必修一能量之源光合作用课件

俗话说：俗话说：“万物生长靠太阳万物生长靠太阳”，为什么，为什么这么说呢？我们来看一组数据：这么说呢？我们来看一组数据：地球表面上的绿色植物每年大约制造地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物；亿吨有机物；地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.111018kJ，这个数字大约相当于，这个数字大约相当于240000个个三门峡水电站所发出的电力。三门峡水电站所发出的电力。绿色植物储绿色植物储存在有机物中的存在有机物中的能量来自哪里呢能量来自哪里呢？俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢1第四第四节能量之源能量之源 光与光合作用光与光合作用太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？第四节太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？2 绿叶中会有哪些种类的色素呢？绿叶中会有哪些种类的色素呢？它们分别是什么颜色的？它们分别是什么颜色的？各种色素在绿叶的含量相同吗？各种色素在绿叶的含量相同吗？捕获光能的色素捕获光能的色素植物细胞为什么能捕获光能呢？植物细胞为什么能捕获光能呢？绿叶中会有哪些种类的色素呢？捕获光能的色素想一想，该怎么办3实验：绿叶中色素的提取和分离实验：绿叶中色素的提取和分离1、实验原理：、实验原理：用有机溶剂用有机溶剂无水乙醇无水乙醇提取绿叶中的色素。提取绿叶中的色素。（因为绿叶中的色素能够溶解在其中）（因为绿叶中的色素能够溶解在其中）利用层析液将提取的色素在滤纸上进行层析时把利用层析液将提取的色素在滤纸上进行层析时把原本混杂在一起的色素分开。（原本混杂在一起的色素分开。（不同的色素在层不同的色素在层析液中的溶解度不同析液中的溶解度不同）2、方法步骤：、方法步骤：提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 制备滤纸条制备滤纸条 画滤液细线画滤液细线 分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素 观察与记录。观察与记录。实验：绿叶中色素的提取和分离1、实验原理：2、方法步骤：4一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b叶绿素（叶绿素（占总量的占总量的3/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（占总量的占总量的1/4）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（黄绿色）（黄绿色）（蓝绿色）（蓝绿色）主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光主要吸收主要吸收红光红光和和蓝紫光蓝紫光一、捕获光能的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿素（占总5 这种方法可以这种方法可以提高光合作用强度提高光合作用强度。因。因为为叶绿体中的色素叶绿体中的色素吸收吸收最多最多的是光谱中的的是光谱中的蓝紫光和红光蓝紫光和红光。不同颜色的光照，对植物。不同颜色的光照，对植物的光合作用有影响。的光合作用有影响。有些蔬菜大棚的温室内悬挂发红色或有些蔬菜大棚的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。蓝色的灯管。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？可以吗？因为因为叶绿体中的色素叶绿体中的色素对对绿光绿光吸收量吸收量少少 这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿体中的色素吸收6分析：分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？片金黄呢？由于由于叶叶绿素素的含量大大的含量大大超超过类胡胡萝卜素卜素，而使，而使类胡胡萝卜素的卜素的颜色被掩盖，只色被掩盖，只显示出叶示出叶绿素的素的绿色色由于由于叶叶绿素素比比类胡胡萝卜卜素素易受易受到到低温低温的的破坏破坏，秋季低温使叶秋季低温使叶绿素大量素大量破坏，而使破坏，而使类胡胡萝卜素卜素的的颜色色显示出来示出来分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？由于叶绿7注意，植物不能长期处于无光条件下。叶绿素的形成除了有光照之外，还与镁这种矿质元素有关，没有镁，叶绿素也是形成不了的注意，植物不能长期处于无光条件下。8 这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？9叶绿体的结构叶绿体的结构101880年，恩格尔曼的实验年，恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片1880年，恩格尔曼的实验隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴111.恩格尔曼实验的结论是什么？恩格尔曼实验的结论是什么？2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？3.从资料从资料2可以得出什么推论？可以得出什么推论？氧氧是由是由叶绿体叶绿体释放出来的，释放出来的，叶绿体叶绿体是是绿色植物进行光合作用的场所。绿色植物进行光合作用的场所。水绵水绵的叶绿体呈的叶绿体呈螺旋式带状螺旋式带状，便于观，便于观察，用察，用好氧细菌好氧细菌可以确定可以确定释放氧气多释放氧气多的的部位。没有空气的黑暗环境部位。没有空气的黑暗环境排除排除了了氧气氧气和和光光的的干扰干扰。用极细的光照射，。用极细的光照射，叶绿体叶绿体上可分为上可分为光照多光照多和和光照少光照少的的部位部位，暴露，暴露在光下的实验再一次验证实验结果在光下的实验再一次验证实验结果叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所。是进行光合作用的场所。1.恩格尔曼实验的结论是什么？2.恩格尔曼的实验方法有什么巧12叶叶绿体是体是进行光合作用的行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着分布着许多吸收光能的色素多吸收光能的色素分子，分子，还有有许多多进行光合作用行光合作用所必需的所必需的酶。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13光合作用的探究历程光合作用的探究历程光合作用的探究历程141 1、光合作用的概念、光合作用的概念 指绿色植物通过指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光光能能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着转化成储存着能量的能量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的的过程过程二、光合作用的原理和应用二、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，把二152.光合作用的过程光合作用的过程CO2 2+H2 2O*(CH2O)+O2 2*总反应式总反应式:包括两个阶段包括两个阶段:光反应光反应暗反应暗反应叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体光光光光2.光合作用的过程CO2+H2O*16条件条件：光、光、色素、色素、酶酶场所：场所：过程过程水的光解：水的光解：ATP的生成：的生成：叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上H2O H+O2光、酶光、酶叶绿体中的色素叶绿体中的色素ADPPi ATP光、酶光、酶叶绿体中的色素叶绿体中的色素光能转变为活跃的化学能贮光能转变为活跃的化学能贮存在存在ATP中中光反应阶段光反应阶段吸收、传递吸收、传递和转换光能和转换光能条件：光、色素、酶场所：过程水的光解：ATP的生成：叶绿体17条件：条件：不需光，需多种酶不需光，需多种酶场所：场所：叶绿体的基质中叶绿体的基质中过程过程CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP中活跃的化学能转变为糖类等有中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能机物中稳定的化学能暗反应阶段暗反应阶段C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+Pi条件：不需光，需多种酶场所：叶绿体的基质中过程CO2的固定：18色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶CH2OCO2吸收吸收光解光解能能固定固定还原还原酶酶光反应光反应暗反应暗反应 光合作用的过程光合作用的过程色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H19过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：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行部位部位条件条件物物质变化化能量能量变化化联系系类囊体的薄膜上囊体的薄膜上叶叶绿体基体基质中中光、色素和光、色素和酶ATPATP、HH、多种、多种酶光能光能转换成活成活跃的化学能的化学能（ATPATP中）中）活活跃的化学能的化学能变成成稳定的化学能定的化学能 光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供HH和和ATPATP暗反应产生的暗反应产生的ADPADP和和PiPi为光反应合成为光反应合成ATPATP提供原料提供原料水的光解水的光解2H2O4H+O2合成合成ATP ADP+Pi ATP光光 酶酶光光CO2的固定的固定CO2+C5 2C3三碳化合物的还原三碳化合物的还原 酶酶过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：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条20光合作用的重要意义 包括人类在内的几乎所有生物的生存提包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源供了物质来源和能量来源 维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定稳定 促进生物进化促进生物进化 从物质转变和能量转变的过程来看，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢量代谢光合作用的重要意义 包括人类在内的几乎所有生物的生21光合作用原理的应用光合作用原理的应用（1 1）影响光合作用的因素）影响光合作用的因素光照、光照、COCO2 2、温度、水、矿质元素等、温度、水、矿质元素等（2 2）提高农作物光合作用强度的措施）提高农作物光合作用强度的措施1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提高、适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、适当提高温度、适当提高温度5 5、适当增加植物体内的含水量、适当增加植物体内的含水量6 6、适当增加矿质元素的含量、适当增加矿质元素的含量2 2、合理密植、合理密植光合作用原理的应用（1）影响光合作用的因素光照、CO2、温度22化能合成作用化能合成作用异养生物：异养生物：不能直接利用无机物制成有机物不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界只能把从外界摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物转变成自身转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物的组成物质，并储存了能量的一类生物 自养生物：自养生物：能够直接把从外界环境能够直接把从外界环境摄取的无机摄取的无机物转变成为自身的组成物质物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的，并储存了能量的一类生物一类生物 化能合成作用异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从23能能够利用体外利用体外环境中的境中的某些无机物氧化某些无机物氧化时所所释放的能量放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 22HNO2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化硝化细菌菌2HNO2HNO2 2+O+O2 22HNO2HNO3 3+能量能量硝化硝化细菌菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O2CO2C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2能量能量能够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24年代年代科学家科学家结论结论1771177117791779184518451864186418801880193919392020世纪世纪4040代代植物可以更新空气植物可以更新空气只有只有在光照下在光照下植物可以更新空气植物可以更新空气 植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变把光能转变成了化学能成了化学能储存起来储存起来绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉 氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是光合作用的场所是光合作用的场所光合作用释放的光合作用释放的氧来自水氧来自水光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳来自碳来自CO2普利斯特利普利斯特利英格豪斯英格豪斯R.梅耶梅耶萨克斯萨克斯恩格尔曼恩格尔曼鲁宾鲁宾 卡门卡门卡尔文卡尔文光合作用探索历程光合作用探索历程年代科学家结论1771177918451864188019325方法与步方法与步骤称取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(中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。提取色素提取色素方法与步骤称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英26制备滤纸条制备滤纸条方法与步方法与步骤制备滤纸条方法与步骤27画滤液细线画滤液细线方法与步方法与步骤画滤液细线方法与步骤28方法与步方法与步骤分离色素分离色素方法与步骤分离色素29方法与步方法与步骤分离色素分离色素方法与步骤分离色素30胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b叶绿体中的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b叶绿体中的色素31提取和分离叶绿体中的色素提取和分离叶绿体中的色素提取和分离叶绿体中的色素32普利斯特利的实验（1771，英国）普利斯特利的实验（1771，英国）33 植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气 后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸排出的二氧化碳是绿色植物光合作用的原料。而光合作用产生的氧，除了满足植物自己呼吸的需要外，还供给了动物。返回返回 植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气 34 1779年荷兰科学家英格豪斯把带叶的枝条放到水里；阳光下，这些叶子产生氧气。这些叶子在暗处并不产生气泡。植物更新空气需要光 英格豪斯的实验证明了光合作用的条件需要光 返回返回 1779年荷兰科学家英格豪斯把带叶的枝条放到水里；阳光35把绿色植物放在暗处几小时，然后把一个叶片的一半曝光，另一半遮光，过一段时间后，用碘蒸汽处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈蓝色。萨克斯的实验（1864年，德国）把绿色植物放在暗处几小时，然后把一个叶片的一半曝光，另一半遮36必修一能量之源光合作用课件37 1864年，（德）萨克斯的实验年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉绿色叶片中光合作用中产生了淀粉返回返回 1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作38 20世纪世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：位素标记实验：结论：结论：光合作用产生的氧气全部来自水，光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自而不是来自COCO2 2。返回返回 20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记391948年，美国科学家梅尔文卡尔文追踪了光合作用过程中二氧化碳中的碳素的变化，从而探明了碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环返回返回1948年，美国科学家梅尔文卡尔文追踪了光合作用过程中二氧40 影响光合作用的因素影响光合作用的因素光照光照强度度真正光合速率真正光合速率=净光合速率净光合速率+呼吸速率呼吸速率 影响光合作用的因素光照强度 真正光合速率=净光合速率+41温度温度光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用t t吸收或释放量吸收或释放量CO2CO2温度光合作用呼吸作用t吸收或释放量CO242COCO2 2浓度度b:COb:CO2 2的补偿点的补偿点c:COc:CO2 2的饱和点的饱和点 ab:COab:CO2 2太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物；bc:bc:随随COCO2 2的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；cd:CO cd:CO2 2浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；de:CO de:CO2 2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。闭，抑制光合作用。acbdeCO2浓度b:CO2的补偿点c:CO2的饱和点 ab:43N：光合光合酶及及NADPNADP+和和ATPATP的重要的重要组分分P：NADPNADP+和和ATPATP的重要的重要组分；分；维持叶持叶绿体正常体正常结构和功能构和功能K：促促进光合光合产物向物向贮藏器官运藏器官运输Mg：叶叶绿素的重要素的重要组分分矿质营养矿质营养N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分矿质营养44 影响光能利用率的因素在生产中的应用：影响光能利用率的因素在生产中的应用：延长光合作用时间延长光合作用时间延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积增加光合作用面积增加光合作用面积光能利用率光能利用率光合作用效率光合作用效率(轮作轮作)(合理密植：间种、套种合理密植：间种、套种)1、光照强度、光质、光照强度、光质2、CO2浓度浓度3、温度、温度4、矿质元素（、矿质元素（合理施肥）合理施肥）5、水（、水（合理灌溉）合理灌溉）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45AB光照光照强度度0吸收吸收CO2 2阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物B：光：光补偿点点C：光：光饱和点和点应根据植物的生活根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。性因地制宜地种植植物。C光补偿点、光饱和点光补偿点、光饱和点：阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物AB光照强度0吸收CO2阳生植物阴生植物B：光补偿点C：光饱46五、光合作用和呼吸作用中的化学计算五、光合作用和呼吸作用中的化学计算光合作用反应式：光合作用反应式：6CO6CO2 212H12H2 2OCOC6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O O呼吸作用反应式：呼吸作用反应式：有氧：有氧：C C6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O 6COO 6CO2 212H12H2 2O O无氧：无氧：C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2(植物植物)实测实测COCO2 2吸收量吸收量光合作用光合作用COCO2 2吸收量吸收量-呼吸作用呼吸作用COCO2 2释放量释放量实测实测O O2 2释放量释放量光合作用光合作用O O2 2释放量释放量-呼吸作用呼吸作用O O2 2消耗量消耗量五、光合作用和呼吸作用中的化学计算光合作用反应式：呼吸作用反47 【例题【例题1 1】测定植物光合作用的速率，最简单有】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：效的方法是测定：A.A.植物体内葡萄糖的氧化量植物体内葡萄糖的氧化量 B.B.植物体内叶绿体的含量植物体内叶绿体的含量 C.C.二氧化碳的消耗量二氧化碳的消耗量 D.D.植物体内水的消耗量植物体内水的消耗量 【例题【例题2 2】如果做一个实验测定藻类植物是否完】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应成光反应,最好是检测其最好是检测其:A.A.葡萄糖的形成葡萄糖的形成 B.B.淀粉的形成淀粉的形成 C.C.氧气的释放氧气的释放 D.CO D.CO2 2的吸收量的吸收量【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：48例例3 3将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，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，在一定条件下不给光照，COCO2 2的含量每小时增加的含量每小时增加8mg8mg，给予充足光照后，容器内，给予充足光照后，容器内COCO2 2的含量每小时减少的含量每小时减少36mg36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖葡萄糖30mg30mg，请回答：，请回答：（1 1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的）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强度与黑暗时呼吸作用的强度差是mgmg。（2 2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是量是mgmg。（3 3）若一昼夜中先光照）若一昼夜中先光照4 4小时，接着放置在小时，接着放置在黑暗情况下黑暗情况下2020小时，该植物体内有机物含量变化小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）是（填增加或减少）。（4 4）若要使这株植物有更多的有机物积累，）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你认为可采取的措施是:。0 024.524.5减少减少延长光照时间；延长光照时间；降低夜间温度；降低夜间温度；增加增加COCO2 2浓度。浓度。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49叶绿体中的色素叶绿体中的色素提取液提取液四种色素对光的吸收四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光蓝紫光蓝紫光、红光蓝紫光、红光叶绿体中的色素提取液四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收_50