1、第4節(jié) 能量之源光與光合作用,有些蔬菜大棚用紅色或藍(lán)色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色的燈管。,1.用這種方法有什么好處？這樣做對(duì)光合作用有影響嗎？,2.為什么是用紅色或藍(lán)色的呢？用綠色的可以嗎？,可以提高光合作用強(qiáng)度；不同顏色的光會(huì)影響植物的光合作用。,不能；因?yàn)槿~綠素基本上不吸收綠光,光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被細(xì)胞所吸收的過程稱為光合作用。,太陽光中有能量，我們制造出太陽能電池板可以捕獲其中的能量并轉(zhuǎn)化為電能。 綠色植物也能捕獲并轉(zhuǎn)化太陽光中的能量，那么，綠葉中通過什么物質(zhì)或結(jié)構(gòu)捕獲并轉(zhuǎn)化光能呢？,捕獲光能的色素,我們知道，玉米中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)白化苗。白化苗由于不能進(jìn)行光合作用，

2、待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死亡?？梢姽夂献饔门c細(xì)胞中的色素有關(guān)。,今天，下面的這個(gè)實(shí)驗(yàn)，主要目的是探究綠葉中含有幾種色素和學(xué)習(xí)對(duì)色素進(jìn)行提取和分離的方法，并設(shè)法將這些色素分離開。,問題探討,為什么植物的葉片大多是綠色的，但有時(shí)葉片也會(huì)發(fā)黃？,因?yàn)榫G葉中所含的色素主要是葉綠素，但也有其它的一些色素。,試驗(yàn)回顧及問題探討,綠葉中的色素有哪些、其顏色各怎樣？為什么葉綠素呈綠色？,一、捕獲光能的色素,方法與步驟：稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的石英砂（充分研磨）和碳酸鈣 (中和細(xì)胞中的酸，防止色素被破壞)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進(jìn)行過濾。,2.制備濾紙條：將干燥的定

3、性濾紙剪成濾紙條，將濾紙條的一端剪去一個(gè)角，并在距這端1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。,3.畫濾液細(xì)線：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線。等濾液干后再畫一兩次。,4.分離綠葉中的色素：將適量的層析液倒入燒杯中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意：不能讓濾液細(xì)線接觸層析液,實(shí)驗(yàn)結(jié)果：,討論：1.濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？,2020/8/1,9,葉綠素,類胡蘿卜素,（含量約3/4）,（含量約1/4）,葉綠素a（藍(lán)綠色）,葉綠素b（黃綠色）,胡蘿卜素（橙黃色）,葉黃素（黃色）,綠葉中的色素,吸收可見光，

4、用于光合作用,2.色素的功能：,色素的吸收光譜圖,葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光,類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光,葉綠素a和合葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉紅素主要吸收藍(lán)紫光。 注：因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。,結(jié)論：,問題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？,二、葉綠體的結(jié)構(gòu),1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，當(dāng)時(shí)并不清楚葉綠素在植物細(xì)胞中的分布情況。,1865年，德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個(gè)細(xì)胞中，而是集中在一個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。,葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖,外膜,內(nèi)膜

5、,基粒,基質(zhì),每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。,而每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上的類囊體，多者可達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積。,資料分析：葉綠體的功能,1,裝片中好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。,裝片中好氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。,氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。,2,結(jié)論：,葉綠體的被光束照射到的部位是光合作用的場(chǎng)所,結(jié)論：,現(xiàn)象：,現(xiàn)象：,沒有空氣黑暗,極 細(xì) 光 束,完 全 光 照,結(jié)論:,葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅

6、分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。,鞏固練習(xí),藍(lán)綠色,黃綠色,橙黃色,黃色,較慢,較快,最慢,最快,藍(lán)紫光和紅光,藍(lán)紫光,2.葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，光能的吸收發(fā)生在葉綠體的（ ） A.內(nèi)膜上 B.基質(zhì)中 C.類囊體的薄膜上 D.各部位上,C,鞏固練習(xí),3.用紙層析法能夠?qū)⑷~綠體的四種色素分開的原因是（ ） A.四種色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同 B.四種色素隨濾液在濾紙上擴(kuò)散速度不同 C.四種色素隨濾液在濾紙條上滲透速度不同 D.四種色素隨層析液在濾紙條上滲透速度不同,A,4.在葉綠體提取和分離試驗(yàn)中，特別要注意不能讓層析液沒及濾液細(xì)線，原因是（ ）

7、A.濾紙條上的集中色素不能擴(kuò)散 B.色素沿濾紙條的擴(kuò)散速度太慢，色素分離不明顯 C.層析液妨礙色素的溶解 D.色素被層析液溶解不能向上擴(kuò)散,D,鞏固練習(xí),5.葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是（ ） A.葉綠體的色素都分布在囊狀結(jié)構(gòu)的膜上 B.葉綠體的色素分別在外膜和內(nèi)膜上 C.光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中 D.光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上,A,6.把綠葉的色素溶液放在自然光源和三棱鏡之間，從鏡的另一側(cè)觀察連續(xù)光譜中變暗的主要區(qū)域是（ ） A.紅光和藍(lán)紫光區(qū) B.黃光和藍(lán)紫光區(qū) C.綠光和紅光區(qū) D.黃光和綠光區(qū),A,二、光合作用的原理和應(yīng)用,1、光合

8、作用的概念,指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。,2、光合作用的實(shí)質(zhì),合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量,光合作用的探究歷程,普利斯特利的實(shí)驗(yàn),結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。,17世紀(jì)海爾蒙特栽培的柳樹實(shí)驗(yàn),1771年普利斯特利實(shí)驗(yàn),普利斯特利實(shí)驗(yàn),結(jié)論：植物可以更新空氣,有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？,1779年，荷蘭的英格豪斯,普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。,到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧

9、氣,光,？,光能,化學(xué)能,儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中？,德國梅耶,1864年，薩克斯(德)的實(shí)驗(yàn),（置于暗處幾小時(shí)） 思考：目的是什么？,為了使綠葉中原有的有機(jī)物消耗殆盡,1864年，（德）薩克斯的實(shí)驗(yàn),綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉,1864年，德國薩克斯實(shí)驗(yàn),讓一張葉片一半 曝光一半遮光,綠葉在光下制造淀粉。,用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。,光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？,結(jié)論,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二組,1802,02,美國魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）,結(jié)論,光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎

10、樣合成的？,返回,光合作用氧氣來源的探究（年）,美國卡爾文,用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。,在1961年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),光合作用的定義,綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過程。,總結(jié)光合作用的反應(yīng)式,反應(yīng)物、條件、場(chǎng)所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,糖類,4、光合作用化學(xué)反應(yīng)式：,5、光合作用過程,（1）光合作用分為哪幾個(gè)階段？分類依據(jù)是什么？,（2）每個(gè)階段反應(yīng)的條件、場(chǎng)所、物質(zhì)變化、 能量變化如何？,四、光合作用的過程,光 反 應(yīng),條件：,水在光下分解,O2

11、,H,光、酶、色素,過程：,場(chǎng)所：,類囊體的薄膜上,物質(zhì),能量,光能,暗 反 應(yīng),C5,固 定,2c3,場(chǎng)所：,條件：,過程：,葉綠體基質(zhì),酶,多種酶 參加催化,物 質(zhì),能量,ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能,還 原,色素分子,可見光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多種酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,還原,酶,光反應(yīng),暗反應(yīng),光合作用總過程：,光合作用的第一階段，必須有光才能進(jìn)行,光合作用的第二階段，有沒有光都可以進(jìn)行,2、光合作用的過程,光能,葉綠素a,NADP+,H2O,ATP,NADPH,2C3,CO2,C5,暗反應(yīng),光反應(yīng),(

12、類囊體的薄膜上),(基質(zhì)中),ADP+Pi,光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較,場(chǎng)所,條件,物質(zhì)變化,能量變化,光反應(yīng),暗反應(yīng),聯(lián)系,基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜,葉綠體基質(zhì)中,光、色素、酶、水、ADP 、Pi,H、ATP、酶、 CO2 、C5,水的光解,ATP的生成,CO2的固定,C3的還原,光能ATP中活躍的化學(xué)能,ATP中活躍的化學(xué)能 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能,1、光反應(yīng)為暗反應(yīng)準(zhǔn)備了還原劑H和能量ATP；,2、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充消耗掉的ADP和Pi。,光反應(yīng),H2O 2 H + 1/2O2,水的光解：,光合磷酸化：,暗反應(yīng),總結(jié)：,原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2

13、O,能量的轉(zhuǎn)移途徑：,碳的轉(zhuǎn)移途徑：,光能,ATP中活躍的化學(xué)能,(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能,CO2,C3,（CH2O）,from,from,from,from,6、光合作用的實(shí)質(zhì),把二氧化碳和水合成糖類等有機(jī)物。,比較光合作用、呼吸作用,光、色素、酶、H2O和CO2,葉綠體,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體,O2、酶、H2O、C6H12O6,無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物,有機(jī)物氧化分解成無機(jī)物,ATP中活 躍化學(xué)能,光能,糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能,C6H12O6等有機(jī)物穩(wěn)定的化學(xué)能,ATP中活 躍化學(xué)能和熱能,合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量,分解有機(jī)物，釋放能量,光合作用為呼吸作用提供物質(zhì)（有機(jī)物、O2）； 呼吸作用為光合作

14、用提供原料（CO2）,影響光合作用強(qiáng)度的因素？,光照的長短與強(qiáng)弱；光的成分； CO2的濃度；溫度的高低、必需礦物質(zhì)元素（N、P、Mg）、水分等。,1、適當(dāng)提高CO2的濃度（溫室大棚）； 2、增加光照時(shí)間和光照強(qiáng)度； 3、白天適當(dāng)增加溫度，夜間適當(dāng)降低溫度； 4、農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹龋?5、合理施肥，提供必要的礦物質(zhì)元素； 6、合理灌溉，提供適當(dāng)水分。,增加農(nóng)作物產(chǎn)量的幾點(diǎn)做法：,五、光合作用原理的應(yīng)用,圖中A點(diǎn)含義： ； B點(diǎn)含義： ； C點(diǎn)表示： _ ；,光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用,光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等,光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)，稱為光飽和點(diǎn),光合速率(光合強(qiáng)

15、度)：是指一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多少光合作用（如產(chǎn)生多少O2、消耗多少CO2、合成多少淀粉）,表觀（凈）光合速率、真正（總）光合速率,表觀光合速率 = 真正光合速率呼吸速率,六、影響光合速率的環(huán)境因素,O2的產(chǎn)生量 CO2的消耗量 光合作用C6H12O6產(chǎn)生量,光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示 真正光合速率= 凈(表觀)光合速率+呼吸速率,九、光合作用的計(jì)算：,O2的釋放量呼吸作用的耗O2量,CO2吸收量呼吸作用CO2的產(chǎn)生量,光合作用C6H12O6積累量呼吸作用C6H12O6消耗量,基粒,基質(zhì),（光飽和點(diǎn)）,（光補(bǔ)償點(diǎn)）,光強(qiáng)度,A,B,CO2吸收值,C

16、O2釋放值,黑暗中呼吸作用強(qiáng)度,表觀光合速率,真正光合速率,(1)影響光合速率的因素（光強(qiáng)度）,真正光合速率 = 表觀光合速率 + 呼吸速率,光照強(qiáng)度,A點(diǎn)：,AB段：,B點(diǎn)：,BC段：,C點(diǎn)：,光照強(qiáng)度為0時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放C02量代表此時(shí)的呼吸強(qiáng)度,隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用逐漸增強(qiáng)，C02的釋放量逐漸減少,因一部分用于光合作用,光補(bǔ)償點(diǎn),此時(shí)細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=細(xì)胞呼吸速率,隨光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用不斷增強(qiáng),光飽和點(diǎn),光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，光合作用不再增強(qiáng),凈,（2）光強(qiáng)度,B：光補(bǔ)償點(diǎn),C2：光飽和點(diǎn),光照強(qiáng)度,0,C2,b(總光合量 ) = a

17、(凈光合量 ) + c(呼吸作用),光補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等時(shí)的光強(qiáng)度。,光飽和點(diǎn)：光合作用達(dá)到最強(qiáng)時(shí)所需的最低的光強(qiáng)度。,A點(diǎn)：黑暗時(shí)， 只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,區(qū)別植物體的吸收或釋放與葉綠體的吸收和釋放,AB段：弱光下， 光合作用小于細(xì)胞呼吸,B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)， 光合作用等于細(xì)胞呼吸,BC1段：強(qiáng)光下， 光合作用大于細(xì)胞呼吸,化能合成作用,自養(yǎng)生物,以光為能源，以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。例如綠色植物。,異養(yǎng)生物,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動(dòng)。例如人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌。,化能合成作用,利用環(huán)境

18、中某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物。少數(shù)的細(xì)菌，如硝化細(xì)菌。,光能自養(yǎng)生物,化能自養(yǎng)生物,所需的能量來源不同（光能、化學(xué)能）,1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供給暗反應(yīng)。,2.光合作用的實(shí)質(zhì)是：把_和_轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物，把_轉(zhuǎn)變成_,貯藏在有機(jī)物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧氣是在_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,化學(xué)能,暗反應(yīng),光反應(yīng),光反應(yīng),暗反應(yīng),練一練,下圖是光合作用過程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問題：,圖中A是_,B是_,它來自于_的分解。 圖中C是_，它被傳

19、遞到葉綠體的_部位，用于_ 。 圖中D是_，在葉綠體中合成D所需的能量來自_ 圖中G_,F是_,J是_ 圖中的H表示_， I表示_，H為I提供_,2,水,H,基質(zhì),用作還原劑，還原C3,ATP,光能,光反應(yīng),H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖類,暗反應(yīng),將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是 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,某科學(xué)家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)移途徑是（ ） A、CO2 葉綠體 ATP B、CO2 葉綠素 ATP C、CO2 乙醇 糖類 D、CO2 三碳化合物 糖類,D,在光合作用過程中，能量的轉(zhuǎn)移途徑是 A、光能 ATP 葉綠