能量之源光与光合作用

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,*,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,*,第四节 能量之源光与光合作用,本节聚焦,1.,捕获光能的色素有哪些？,2.,叶绿体的结构是怎样的？,3.,叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？,问题探讨,讨论：,1.,用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作用会有什么影响？,2.,为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？,用红色或蓝色的塑料薄膜,挂红色或蓝色的灯管,用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。,因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。,实验,绿叶中色素的提取和分离,1,、提取的色素原理？,2,、分离色素的原理？,3,、二氧化硅的作用？,4,、碳酸钙的作用？,色素能溶解在有机溶剂无水乙醇,各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。,使研磨更加充分,防止色素被分解,一、捕获光能的色素和结构,实验结果：,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素,a,叶绿素,b,绿叶中的色素有,4,种，可以归纳为两类：,绿叶中的色素,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）,讨论,：,滤纸条上有,4,条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素,(,橙黄色,),、叶黄素,(,黄色,),、叶绿素,a(,蓝绿色,),、叶绿素,b(,黄绿色,),。这说明绿叶中的色素有,4,种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样,.,1,.,滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明什么？,滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。,2.,滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？,叶绿素溶液,吸收可见光，用于光合作用,2.,色素的功能：,色素的吸收光谱图,400 500 600 700nm,100,50,吸收光能百分比,叶绿素,类胡萝卜素,可 见 光 区,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,叶绿素,a,和叶绿素,b,主要吸收,蓝紫光,和,红光,，胡萝卜素和叶黄素主要吸收,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,叶绿体结构模式图,外膜,内膜,基粒,基质,每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。,而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达,100,个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。,4,、资料分析：叶绿体的功能,1,装片中好氧细菌向叶绿体,被光束照射到的部位,集中。,装片中好氧细菌分布在,叶绿体所有受光部位的周围。,氧是由叶绿体释放出来的，,叶绿体,是光合作用的场所。,2,结论：,叶绿体的被,光束照射到的部位,是光合作用的场所,结论：,现象：,现象：,没有空气黑暗,极 细 光 束,完 全 光 照,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,O,2,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，能准确的判断水绵,细胞中放,O,2,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。,叶绿体的功能,讨论,恩格尔曼实验的结论是什么？,O,2,是由叶绿体产生的,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。,总结叶绿体的功能,资料分析,1,恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,2,提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；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；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。,3,叶绿体是进行光合作用的场所,二、光合作用的原理和应用,光合作用的探究历程（,P101,102,）,结论：水分是植物建造自身的原料。,17,世纪,海尔蒙特,栽培的柳树实验,结论：植物可以更新空气,有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？,1779,年，荷兰的英格豪斯,普利斯特利的实验只有在,阳光照射,下才能成功；植物体只有绿叶才能,更新空气,。,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,O,2,，,吸收的是,CO,2,。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,储存在什么物质中？,德国梅耶,1864,年，德国萨克斯实验,黑暗处理,一昼夜,让一张叶片一半,曝光一半遮光,绿叶在,光,下制造,淀粉,。,用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。,光合作用释放的,O,2,来自,CO,2,还是,H,2,O,？,结论,第一组,光合作用产生的,O,2,来自于,H,2,O,。,H,2,18,0,C0,2,H,2,0,C,18,O,2,第二组,18,0,2,0,2,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,美国卡尔文,用,14,C,标记,14,CO2,，供小球藻进行光合作用，探明了,CO,2,中的,C,的去向，称为卡尔文循环。,1,光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。光合作用的反应式是：,2,从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如，直到,1785,年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。,光合作用的定义,绿色植物通过,叶绿体,，利用,光能,，把,CO,2,和,H,2,O,转化成储存能量的,有机物,，并释放出,O,2,的过程。,总结光合作用的反应式,反应物、条件、场所、生成物,CO,2,H,2,O,（,CH,2,O,）,O,2,光能,叶绿体,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,H,2,O,类囊体膜,酶,Pi,ADP,ATP,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的,类囊体薄膜,上,水的光解：,H,2,O H + O,2,光能,（还原剂）,ATP,的合成：,ADP,Pi,能量（,光能,）,ATP,酶,光能,转变为活跃的,化学能,贮存在,ATP,中,H,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,光合磷酸化,CO,2,五碳化合物,C,5,CO,2,的固定,三碳化合物,2C,3,C,3,的还原,叶绿体基质,多种酶,H,2,O,类囊体膜,酶,Pi,ADP,ATP,H,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO,2,的固定：,CO,2,C,5,2C,3,酶,C,3,的还原：,ATP,H,、,ADP+Pi,叶绿体的,基质,中,ATP,中,活跃,的,化学能,转变为,糖类,等,有机物中,稳定,的,化学能,2C,3,(CH,2,O),酶,糖类,H,、,ATP,、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO,2,五碳化合物,C,5,CO,2,的固定,三碳化合物,2C,3,叶绿体基质,多种酶,糖类,ATP,H,色素分子,可见光,C,5,2C,3,ADP+Pi,ATP,2H,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,光合作用总过程：,联系,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,CO,2,的固定；,C,3,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,。,CO,2,+H,2,O,（,CH,2,O,）,+O,2,光能,叶绿体,1,、光照,(1),光照强度,光照强度,C,O,D,光合作用强度,在一定光照强度范围内，随着光照强度增加，光合作用强度而增加。,光合作用原理的应用,影响,光合作用强度,的因素？,光照的长短与强弱；光的成分；,CO,2,的浓度；温度的高低、必需矿物质元素（,N,、,P,、,Mg,）、水分等。,图中,A,点含义：,；,B,点含义：,；,C,点表示：,_,；,光照强度为,0,，只进行呼吸作用,光合作用与呼吸作用强度相等,光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点,(2),光质,:,复合光红光蓝紫光绿光,建日光温室时,选用无色透明的玻璃或薄膜做顶棚,光合作用的效率较高,.,2,、,CO,2,浓度,在一定的范围内,随着,CO,2,浓度的增加,光合作用速率,随之而增加,.,光,合,作,用,速,率,CO,2,浓度,O,A,3,、温度,温度,CO,2,吸,收,或,释,放,量,光合作用,呼吸作用,温度主要影响酶活性 ，进而影响光合作用。,植物最适温度：,25 ,35 ,温度过高，植物气孔关闭，,CO,2,减少植物出现午休现象。,4,、矿质元素,如：,1,）氮是光合作用过程各种酶以及,NADP,+,和,ATP,的重要组成成分,2,）磷也是,NADP,+,和,ATP,的要组成成分,在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要作用,3,）绿色植物通过光合作用合成糖类、以及将糖,类运输到块根、块茎和种子等器官都需要钾,4,）镁是叶绿素的重要组成成分,例：如图表示在不同条件下，光合作用速率的变化曲线，试分析：,(1)C,比,B,光合速率慢，因为,。,(2)A,比,B,光合速率快，因为,。,但弱光下光合速相等，因为,。,(3),综上所述，限制光合速率的,因素有,，,在弱光下,限制因素为,。,在强光下,限制因素为,。,CO,2,不足，制约暗反应进行,温度适宜，酶的活性高，提高暗反应速率,光反应产物影响光合速率,光照强度，温度与,CO,2,浓度,光照强度,温度与,CO,2,浓度,光合速率,光照强度,A,充足,CO,2,、,15,0,C,B,不足,CO,2,、,15,0,C,C,充足,CO,2,、,30,0,C,二 实践生活中应用措施,(1),增加光照强度,如,:,阴雨天温棚灯光照射,(2),提高,CO,2,浓度,如,:,释放干冰,多施农家肥,增加通风,(3),白天提高温度，增加光合速率,夜晚降低温度，降低呼吸速率,(4),适时 适量的施肥 浇水,化能合成作用,自养生物,以,光,为能源，以,CO,2,和,H,2,O,（,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,所需的能量来源不同（光能、化学能）,光反应,H,2,O 2 H + 1/2O,2,+,Pi,+,光能,ATP,酶,ADP,水的光解：,光合磷酸化：,暗反应,CO,2,的还原：,2C,3,+ H (CH,2,O) + C,5,酶,ATP,CO,2,的固定,：,CO,2,+ C,5, 2C,3,酶,总结：,原料和产物的对应关系：,（,CH,2,O,）,C,H,O,CO,2,CO,2,H,2,O,O,2,H,2,O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP,中,活跃,的化学能,(CH,2,O),中,稳定,的化学能,CO,2,C,3,（,CH,2,O,）,光合作用的实质,把二氧化碳和水合成糖类等有机物。,光能,ATP,中化学能 有机物中化学能,合成有机物,储存能量,光合作用,有氧呼吸,场所,条件,物质变化,能量变化,实质,联系,比较光合作用、呼吸作用,光,、色素、酶、,H,2,O,和,CO,2,叶绿体,细胞质基质、线粒体,O,2,、酶、,H,2,O,、,C,6,H,12,O,6,无机物转变成有机物,有机物氧化分解成无机物,ATP,中活,跃化学能,光能,糖类等有机物中稳定化学能,C,6,H,12,O,6,等有机物稳定的化学能,ATP,中活 跃化学能和热能,合成有机物，储存能量,分解有机物，释放能量,光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、,O,2,）；,呼吸作用为光合作用提供原料（,CO,2,）,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,CO,2,H,2,O,光能,化学能,暗反应,光反应,光反应,暗反应,练一练,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,_,光,H,2,O,B,A,C,D,E+Pi,F,G,CO,2,J,H,I,2,水,H,基质,用作还原剂，还原,C,3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H,和,ATP,色素,C,5,化合物,C,3,化合物,糖类,1,、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ）,A,、,H B,、,C,5,化合物,C,、,ATP D,、,CO,2,B,2,、与光合作用光反应有关的是（ ）,H,2,O ATP ADP CO,2,A. B. C. D.,A,3,、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的,C0,2,条件下。如果将环境中,C0,2,含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的,C,3,化合物、,C,5,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,18,O,的水中，过一段时间后，分析,18,O,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,14,C,的,CO,2,来追踪光合作用中的,C,原子，,14,C,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,CO,2,葡萄糖,D,、光能,ATP CO,2,葡萄糖,B,例：温室栽培可不受季节，地域限制，为植物生长发育提供最适宜的条件，有利于提高作物的品质和产量。在封闭的温室内栽种农作物，以下哪种措施不能提高作物产量,（ ）,A.,增加室内,CO,2,浓度,B.,增大室内昼夜温差,c.,增加光照强度,D.,采取绿色玻璃盖顶,D,下图表示某种植物光照强度与光合作用速率的关系,.,B,点的生物学含义是,( ),A.,无光合作用,有呼吸作用,.,B.,有光合作用,无呼吸作用,.,C.,光合作用与呼吸作用达,动态平衡,D.,光合作用与呼吸作用都不,进行,CO,2,吸,收,量,CO,2,释,放,量,光照强度,A,B,C,O,D,C,