光合作用与能量转化课件1

1、第5章第4节光合作用与能量转化问题探讨植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、CO2浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依LED灯等工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。讨论：1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？2.为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度等条件？一、捕获光能的色素和结构对于高等植物来说，叶片是进行光合作用的主要器官，叶片多数是绿色的，说明其中有绿色的色素。而对于不含绿色色素的白化苗来说，待种子中储存的养分耗尽就会死去。可见，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。一、捕获光能的色素和结构实验实验：绿叶中色素的提取和分离1、提取的色素原理？2、分离色素的

2、原理？色素能溶解在有机溶剂无水乙醇各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。反之，扩散慢，据此将各种色素分离开来。3、方法步骤 纸层析法1）、提取色素： 称取 剪碎 研磨（碳酸钙 二氧化硅 无水乙醇） 过滤（单层尼龙布）2）、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液 扩散速度太快），画铅笔线3）、画滤液细线：细、直、齐，重复几次4）、分离：用层析液，液面不能淹没滤液细线4、捕获光能的色素种类和含量这说明了什么？4条从上往下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？叶绿素a最宽，依次为叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素溶解度不同，随层析

3、液在滤纸上扩散的快慢不一样。4、捕获光能的色素种类和含量捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色）这四种色素对光的吸收有什么差别呢？思考叶绿体中的色素提取液5、四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光、红光蓝紫光这些捕获光能的色素存在于细胞中什么部位呢？思考6、叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体除了吸收光能外，还有什么功能呢？思考叶绿体结构：（1）双层膜：外膜、内膜（2）基粒：由许多类囊体堆叠而成，类囊体膜上分布有色素和酶。（3）基质：含有光合作用所需的酶、少量DNA、RNA和核糖体。恩格尔曼的

4、实验水绵和好氧细菌的装片（1）恩格尔曼第一实验的结论是什么？黑暗 没有空气 极细光束没有空气 完全暴露在光下 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所，光合作用需要光照。（2）恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？水绵：叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。好氧细菌：确定释放氧气多的部位。无空气黑暗环境：排除氧气和光的干扰。极细光束：叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。暴露于光下：验证实验结果。（3）在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ 因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在

5、此区域分布。5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)（4）综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)光合作用的场所只能是叶绿体吗？ 蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。5.4 光合作用与能量转化-【新教材

6、】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)二、光合作用的原理和应用（一）光合作用：是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（二）总反应式：CO2+H2O （CH2O）+O2光能叶绿体5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)材料一19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和

7、O被分开，O2被释放，C和H2O结合甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。材料二1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O ，没有CO2 ），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。（三）探索光合作用原理的部分实验5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)1.

8、希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的元素全部来自水？2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？不能说明，希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有CO2 ，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2

9、019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)材料三 1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组实验给同种植物提供H218O和CO2。在其它条件相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。 1954年 ，美国科学家阿尔农（D.Arnon）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。3.分析鲁宾和卡门做的实验，你

10、能得出什么结论？光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于H2O ，而并不来源于CO25.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2O光照叶绿体O2+NADPH+能量ADP+Pi+能量酶ATP5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)（四）光合作用的原理5.4

11、 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载1【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载1条件：物质变化：场所：1、光反应阶段：2H2O O2+4H+光色素光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+叶绿体的类囊体薄膜上ADP+Pi + 能量 ATP 酶（活跃化学能）能量变化：把光能转化成活跃的化学能，并储存在ATP和NADPH中。H+NADP+NADPH5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中

12、生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载1【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载12、暗反应(碳反应)阶段：CO2的固定：CO2C5 2C3酶条件：场所：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、 ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类等 有机物中稳定的化学能CO2、NADPH、ATPC3被还原：2C3 (CH2O)+C5 酶NADPH、ATPNADPHNADP+H+物质变化：ATPADP+Pi+能量5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物

13、必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载1【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载1光反应和暗反应的比较对比项目光反应暗反应条件必须有光有光无光即可场所类囊体的薄膜叶绿体基质物质变化H2O分解成O2和H+；ADP和Pi形成ATPDNAP+和H+形成NADPHCO2被固定；C3被NADPH还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi；NADPH分解为DNAP+和H+能量转换光能转化为ATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH中的化学能转化为糖类中稳定的化学能。联

14、系物质联系：光反应阶段产生ATP和NADPH用于暗反应阶段C3的还原。暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能。5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载1【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载1（6分）为缓解能源危机这一全球性问题，开发和利用新能源受到广泛关注。研究发现，小球藻在高氮条件下光合作用强，油脂积累少

15、；在低氮条件下生长较慢，但能积累更多油脂。为获得油脂生产能力强的小球藻，制造生物质燃料，科研人员进行了实验。请回答问题：（1）小球藻通过光反应将_能转变成不稳定的化学能，经过在叶绿体基质中进行的_反应，将这些能量储存在有机物中。（2）科研人员进行了图1所示的实验，发现培养基上的藻落（由一个小球藻增殖而成的群体）中，只有一个为黄色（其中的小球藻为X），其余均为绿色（其中的小球藻为Y）。小球藻X的出现可能是EMS（一种化学诱变剂）导致小球藻发生了基因突变，不能合成_，因而呈黄色。为初步检验上述推测，可使用_观察并比较小球藻X和Y的叶绿体颜色。 光暗（碳）叶绿素显微镜5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)5.4 光合作用与能量转化-【新教材】人教版（2019）高中生物必修1课件 (共25张PPT)【高中生物新教材】光合作用与能量转化课件下载