能量之源光与光合作用理科

能量之源光与光合作用理科第1页，共46页，2023年，2月20日，星期四第四节

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太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？第2页，共46页，2023年，2月20日，星期四植物细胞为什么能捕获光能呢？捕获光能的色素叶绿体的结构一捕获光能的色素和结构第3页，共46页，2023年，2月20日，星期四绿叶中会有哪些种类的色素呢？它们分别是什么颜色的？各种色素在绿叶的含量相同吗？捕获光能的色素想一想，该怎么办？第4页，共46页，2023年，2月20日，星期四实验——绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及探究绿叶中色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤：1.提取绿叶中的色素2.制备滤纸条3.画滤液细线4.分离绿叶中的色素5.观察和记录第5页，共46页，2023年，2月20日，星期四叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）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）绿叶中的色素第6页，共46页，2023年，2月20日，星期四叶绿体中的色素叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素第7页，共46页，2023年，2月20日，星期四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？第8页，共46页，2023年，2月20日，星期四叶绿素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主要吸收蓝紫光。第9页，共46页，2023年，2月20日，星期四叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）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）绿叶中的色素吸收红光和蓝紫光吸收蓝紫光第10页，共46页，2023年，2月20日，星期四这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？第11页，共46页，2023年，2月20日，星期四叶绿体的结构第12页，共46页，2023年，2月20日，星期四1880年，恩格尔曼的实验第13页，共46页，2023年，2月20日，星期四叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。光合作用在叶绿体中是怎样进行的呢？第14页，共46页，2023年，2月20日，星期四光合作用的概念：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。什么是光合作用呢？第15页，共46页，2023年，2月20日，星期四光合作用的探究历程第16页，共46页，2023年，2月20日，星期四1648年，比利时的范·海尔蒙特第一次试图用定量的方法研究植物的营养来源。第17页，共46页，2023年，2月20日，星期四

海尔蒙特将一棵2.5kg重的柳树苗种到一个木桶里(桶里的土壤称过重量)。每天只给柳树浇适量雨水,并利用桶盖防止灰尘进入桶内.五年后取出柳树,并把柳树和土壤分别称重。发现柳树增长了八十多千克而土壤只减少了一百克。结论：植物生长所需要的养料主要来自于水而不是土壤第18页，共46页，2023年，2月20日，星期四

1771年英国的普利斯特莱通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用化学的方法研究植物的生长。第19页，共46页，2023年，2月20日，星期四将点燃的蜡烛与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，蜡烛不容易熄灭。将小鼠与绿色植物一起放在一个密闭的玻璃罩内，小鼠不容易窒息而死。结论：植物可以更新空气第20页，共46页，2023年，2月20日，星期四1、1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验；结果发现：普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气2、1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；3、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；第21页，共46页，2023年，2月20日，星期四1864年，萨克斯(德)的实验（置于暗处几小时）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光第22页，共46页，2023年，2月20日，星期四第23页，共46页，2023年，2月20日，星期四1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；第24页，共46页，2023年，2月20日，星期四20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。第25页，共46页，2023年，2月20日，星期四光合作用的原理和应用（一）光合作用的过程CO2+H2O*

(CH2O)

+O2*总反应式:包括两个阶段:1.光反应2.暗反应叶绿体光第26页，共46页，2023年，2月20日，星期四H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP光反应阶段光、色素、酶、叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：2H2O4[H]+O2光能ATP的合成：ADP＋Pi酶光能转变为ATP中活跃的化学能[H]场所：条件：物质变化能量变化进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用ATP光第27页，共46页，2023年，2月20日，星期四CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖类卡尔文循环第28页，共46页，2023年，2月20日，星期四暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、叶绿体的基质中

ATP中活跃的化学能转变为

有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)＋C5酶糖类[H]、ATP、酶场所：条件：物质变化能量变化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3叶绿体基质多种酶糖类ATP[H]第29页，共46页，2023年，2月20日，星期四色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶CH2OCO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用的过程第30页，共46页，2023年，2月20日，星期四过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系叶绿体基粒的类囊体膜上叶绿体基质中光、色素和酶ATP、[H]、多种酶光能转换成电能再变成ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能光反应为暗反应提供[H]和ATP暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi

→ATP光酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3三碳的还原2C3→→(CH2O)+C5酶酶ATP[H]第31页，共46页，2023年，2月20日，星期四光合作用过程中C3、C5、ATP[H]、（CH2O）含量的变化项目光照强度增强CO2供应不变停止光照CO2供应不变光照不变CO2增多光照不变CO2减少C3C5[H]ATP（CH2O）第32页，共46页，2023年，2月20日，星期四6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量CO2O2O2CO2光合速率（光合强度）：某植物单位时间内CO2的消耗量或O2的生成量。光叶绿体酶第33页，共46页，2023年，2月20日，星期四表观光合速率（净光合速率）：某植物单位时间单位叶面积上从外界环境中吸收CO2的量或释放到外界环境中O2的量。真正光合速率（总光合速率）：某植物单位时间单位叶面积上从外界环境中吸收CO2的量加上细胞呼吸释放的CO2的量。细胞呼吸释放的CO2→消耗有机物的量从外界吸收的CO2→积累有机物的量12表示：CO2吸收量→有机物积累量表示：CO2固定量有机物合成量线粒体叶绿体CO2CO2第34页，共46页，2023年，2月20日，星期四真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。测定方法(1)呼吸速率：将植物置于黑暗中，测定实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。(2)表观光合速率：将植物置于光下，测定实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物增加量。实测CO2吸收量＝光合作用CO2消耗量-呼吸作用CO2释放量实测O2释放量＝光合作用O2生成量-呼吸作用O2消耗量第35页，共46页，2023年，2月20日，星期四〖例3〗将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是

mg。（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是

mg。（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）

。（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措施是:

024.5减少①延长光照时间；②降低夜间温度；③增加CO2浓度。第36页，共46页，2023年，2月20日，星期四CO2吸收量OCO2释放量光照强度···ABC呼吸作用所放出的CO2光补偿点光饱和点净光合作用

总光合作用阳生植物阴生植物①光照强度总光合速率=净光合速率+呼吸速率二、影响光合作用速率的环境因素第37页，共46页，2023年，2月20日，星期四二、影响光合作用速率的环境因素2CO2浓度吸收CO2量释放CO2量OCO2浓度ABA点：CO2补偿点B点：CO2饱和点CC点：只进行呼吸作用第38页，共46页，2023年，2月20日，星期四二、影响光合作用速率的环境因素3温度吸收CO2量O温度温度→酶活性→光合作用速率第39页，共46页，2023年，2月20日，星期四N：光合酶及ATP等重要物质的重要组分P：ATP等重要物质的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分矿质营养4第40页，共46页，2023年，2月20日，星期四综合因素二、影响光合作用速率的环境因素温度、光强、CO2浓度第41页，共46页，2023年，2月20日，星期四

影响光能利用率的因素在生产中的应用：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、光照强度、光质2、CO2浓度3、温度4、矿质元素（合理施肥）5、水（合理灌溉）第42页，共46页，2023年，2月20日，星期四【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：A.植物体内葡萄糖的氧化量B.植物体内叶绿体的含量C.二氧化碳的消耗量D.植物体内水的消耗量【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其:A.葡萄糖的形成B.淀粉的形成C.氧气的释放D.CO2的吸收量第43页，共46页，2023年，2月20日，星期四化能合成作用自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。第44