光能的捕获和利用-课件

3.2.3光能的捕获和利用一、光合作用的原理和应用光合作用的概念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、光合作用探索历程科学成果都是后人继承前人的经验，又经过多次的探索和研究才获得的。光合作用的发现就是一个典型的例子。漫长的探索之旅……1、公元前3世纪—亚里士多德的观点没有通过实验来检验自己的理论•你同意他的观点吗？•不足之处在哪里？漫长的探索之旅……2、1642年—海尔蒙特的柳树实验漫长的探索之旅……海尔蒙特的实验说明了什么？水分是建造植物体的唯一原料海尔蒙特认为建造植物体的原料只是水，这一结论是否合理？为什么？未考虑空气和光照对植物生长的影响想一想漫长的探索之旅……3、1771年—普里斯特利的实验漫长的探索之旅……普里斯特利的结论是：植物能够更新空气普里斯特利的实验有时成功，有时失败？漫长的探索之旅……实验有时成功是在有光的环境中；而无光的环境中，不能进行光合作用产生氧气，小鼠就会窒息而亡，从而导致实验失败结论：植物只有在光照的情况下才能更新空气4、1779年—英格豪斯的实验漫长的探索之旅……5、1864年—萨克斯的实验漫长的探索之旅……漫长的探索之旅……漫长的探索之旅……(1)为什么对天竺葵先进行暗处理？

(2)为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光？

(3)这个实验能说明什么问题？对照6、1880年—恩吉尔曼的实验漫长的探索之旅……水绵和好氧细菌临时装片缺氧暗处理极细光束照射全部暴露在光下（1）为什么选用水绵做实验材料？（2）为什么选用黑暗并且没有空气的环境分析讨论：水绵是单细胞连接的丝状体，不需做切片，且叶绿体细而长呈带状，便于直接观察和分析研究。排除了氧气和光的干扰（3）为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？（4）该实验可得出什么结论？分析讨论：明确实验结果完全是由光照引起的叶绿体是光合作用的场所，光合作用需要光并产生氧气。7、1941年—鲁宾和卡门的实验(1)鲁宾—卡门的两组实验是如何设计的？写出两组实验中光合作用的反应式。（2）同位素标记技术的应用与实验成功密不可分。你能否举出其他的科学与技术相互促进共同发展的例子？试一试:第一组小球藻悬液提供H218O和CO2，给第二组小球藻悬液提供H2O和C18O2，分别检测光合作用释放的氧气是否含有放射性。第一组：CO2+H218O→（CH2O）+O2第二组：C18O2+H2O→（CH2O）+O2显微镜技术与细胞的发现、研究年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2原料：二氧化碳水产物：糖类氧气场所：叶绿体条件：光多种酶2)、光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？3)、你能用一个化学反应式表示出来吗?1）分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？思考与讨论：光能叶绿体CO2+H2*

O

（CH2O)+*O24)、光合作用的实质把二氧化碳和水合成糖类等有机物。

光能ATP中化学能有机物中化学能

合成有机物储存能量二、叶绿体的结构内膜外膜基粒类囊体基质（一）叶绿体的结构和功能1、叶绿体的结构（1）如果将叶绿体长时间置于暗处，叶绿体转变成不含色素的

或只有类胡萝卜素的

，但光照后又可恢复为具有叶绿素的

。

白色体有色体叶绿体（2）光学显微镜下能否看到叶绿体？呈

形。（3）在电镜下可看到叶绿体的表面有

，内部有许多绿色柱状的

。每个基粒有数十个扁平囊状的

组成，基粒间还有

与

相连，从而使各类囊体的腔彼此相通。能扁平的椭球形或球双层膜基粒类囊体基质类囊体基粒类囊体（4）线粒体和叶绿体增大膜面积方式不同，分别是怎样的？（5）与光反应有关的色素和酶都分布在

；与暗反应有关的酶则分布在

中；叶绿体还含有少量的

，因此被称为

。类囊体膜上基质线粒体—嵴，叶绿体—基粒DNA、RNA半自主性细胞器2、叶绿体的功能：

（一）叶绿体的结构和功能光合作用的场所（二）叶绿体色素的提取与分离目的要求：1、掌握提取和分离叶绿体色素的方法2、了解叶绿体中色素的种类实验材料：菠菜【提取原理】绿叶中的色素能溶解于

溶剂（如

）中，可以用其提取绿叶中的色素。【分离原理】不同色素在

中

不同，

的随

在滤纸上扩散的快；反之则慢。这样，几分钟之后，绿叶中的色素在滤纸上分离开。这样的分离方法叫

。有机层析液溶解度溶解度大层析液纸层析法丙酮、无水乙醇【方法步骤】1、叶绿体色素的提取用天平称取5克菠菜叶，剪碎少许二氧化硅、碳酸钙+2ml丙酮取单层尼龙布折叠，放入漏斗将研磨液迅速倒入漏斗中进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞塞紧试管口防止丙酮挥发，并充分溶解色素。二氧化硅：为了使研磨充分；碳酸钙：保护色素免受破坏；丙酮：色素的溶剂。

防止溶剂挥发和色素分子被氧化研钵迅速、充分地进行研磨

相比滤纸，尼龙布不易吸附色素2、叶绿体色素的分离剪角，1cm处用铅笔画线用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画一条细而直的细线，风干后重复2-3次烧杯中倒入层析液，将滤纸条带有色素的一端插入（不要没过滤液线），培养皿盖住小烧杯防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快。直、细、齐：使分离的色素带平整、不重叠重复多次：增加色素含量，使分离的色素带清晰，便于观察。

防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中防止层析液挥发和色素分子被氧化【实验结果】【探究深化】①②③④写出左侧滤纸条上四条色素带对应的色素种类及颜色：

类胡萝卜素（含量占1/4，主要吸收蓝紫光）叶绿素（含量占3/4，主要吸收红光、蓝紫光）胡萝卜素橙黄色叶黄素叶绿素a叶绿素b黄色蓝绿色黄绿色注：植物几乎不吸收绿光其中在层析液中溶解度最大，随层析液在滤纸条上扩散速度最快的色素是

，

最慢的是

。

最宽，即

含量最多；

最窄，即

含量最少；相邻色素带之间

与

距离最近；

与

距离最远。①②③④胡萝卜素叶绿素b叶绿素a叶绿素a胡萝卜素胡萝卜素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿素溶液吸收传递转化光能2.色素的功能：叶绿体中的吸收光谱色素的吸收光谱图

400500600700nm10050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可见光区叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光叶绿素a和合叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？光反应和暗反应的比较场所条件物质变化能量变化光反应暗反应联系基粒片层结构薄膜叶绿体基质中光、色素、酶、水、ADP、Pi[H]、ATP、酶、CO2、C5水的光解ATP的生成CO2的固定C3的还原光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能1、光反应为暗反应准备了还原剂[H]和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。光反应条件：叶绿体中的色素光能H2O

水在光下分解O2[H]光、酶、色素过程：场所：类囊体的薄膜上物质H2O光酶[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活跃化学能ADP+Pi酶ATP暗反应co2C5固定2c3[H]供氢酶(CH2O)[糖类]场所：条件：过程：叶绿体基质酶多种酶参加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物质能量ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能还原酶ATP供能ADP+Pi色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用总过程：光反应H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：能量变化暗反应CO2的还原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶总结：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）（1）图中H过程表示____，I过程表示____。（2）图中A代表______，其生理功能主要是_______。（3）产生B的过程称为_____；写出反应式_________。（4）图中C在叶绿体中形成的部位是____，其生物作用是____。（5）图中D物质所含的能量最后贮存到___（填字母）。光反应暗反应色素吸收、传递、转化光能水的光解类囊体供能供氢J2H2O4H++O2+4e光（6）ATP的转移方向是从____________向____________

ADP的转移方向是从______________向______________

叶绿体基质叶绿体基质类囊体薄膜类囊体薄膜2、在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是(

)A．C3和C5都迅速减少B．C3和C5都迅速增加C．C3迅速增加，C5迅速减少D．C3迅速减少，C5迅速增加C3、下列物质转变过程属于光反应的是(

)

A．①③⑤⑦B．①②④⑧C．②③⑦⑧D．①④⑦⑧ＤA光补偿点B光饱和点光强吸收CO2CO2放出光合速率

在一定范围内，光合作用速率随着光照强度的增加而加快，在光补偿点，光合速率等于呼吸速率，当超过光饱和点后，光合速率不再随光照强度增加而增加。（此时主要受酶和色素的含量、温度、CO2浓度等因素的限制）1.影响光合作用效率的因素—光照强度

2.CO2浓度CO2饱和点ACO2浓度0光合速率

CO2含量很低时，绿色植物不能制造有机物，只有当外界CO2浓度达到一定值后，光合作用才启动、在一定浓度范围内，随着CO2浓度的增加，光合作用速率加快，到了CO2饱和点后，光合作用不再随