5.4光合作用.ppt

第五章 光合作用是生物界獲得能量 食物和氧氣的根本途徑 全球40個(gè)國家糧食短缺 非洲饑餓的孩子們等待著聯(lián)合國的救濟(jì)糧 第4節(jié)能量之源 光與光合作用 韭黃 韭菜 缺少葉綠素 一 提取色素 1 研磨 材料 5g鮮葉 藥品 SiO2 破碎細(xì)胞 有助于研磨充分 CaCO3 中和有機(jī)酸 防止色素被破壞 無水酒精 溶解色素 原理 色素能溶解在丙酮或酒精等有機(jī)溶劑中 所以可用無水酒精提取色素 利用它們?cè)趯游鲆褐械娜芙舛炔煌?在濾紙上分開 一 綠葉中色素的提取和分離 2 過濾 獲取綠色濾液 使用單層尼龍布 因?yàn)闉V紙會(huì)吸收色素 降低綠葉中的色素含量 所以不能用濾紙代替尼龍布 用棉塞將試管口塞緊 防止丙酮揮發(fā) 二 準(zhǔn)備濾紙條 要求 細(xì)而齊 重復(fù)2 3次 剪去兩角 防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過快 畫濾液細(xì)線 細(xì) 直 齊 用毛細(xì)吸管 吸取少量濾液 沿著鉛筆線均勻地畫 待濾液干燥后再畫2 3次 三 分離色素 層析液不能沒及濾液線 防止色素溶于層析液中 試管加塞是為了防止層析液揮發(fā) 有毒 胡蘿卜素 葉黃素 葉綠素a 葉綠素b 三 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 1 由濾紙條色素帶可知 綠葉中有4種色素 2 溶解度越大 擴(kuò)散速度越快 位置越靠上 溶解度 胡蘿卜素 葉黃素 葉綠素a 葉綠素b 3 色素帶越寬 說明該色素含量越多 含量 葉綠素a 葉綠素b 葉黃素 胡蘿卜素 1 從葉綠體中提取色素 選取下列哪一種葉片效果最好 A 厚硬似革質(zhì)的綠色葉片B 衰老 黃綠色的葉片C 新鮮 幼嫩 色濃綠的葉片D 多漿汁或有特殊氣味的綠色葉片 C 2 在葉綠體色素的提取實(shí)驗(yàn)中 研磨綠葉時(shí)要加入丙酮 其目的是 A 防止葉綠素被破壞B 使葉片充分磨碎C 使各種色素充分溶解在丙酮里D 為了使葉綠素溶解在丙酮里 C 3 在圓形濾紙的中央點(diǎn)上滴一滴葉綠體的色素濾液 進(jìn)行色素分析 會(huì)得到近似同心環(huán)狀的四個(gè)色素圈 排在外圈的色素呈 A 橙黃色B 黃色C 藍(lán)綠色D 黃綠色4 對(duì)綠色植物光合作用最有效的一組光是 A 紅光和黃綠光B 黃光和藍(lán)紫光C 紅光和橙光D 紅光和藍(lán)紫光 A D 為什么植物的葉片呈現(xiàn)綠色 光照到物體表面后 該物體又將這種顏色的光反射出來 就是我們所見到的顏色 對(duì)植物而言 除了部分橙光 黃光和大部分綠光被反射外 其他的基本上都被葉綠素分子等所吸收了 所以植物的葉片呈現(xiàn)綠色 二 色素的作用 實(shí)驗(yàn)表明 葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光 類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光 葉綠體中的色素 葉綠素 含量約占總量的3 4 類胡蘿卜素 含量約占總量的1 4 主要吸收藍(lán)紫光和紅光 主要吸收藍(lán)紫光 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 1 色素 2 分布 在葉綠體的類囊體薄膜上 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)個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里 后來人們稱之為葉綠體 三 葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能 1 結(jié)構(gòu) 葉綠體 含色素 位于類囊體薄膜上 含光合酶 位于類囊體上 少量 位于基質(zhì)中 大量 2 功能 進(jìn)行光合作用的場所 1880年 恩格爾曼的實(shí)驗(yàn) 隔絕空氣 黑暗 用極細(xì)光束照射 完全暴露在光下 水綿和好氧細(xì)菌的裝片 結(jié)論 氧是由葉綠體釋放出來的 葉綠體是光合作用的場所 光合作用需要光照 恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 分析 這一巧妙的實(shí)驗(yàn)說明了什么 葉綠體中的色素主要吸收紅光與藍(lán)光 幾乎不吸收綠光 積極思維 二 光合作用的原理和應(yīng)用 2000多年前亞里士多德 Aristotle 問題1 植物生長所需的物質(zhì)來自何處 認(rèn)為 構(gòu)成植物體的原料是土壤植物增加的重量 土壤減少的重量 海爾蒙特實(shí)驗(yàn) 五年后 1648年比利時(shí)海爾蒙特的實(shí)驗(yàn) 柳樹增重80kg土壤只減少0 06kg 結(jié)論 植物增重主要來自水分 問題2 植物放出氧氣之謎 結(jié)論 植物能夠凈化空氣 不足 沒有考慮到光照的影響 明確 綠葉在光下放出的氣體是氧氣 吸收的是二氧化碳 1771年 普利斯特利實(shí)驗(yàn) 結(jié)論 光照是植物能夠更新空氣的條件 1779年 英格豪斯實(shí)驗(yàn) 1785年 發(fā)現(xiàn)了空氣的組成 1845年 德國的科學(xué)家梅耶指出 植物光合作用時(shí) 把光能轉(zhuǎn)換成化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來 依據(jù) 能量轉(zhuǎn)換和守恒定律 結(jié)論 光合作用的產(chǎn)物是淀粉 需要光 1864年 薩克斯半遮光實(shí)驗(yàn) 問題3 植物進(jìn)行光合作用的條件和產(chǎn)物分別是什么 思考 1 為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行暗處理 2 為什么讓葉片的一半曝光 另一半遮光呢 3 這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么問題 暗處理是為了將葉片內(nèi)原有的淀粉運(yùn)走耗盡 部分遮光 部分曝光 是為了進(jìn)行對(duì)照 碘遇淀粉變藍(lán) 結(jié)果證明綠葉在光下制造了淀粉 同位素標(biāo)記法研究 同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2 結(jié)論 光合作用釋放的氧來自水 光合作用釋放的O2到底是來自H2O 還是CO2 問題4 釋放的O2來自于H2O還是CO2 20世紀(jì)40年代 卡爾文 M Calvin 用14C標(biāo)記的CO2供小球藻進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn) 追蹤檢測其放射性 探明CO2中的C在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的轉(zhuǎn)化途徑 卡爾文循環(huán) CO2 C3 CH2O 二 光合作用的原理和應(yīng)用 1 色素分布在葉綠體的什么部位 2 與光合作用有關(guān)的酶在什么地方 3 ATP的來源途徑有哪些 復(fù)習(xí) 葉綠體的類囊體薄膜上 葉綠體的類囊體和基質(zhì)中 細(xì)胞呼吸和光合作用 二 光合作用的過程 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 劃分依據(jù) 反應(yīng)過程是否需要光能 條件 光 色素 酶 場所 物質(zhì)變化 水的光解 ATP的合成 類囊體薄膜上 ADP PiATP 光 酶 光能 1 光反應(yīng)階段 吸收 傳遞和轉(zhuǎn)換光能 能量轉(zhuǎn)變 ATP中活躍的化學(xué)能 產(chǎn)物 O2 H ATP 葉綠體色素 H2O 葉綠體色素 ADP Pi 酶 ATP 2C3 多種酶參加催化 CH2O 暗反應(yīng) 光反應(yīng) 色素 條件 有光無光都可 需多種酶 場所 葉綠體基質(zhì) 物質(zhì)變化 CO2的固定 C3的還原 ATP中活躍的化學(xué)能 2 暗反應(yīng)階段 2C3 H CH2O C5 酶 ATP ADP Pi 能量轉(zhuǎn)變 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 產(chǎn)物 CH2O ADP Pi 光合作用的實(shí)質(zhì) 光合作用是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 場所 條件 光合作用實(shí)質(zhì) 能量變化 物質(zhì)變化 整個(gè)光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化分別是什么 把簡單的無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的有機(jī)物 把光能轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能 暗反應(yīng) 光反應(yīng) 項(xiàng)目 聯(lián)系 能量轉(zhuǎn)換 物質(zhì)變化 條件 部位 光合作用光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別 你能寫出光合作用的反應(yīng)式嗎 光合作用的反應(yīng)式 CO2 H2 O CH2O O2 光能 葉綠體 6CO2 12H2 OC6H12O6 6H2O 6 O2 光能 葉綠體 光合作用的重要意義 維持大氣中二氧化碳含量的相對(duì)穩(wěn)定 對(duì)生物的進(jìn)化具有重要作用 光合作用與呼吸作用的區(qū)別 硝化細(xì)菌 化能合成作用 2NH3 3O22HNO2 2H2O 能量2HNO2 O22HNO3 能量 能量 硝化細(xì)菌的化能合成作用 6CO2 6H2O CH2O 6O2 化能合成作用 細(xì)菌利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物 這種合成作用叫化能合成作用 除了硝化細(xì)菌外 自然界還有鐵細(xì)菌 硫細(xì)菌屬于進(jìn)行化能合成作用的自養(yǎng)生物 自養(yǎng)生物 光能自養(yǎng)型 例如綠色植物 異養(yǎng)生物 人 動(dòng)物 真菌 大多數(shù)細(xì)菌 人 動(dòng)物和植物最大的區(qū)別是什么 化能自養(yǎng)型 例如硝化細(xì)菌 三 影響光合作用的因素和化能合成作用 光合作用強(qiáng)度表示方法 1 單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量2 單位時(shí)間內(nèi)光合作用吸收CO2的量3 單位時(shí)間內(nèi)光合作用放出O2的量 植物自身因素環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響 1 光照 2 溫度 3 二氧化碳濃度 4 水分 5 礦質(zhì)元素 1 光照強(qiáng)度 真正光合速率 凈光合速率 呼吸速率 2 CO2濃度 b CO2的補(bǔ)償點(diǎn) c CO2的飽和點(diǎn) a b CO2太低 農(nóng)作物消耗光合產(chǎn)物 b c 隨CO2的濃度增加 光合作用強(qiáng)度增強(qiáng) c d CO2濃度再增加 光合作用強(qiáng)度保持不變 d e CO2濃度超過一定限度 將引起原生質(zhì)體中毒或氣孔關(guān)閉 抑制光合作用 光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的 溫度直接影響酶的活性 一般植物在10 35 下正常進(jìn)行光合作用 3 影響光合作用的因素 溫度 應(yīng)用 增加晝夜溫差 溫度 N 光合酶及NADP 和ATP的重要組分P NADP 和ATP的重要組分 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 4 影響光合作用的因素 礦質(zhì)營養(yǎng) 延長光合作用時(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)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)控制H2O供應(yīng) 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 陰生植物陽生植物 三 應(yīng)用 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 合理灌溉 保持晝夜溫差 四 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 6CO2 12H2O C6H12O6 6O2 6H2O 呼吸作用反應(yīng)式 有氧 C6H12O6 6O2 6H2O 6CO2 12H2O無氧 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 植物 實(shí)測CO2吸收量 光合作用CO2吸收量 呼吸作用CO2釋放量實(shí)測O2釋放量 光合作用O2釋放量 呼吸作用O2消耗量 1 線粒體和葉綠體都是進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的細(xì)胞器 下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 A 兩者都能產(chǎn)生ATP 但最初的能量來源不同B 需氧型生物的細(xì)胞均有線粒體 植物細(xì)胞都有葉綠體C 兩者都含有磷脂 DNA和多種酶 葉綠體中還含有色素D 兩者都有內(nèi)膜和外膜 葉綠體基質(zhì)中一般還有基粒 B 2 下圖是利用小球藻進(jìn)行