生物：5.4《能量之源——光与光合作用》课件(新人教版必修1)(1)

1、第5章 细胞的能量供应和利用,第4节 能量之源光与光合作用,考点一：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 讨论： 1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？ 2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？,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。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。,色素分离 实验及作用,色素有那些功能呢？,吸收、传递、转换光能,叶绿体中色素提取和分离实验中几个关键问题,取叶要新鲜 ， 滤液中含有较多的色素； 研磨要迅速充分，防止丙酮挥发，同时可以得到色素浓度较大的滤液； 画滤液细线要重复次，以便色素带清晰； 滤液细线要细、直，防止色素带重叠； 滤液细线勿浸入层析液，防止色素溶解在层析液中； 层析时，烧杯要加盖，避免苯等有毒物质挥发出来污染空气； 实验结束，要用肥

2、皂洗手，因为实验中可能接触了苯等有毒物质； 滤纸条要避光保存，防止褪色,叶绿体中的色素：,叶绿素,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,吸收红光和蓝紫光,3/4,类胡萝卜素,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,吸收蓝紫光,1/4,一 捕获光能的色素和结构,1、捕获光能的色素,（蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,含量约占3/4,含量约占1/4,叶片中的叶肉细胞,绿叶,叶肉细胞 亚显微结构模式图,叶绿体亚显微 结构模式图,2、捕获光能的结构叶绿体,基质,酶,?,外膜,内膜,类囊体,基粒,色素,酶,叶绿体亚显微 结构模式图,考点二：光合作用的发现及概念,光合作用的概念： 光合作用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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 光合作用的探究历程：,植物体内全部营养物质 都是从土壤中获得的吗？,一、光合作用的发现 2000多年前，古希腊著名的哲学家亚里士多德认为：植物体是“土壤汁”构成的，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。,1648年 比利时 海尔蒙特实验,图A 土壤(烘干)100公斤幼树2.5公斤,图B 只浇雨水(几乎不含任何养

3、料),图C 5年后树长大了,图D 土壤烘干后称重，只比原来减轻了0.1公斤，树增加了32公斤,柳树生长之谜,植物增重主要来自于水，土壤提供极少量的物质,实验结论：,普里斯特利实验,萨克斯实验的应用：,验证光合作用生成淀粉时要注意的问题？,1、实验前应黑暗处理（饥饿处理）； 2、用碘液鉴定前应先脱色、漂洗。,1、为什么水绵是合适的实验材料？ 2、他是如何控制实验条件的？ 3、他是如何对照的？,水绵具有细而长的叶绿体，便于观察,选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响,选用极细的光束，并用好氧细菌检测：准确判断释放氧气的部位,讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？ 分以下几个问题：,自身对照,实验的选材、设计有哪些巧妙之处？,1、选用水绵、好氧细菌做实验材料（便于观察） 2、选用黑暗没有空气的环境（单一变量原则） 3、先在黑暗条件下用极细的光束，再完全曝光（对照原则）,恩吉尔曼实验的结果,分析：这一巧妙的实验说明了什么？,叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，主要吸收红光与蓝紫光，几乎不吸收绿光,积极思维,返回,20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin),用14C标记的CO2

4、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),4 能量之源光与光合作用,1771年，普里斯特利(Joseph Priestley)：,1785年，才明确绿色植物在光照下释放氧气，吸收二氧化碳。,1779年，英格豪斯（J.Ingen-housz）发现：,普里斯特利的实验只有在光下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。,植物可以更新空气，但忽略了光的作用。,4 能量之源光与光合作用,1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）：,根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来了。,1864年，萨克斯(Julius von Sachs)的实验：,绿色叶片在光合作用中产生淀粉,1880年，恩吉尔曼的实验：,氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。,4 能量之源光与光合作用,1940年，美国科学家鲁宾、卡门同位素标记实验：,光合作用释放的氧气全部来自于水,20世纪40年代，美国科学家卡尔文的实验：,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,光合作用吸收二氧化碳并放出氧气

5、，光合作用需要光。（原料、产物和条件）,绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。（产物）,氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。（产物和场所）,光合作用释放的氧全部来自水。（原料与产物的关系）,普利斯特利等实验,萨克斯实验,光,二氧化碳,水,氧气,有机物,二氧化碳+水 氧气+有机物,CO2,O2,光照,H2O,叶绿体,叶绿体,光合作用,表达式：,色素：基粒类囊体的薄膜上 酶：基粒类囊体的薄膜上和叶绿体基质中,考点三：光合作用的过程及实质,4 能量之源光与光合作用,场所:,类囊体薄膜,叶绿体基质,H2O,类囊体膜,酶,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：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,CO2,糖类,五碳化合物 C5,蛋白质,脂质,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,基质 多种酶,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,光反应阶段与暗反应阶段的比较,囊状结构的薄膜上,叶绿体的基质中,需光、色素和酶,不需光、色素;需多种酶,光能转变为ATP中活泼的化学能,ATP中

6、活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,思考:,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：卡尔文循环,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,4 能量之源光与光合作用,CO2+H2O* (CH2O)+O2*,光合作用总反应式：,4 能量之源光与光合作用,6CO2+12H2O* C6H12O6+6O2*+12H2O,四、光合作用的实质,物质变化：,把简单的无机物转变为复杂的有机物,能量变化：,把光能转变成储存在有机物中的化学能,物质变化：,无机物,能量变化：,光能,有机物,糖类等有机物中的化学能,化能合成作用：,利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来把无机合成有机物。少数的细菌，如硝化细菌。,2HNO2+O2 2HNO3+能量,硝化细菌,举例：,6CO2+6H2O C6H12O6+6O2,能量,自养生物:,以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。,异养生物:,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。,所需的能量来源不同（

7、光能、化学能）,例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,4 能量之源光与光合作用,光合作用原理在农业生产中的应用 ： 提高光合作用强度，增加农作物产量。 例如：控制光照的强弱和温度的高低， 适当增加作物环境中二氧化碳的浓度， 等等。,影响光合作用的主要外界因素： 1）光照 2）CO2 3）温度,影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用,考点四：影响光合作用的因素,叶龄,OA段：,AB段：,BC段：,幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断提高,壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。,老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。,应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，可降低其细胞呼吸消耗有机物。,影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用,考点四：影响光合作用的因素,单因子变量对光合作用的影响,光合作用强度表示方法 1、单位时间内光合作用产生有机物（糖）的 数量（即植物重量或有机物的增加量）。2、单位时间内光合作用吸收C02的量(或实验 容器内CO

8、2减少量)。 3、单位时间内光合作用放出02的量(或实验容 器内02增加量)。,单因子变量对光合作用的影响,光照时间： 光照强度： 光质：,时间越长，产生的光合产物越多,在一定光照强度范围内，增加 光照强度可提高光合作用速率。,1光照,光反应,光照强度,光照强度,NADPH、ATP,暗反应 C3还原,（CH20）,光照强度,A点：,AB段：,B点：,BC段：,C点：,光照强度为0时只进行细胞呼吸，释放C02量代表此时的呼吸强度,随光照强度增强，光合作用逐渐增强，C02的释放量逐渐减少,因一部分用于光合作用,光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率,随光照强度不断增强，光合作用不断增强,光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用不再增强,净,光照强度,净,真正光合速率净光合速率+呼吸速率,光反应,光照强度,光照强度,光补偿点,光饱和点,NADPH、ATP,暗反应 C3还原,（CH20）,不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分

9、的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方,光反应,光照强度,光照强度,阳生植物,阴生植物,光补偿点,光饱和点,NADPH、ATP,暗反应 C3还原,（CH20）,从海的不同深度采集到4种类型的浮游植物（、和），测定了每种类型的光合作用，如下图所示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物？,光反应,光照强度,据光照强度可制定的农作物增产措施,光照强度,NADPH、ATP,暗反应 C3还原,（CH20）,过度密植减产的原因,从生理学角度看：,过度密植使得植物下半部的叶片受到的光照强度过弱（小于光补偿点），使这部分叶片光合作用强度小于呼吸作用强度造成大量消耗有机物导致农作物减产。,光的性质,白光红光、蓝紫光 绿光,温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：,无色透明,绿色植物生理实验的安全灯颜色：,绿色,水域植物（藻类水深）的垂直分布：,绿藻,红藻,褐藻,2光照面积,OA段：,A点：,OB段：,BC段：,OC段：,随叶面积的不断增大， 光合作用实际量不断增大,光合作用面积的饱和点,随叶面积的增大，光合 作用不再增强，原因是有 很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下,干物质量随光合作用增强而增加,随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低,随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加,2光照面积,应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶片所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。,C3的生成,CO2浓度,暗反应C3还原,（CH20）,A,B,3CO2浓度,A点：,AB段：,B点：,进行光合作用所需CO2的最低浓度,在一定范围内，随C02浓度的提高，植物的光合速率加快

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