能量之源光合作用

1、能量之源光合作用ATP糖類脂肪糖原淀粉太陽能有關(guān)能源物質(zhì)的回顧與小結(jié)：細胞生命活動所需能量ATP糖類等有機物太陽能正常苗白化苗正常幼苗能進行光合作用制造有機養(yǎng)料白化苗不能進行光合作用，無法制造有機養(yǎng)料這說明光合作用需要色素去捕獲光能植物的光合作用是以太陽光能作為動力的，哪植物是如何捕獲光能進行光合作用的？比較健康幼苗與白化苗的生長狀況，請分析為什么白化苗的長勢比正常幼苗差？一、綠葉中色素的提取和分離2、分離：不同色素在層析液中的溶解度不同,因而隨層析液在濾紙條上擴散的速度不同，溶解度高的擴散得快。（二）實驗原理1、提?。荷啬軌蛉芙庠谟袡C溶劑中（有機溶劑：無水乙醇、丙酮等）（一）實驗材料新鮮的

2、綠葉菠菜的綠葉提取色素：材料:5g新鮮的菠菜綠葉藥品SiO2使研磨充分CaCO3 防止色素被破壞無水乙醇溶解色素注意：迅速、充分研磨（三）實驗步驟2.過濾：獲取綠色濾液注意：（1）過濾時要使用尼龍布、紗布或脫脂棉，不能用濾紙；（2）收集濾液的試管要及時用棉塞將試管口塞嚴，防止揮發(fā)。鉛筆線畫鉛筆細線濾液細線畫濾液細線要求：細、齊、直，重復(fù)23次注意：待濾液干后再畫下一次分離色素思考：為什么濾紙條要剪去兩角？如果不剪去，邊緣擴散較快，中間擴散較慢，色素帶兩邊高中間低。分離綠葉中的色素：1. 插濾紙條層析液培養(yǎng)皿層析液不能沒及濾液線胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b溶解度大，擴散速度快 溶解度小，擴散速

3、度慢層析液：20份石油醚、2份丙酮、1份苯混合;或93號汽油綠葉中色素的種類葉綠素a (藍綠色)類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素b（黃綠色）1 /43 /4（四）實驗結(jié)果（色素帶最窄）（色素帶最寬）（間距最寬）選取新鮮綠色的葉片研磨時加入10mL無水乙醇研磨時加入少許的Sio2 CaCo3迅速、充分研磨盛放濾液的小試管管口加棉塞使濾液中色素含量高溶解葉片中的色素研磨充分和保護葉綠素防止溶劑揮發(fā)并充分溶解色素防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化（四）實驗注意事項濾紙預(yù)先干燥處理使層析液在濾紙條上的擴散速度快濾紙條的一端剪去兩角防止層析液在濾紙條的邊緣處擴散過快濾液細線要直、細、齊使

4、分離的色素帶平整、不重疊濾液細線干燥后重復(fù)畫23次使分離的色素帶清晰，便于觀察濾液細線不能觸及層析液防止色素直接溶解到燒杯內(nèi)的層析液中為什么葉子往往是綠色的？葉綠素的含量較高，葉綠素含量約為3/4，類胡蘿卜素約占1/4。 色素對不同波長的光的吸收是有差別的，由于葉綠素對綠光吸收最少（幾乎不吸收），綠光被反射出來，所以葉片呈現(xiàn)綠色。那么這四種色素主要吸收哪些波長的光呢？二、色素的作用 葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。類胡蘿卜素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素葉綠體色素紅光和藍紫光藍紫光葉綠體色素具有吸收光能、傳遞光能、轉(zhuǎn)化光能的作用秋天降溫時，植物體為適應(yīng)寒冷

5、，體內(nèi)積累了較多的可溶性糖，有利于形成紅色的花青素，而葉綠色因寒冷逐漸降解，葉子呈現(xiàn)紅色。植物顏色正常綠色：葉子變黃：葉子變紅：正常葉子的葉綠素和類胡蘿卜素的分子比例為3:1，所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色。寒冷時，葉綠色分子易被破壞，類胡蘿卜素較穩(wěn)定，顯示出類胡蘿卜素的顏色，葉子變黃。色素分布于葉綠體類囊體薄膜葉綠體基粒葉片葉肉組織葉肉細胞葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜基粒基質(zhì)每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結(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。而每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可達100個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地擴大了受光面積。三、葉綠體

6、的結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜基質(zhì)類囊體類囊體薄膜核糖體基粒DNA資料分析：葉綠體的功能1裝片中好氧細菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。裝片中好氧細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所結(jié)論：現(xiàn)象：現(xiàn)象：沒有空氣黑暗 極 細 光 束 完 全 光 照討論：恩格爾曼實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處？ 選材好 水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察； 用好氧細菌可確定釋放氧氣多的部位。 設(shè)計妙 沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾； 用極細的光束照射，葉綠體上可分為有光照和無光照的部位，相當(dāng)于一組對照實驗。水綿好氧細菌1883年

7、生物學(xué)家恩格爾曼葉綠體主要吸收紅光和藍紫光用于光合作用，放出氧氣。結(jié)論: 葉綠體是進行光合作用的場所，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進行光合作用所必需的酶。1研磨綠葉時要加入碳酸鈣，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 2對“葉綠體中色素的提取和分離”實驗中，下列描述正確的是（ ） A將5g新鮮完整的菠菜葉，放入研缽中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨B用毛細吸管吸取少量濾液；沿鉛筆線處小心均勻地劃出一條濾液細線，并連續(xù)迅速地重復(fù)劃23次C把劃好細線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快色素在

8、濾紙條上的擴散D色素分子是有機物，不溶于水，所以研磨過程中加入丙酮是為了溶解色素 CD鞏固練習(xí)C3.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、顏色濃綠的葉片4.某同學(xué)用韭黃研磨后的提取液進行色素分離，在濾紙條上將出現(xiàn)幾條明顯的色素帶（ ）C5陽光通過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藍紫光區(qū)和綠光區(qū) D紅橙光區(qū)和藍紫光區(qū)D 6紙層析法分離葉綠體色素時,濾紙上最下端的色素名稱和顏色分別是 ( ) A

9、橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b 7在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進行色素分離，會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藍綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素bDA第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié) 能量之源-光與光合作用2課時 光合作用的原理和應(yīng)用光合作用 之光合作用的探究歷程植物“吃”什么？時間：公元前三世紀人物：亞里士多德地點：古希臘階段一：2000多年權(quán)威！時間：1642人物：赫爾蒙特地點：比利時階段二赫爾蒙特結(jié)論：植物生長所需的大部分物質(zhì)來自于水！柳樹和干土分別稱重栽種在密封桶內(nèi)只澆水五年

10、后的柳樹 柳樹和干土分別稱重柳樹增重土壤損失密封桶，只允許空氣和水分進入129年時間：1771人物：普里斯特利地點：英國階段三普里斯特利結(jié)論：綠色植物具有更新空氣的能力。對照思想單一變量原則8年時間：1779人物：英格豪斯地點：荷蘭階段四英格豪斯 重復(fù)普里斯特利實驗500多次，有成功有失??；探尋普里斯特利實驗成功的必要條件：證明：光照是普里斯特利實驗成功的必要條件！時間：1804人物：索蘇爾地點：瑞士階段五索蘇爾一株綠色植物放在密閉鐘罩內(nèi)，鐘罩內(nèi)有空氣和水，其中空氣是按成分定量的！一個星期后。植物增重 CO2 吸收量-O2釋放量CO2O2結(jié)論：水也是光合作用的原料64年64年過去了時間：186

11、4人物：薩克斯地點：德國階段六薩克斯結(jié)論：光合作用可以產(chǎn)生淀粉 光合作用條件是有光脫色后碘液處理部分曝光，部分遮光在暗處放置幾小的葉片（置于暗處幾小時）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光為了使綠葉中原有的有機物消耗殆盡薩克斯德國植物學(xué)家薩克斯的實驗過程及結(jié)果證明了什么？ 證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉的生成。結(jié)果：暴光部分呈深藍色，遮光部分無顏色變化實驗過程：綠葉饑餓處理 光照（一半曝光， 一半遮光） 碘蒸氣處理結(jié)論：16年時間：1880人物：恩格爾曼地點：美國階段七恩格爾曼 極 細 光 束真空-黑暗中1裝片中好氧菌集中在被光束照射到的部位附近。真空-光照下2裝片中好氧菌集中在葉綠體所有受照射的部

12、位。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。恩格爾曼第二個實驗現(xiàn)象：好氧細菌聚集在紅光和藍光區(qū)域結(jié)論：葉綠體主要利用紅光和藍光用于光合作用至此，人們對光合作用的認識可用下式表示CO2+H2O光葉綠體（CH2O）+O21642赫爾蒙特1804索蘇爾1771普里斯特利等1864薩克斯1779英格豪斯1880恩格爾曼地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)1897年，提出了光合作用的概念2000多年59年時間：1939人物：魯賓&卡門地點：美國階段八魯賓&卡門結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來自水。時間：1940人物：卡爾文地點：美國于1961年獲得諾貝爾獎14CO2 （14CH2O）小球藻光合作用階段九公元前

13、三世紀 亞里士多德 植物生長所需物質(zhì)依靠于土壤1642年 赫爾蒙特 植物生長所需大部分物質(zhì)來源于水1771年 普里斯特利 綠色植物具有更新空氣的作用1779年 英格豪斯 光合作用需光照1804年 索蘇爾 水是光合作用原料1864年 薩克斯 光合作用產(chǎn)生淀粉1880年 恩格爾曼 光合作用場所是葉綠體1939年 魯賓、卡門 氧氣中的氧原子來源于水1940年 卡爾文 探明二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機物途徑2000多年300年光合作用探究歷程光合作用 之光合作用的過程光合作用的概念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)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。 CO2+H2O （CH2O

14、）+O2光能葉綠體葉綠體中的色素光能H2OO2H光解ADP + PiATP酶光反應(yīng)CO2固定C52C3多種酶(CH2O)暗反應(yīng)還原酶供氫能酶光合作用過程光、色素、水、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O H + O2光能ATP的合成：光能 活躍的化學(xué)能（ATP）場所：條件：能量變化物質(zhì)變化ADPPi 能量（光能） ATP酶光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段CO2的固定：CO2C5 2C3酶C3的還原：葉綠體的基質(zhì)中活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能（CH2O）2C3 (CH2O) + C5酶H 、ATP、CO2、酶場所：條件：能量變化物質(zhì)變化ATPH 、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的對比光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場所物質(zhì)變化能量

15、變化光、水、色素、酶CO2酶、H、ATP葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)中水的光解； ATP的合成CO2的固定； C3的還原 ATP中活 躍化學(xué)能光能ATP中活 躍化學(xué)能有機物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供H和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi 。 CO2+H2O （CH2O）+O2光能葉綠體（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O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CO2C3（CH2O）原料和產(chǎn)物的對應(yīng)關(guān)系把二氧化碳和水合成糖類等有機物。 光能 ATP中化學(xué)能 有機物中化學(xué)能 合成有機物 儲存能量光合作用的實質(zhì)1、將CO2和H2O

16、合成有機物，實現(xiàn)巨大的物質(zhì)轉(zhuǎn)變；2、轉(zhuǎn)化并儲存太陽能；3、凈化空氣，使大氣中O2和CO2含量保持相對穩(wěn)定；4、對生物的進化具有重要作用：綠色植物在地球上出現(xiàn)并逐漸占優(yōu)勢后，地球大氣中才逐漸含有氧，從而使地球上其他進行有氧呼吸的生物得以發(fā)生和發(fā)展。由于大氣中的一部分氧轉(zhuǎn)化為臭氧（O3），在大氣上層形成臭氧層，能夠有效地濾去太陽輻射中對生物具有強烈破壞作用的紫外線，從而使水生生物登陸成為可能。經(jīng)過長期的生物進化過程，最后才出現(xiàn)廣泛分布的自然界的各種動植物。光合作用的意義鞏固練習(xí)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.光合作用的實質(zhì)是：把_和_轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物，把_

17、轉(zhuǎn)變成_,貯藏在有機物中。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ATPHATPCO2H2O光能化學(xué)能暗反應(yīng)光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)下圖是光合作用過程圖解，請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_， H為I提供_光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水H基質(zhì)用作還原劑，還原C3ATP色素吸收的光能光反應(yīng)H和ATP色素C5化合物C3化合物（CH2O）外界條件驟變時，光反應(yīng)和暗反

18、應(yīng)中物質(zhì)變化情況例：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，此時葉肉細胞內(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例：下圖是改變光照和CO2濃度后與光合作用有關(guān)的五碳化合物和三碳化合物在細胞內(nèi)的變化曲線，請回答：（1）曲線b表示的化合物是 ，在無光照時，其量迅速下降的原因是_. （2）曲線a表示的化合物是 ，在CO2濃度降低時，其量迅速下降的原因是 。（3）由此可見光照強度和CO2濃度的變化均影響光合作用的速度，但前者主要影響光合作用的

19、，后者主要影響光合作用的 。C3無光，不能合成ATP和H，C3不能被還原；而C5又繼續(xù)參與CO2的固定形成C3。CO2固定過程減慢， C3形成量減少，而C3的還原過程仍在進行。光反應(yīng)暗反應(yīng)C5光合作用之光合作用原理的應(yīng)用影響光合作用的因素光合速率：或稱光合強度，是指一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時間內(nèi)進行多少光合作用（如釋放多少氧、消耗多少二氧化碳、產(chǎn)生多少有機物）。探究光照強弱對光合作用的影響實驗流程 打出小圓形葉片（30片）：用打孔器在生長旺盛的綠 葉上打出（直徑=1 cm） 抽出葉片內(nèi)氣體：用注射器（內(nèi)有清水、小圓形葉片） 抽出葉片內(nèi)氣體（O2等） 小圓形葉片沉到水底：將內(nèi)部氣體逸

20、出的小圓形葉片放入黑暗 處盛有清水的燒杯中，小圓形葉片全部 沉到水底。實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論 在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度的不斷增強，光合作用強度也不斷增強（小圓形葉片產(chǎn)生的O2多，浮起的多）。-光照強度A：只進行呼吸作用A-B：呼吸作用光合作用B：光補償點 呼吸作用=光合作用C：光飽和點 呼吸作用光合作用B：光補償點 呼吸作用=光合作用C：光飽和點 呼吸作用光合作用B：光補償點 呼吸作用=光合作用C：光飽和點 呼吸作用光合作用B：光補償點 呼吸作用=光合作用C：光飽和點 呼吸作用光合作用O2CO2O2CO2陰生植物B：光補償點C：光飽和點AB光照強度0吸收CO2陽生植物C應(yīng)用：根據(jù)植物的生活習(xí)性因地

21、制宜地種植植物； 套作-光照強度應(yīng)用：溫室大棚膜使用無色透明材料光合效率最高，綠色塑料大棚光合效率最低光合色素對不同的光吸收量不同-光質(zhì)A光合作用實際量B干物質(zhì)量C呼吸量0 2 4 6 8葉面積指數(shù)物質(zhì)量葉面積指數(shù)=總?cè)~面積土地面積葉面積指數(shù)越大說明葉片交錯重疊程度越大。應(yīng)用：合理密植-光照面積2.二氧化碳濃度對光合作用的影響 在一定光照強度下，隨著CO2濃度的增加，植物的光合速率加快。AB光合速率CO2的濃度0A：CO2補償點 B ：CO2飽和點生產(chǎn)上提高CO2的措施：保證田間植物通風(fēng)；施用農(nóng)家肥；在大棚中經(jīng)常使用二氧化碳發(fā)生器，施用干冰或混養(yǎng)家禽、家畜等。3. 溫度對光合作用的影響通過影響

22、酶的活性來影響光合速率應(yīng)用： 在大棚生產(chǎn)中常常采用白天適當(dāng)升溫（保證光合作用正常進行），晚上適當(dāng)降溫（降低呼吸酶的活性）。光合速率溫度04、 礦質(zhì)元素對光合作用的影響N：構(gòu)成葉綠素、酶、ATP、NADP等的元素應(yīng)用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律適時適量地增施肥料 光合速率直接或間接受到礦質(zhì)元素的影響，一定范圍內(nèi)N、P、K等礦質(zhì)元素越多，光合速率越快。K：影響糖類的合成與運輸Mg：構(gòu)成葉綠素的元素P：構(gòu)成ATP、 NADP 等的元素，參與 葉綠體膜的構(gòu)成5、 水分對光合作用的影響應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉影響：缺水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，限制CO2進入葉片，從而間接影響光合作用。水是光合作用的原料，缺水可直接

23、影響光合作用；光、CO2、溫度、水、礦質(zhì)元素等提高農(nóng)作物光合作用強度的措施1、適當(dāng)提高光照強度、延長光照時間3、適當(dāng)提高CO2濃度4、適當(dāng)提高溫度5、適當(dāng)增加植物體內(nèi)的含水量6、適當(dāng)增加礦質(zhì)元素的含量2、合理密植6、小結(jié)：細胞呼吸與光合作用的聯(lián)系合成代謝 分解代謝 葉綠體細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體 光、水、色素、酶氧氣、酶、水把CO2和H2O轉(zhuǎn)變成有機物(CH2O)分解有機物,產(chǎn)生CO2和H2O,同時形成ATP把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存在有機物中將有機物中的化學(xué)能釋放出來,一部分轉(zhuǎn)移到ATP中光合作用為呼吸作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)有機物和氧氣都可以被呼吸作用所利用,呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳可被光合作用利用光合作用和呼吸作用的關(guān)系分解有機物，釋放能量合成有機物，貯存能量光合作用和呼吸作用中的物質(zhì)循環(huán)（1）H的來源和去路：光合作用光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用光合作用呼吸作用呼吸作用光合作用C：CO2 C3 C6H12O6 C3H4O3 CO2 H：H2O H C6H12O6 H H2OO：H2O O2 H2O CO2 C6H12O6 + H2O（2）CO2中C和O的轉(zhuǎn)化O：CO2 C6H12O6 C3H4O3 CO2（3）H2O中H和O的轉(zhuǎn)化光能 ATP （CH2O） ATP光合作用和呼吸作用中的能量流動光反應(yīng)暗反應(yīng)呼吸作用熱能 各項生命活動6CO2+12H2O C6H12O