生物必修一-能量之源-光与光合作用.ppt

绝大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是，将光能转变成细胞能够利用的化学能的生理过程是。,来自太阳的光能,光合作用,第4节 能量之源光与光合作用,捕获光能的色素和结构光合作用的原理和应用,正常苗,白化苗,正常幼苗能进行光合作用制造有机养料,白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料,这说明光合作用需要色素去捕获光能。,捕获光能的色素和结构,实验绿叶中色素的提取和分离：,绿叶中色素的种类和作用,捕获光能的结构,叶绿体,观看视频，课后完成学案中的内容,实验绿叶中色素的提取和分离,实验原理:,1、为什么用无水乙醇提取绿叶中的色素而不用水提取色素？若实验室中没有无水乙醇，能否用其它有机溶剂代替？,绿叶中的色素溶于无水乙醇等有机溶剂，但不溶于水。,能,3、将绿叶中色素分离的方法和原理方法：原理：绿叶中的色素能溶解在 中，且不同的色素在 的 不同：高的随 在 上扩散得快；反之则慢。几分钟之后，绿叶中的色素会随着 在 上的扩散而分离开。,纸层析法,层析液中,层析液中,溶解度,溶解度,层析液,滤纸,层析液,滤纸,实验材料的选择：,新鲜的绿色叶片,实验步骤：,提取色素：,制备滤纸条,画滤液细线,色素分离,观察结果,5g绿色叶片（剪碎）+少许SiO2+CaCO3+10ml无水乙醇,迅速充分研磨,过滤收集绿色滤液，加盖,：,方法,：,细、直、匀,（纸层析法）：,方法及注意事项,干燥后，重复几次,注意:,1、研磨时：,加入，目的是。,加入，,加入，目的是,为了研磨得充分,防止在研磨时绿叶中的色素受到破坏,溶解绿叶中的色素,少许SiO2,目的是,少许CaCO3,10mL无水乙醇,4、分离绿叶中的色素：注意事项：滤纸条的放置：装置,有滤液细线的一端朝下,下端应插入层析液中,滤液细线不能触及层析液,加盖,滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？,如果触及到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，而不会在滤纸上扩散开来。,2、实验流程,观察记录,胡萝卜素,叶绿素a,叶黄素,叶绿素b,1/4,3/4,黄绿色,蓝绿色,橙黄色,黄色,色素的种类,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,叶绿体色素,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,叶绿素,类胡萝卜素,34,14,叶绿素a,叶绿素b,叶黄素,胡萝卜素,最多,较多,最少,较少,最小,最大,较大,较小,最快,最慢,较快,较慢,红光,蓝紫光,蓝紫光,吸收、传递、转化光能,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,三、绿叶中色素的分布,外膜,内膜,基粒,基质,叶绿体的分布,主要：叶肉细胞中,其他：幼嫩茎、果实等器官 的一些细胞中,保卫细胞,基粒,类囊体,吸收光能的色素分布于类囊体的薄膜上,极大地扩展了受光面积,叶绿体亚显微 结构模式图,外膜,内膜,类囊体,基粒,色素,基质,分布有,注意：叶绿体的外膜、内膜、类囊体薄膜都属于 膜，基本支架都是,生物,磷脂双分子层,3、含有的成分：少量的；色素：分布于；与 有关的酶，分布在叶绿体。,少量DNA和RNA,基粒类囊体的薄膜上,光合作用,基粒类囊体上、基质中,叶绿体的功能,阅读资料分析中的内容，回答：恩格尔曼实验的结论是什么？,恩格尔曼的实验方法有什么巧妙 之处？,氧气是叶绿体在光下释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所。,在叶绿体类囊体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。说明：。,叶绿体是进行光合作用的场所,水绵是常见的淡水藻类每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。,、实验材料选择a 和b。a的优点是；b的优点是。、没有空气的黑暗环境排除了 和 干扰。、用极细的光束照射，叶绿体上可分为 和 的部位，相当于一组 实验。、临时装片暴露在光下的实验再一次。,水绵,好氧细菌,叶绿体呈螺旋式带状，便于观察,可确定释放氧气多的部位,氧气,光,光照多,光照少,对比,验证实验结果,叶绿体是进行光合作用的完整单位,光合色素,位于基粒上,含光合酶,位于基粒上,和基质中,1、含有的成分看：,2、结构上看：,叶绿体内部有许多基粒，每个基粒中有许多个类囊体,极大地扩展了受光面积,光合作用的原理和应用,光合作用的定义光合作用的探究历程光合作用的过程光合作用原理的应用化能合成作用,光合作用的定义,光合作用是指 通过，利用，把 和 转化成，并且释放出 的过程。,绿色植物,叶绿体,光能,二氧化碳,水,储存着能量的有机物,氧气,结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。,+74.4kg,0.1 kg,17世纪比利时 海尔蒙特柳苗栽培实验,直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料，而没有考虑植物能否从空气中得到什么。,普利斯特利（英）实验 1771,结论：绿色植物可以更新空气,普利斯特利没有发现光在植物更新空气中的作用。,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空气。,2、英格豪斯实验（1779年）,此时，人们尚不了解植物吸收和放出的究竟是什么气体。,1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳,提出问题：,光能哪里去了？,1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出：植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。,提出问题：,光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？,即植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,萨克斯（德）实验 1864,目的：消耗掉叶片中的营养物质,结论：光合作用的产物除氧气外还有淀粉,酒精脱色,光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水。,提出问题：,随着技术的进步，人们对同位素有了更多了解，这为解决氧气来自水还是二氧化碳提供了研究手段。,同位素标记法,可用于追踪物质的运行和变化规律,用同位素标记的化合物，化学性质不会改变,同位素标记法：,科学家通过追踪 的化合物，可以弄清 的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。,同位素标记,化学反应,光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢？,1939年 鲁宾、卡门 同位素标记法研究,氧的同位素：18O,结论：光合作用释放的氧气来自水。,返回,光合作用氧气来源的探究（年）,提出问题：,光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？,研究方法：,同位素标记法,碳的同位素：14C,美国科学家卡尔文实验：,实验材料：,小球藻（一种单细胞的绿藻）,用14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。,卡尔文循环,卡尔文循环,更新空气,光照下,绿叶,光能,化学能,淀粉,水,CO2,20世纪40年代,1880年恩格尔曼：光合作用 的场所是叶绿体,植物可以更新空气,条件：光、绿叶,吸收CO2，放出O2,光能转换成化学能储存起来,产物：淀粉(CH2O),同位素标记法：,H218O 18O2,14CO2 有机物中的碳,光合作用：,原料：,CO2 和 H2O,叶绿体,光能,产物：,有机物和氧气,光合作用反应式：,CO2+H2O,(CH2O)+O2,光能,叶绿体,条件：,酶,场所：,1、1771年普利斯特利实验,现象：,结论：,1864年 德国科学家 萨克斯,未遮光部分变成蓝色。,淀粉是光合作用的产物之一。,光合作用的过程：,1、写出光合作用的总反应式：2、根据是否需要光，光合作用的过程可以概括地分为 和 两个阶段。3、读懂教材103页光合作用过程的图解4、填表比较光合作用过程中的两个阶段,光反应,暗反应,光合作用的反应式：,叶绿体色素,2H2O,叶绿体色素,ADP Pi,酶,ATP,2C3,多种酶参加催化,CH2O,暗反应,光反应,色素,1.光反应阶段,酶,光、,色素、,叶绿体内的类囊体膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为ATP中活跃的化学能,光反应,2.暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,多种酶、,H、ATP,暗反应,叶绿体内基粒类囊体薄膜上,叶绿体基质中,光、酶、色素,多种酶、H、ATP,水的光解,ATP的合成,二氧化碳的固定,三碳化合物（C3）的还原,光反应为暗反应提供还原剂H和供能物质ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,光、色素和酶,不需光、多种酶、ATP、H,光反应为暗反应提供还原剂H和能量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 2H2O4H+O2合成ATP ADP+Pi ATP,光,酶光能,CO2的固定CO2+C5 2C3C3的还原 2C3(CH2O),酶,酶ATP H,3、光反应阶段和暗反应阶段的比较,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H,ATP,还原受阻,C3,C5,CO2,固定停止,C3,C5,CO2中C的转移途径：H2O中H转移途径：,CO2,C3,（CH2O）,H2O,H,（CH2O）,光合作用原理的应用,探究：环境因素对光合作用强度的影响增加农作物产量的措施之一,提高光合作用的强度,（1）影响光合作用的因素有哪些？,光照、CO2、温度、水、矿质元素等,（2）如何定量表示光合作用的强度？,探究：环境因素对光合作用强度的影响,1、实验原理,光合作用的强度可通过测定一定时间内 的数量来定量的表示。,内因：,酶、色素等,外因：,叶肉细胞中叶绿体的数量；叶绿体中基粒的数量等,原料的消耗或产物生成,CO2消耗量,O2的生成量,参考案例：,探究光照强弱对光合作用强度的影响,实验材料的选择及处理：,同种生长旺盛的绿叶,打孔器,小圆形叶片30片,让叶片内部气体逸出（方法）,放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用,大小相同，避开大的叶脉,分析变量：自变量：控制方法：因变量：观察方法：无关变量：,光照强弱,改变台灯与烧杯之间的距离,光合作用强度,（O2的产生量）,同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量,实验叶片：,同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量,烧杯中清水：等量，有足够的CO2,【增加农作物产量的措施 提高光合作用的强度】1、光照的控制2、控制温度的高低：3、适当提高环境中 的浓度,CO2,晴天：白天适当提高温度，夜间适当 降低温度，增大昼夜温差。,延长光照时间，增大光照强度,（108页）四、思维拓展,新疆的哈密地区：,位于我国高纬度地区,1、夏季的白天长,2、阳光充足，光照强烈,光合作用时间长，强度大，积累的糖类较多。,3、夜间温度比较低。,细胞呼吸相对比较弱，消耗的糖类物质比较少。,昼夜温差较大,积存的糖类比较多,哈密瓜,CO2浓度,水 分,光 照,矿质元素,温 度,化能合成作用,自养生物异养生物自养生物与异养生物的本质区别化能合成作用光合作用与化能合成作用的比较自养生物的类型,自养生物,能利用CO2制造有机物的生物。,异养生物,不能利用CO2制造有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的生物。,自养生物与异养生物的本质区别,能否利用CO2制造有机物。,化能合成作用,少数种类的细菌，能利用体外环境中的某些无机物氧化时所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。,实例：,硝化细菌的化能合成作用,化学能,2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量,硝化细菌,2HNO2+O2 2HNO3+能量,硝化细菌,CO2+H2O（CH2O）+O2,能量,光合作用和化能合成作用的异同,把二氧化碳和水合成有机物,利用的是光能,利用的是化学能,体外环境中无机物氧化释放的能量,自养生物的类型,光能自养型生物,化能自养型微生物,绿色植物,光合细菌,如：硝化细菌,光合作用的过程,返回,