有机物的碳来自CO2CO2 反响场所：反响场所：反响物：反响物：生成物：生成物：能量变化：能量变化：叶绿体叶绿体CO2CO2，H2OH2O有机物，有机物，O2O2光能光能化学能化学能CO2+H2*O光能光能叶绿体叶绿体(CH2O) +*O2四、光协作用的过程四、光协作用的过程反响式：反响式：

16、光协作用根据能否需求光能，可以分为光反响和暗反响两个阶段光反响阶段光反响阶段光反响定义：光反响场所：H2OH2O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光反响阶段光反响阶段光、色素、酶、水光、色素、酶、水叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的类囊体薄膜上水的光解：水的光解：H2O H + O2光能光能复原剂复原剂ATP的合成：的合成：ADPPi 能量光能能量光能 ATP酶酶H场所：场所：条件：条件：物量变化物量变化能量变化能量变化进入叶绿进入叶绿体基质，体基质，参与暗反参与暗反响响供暗反供暗反响运用响运用光能光能 ATP ATP中活泼的化学能中活泼的化学能CO2 C5 CO2的的固定固定 2C3C3C3的

17、的复原复原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶H2OH2O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH糖类糖类+H2O卡尔文循环卡尔文循环暗反响阶段暗反响阶段CO2CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3C3的复原：的复原：叶绿体的基质中叶绿体的基质中ATPH 、ADP+Pi2C3 2C3 CH2O)+H2O+C5CH2O)+H2O+C5酶酶糖类糖类H 、ATP、酶、酶、CO2场所：场所：条件：条件：物量变化物量变化能量变化能量变化CO2 C5 CO2的的固定固定 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类+H2OATPH ATP中活泼的化学中活泼的化学能能糖类等有机物中稳定的化学能糖类等

18、有机物中稳定的化学能手绘图 联系联系比较光反响、暗反响比较光反响、暗反响光反响阶段光反响阶段暗反响阶段暗反响阶段条件条件场所场所物量变化物量变化能量变化能量变化光、色素、酶、光、色素、酶、H2OCO2CO2、多种酶、多种酶、HH、ATPATP叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中水的光解；水的光解；ATPATP的生的生成成CO2CO2的固定；的固定； C3 C3的复的复原原ATPATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能ATPATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反响是暗反响的根底，为暗反响提供光反响是暗反响的根底，为暗反响提供HH和和ATP

19、ATP，暗反响为光反响提供，暗反响为光反响提供ADPADP和和PiPi。讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件条件C C3 3C C5 5停止光照，停止光照，COCO2 2不变不变突然光照，突然光照，COCO2 2不变不变光照不变停止光照不变停止COCO2 2供应供应光照不变，光照不变，COCO2 2增加增加添加添加减少减少减少减少添加添加减少减少添加添加添加添加减少减少H2O2H + 1/2O2H2O2H + 1/2O2+PiPi+光能光能ATPATP酶酶ADPADP水的光解：水的光解：ATPATP的合成：的合成： 暗反响暗反响总结总结光

20、反响光反响12H2O + 6CO2 C6H12O6+6H2O 12H2O + 6CO2 C6H12O6+6H2O +6O2+6O2光能光能光合色素光合色素总结总结光反响光反响CO2CO2的固定：的固定：CO2 + C5 2C3CO2 + C5 2C3 CO2的复原：ATPH 、ADP+Pi2C3 2C3 CH2O)+H2O+C5CH2O)+H2O+C5酶酶糖类糖类总反响式：原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：CH2OCH2OC CH HO OCO2CO2CO2CO2H2OH2O能量的转移途径能量的转移途径碳的转移途径碳的转移途径光能光能(CH2O)(CH2O)中稳定中稳定的化学能的化学

21、能CO2CO2C3C3CH2OCH2O光协作用的意义光协作用的意义为一切生物生命活动的进展提供所必需的营养物质为一切生物生命活动的进展提供所必需的营养物质为一切生物生命活动的进展提供所必需的能量为一切生物生命活动的进展提供所必需的能量维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。缓解温室效应维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。缓解温室效应总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光协总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光协作用是生物界最根本的物质代谢和能量代谢。作用是生物界最根本的物质代谢和能量代谢。构成臭氧，维护地球生物构成臭氧，维护地球生物自养生物自养生物以光、以光、CO2CO2、H2OH2O等合成有机物等合

22、成有机物 。例如绿色植物、蓝藻等。例如绿色植物、蓝藻等。 利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌等。有机物。少数的细菌，如硝化细菌等。光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物 能将无机物合成有机物作为营养物质，称为自养型生物能将无机物合成有机物作为营养物质，称为自养型生物异养生物异养生物只能利用环境中现成的有机物来维持本身的生命活动。只能利用环境中现成的有机物来维持本身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。光协作用速率光协作用速率(光合速率光合速率单位时间、单位叶面

23、积吸收的单位时间、单位叶面积吸收的CO2CO2的量或放出的量或放出O2O2的量，的量，称为光协作用速率，简称为光合速率称为光协作用速率，简称为光合速率普通测定光合速率的结果实践上是光协作用减去呼吸作普通测定光合速率的结果实践上是光协作用减去呼吸作用的差数，称为净光合速率。用的差数，称为净光合速率。即总真正光合速率即总真正光合速率 = = 净光合速率净光合速率+ +呼吸速率呼吸速率内因：内因：外因：外因：基因决议酶种类基因决议酶种类数量不同数量不同光强度、光质、时间长短光强度、光质、时间长短CO2浓度浓度温度温度矿质元素矿质元素水分水分【光合时间、光合面积叶面指数】【光合时间、光合面积叶面指数】

24、不同植物光协作用不同；不同植物光协作用不同；不同部位叶光协作用不同；不同部位叶光协作用不同；不同叶龄的叶光协作用不同。不同叶龄的叶光协作用不同。影响光协作用要素总结影响光协作用要素总结两种表示方法有什么区别呢？两种表示方法有什么区别呢？1.光光 光合速率光合速率0光照强度光照强度A 光照强度光照强度A:A:光照强度为光照强度为0, 0, 只进展细胞呼吸只进展细胞呼吸, , 释放的释放的CO2CO2量阐明呼吸强度量阐明呼吸强度 B:B:光协作用强度呼吸作用强度光协作用强度呼吸作用强度, ,呼吸释放的呼吸释放的CO2CO2全用于光协作用全用于光协作用 C:C:光合强度最大点，光合强度最大点，C C

25、点以后限制光协作用的不再是光照强度点以后限制光协作用的不再是光照强度ABAB段段: :随光照加强随光照加强, ,光协作用逐渐加强光协作用逐渐加强, ,此段呼吸强度光合强度此段呼吸强度光合强度呼吸强度呼吸强度BCBC段段: :随光照加强随光照加强, ,光协作用逐渐加强光协作用逐渐加强, ,此段光合强度呼吸强度此段光合强度呼吸强度光照强度对光合光照强度对光合速率的影响速率的影响光光2.2.温度温度ABAB段段:(:(在一定范围内在一定范围内) )随温度的升高随温度的升高, , 光协作用逐渐加强光协作用逐渐加强 B B点点: :光协作用中酶的最适温度光协作用中酶的最适温度BCBC段段: :酶活性降低

26、酶活性降低, ,光合速率下降光合速率下降, ,假设温度过高假设温度过高, ,酶失活停酶失活停顿光协作用顿光协作用ABAB段、段、BCBC段、段、B B点各代表？点各代表？普通植物在普通植物在10103535下正常进展光协作用下正常进展光协作用运用措施：运用措施：1 1大田中适时播种大田中适时播种2 2温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温以添加昼夜天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温以添加昼夜温差；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。温差；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。请判别图中曲线哪条代请

27、判别图中曲线哪条代表的是光协作用、呼吸表的是光协作用、呼吸作用？净光合速率曲线作用？净光合速率曲线怎样绘制？怎样绘制？3.3.水分水分水分既是光协作用的原料和产物，又是化学反响的媒介水分既是光协作用的原料和产物，又是化学反响的媒介运用措施：运用措施：合理灌溉。合理灌溉。植物夏季为何植物夏季为何“午休？午休？ 水分水分 水分是植物蒸腾的对象。缺水水分是植物蒸腾的对象。缺水气孔封锁气孔封锁CO2CO2进入受进入受阻阻间接影响光协作用间接影响光协作用光协作用强度光协作用强度O盛夏盛夏A 7 10 12 14 184.CO24.CO2a:CO2a:CO2饱和点。光合速率不再随饱和点。光合速率不再随CO

28、2CO2浓度的添加而添加浓度的添加而添加CO2CO2浓度浓度a a0c cd d光合速率光合速率呼吸速率呼吸速率c:c:呼吸作用强度。只需呼吸，没有光协作用呼吸作用强度。只需呼吸，没有光协作用d:CO2d:CO2补偿点。光协作用吸收的补偿点。光协作用吸收的CO2CO2呼吸作用释放的呼吸作用释放的CO2CO2adad段段:(:(在一定范围内在一定范围内) )光合速率随光合速率随CO2CO2浓度的增大而加快浓度的增大而加快光合速率光合速率0外界外界CO2CO2浓度浓度A BA:A:进展光协作用所需最进展光协作用所需最低外界低外界CO2CO2浓度浓度B:CO2B:CO2饱和点饱和点5.5.矿质元素矿质元素在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光协作用在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光协作用速率速率当超越一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物浸当超越一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物浸透失水而萎蔫。透失水而萎蔫。运用措施：运用措施： 合理施肥合理施肥N、P、K等元素等元素1.1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ _ 和和_;_;构成的构成的_和和_ _ 提供应暗反响。提供应暗反响。2.2.光协作用的本质是：把光协作用的本质是：把_和和_转变转变为有机物，把为有机物