1、俗話說(shuō)：“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”，為什么這么說(shuō)呢？我們來(lái)看一組數(shù)據(jù)： 地球表面上的綠色植物每年大約制造4400億噸有機(jī)物； 地球表面上的綠色植物每年儲(chǔ)存的能量約為7.111018kJ，這個(gè)數(shù)字大約相當(dāng)于240000個(gè)三門(mén)峽水電站所發(fā)出的電力。,綠色植物儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量來(lái)自哪里呢？,太陽(yáng)的光能又是通過(guò)什么途徑進(jìn)入植物體內(nèi)的？,一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),二 光合作用的原理和應(yīng)用,第四節(jié)能量之源光與光合作用,一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),為什么有些植物的葉片不是綠色的?,為什么有些植物的葉片在不同時(shí)期顏色不同呢？,綠葉中會(huì)有哪些種類(lèi)的色素呢？ 它們分別是什么顏色的？ 各種色素在綠葉的含量相同嗎？,捕獲光能

2、的色素,一、綠葉中色素的提取和分離,實(shí)驗(yàn)原理：提取(無(wú)水乙醇)、分離(層析液) 目的要求：綠葉中色素的提取和分離及色素的種類(lèi) 材料用具：新鮮的綠葉、定性濾紙、無(wú)水乙醇等 方法步驟： 1.提取綠葉中的色素 2.制備濾紙條 3.畫(huà)濾液細(xì)線 4.分離綠葉中的色素 5.觀察和記錄 討論： 1.濾紙條上色帶的數(shù)目、排序、寬窄？ 2.濾紙條上的濾液細(xì)線，為什么不能觸及層析液？,（一）提取色素：,1.研磨,材料:5g鮮葉(如菠菜的綠葉),藥品,SiO2使研磨充分,CaCO3 防止色素破壞,無(wú)水酒精溶解色素,原理：色素能溶解在丙酮或乙醇等有機(jī) 溶劑中，所以可用無(wú)水乙醇提取色素。,2.過(guò)濾： 獲取綠色濾液,色素

3、隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，從而分離色素。,擴(kuò)散速度與色素在層析液中的溶解度的關(guān)系：,溶解度大，擴(kuò)散速度快 溶解度小，擴(kuò)散速度慢,（二）分離色素,原理：,1.準(zhǔn)備濾紙條,要求：細(xì)而齊 重復(fù)23次,2.分離色素：,層析液不能沒(méi)及濾液線,胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素a,葉綠素b,最快,最慢,說(shuō)明色素的種類(lèi),這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位呢？,這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位呢？,二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,葉綠體的結(jié)構(gòu),這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類(lèi)囊體，吸收光能的四種色素，就分布在類(lèi)囊體的薄膜上。,酶：類(lèi)囊體的薄膜上和葉綠體基質(zhì)中,1880年，恩格爾曼(C.Engelmann)的實(shí)驗(yàn)：,問(wèn)題1：

4、為什么選用水綿做為實(shí)驗(yàn)材料？,因?yàn)樗d不僅有細(xì)而長(zhǎng)的帶狀葉綠體，而且螺旋分布于細(xì)胞中，便于進(jìn)行觀察和分析研究,問(wèn)題2.為什么選用黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境？,問(wèn)題3為什么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全暴露在光下？,先選極細(xì)光束，用好氧細(xì)菌檢測(cè)，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之做對(duì)照，從而證明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的，并且氧是由葉綠體釋放出來(lái)的。,為了排除環(huán)境中光線和氧的影響， 確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,如圖，用棱鏡產(chǎn)生的連續(xù)的不同波長(zhǎng)、不同顏色的光照射水綿，想一想，在無(wú)氧條件下，好氧性細(xì)菌將會(huì)如何分布？為什么？,恩格爾曼的第二個(gè)實(shí)驗(yàn),分析：這一巧妙的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？,葉

5、綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光用于光合作用,實(shí)驗(yàn)表明：葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。,功能：用于光合作用,葉綠素,類(lèi)胡蘿卜素,葉綠體的作用： 葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，它內(nèi)部巨大膜表面上，不僅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。,1研磨綠葉時(shí)要加入碳酸鈣，其目的是 ( ) A使各種色素溶解在丙酮中 B使研磨充分 C防止色素分子被破壞 D加速研磨,鞏固練習(xí),C,2陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡能顯示出七種顏色的連續(xù)光譜。如果將一瓶葉綠素提取液放在光源和三棱鏡之間，連續(xù)光譜中就會(huì)出現(xiàn)一些黑色條帶，這些條帶應(yīng)位于 A綠光區(qū) B紅橙光區(qū)和綠光區(qū)( ) C藍(lán)紫光區(qū)和綠光區(qū)

6、D紅橙光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū),D,3分別在I、II、III三個(gè)研缽中加2克剪碎的新鮮菠菜綠葉，并按下表所示添加試劑，經(jīng)研磨、過(guò)濾得到三種不同顏色的溶液，即：深綠色、黃綠色、幾乎無(wú)色。 則I、II、III三個(gè)研缽中的溶液顏色分別是 （ ） A幾乎無(wú)色、黃綠色、深綠色 B深綠色、幾乎無(wú)色、黃綠色 C黃綠色、深綠色、幾乎無(wú)色 D黃綠色、幾乎無(wú)色、深綠色,D,4下圖所示“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的裝置 正確的是 ( ) 5紙層析法分離葉綠體色素時(shí),濾紙上最下端的色素名稱和顏色分別是 ( ) A橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍(lán)綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b 6在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾

7、液進(jìn)行色素分離，會(huì)看到近似同心的四圈色素環(huán)，排在最外圈的色素是 ( ) A橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍(lán)綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b,B,D,A,二 光合作用的原理和應(yīng)用,植物為什么會(huì)生長(zhǎng)？,(一) 光合作用的探究歷程,五年后,1642年海爾蒙特的實(shí)驗(yàn),柳樹(shù)增重74.47kg 土壤只減少0.06kg,結(jié)論：植物增重主要來(lái)自水分,海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)設(shè) 計(jì)有什么不足的地方？,1771年（英）普利斯特利的實(shí)驗(yàn),植物能夠凈化因燃燒或呼吸而變混濁的空氣。,疑問(wèn)：不同的人重復(fù)實(shí)驗(yàn)，有的成功，有的失敗，原因何在？,(有光和無(wú)光),1785年，拉瓦錫研究空氣的成分后，明確綠葉在光下放出的是氧氣，吸收

8、的是二氧化碳；,1845年，梅耶指出，植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)；,光合作用除了釋放出氧氣，還生成了什么物質(zhì)？,1779 荷蘭 英格豪斯,綠色的葉片和枝條在陽(yáng)光下，才能更新空氣的成分,1864年， (德) 薩克斯的實(shí)驗(yàn),黑暗處理24小時(shí),葉片一部分遮光，一部分曝光,酒精煮葉片，使綠色褪去,結(jié)論：綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉,碘液處理葉片,曝光部分呈藍(lán)色，遮光部分顏色沒(méi)有變化,1880年，恩格爾曼(C.Engelmann)的實(shí)驗(yàn)：,原料/條件 場(chǎng)所 產(chǎn)物 海爾蒙特(van Helmont) 普里斯特利（J. Priestley） 英格豪斯（J. Ingen-housz）

9、拉瓦錫（Laroisier, A.L. ） 薩克斯（J. von Sachs） 恩格爾曼（C. Engelmann）,H20,淀粉,葉綠體,（陽(yáng)光）,O2,CO2,CO2+H2O (CH2O)+O2,葉綠體,光能,光合作用是指綠色植物通過(guò)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(guò)程。,場(chǎng)所,條件,光合作用的概念：,H2O C18O2,H218O CO2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,結(jié)論:光合作用釋放的氧全

10、部來(lái)自水,20世紀(jì)30年代，（美）魯賓和卡門(mén)的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：,20世紀(jì)0年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文 (M.Calvin),CO2,( CH2 O)+O2,14,CO2+ H2O,14,卡爾文循環(huán),卡爾文循環(huán)：CO2 C3 (CH2O),（二）光合作用的過(guò)程,CO2+H2O* (CH2O)+O2*,總反應(yīng)式:,葉綠體,光能,光合作用在葉綠體中是怎樣進(jìn)行的呢？,場(chǎng)所:,類(lèi)囊體薄膜,葉綠體基質(zhì),光合作用過(guò)程,光反應(yīng),H2O 2 H + 1/2O2,水的光解：,ATP的形成：,暗反應(yīng),包括兩個(gè)階段:,原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的轉(zhuǎn)移途徑：

11、,碳的轉(zhuǎn)移途徑：卡爾文循環(huán),光能,ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能,(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能,CO2,C3,（CH2O）,光能變成活躍的化學(xué)能 （ATP、NADPH中）,活躍的化學(xué)能（ATP、NADPH ）變成穩(wěn)定的化學(xué)能（糖類(lèi)）,光反應(yīng)產(chǎn)生的H，在暗反應(yīng)中用于還原C3,光反應(yīng)生成的ATP ，在暗反應(yīng)中C3還原成糖類(lèi)提供能量,水的光解 2H2O4H+O2 合成ATP ADP+Pi ATP,光,酶 光能,CO2的固定 CO2+C5 2C3 C3還原 12C3 C6H12O6+6C5,酶,酶 ATP H,過(guò)程:光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較,光合作用反應(yīng)式： 6CO212H2OC6H12O66O2

12、6H2O,光合作用的意義,1、 制造有機(jī)物,2、轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存太陽(yáng)能,3、使大氣中的O和CO的含量相對(duì)穩(wěn)定,4、對(duì)生物的進(jìn)化有重要作用,需氧型生物出現(xiàn),形成臭氧層,光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝,1、光照強(qiáng)度,光飽和點(diǎn),玉米,陽(yáng)生植物,陰生植物,在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度增大，光合速率增大；但光照強(qiáng)度過(guò)大則會(huì)抑制光合作用。,（三）影響光合作用的環(huán)境因素,光飽和點(diǎn)：陽(yáng)生植物 陰生植物,光合速率日變化規(guī)律,2、二氧化碳,在一定的范圍內(nèi)，隨著CO2濃度增大，光合 速率增大；但CO2濃度過(guò)大則會(huì)抑制光合作用。,對(duì)植物來(lái)說(shuō)，大氣中CO2濃度偏低,CO2飽和點(diǎn),4、溫度,3、光質(zhì),紅光、藍(lán)紫光 其

13、它顏色 綠光,溫度在0-35之間時(shí)，隨溫度的升高,光合速率加強(qiáng)；35之后酶的活性下降，光合速率開(kāi)始減慢，40-50后，光合作用停止。,N：光合作用的酶及NADP+和ATP的重要組分 P：NADP+和ATP的重要組分；生物膜的主要 成分，維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能 K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸 Mg：葉綠素的重要組分,5、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng),延長(zhǎng)光合作用時(shí)間 增加光合作用面積,增加光能利用率,提高光合作用效率,控制光照強(qiáng)弱 控制光質(zhì) 控制溫度 控制CO2供應(yīng) 必需礦質(zhì)元素供應(yīng) 合理灌溉,提高復(fù)種指數(shù)（輪作） 溫室中人工光照,合理密植 間作套種,通風(fēng)透氣 在溫室中施有機(jī)肥 使用CO2發(fā)生器,陰生植物 陽(yáng)生植

14、物,提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施,紅光和藍(lán)紫光,適時(shí)適量施肥,保持晝夜溫差,（四）應(yīng)用,三、化能合成作用,2HNO2+O2 2HNO3+能量,硝化細(xì)菌,舉例：,6CO2+6H2O C6H12O6+6O2,能量,自然界中少數(shù)種類(lèi)的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有色素，不能進(jìn)行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中某些無(wú)機(jī)物釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用。,自養(yǎng)生物:,以CO2和H2O（無(wú)機(jī)物）為原料合成糖類(lèi)（有機(jī)物），糖類(lèi)中儲(chǔ)存著的能量。,異養(yǎng)生物:,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身的生命活動(dòng)。,所需的能量來(lái)源不同（光能、化學(xué)能）,(硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌等),如：綠色植物、水藻、少

15、數(shù)種類(lèi)的細(xì)菌,人和動(dòng)物、真菌、大多數(shù)的細(xì)菌,光合作用與呼吸作用的區(qū)別,總光合作用呼吸作用=凈光合作用,光補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用吸收二氧化碳量與呼吸作用釋放的二 氧化碳量，處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的光照強(qiáng)度。,b:CO2的補(bǔ)償點(diǎn),c:CO2的飽和點(diǎn),ab: CO2太低，農(nóng)作物消耗光合產(chǎn)物； bc: 隨CO2的濃度增加，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)； cd: CO2濃度再增加，光合作用強(qiáng)度保持不變； de: CO2深度超過(guò)一定限度，將引起原生質(zhì)體中毒或氣孔關(guān)閉，抑制光合作用。,（五）光合作用和呼吸作用中的化學(xué)計(jì)算,光合作用反應(yīng)式： 6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反應(yīng)式： 有氧：C6H12O66O26

16、H2O 6CO212H2O 無(wú)氧：C6H12O62C2H5OH2CO2 (植物),實(shí)測(cè)CO2吸收量光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2釋放量 實(shí)測(cè)O2釋放量光合作用O2釋放量-呼吸作用O2消耗量,1、光合作用中光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供了（ ） AO2和C3化合物 B葉綠體色素 CH20和O2 DH和ATP,D,練一練,2、在光合作用的暗反應(yīng)過(guò)程中，沒(méi)有被消耗掉的是（ ） A、H B、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳,B,3、 光合作用的過(guò)程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.葉綠體類(lèi)囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) B.葉綠體類(lèi)囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行光反應(yīng) C.葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) D.葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng),不進(jìn)行光反應(yīng),D,4.光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧原子來(lái)自（ ） A.水 B.二氧化碳 C