高中生物-能量之源-光與光合作用課件-新人教版必修1

1、第四節(jié) 能量之源光與光合作用第一頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。 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？綠葉中有哪些色素呢？第二頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和別離原理： 1.葉綠體中的色素可以溶解在無水乙醇中，可以用來提取色素。 2.色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙上的擴(kuò)散速度有差異，可以用來別離色素。方法步驟： 1.提取綠葉中的色素 2.制備濾紙條 3.畫濾液細(xì)線 4.別離綠葉中的色素 5.觀察和記錄第三頁，編輯于星期五

2、：十點(diǎn) 二十分。(三)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，防止鎂從葉綠素分子中移出)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進(jìn)行過濾。注意：取葉要新鮮，濾液中含有較多的色素； 研磨要迅速充分，防止無水乙醇揮發(fā)，同時(shí)可以得到色素濃度較大的濾液；第四頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。制備濾紙條第五頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。畫濾液細(xì)線注意：畫濾液細(xì)線要重復(fù)次，以便色素帶清晰； 濾液細(xì)線要細(xì)、直，防止色素帶重疊；第六頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。色素別離及實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.濾紙上的濾液細(xì)線，為什么不能觸及層析液？2.濾紙上的色素由上到

3、下的順序是什么？每種色素的顏色是？寬窄不同說明了什么？第七頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。綠葉中的色素有4種，可以歸納為兩類：綠葉中的色素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含量最多溶解度最大溶解度最小思考：色素真的能吸收光能嗎？第八頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。葉綠素溶液吸收可見光，用于光合作用2.色素的功能：第九頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。色素的吸收光譜圖 400 500 600 700nm 10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可 見 光 區(qū)葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光思考：樹葉為什么是綠色？問題探討。問題

4、：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？第十頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。 1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中別離出葉綠素，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。3.葉綠體第十一頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能內(nèi)膜外膜基質(zhì)多種酶基粒類囊體 色素和酶而每個(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。 這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體，吸收光能的四種色素，就分

5、布在類囊體的薄膜上。第十二頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。小結(jié)；捕獲光能的結(jié)構(gòu)葉綠體（1）分布主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞（2）形態(tài)一般呈扁平的橢球形或球形（3 ）結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜（4）功能光合作用的場所“養(yǎng)料的制造車間”“能量的轉(zhuǎn)換站”基粒由兩個(gè)以上的類囊體組成，含色素和酶基質(zhì)含多種光合作用所必需的酶、少量的DNA透明，有利于光線的透過第十三頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，每年全球通過光合作用大約同化2.01014kg 碳，如以葡萄糖計(jì)算相當(dāng)于合成4.01012和5.01012t 有機(jī)物，可見植物光合作用規(guī)模之巨大。 那么，植物生長的有機(jī)養(yǎng)料從何而來？眾科學(xué)家經(jīng)過不懈努力，逐步揭

6、開了綠色植物的光合作用之謎?；仨夂献饔玫牡奶骄繗v程 公元前3世紀(jì)，亞里斯多德提出，植物生長在土壤中，土壤是構(gòu)成植物體的原材料。第十四頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。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)思考：海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有什么缺乏的地方？沒有考慮到空氣對(duì)光合作用的影響。第十五頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。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？第十六頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。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，法國科學(xué)

7、家拉瓦錫發(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。二氧化碳氧氣光能化學(xué)能儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中？德國梅耶第十七頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片1864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)暗處理光照酒精脫色結(jié)論:綠色葉片在光的作用下產(chǎn)生了淀粉碘蒸汽處理第十八頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。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(xì) 光 束 完 全 光 照1880年恩格爾曼實(shí)驗(yàn)

8、討論：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？材料，環(huán)境處理，對(duì)照處理光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？第十九頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202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)物又是怎樣合成的？第二十頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。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)。第二十一頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。年代科學(xué)家結(jié)論1664海爾蒙特1771普利斯特利1779英格豪斯1845R.梅耶1864薩克斯1880恩格爾曼1939魯賓

9、 卡門20世紀(jì)40代卡爾文水分是植物建造自身的原料植物可以更新空氣只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲(chǔ)存起來綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。光合作用釋放的氧來自水。光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2第二十二頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。光合作用的總反應(yīng)式:CO2 + H2O (CH2O) + O2光能葉綠體光合作用過程劃分依據(jù):反響過程是否需要光能光反響暗反響第二十三頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。H2O類囊體膜酶Pi ADPATP光反響階段光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O H + O2光能復(fù)原劑ATP的合

10、成：ADPPi 能量（光能） ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫姷幕瘜W(xué)能貯存在ATP中H場所：條件：能量變化物質(zhì)變化進(jìn)入葉綠體基質(zhì)，參與暗反響供暗反響使用第二十四頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。CO2 五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3C3的復(fù)原葉綠體基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi ADPATPH有機(jī)物卡爾文循環(huán)第二十五頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。暗反響階段CO2的固定：CO2C5 2C3酶C3的復(fù)原：ATPH 、ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中 ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3 (CH2O) C5 酶糖類H 、ATP、酶場所：條件：能量變化物質(zhì)變化CO2 五碳化合

11、物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類ATPH第二十六頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定復(fù)原酶光反響暗反響光合作用總過程：第二十七頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。光反響階段與暗反響階段的比較項(xiàng)目光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別場所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中需光、色素和酶不需光、色素;需多種酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活潑的化學(xué)能ATP中活潑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能水的光解：2H2O 光 4H+O2光ADP+Pi ATP酶CO2的固定：CO2+C5 2C3C

12、3的還原：2C3 （CH2O） H，ATP酶ATP ADP+Pi酶聯(lián) 系1、光反響是暗反響的根底，光反響為暗反響的進(jìn)行提供H和ATP2、暗反響是光反響的繼續(xù)，暗反響為光反響的進(jìn)行提供合成ATP的原料ADP和Pi3、兩者相互獨(dú)立又同時(shí)進(jìn)行，相互制約又密切聯(lián)系第二十八頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。以以下圖是光合作用過程圖解，請(qǐng)分析后答復(fù)以下問題：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)用作復(fù)原劑，復(fù)原C3

13、ATP色素吸收的光能光反響H和ATP色素C5化合物C3化合物糖類第二十九頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。產(chǎn)物和原料的對(duì)應(yīng)關(guān)系：CH2OCHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉(zhuǎn)移途徑：碳的轉(zhuǎn)移途徑：光能ATP中活潑的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2C3CH2O光合作用的實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量第三十頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。二、光合作用原理的應(yīng)用1影響光合作用的因素有哪些(根據(jù)方程式進(jìn)行分析)?光照、CO2、溫度、水、礦質(zhì)元素等3在生產(chǎn)實(shí)踐上的應(yīng)用1、適當(dāng)提高光照強(qiáng)度、延長光照時(shí)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(2)選擇其中的一個(gè)因素,通過實(shí)驗(yàn)來探究它對(duì)光合作用的影響探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用的影響科學(xué)探究的一般過程第三十一頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。第三十二頁，編輯于星期五：十點(diǎn) 二十分。自養(yǎng)生物 以光為能源，以CO2和H