能量之源光与光合作用赵宇

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,俗话说：“万物生长靠太阳”,，为什么这么说呢？我们来看一组数据：,地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物；,地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为71110,18,kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。,绿色植物储存在有机物中的能量来自哪里呢？,1,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,太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？,2,植物细胞为什么能捕获光能呢？,捕获光能的色素,叶绿体的结构,一 捕获光能的色素和结构,3,为什么有些植物的叶片不是绿色的?,为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？,4,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？,捕获光能的色素,想一想，该怎么办？,5,绿叶中色素的提取和分离,操作步骤：,提取色素,制备滤纸条,画滤液细线,分离色素,观察与记录,6,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,分离色素,宽度,4最窄,3,1最宽,2,7,叶绿体中的色素,IIIIIIIIIIIII,橙黄色,.胡萝卜素,IIIIIIIIIIIII,黄 色,.,叶黄素,IIIIIIIIIIIII,蓝绿色,.叶绿素a,IIIIIIIIIIIII,黄绿色,.叶绿素b,8,叶绿体中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,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）,吸收,红光,和,蓝紫光,吸收,蓝紫光,3/4,1/4,9,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,叶片为什么往往是绿色的呢？,10,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700 nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,11,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,12,叶绿体的结构,13,光合作用的场所究,竟在什么地方呢？,早在100多年前美国科学家恩格尔,曼就以水绵和好氧细菌为实验材,料，很好地解答了这个问题！,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。,14,恩格尔曼实验,恩格尔曼的实验说明了什么问题？,15,问题1：,为什么选用水绵做为实验材料？,因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究,问题2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？,为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性,光合作用的场所是叶绿体,光合作用的产物有氧气！,结论,:,问题3为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全暴露在光下？,先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。,16,什么是光合作用？,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,转化成储存着能量的,有机物,，并且释放出,氧气,的过程。,场所,条件,产物,原料,17,二.光合作用的探究历程,人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了200多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。,18,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,19,20,1771年普利斯特利的实验,结论：绿色植物可以更新空气,21,1779,年，荷兰科学家英格豪斯的实验；,1785,年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；,1845,年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；,22,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,1864年萨克斯的实验,暗处理,光照,酒精脱色,结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉,碘蒸汽处理,23,问题1：萨克斯的实验目的是什么？,问题2：为什么对植物,进行一昼夜的暗处理？,问题3：为什么让叶片的一,半曝光，另一半遮光呢？,验证光合作用的产物,为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽,进行对照,24,返回,1939年鲁宾和卡门的实验,25,20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：,结论：,光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO,2。,26,光合作用产生的有机,物又是怎样合成的呢？,20世纪40年代，美国科,学家卡尔文利用放射性,同位素,14,C标记的,14,CO,2,做,实验研究这一问题。最,终探明CO,2,中的碳在光合,作用中转化成有机物中,的碳的途径，这一途径,称为,卡尔文循环,。,1961年诺贝,尔化学奖得主,27,小结:萨克斯的实验说明光合作用,的产物有淀粉，光合作用的条件需,要光；鲁宾和卡门的实验说明了光,合作用的产物O,2,中的氧全部来自原,料中的H,2,O；恩格尔曼的实验说明了,光合作用的场所是叶绿体，光合作,用的产物有O,2,！,28,光合作用的概念：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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,什么是光合作用呢？,29,光合作用的原理和应用,（一）光合作用的过程,CO,2,+,H,2,O,*,(CH,2,O),+,O,2,*,总反应式,:,包括两个阶段,:,1.光反应,2.暗反应,叶绿体,光,30,31,暗反应,32,色素分子,可见光,C,5,2C,3,ADP+Pi,ATP,2,H,2,O,O,2,4H,多种酶,酶,CH,2,O,CO,2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,33,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,进行部位,条件,物质,变化,能量变化,联系,叶绿体基粒囊状结构中,叶绿体基质中,光、色素和酶,ATP、 NADPH 、多种酶,光能转换成电能,再变成活跃的化学能,（ATP、NADPH中）,活跃的化学能变成稳定的化学能,光反应为暗反应提供NADPH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,2,H,2,O4H+O,2,合成ATP,ADP+Pi, ATP,光,酶,光能,CO,2,的固定,CO,2,+C,5,2C,3,三碳的还原,2C,3, C,6,H,12,O,6,酶,酶,ATP H,光,34,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稳定,促进生物进化,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量代谢,35,影响光合作用的因素,光照强度,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,36,温度,光合作用,呼吸作用,t,吸收或释放量,CO2,37,CO,2,浓度,b:CO,2,的补偿点,c:CO,2,的饱和点,ab: CO,2,太低，农作物消耗光合产物；,bc: 随CO,2,的浓度增加，光合作用强度增强；,cd: CO,2,浓度再增加，光合作用强度保持不变；,de: CO,2,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。,a,c,b,d,e,38,N：,光合酶及NADP,+,和ATP的重要组分,P：,NADP,+,和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能,K：,促进光合产物向贮藏器官运输,Mg：,叶绿素的重要组分,矿质营养,39,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,增加光合作用面积,光能利用率,光合作用效率,( 轮作 ),( 合理密植：间种、套种 ),1、光照强度、光质,2、CO,2,浓度,3、温度,4、矿质元素（ 合理施肥）,5、水（ 合理灌溉）,40,A,B,光照强度,0,吸收,CO,2,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,光补偿点、光饱和点,： 阳生植物 阴生植物,41,五、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式：,6CO,2,12H,2,OC,6,H,12,O,6,6O,2,6H,2,O,呼吸作用反应式：,有氧：C,6,H,12,O,6,6O,2,6H,2,O 6CO,2,12H,2,O,无氧：C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH2CO,2,(植物),实测CO,2,吸收量,光合作用CO,2,吸收量-呼吸作用CO,2,释放量,实测O,2,释放量,光合作用O,2,释放量-呼吸作用O,2,消耗量,42,【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：,A.植物体内葡萄糖的氧化量,B.植物体内叶绿体的含量,C.二氧化碳的消耗量,D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其:,A.葡萄糖的形成,B.淀粉的形成,C.氧气的释放,D.CO,2,的吸收量,43,例3将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO,2,的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO,2,的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：,（1）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,mg。,（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是,mg。,（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化,是（填增加或减少）,。,（4）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:,。,0,24.5,减少,延长光照时间；,降低夜间温度；增加CO,2,浓度。,44,化能合成作用,自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物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。,45,