能量之源-光与光合作用开课.ppt

绵德中学 陈立宣 第五章 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 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 因为有能捕获光能的色素 一 捕获光能的色素和结构 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？ 实验：绿叶中色素的提取和分离 一、实验原理： 叶绿体中的几种色素都能溶解于有机 溶剂中，如丙酮（无水酒精）等。 且 叶绿体中的几种色素在层析液中的溶 解度不同；溶解度高的随层析液在滤 纸上扩散得最快；溶解度低的色素扩 散得最慢。 二、实验材料： 丙酮易挥发，有一定的毒性 层析液易挥发，也有一定的毒性 菠菜叶片若干，二氧化硅，碳酸钙，丙 酮，层析液，滤纸条，天平、棉花，剪 刀，铅笔，直尺 三 、 方法与步骤 提取色素 称取 5g左右的鲜叶， 剪碎，放入研钵中。 加少许的二氧化硅和碳 酸钙与 10ml无水乙醇。在 研钵中快速研磨。 （二氧 化硅使研磨更充分，碳酸 盖可防止研磨中色素被破 坏） 在研钵中快速研磨。 将研磨液进行过滤。 制备滤纸条 画滤液细线 分离色素 观察与记录 叶绿素 a (蓝绿色 ) 类胡萝卜素 叶绿素 胡萝卜素 （ 橙黄色 ） 叶黄素 （ 黄色 ） 叶绿素 b（ 黄绿色 ） 1 /4 3 /4 色素的种类 叶片为什么往往是 绿色 的呢？ 叶绿体中的 色素提取液 色 素 对 照 结论：色素具有选择吸收光能的作用 三 棱 镜 三 棱 镜 实验表明： 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 。 这些捕获光能的色素存 在于细胞中的什么部位呢？ 光合作用的完整单位 叶绿体 分布：主要存在绿色植物的叶肉细胞及幼嫩茎秆的皮层细胞里。 功能：绿色植物进行光合作用的细胞器。 叶绿体的结构 外膜 内膜 基粒 基质 类囊体 捕获光能的色素分布在 _ 类囊体的薄膜上 1、恩格尔曼实验的结论是什么？ O2是由叶绿体产生的， 叶绿体是光合作用的场所 。 2、此实验设计有什么巧妙之处？ 实验材料选择海绵和好氧细菌。 1、海绵的叶绿体呈螺旋式带状 ,便于观察。 2、用好氧细菌可以确定释放氧气多的部位。 3、没有空气的黑暗环境可以排除氧气和光的干扰。 4、用极细的光束照射 ,叶绿体上可分为光照多和光照 少的部位 ,相当于一组对比实验。 5、临时装片曝露在光下的实验再一次验证实验结果。 3、从资料可以得出什么结论？ 叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的 巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分 子，还有许多进行光合作用的酶。 板书设计 第 4节 能量之源 光与光合作用 第一课时 捕获光能的色素和结构 1.捕获光能的色素 叶绿体中的色素 叶绿素 (3/4) 叶绿素 a(蓝绿色 ) 叶绿素 b(黄绿色 ) 主要吸收蓝 紫光和红光 类胡萝卜素 (1/4) 胡萝卜素 (橙黄色 ) 叶黄素 (黄色 ) 主要吸收蓝 紫光 2.捕获光能的结构 叶绿体 分布 :主要在绿色植物的叶肉细胞 形态 :呈扁平的椭球形或球形 结构 :外膜 内膜 基粒 (类囊体组成 ,含色素和酶 ) 基质 (含多种酶 ) 功能 :光合作用的场所 1 研磨绿叶时要加入碳酸钙 ， 其目的是 ( ) A使各种色素溶解在丙酮中 B使研磨充分 C防止色素分子被破坏 D加速研磨 2 对 “ 叶绿体中色素的提取和分离 ” 实验中 ， 下列描 述 正确的是 ( ) A 将 5g新鲜完整的菠菜叶 ， 放入研钵中 ， 加入丙酮 、 石英砂 、 CaCO3以后 ， 迅速研磨 B 用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀地划出一条 滤液细线 ， 并连续迅速地重复划 2 3次 C 把划好细线的滤纸条插入层析液中 ， 并不断摇晃 ， 以求加快 色素在滤纸条上的扩散 D 色素分子是有机物 ， 不溶于水 ， 所以研磨过程中加入丙酮是 为了溶解色素 C D 4 下图所示 “ 叶绿体中色素的提取和分离 ” 实验的 装置 正确的是 ( ) 5 纸层析法分离叶绿体色素时 ,滤纸上最下端的色素 名称和颜色分别是 ( ) A 橙黄色的胡萝卜素 B 黄色的叶黄素 C 蓝绿素的叶绿素 a D 黄绿色的叶绿素 b 6 在圆形滤纸的中央 ， 滴上叶绿体的色素滤液进行 色素分离 ， 会看到近似同心的四圈色素环 ， 排在最外 圈的色素是 ( ) A 橙黄色的胡萝卜素 B 黄色的叶黄素 C 蓝绿素的叶绿素 a D 黄绿色的叶绿素 b B D A 7阳光通过三棱镜能显示出七种颜色的连续光谱。 如果将一瓶叶绿素提取液放在光源和三棱镜之间，连 续光谱中就会出现一些黑色条带，这些条带应位于 A绿光区 B红橙光区和绿光区 C蓝紫光区和绿光区 D红橙光区和蓝紫光区 8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，光照相同时间后，罩内 O2最多的是 A绿色罩 B黑色罩 C无色罩 D蓝紫色罩 D C 潮州市绵德中学 陈立宣 第五章 第四节 能量之源 光与光合作用 第 2课时 光合作用的探究历程 和 光合作用的过程 植物为什么会生长？ 古希腊亚里士多德： 认为： 根吸收土壤中的养分 土壤减少的重量 =植物增加的重量 一、光合作用的探究历程 图 A 图 B 图 C 图 D 干燥土壤 90.8kg 小柳树 2.25kg 只用雨水浇灌 五年后柳树长大 土壤烘干后称重 实验前 实验后 变化 土壤干重 90.800kg 90.743kg -0.057kg 柳 树 2.25kg 76.70kg +74.75kg 植物增重主要来自水 分 实 验的不足在哪里呢？ 没有考虑到空气的影响 1642年，海尔蒙特的实验 结论： 1771年 , (英 )普里斯特利 (J.Priestley)的实验 结论 ： 植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气 。 1779年， (荷 )英格豪斯 (J.Ingen housz)的实验 1、 普利斯特利实验只有在阳光照射下才成功 2、 植物体只有绿叶才能更新空气 结论： 到 1785年，发现了空气的组成，人们才明确 绿叶在光下放出的是 O2，吸收的是 CO2。 在这一过程中，光能哪里去了？ 光 能 化 学 能 储存在什 么物质中？ 1845年 （德）梅耶 (R.Mayer)的结论 转化 1864年， (德）萨克斯 (J.Von Sachs)的实验 绿叶光合作用中产生淀粉 结论： 1939年（美）鲁宾（ S.Ruben）和卡门 (M.Kamen)的实验 光合作用释放的氧气来自水 H2O和 C18O2 18O 2 H218O和 CO2 O2 小球藻 小球藻 结论： 20世纪 40年代 卡尔文的实验 小球藻 14CO2 14C6H12O6 卡尔文 光合产物中有机物的碳来自 CO2 结论： 年代 科学家 结论 1662 海尔蒙特 1771 普利斯特利 1779 英格豪斯 1845 R.梅耶 1864 萨克斯 1880 恩格尔曼 1939 鲁宾 卡门 20世纪 40代 卡尔文 植物增加的重量来自水 植物可以更新空气 只有 在光照下 植物可以更新空气 植物在光合作用时 把光能转变 成了化学能 储存起来 绿色叶片光合作用 产生淀粉 氧 由叶绿体释放出来。 叶绿体 是 光合作用的场所 光合作用释放的 氧来自水 光合产物中有机物的 碳来自 CO2 绿色植物通过 ，利用 ， 把 和 转化成储存能量的有机物， 并释放出 的过程。 CO2 H2O （ CH2O） O2 光能 叶绿体 糖类 什么是光合作用呢？ CO2 H2O 叶绿体 光能 O2 二、光合作用的过程 色素分子 可见光 C 5 2C3 ADP+Pi ATP 2H2O O2 4H 多种酶 酶 糖类 CO2 吸收 光解 能 固定 C3的 还原 酶 光反应 暗反应 发生在一个叶绿体中的光合作用 过程图解 H2O 类囊体 酶 光反应阶段 Pi ADP ATP 光、色素、酶 叶绿体内的类囊体薄膜上 水的光解： H2O H + O2 光能 ATP的合成： 光能 转变为活跃的 化学能 贮存在 ATP中 场所： 条件： 能量变化 物质变化 ADP Pi 能量（ 光能 ） ATP 酶 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 暗反应阶段 CO2的固定： CO2 C5 2C3 C3的还原： ATP H 、 叶绿体的基质中 H 、 ATP、酶 场所： 条件： ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机 物中稳定的化学能 酶 2C3 (CH2O) 酶 能量变化 物质变化 ADP+Pi C3的 还原 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 类囊体薄膜 叶绿体基质中 光、色素和酶 ATP、 H 、多种酶 光能转换成电能 再变成活跃的化学能 （ ATP、 H中） 活跃的化学能变成稳 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 2H2O4H+O 2 合成 ATP ADP+Pi ATP 光 酶 光能 CO2的固定 CO2+C5 2C 3 三碳的还原 2C3 C 6H12O6 酶 酶 ATP H 糖类 CO2 H2O （ CH2O） O2 光能 叶绿体 酶 三、 光合作用原理的应用 1、影响光合作用的因素 光照强度、 CO2、温度、水、矿质元素等 2、提高农作物光合作用强度的措施 (1)、适当提高光照强度、延长光照时间 (2)、适当提高 CO2浓度 (3)、适当提高温度 (4)、适当增加植物体内的含水量 (5)、适当增加矿质元素的含量 化能合成作用 自养生物 以光为能源，以 CO2和 H2O（无机物）为原料合成 糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。 例如绿色植物。 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。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。 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 制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。 光能自养生物 化能自养生物 1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉 的是（ ） A、 H B、 C5化合物 C、 ATP D、 CO2 B 2、与光合作用光反应有关的是（ ） H2O ATP ADP CO2 A. B. C. D. A 3、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的 C02条件 下。如果将环境中 C02含量突然降至极低水平，此时叶 肉细胞内的 C3化合物、 C5化合物和 ATP含量的变化情况依 次是 A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降 C 4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶 段，下列说法正确的是（ ） A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.叶绿体基质中进行暗反应 ,不进行光反应 D 5、光合作用过程中，产生 ADP和消耗 ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜 内膜 基质 类囊体膜 A B C D B 6、光合作用过程的正确顺序是 （ ） 二氧化碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能 水的光解三碳化合物被还原 A. B. C. D. 7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（ ） 三碳化合物 五碳化合物 氧气 8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有 18O 的水中，过一段时间后，分析 18O放射性标记， 最先（ ） A、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现 C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发 现 D、在植物体周围的空气中发现 D 9、某科学家用含有 14C的 CO2来追踪光合作用中的 C 原子， 14C的转移途径是（ ） A、 CO2 叶绿体 ATP B、 CO2 叶绿素 ATP C、 CO2 乙醇 糖类 D、 CO2 三碳化合物 糖类 D 10、在光合作用过程中，能量的转移途径是 A、光能 ATP 叶绿素 葡萄糖 B、光能 叶绿素 ATP 葡萄糖 C、光能 叶绿素 CO2 葡萄糖 D、光能 ATP CO2 葡萄糖 B 1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于 _ 和 _;形成的 _和 _ 提供给暗反应。 2.光合作用的实质是：把 _和 _转变 为有机物，把 _转变成 _,贮藏在有 机物中。 3.在光合作用中，葡萄糖是在 _中形成 的，氧气是在 _中形成的， ATP是在 _中形成的， CO2是在 _固定的。 水的光解 形成 ATP H ATP CO2 H2O 光能 化学能 暗反应 光反应 光反应 暗反应 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 _ 。 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 _ 光 H2O B A C D E+Pi F G CO2 J H I 2 水 H 基质 用作还原剂，还原 C3 ATP 色素吸收 的光能 光反应 H和 ATP 色素 C5化合物 C3化合物 糖类 0 20 40 60 80 100 120 5 点 7 点 9 点 11 点 13 点 15 点 17 点 上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对 CO2的吸收 和释放状况的示意图。请据图回答问题：图中 15 17 段段 CO2 吸收量逐渐减少是因为 ，以至光反 应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗 反应的强度，使 化合物数量减少，影响了 CO2固 定。 光照强度逐步减弱 ATP 还原性氢 五碳 下列曲线表示研究光照强度对完全培养液中培养的绿藻产生氧的影响 的实验结果。请据此回答 （ 1 ）在光照强度为 B 时，溶液中的 O2浓度基本不变，原因是 _ _。 （ 2 ）在光照强度为 C 时， O2的释放速率近乎达到最大；当光照强度继续 增大时，释放 O2的速率很少增加或不再增加；请解释引起这种现象的两个主 要原因： _。 _。 光合作用强度与呼吸作用强度相等 受暗反应过程中酶的活性和酶的数量的限制 受 CO2供应速度的限制 不同的植物对光照强度的需求不同，如 阳生 和阴生植物。 A B 光照强度 0 阳生植物 阴生植物 B：光补偿点 C：光饱和点 C 吸 收 量 CO2 例 1：植物的新陈代谢受外部环境因子（如光、温度）和 内部因子（如激素）的影响，研究内、外因子对植物生 命活动的影响具有重要意义。 （ 1）右图表示野外松树（阳生植 物）光合作用强度与光照强度的 关系。其中的纵坐标表示松树整 体表现出的吸收 CO2 和释放 CO2 量的状况。请分析回答： 当光照强度为 b 时，光合作用强度 。 不能。光照强度为 a 时，光合作用形成的有机物和呼吸 作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此， 从全天看，消耗大于积累，植物不能正常生长。 最高 光照强度为 a 时，光合作用吸收 CO2 的量等于呼吸 作用放出 CO2 的量。如果白天光照强度较长时期为 a ， 植物能不能正常生长？为什么？ 如将该曲线改绘为人参（阴生植物）光合作用强度与 光照强度关系的曲线， b 点的位置应如何移动，为什么？ 0 吸 收 光照强度a b c d 释 放 CO 2 CO 2 f 左移，与松树比较，人参光合作用强度达到最高点时， 所需要的光照强度比松树低。 限制 cf和 fd段光合作用强度的因子分别是什么？ 光照强度、 CO2浓度 课后作业： 学案与测评 p74 p75 练习。 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 H2O 类囊体膜 酶 Pi ADP ATP H 糖类 卡 尔 文 循 环