能量之源-光与光合作用 课件

第4节能量之源----

光与光合作用一、捕获光能的色素和结构二、光合作用的原理和应用光合作用过程演示为什么有些植物的叶片不是绿色的?为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？思考？绿叶中色素的提取和分离操作步骤：提取色素制备滤纸条画滤液细线分离色素观察与记录实验方法与步骤称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙(中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。提取色素制备滤纸条方法与步骤画滤液细线方法与步骤方法与步骤分离色素方法与步骤分离色素讨论：1、实验中丙酮和层析液的用途是什么？2、叶绿体中的色素有哪几种？分布情况是怎样的？提取和分离叶绿体中的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿体中的色素提取和分离叶绿体中的色素胡萝卜素（橙黄色）叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）叶黄素（黄色）3/41/4★证明了色素的种类和颜色1.捕获光能的色素叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶片为什么往往是绿色的呢？叶绿素中的吸收光谱0400500600700nm50100叶绿素b叶绿素a分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？由于叶绿素的含量大大超过类胡罗卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色由于叶绿素比类胡罗卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡罗卜素的颜色显示出来

实验表明：叶绿素a和b在蓝光和红光部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素的呢个主要吸收蓝紫光。2.叶绿体的结构这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。叶绿体的结构1880年，恩格尔曼的实验隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下水绵和好氧细菌的装片结论：氧是由

叶绿体释放出来的，

叶绿体是光合作用的场所。

光合作用需要光照。叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）吸收红光和蓝紫光吸收蓝紫光3/41/4★说明色素的种类、功能和分布色素主要分布于叶绿体的类囊体膜上二、光合作用的原理和应用五年后1642年，海尔蒙特(J.B.vanHelmont)柳树增重74.47

kg土壤减少0.06

kg水分是建造植物体的唯一原料1.光合作用的探究历程：2.5Kg1771年（英）普里斯特利的实验植物可以更新空气；现象：蜡烛熄灭。现象：蜡烛持续燃烧。现象：小鼠死亡。现象：小鼠存活。结论：植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验；1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；现象：1864年德国科学家萨克斯

未遮光部分变成蓝色。（置于暗处几小时）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；1880年德国科学家恩吉尔曼现象：分析：在没有空气的黑暗环境中好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。1880年德国科学家恩吉尔曼在没有空气的光亮环境中现象：集中原因：见光叶绿体部位有氧气的产生。好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。结论：叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？选材：水绵具有细长的带状叶绿体，易于观察现象。好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。设计：黑暗无空气的设计； 进行黑暗和曝光的对比实验。极细光线的入射；

原料/条件场所产物

海尔蒙特(vanHelmont)普里斯特利（J.Priestley）英格豪斯（J.Ingen-housz）拉瓦锡（Laroisier,A.L.

）萨克斯（J.vonSachs）恩吉尔曼（C.Engelmann）H20淀粉叶绿体（阳光）O2CO2CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O220世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：结论：光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。2、第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2

1、第一组向绿色植物提供C18O2和H2O。

C18O2+H2O

CO2+H218O光照光照O218O2光合作用释放的O2全部来自于H2O

用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验：20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)

用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。卡尔文循环：CO2→C3→(CH2O)叶片中的叶肉细胞绿叶回顾

叶肉细胞亚显微结构模式图

叶绿体亚显微结构模式图2.光合作用的过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP(1).光反应阶段酶光、色素、叶绿体内的类囊体膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]CO2糖类

五碳化合物C5

蛋白质脂质CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原

基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP[H]CO2糖类

五碳化合物C5

蛋白质脂质CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原

基质多种酶[H]ATP(2).暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、ATP中活跃的化学能转变为糖类等

有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)酶糖类[H]、ATP3.光合作用的总反应式：CO2+H2O叶绿体光能糖类(CH2O)+O2

CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体光反应暗反应酶酶酶小结色素酶联系能量变化物质变化场所条件光暗反应光反应过程项目需要光色素、酶不需要光酶类囊体膜上基质中水的光解；ATP的合成CO2的固定；C3的还原ATP中活跃化学能ATP中活跃化学能光能有机物中稳定化学能光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。4.光合作用原理的实际应用光合作用效率1、光照强度3、CO2浓度4、温度5、水（合理灌溉）2、光质影响光合作用效率的因素①光照强度

真正光合速率=净光合速率+呼吸速率轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：增加光合作用面积合理利用光能②温度光合作用呼吸作用t吸收或释放量CO2③CO2浓度b:CO2的补偿点c:CO2的饱和点a—b:CO2太低，农作物消耗光合产物；

b—c:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；

c—d:CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；

d—e:CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。acbdeabcde

延长光合作用时间增加光合作用面积光能利用率光合作用效率(轮作)(合理密植：间种、套种)1、控制光照强度2、适当补充CO23、适宜的温度4、矿质元素（合理施肥）5、水（合理灌溉）实验原理：利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的强弱。探究环境因素对光合作用的影响1、取3只小烧杯，分别倒入20ml富含二氧化碳的清水（事先可用口通过玻璃管向清水内吹气）．2、分别向３只小烧杯中各放入２０片小圆形叶片，然后分别对这３个实验装置进行强、中、弱三种光照（３盏４０Ｗ台灯分别向３个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定）。3、观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量．观察与记录烧杯光照（日光灯）距离光照强度叶子圆片上浮所需时间第一片第二片第三片第四片140W5CM强√√√√240W30CM中√√340W50CM弱√结论：在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强5.光合作用与呼吸作用的区别：光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物产物O2、葡萄糖等有机物CO2、H2O等能量转换贮藏能量的过程光能→活跃的化学能→稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能→活跃的化学能发生部位有叶绿体的细胞、叶绿体活细胞、线粒体、细胞质发生条件光照下才可发生光下、暗处都可发生6.叶绿体和线粒体：都是双层膜都有基粒和酶都有增大膜面积的结构都有少量的DNA和RNA都与能量转换有关都是半自主复制细胞器延长光合作用时间增加光合作用面积增加光能利用率提高光合作用效率控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应提高复种指数（轮作）温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施有机肥，使用CO2发生器阴生植物阳