第5章第4节能量之源——光与光合作用课件.ppt

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1、能量之源光与光合作用,有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。,1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？,2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？,可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。,不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光,光能转化为化学能被细胞所吸收的过程称为光合作用。,太阳光中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？,捕获光能的色素,我们知道，玉米中有时会出现白化苗。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮

2、存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细胞中的色素有关。,今天，下面的这个实验，主要目的是探究绿叶中含有几种色素和学习对色素进行提取和分离的方法，并设法将这些色素分离开。,叶绿体中色素的提取和分离,【实 验】,一、实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。,二、实验程序,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(防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇

3、。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。,实验结果：,讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？,2023/4/1,10,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,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,三、实验关键,1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。,2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。,3.层析时不要让滤液细线触及层析

4、液。,四、注意事项,1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。,2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。,3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。,2、色素的吸收光谱,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,叶绿素a和合叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光

5、，胡萝卜素和叶红素主要吸收蓝紫光。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？,1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。,3.叶绿体,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,捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？,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

6、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、叶绿体含有的成分：少量的；色素：分布于；与 有关的酶，分布在叶绿体。,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,讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？,（1）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。,（2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。,（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准

7、确的判断水绵细胞中放O2 部位。,（4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。,结论:,叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，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。,二、光合作用的原理和应用,1、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。,2、光合作用的实质,合成有机物，储存能量,光合作用的定义,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。,总结光合作用的反应式,CO2H2O（CH2O）O2,光能,叶绿体

8、,糖类,光合作用过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？,有光才能反应,有光、无光都能反应,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,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,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,叶绿体基质多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H、ATP、酶,场所：,条件：,物质

9、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,H,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解；ATP的生成,CO2的固定；C3的还原,ATP中活 跃化学能,光能,ATP中活 跃化学能,有机物中稳定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗

10、反应,光合作用总过程：,光反应,H2O 2 H+1/2O2,水的光解：,ATP的合成：,暗反应,总结：,原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,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,CO2,C3,（CH2O）,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_。图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_图中G_,F是_,J是_图中的H表示_，H为I提供_,2,水,H,基质,作为还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光

11、能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,光合作用原理的运用,植物自身因素环境因素对光合作用的影响,1）光照,2）温度,3）二氧化碳浓度,4）水分,5）矿质元素,影响光合作用强度的环境因素,1.温度对光合作用速率的影响,(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。,【积极思维】生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最

12、先浮起的是,A,2光照对光合作用强度的影响,（1）光照强度,(2)光的成分(光质）,（3）一天的日变化,光合作用强度,光照强度,o,A,（1）光照强度对光合作用强度的影响曲线,光照强度与光合作用强度的关系曲线,请思考以下问题：1.A点的含义;2.B点的含义；3.C点所对应的横坐标的含义；,A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。,B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即 光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在 B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照 强度称为光补偿点。,C点所示光照强度称为光饱和点,4.AB段曲线的含义5.BC段曲线的含义

13、,AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度,BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了,B,B,B,阴生植物与阳生植物,阳生植物,3.CO2浓度对光合作用强度的影响（2）点含义：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A点表示进行光合作用所需环境中CO2的最低浓度；,4.水分的供应对光合作用速率的影响(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接 影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制 CO2进入叶片，从而

14、间接影响光合作用。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。,C,例：,植物的光合午休现象,晴朗的夏季 的一天,C,例：,AB段：光照增强，光合强度增大,C 点：中午时光照最强 叶片蒸腾作用最强 叶片大量失水 叶表面大量气孔关闭 CO2进入受阻 叶片中的CO2减少 光合强度减弱,DE段：光照减弱，光合强度减小,植物的光合午休现象,晴朗的夏季 的一天,1、一天中CO2浓度最低的时间是_点；CO2浓度最高的时间是_点；2、一天中植物有机物含量最低的是_点；有机物含量最高的是_点。,F,B,B,F,当光合作用强度呼吸作用强度时，会发生图中 过程。,当光合作用强度=呼吸作用强度时，会发生图中 过程。,当

15、光合作用强度呼吸作用强度时，会发生图中 过程。,pq,pqmn,pqgh,3.图像分析：,已知M、N为同一细胞中的两种细胞器，g、为相关的两种气体分子，回答问题：,5.必需元素供应对光合速率的影响(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。,1、若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A.昼夜恒温25 B.白天温度15，夜间温度25 C.昼夜恒温15 D.白天温度25，夜间温度15,D,2、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量

16、的是（）A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温 E、适时适量的浇水和施肥,A,3、温室栽培蔬菜，采用什么样颜色的玻璃做顶棚更能提高产量：A 红色 B 蓝紫色 C 绿色 D 无色,D,4、用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是：A绿色罩 B红色罩 C蓝色罩 D紫色罩,A,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,