人教版新教材《光合作用與能量轉化》課件1

1、第4節(jié) 光合作用與能量轉化第5章 細胞的能量供應和利用2022/10/17第4節(jié) 光合作用與能量轉化第5章 細胞的能量供應和利用22022/10/17？問題探討 你參觀或聽說過植物工廠嗎？植物工廠在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營養(yǎng)液成分等條件下，生產蔬菜和其他植物。有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍色和白色的光源。1、靠人工光源生產蔬菜有什么好處？2、為什么要控制二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件？ 用人工光源生產蔬菜，可以避免由于自然環(huán)境中光照強度不足導致光合作用強度低而造成的減產。同時，人工光源的強度和不同色光是可以調控的，可以根據(jù)植物生長的情況

2、進行調節(jié)，以使蔬菜產量達到最大。 影響光合作用的因素很多，既有植物自身條件，也有外界環(huán)境條件。二氧化碳濃度、營養(yǎng)液和溫度是影響植物生長的重要外部條件，因此要進行控制，以便讓植物達到最佳的生長狀態(tài)。2022/10/15？問題探討 你參觀或聽說過植物工廠嗎一、捕獲光能的色素和結構思考：“白化苗”能持續(xù)正常地生長嗎？光合作用與細胞中的色素有關。思考：細胞哪些結構含有色素？液泡：花青素葉綠體：多種光合色素不能進行光合作用，不能持續(xù)正常地生長。只有葉綠體中的色素可以捕獲光能。一、捕獲光能的色素和結構思考：“白化苗”能持續(xù)正常地生長嗎？實驗原理：1、綠葉中色素的提?。壕G葉中的色素能夠溶解在有機溶劑無水乙醇

3、中。2、綠葉中色素的分離：綠葉中的色素都能溶解在層析液中，不同的色素溶解度不同，溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上擴散速度越快。綠葉中色素的提取和分離探究實踐實驗原理：綠葉中色素的提取和分離探究實踐方法步驟：稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的二氧化硅（有助于研磨得充分）和碳酸鈣(防止研磨中色素被破壞)與10ml無水乙醇。在研缽中迅速、充分地研磨。將研磨液進行過濾（單層尼龍布），及時用棉塞將試管口塞嚴。1、提取綠葉中的色素方法步驟：稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的二氧2、制備濾紙條將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略小于試管長度的濾紙條，再將濾紙條一端剪去兩角，

4、并在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。2、制備濾紙條將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長度略3、畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線。待濾液干后，再重畫一到兩次。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載13、畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條4、分離綠葉中的色素注意：不能讓濾液細線觸及層析液 濾紙上的濾液細線如果觸到層析液，濾液細線中的色素就會被層析液溶解，而不能在濾紙上擴散，實驗就會失敗。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載14、

5、分離綠葉中的色素注意：不能讓濾液細線觸及層析液 濾5、觀察與記錄胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）排序從上到下：葉綠素a色素帶最寬，胡蘿卜素色素帶最窄說明綠葉中四種色素的含量不同，葉綠素a最多，胡蘿卜素最少。葉綠素葉綠素葉黃素胡蘿卜素類胡蘿卜素葉綠素濾紙條上的色素帶說明了綠葉中的色素有4種，它們在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙條上擴散的快慢也不同；同時由于4種色素的顏色不同，也說明不同色素吸收了不同波長的光。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載15、觀察與記錄胡蘿卜素（橙黃色）排序從上到下：葉綠素a色

6、素帶10綠葉中的色素葉綠素類胡蘿卜素（一）捕獲光能的色素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素（藍綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）主要吸收藍紫光和紅光主要吸收藍紫光（約3/4）（約1/4）(3:1)(1:2)人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載110綠葉中的色素葉綠素類胡蘿卜素（一）捕獲光能的色素葉綠素a葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光葉片為什么往往是綠色的呢？人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光葉片為什么往往是綠色的呢？ 實驗表明：葉綠素a和b在藍紫光和

7、紅光部分都有很高的吸收峰，而類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。葉綠素的吸收光譜人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1 實驗表明：葉綠素a和b在藍紫光和紅光部分都有很2022/10/17 植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光源? 綠色光源發(fā)出綠色的光，這種波長的光線不能被光合色素吸收，因此無法用于光合作用中制造有機物。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載12022/10/15 植物工廠里為什么不用發(fā)綠光的光（二）葉綠體的結構適于進行光合作用這些囊狀結構稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體薄膜上。

8、想一想： 葉綠體內有如此多的基粒和類囊體，有什么作用？極大地擴展了受光的面積。 吸收、傳遞、轉化光能。 （只有特殊狀態(tài)下的葉綠素a可以轉化光能）色素的功能？內膜外膜基粒類囊體腔基質人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1（二）葉綠體的結構適于進行光合作用這些囊狀結構稱為類囊體。吸現(xiàn)象：裝片中需氧細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中?，F(xiàn)象：裝片中需氧細菌分布在葉綠體所有受光的部位。結論：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。1880年，恩格爾曼的實驗（一）人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化p

9、pt課件下載1現(xiàn)象：裝片中需氧細菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中?，F(xiàn)象：現(xiàn)象：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域。結論：葉綠體中的色素主要通過吸收紅光和藍紫光來進行光合作用。藍紫光紅光1880年，恩格爾曼的實驗（二）人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1現(xiàn)象：用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧細菌聚2022/10/17思考討論1、恩格爾曼第一個實驗的結論是什么？2、恩格爾曼在選材、實驗設計上有什么巧妙之處？3、在第二個實驗中，大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？4、綜合上述資

10、料，你認為葉綠體具有什么功能？ 恩格爾曼第一個實驗的結論是：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。 實驗材料選擇水綿和需氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用需氧細菌可確定釋放氧氣多的部位；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，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結果，等等。 這是因為水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會釋放氧氣，適于需氧細菌在此區(qū)域分布。 葉綠體是進行光合作用的場所，并且能夠吸收特定波長的光。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新

11、教材光合作用與能量轉化ppt課件下載12022/10/15思考討論1、恩格爾曼第一個實驗的結論是2022/10/17課后練習二、拓展應用1、有關。不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光所形成的，即紅藻反射出紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水對紅、橙光的吸收比對藍、綠光的吸收要多，即到達深水層的光線是短波長的光，因此，吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。2、與傳統(tǒng)生產方式相比，植物工廠生產蔬菜可以精確控制植物的生長周期、生長環(huán)境、上市時間等，但同時面臨技術難度大、操控要求高、需要掌握各種不同蔬菜的生理特性等問題

12、。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載12022/10/15課后練習二、拓展應用人教版新教材光合作19二、光合作用的原理和應用 光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載119二、光合作用的原理和應用 光合作用是指綠色植20場所：動力：原料：產物：葉綠體二氧化碳、水CO2 + H2O光能葉綠體（CH2O)+ O2光能有機物（主要是糖類）、氧氣總反應式：6CO2+ 12H2O C6H12O6+

13、6O2 +6H2O光能葉綠體人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載120場所：動力：原料：產物：葉綠體二氧化碳、水CO2 + 2022/10/17探索光合作用原理的部分實驗思考討論實驗一：1937年，英國植物學家希爾（R.Hill）發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出氧氣。1、希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，是否說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部都來自水？2、希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應？ 不能說明。希爾反應僅說明了離體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水

14、的光解，產生氧氣。該實驗沒有排除葉綠體中其他物質的干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉移。 能夠說明。希爾反應是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒有合成糖的另一種必需原料CO2，因此，該實驗說明水的光解并非必須與糖的合成相關聯(lián)，暗示著希爾反應是相對獨立的反應階段。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載12022/10/15探索光合作用原理的部分實驗思考討論實驗223、分析魯賓和卡門做的實驗，你能得出什么結論？ 光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來源于水，而并不來源于CO2。 實驗二：1941年，美國科學家魯賓（S.Ruben）和卡

15、門（M.Kamen）思考討論人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1223、分析魯賓和卡門做的實驗，你能得出什么結論？ 234、嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。 實驗三：1954年，美國科學家阿爾農（D.Arnon）發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。思考討論H2O O2+NADPH +能量光照葉綠體ADP+Pi ATP人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1234、嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。 （一）光合作

16、用的原理光反應暗反應（碳反應）劃分依據(jù)：反應過程是否需要光能人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1（一）光合作用的原理光反應暗反應（碳反應）劃分依據(jù)：反應過程H2O類囊體薄膜酶ADP PiATP1、光反應階段光、色素、酶葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：2H2O 4H+O2光能NADP+ATP的合成：ADPPi 能量（光能） ATP酶條件：場所：物質變化：能量變化：光能轉變?yōu)榛钴S的化學能儲存在ATP和NADPH中。H+NADPH：供還原劑、供氫、供能人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1H

17、2O類囊體薄膜酶ADP PiATP1、光反應階段光、色CO2糖類五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3C3的還原 葉綠體基質 多種酶NADPHATPCO2的固定：CO2C5 2C3酶C3的還原：ATP、NADPH條件：場所：物質變化：能量變化：葉綠體的基質中多種酶、NADPH 、ATPATP、NADPH中活躍的化學能轉變?yōu)樘穷惖扔袡C物中穩(wěn)定的化學能2C3 (CH2O) C5酶糖類2、暗反應階段人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1CO2糖類五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C273、光合作用的過程：葉綠體中的色素H+AD

18、P+PiATP酶2C3C5CO2（CH2O）多種酶參加催化還原固定H2OO2光能光反應階段暗反應階段（類囊體薄膜上）（葉綠體基質中）光能活躍的化學能有機物中穩(wěn)定的化學能NADPHNADP+酶人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1273、光合作用的過程：葉綠體中的色素H+ADP+PiATP條件首先變化物質隨后變化物質 光照增強CO2供應不變 光照減弱CO2供應不變 光照不變CO2供應增加 光照不變CO2供應減弱NADPH、ATP增加C3減少，C5增加NADPH、ATP減少C3增加，C5減少C5減少，C3增加C5增加，C3減少NADPH、ATP

19、減少NADPH、ATP增加分析葉綠體中C3、C5、NADPH、ATP的動態(tài)變化人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1條件首先變化物質隨后變化物質 光照增強 光照減弱 光照不變 聯(lián)系光反應階段暗反應階段條件場所物質變化能量變化光、色素、酶酶、ATP、NADPH葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質中水的光解；ATP的合成CO2的固定；C3的還原ATP、NADPH中活躍化學能光能ATP、NADPH中活躍化學能有機物中穩(wěn)定化學能光反應是暗反應的基礎，為暗反應提供NADPH和ATP，暗反應為光反應提供NADP+和ADP、Pi思考討論光反應和暗反應的區(qū)別與聯(lián)系

20、人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1光反應階段暗反應階段條件場所物質變化能量變化光、色素、酶酶、影響光合作用的因素：（二）光合作用原理的應用1、影響光合作用的內部因素：（1）光合色素的含量；（2）酶的數(shù)量和活性等；（3）C5化合物的含量。光合作用強度：植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數(shù)量。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1影響光合作用的因素：（二）光合作用原理的應用1、影響光合作用2022/10/17探究實踐探究環(huán)境因素（光照強度）對光合作用強度的影響方法步驟：1、取生長旺盛

21、的綠葉，用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片（避開大的葉脈）。2、將圓形小葉片置于注射器內。注射器內吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手指堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內的氣體溢出。這一步驟可能需要重復23次。處理過的小葉片因為細胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底。3、將處理過的圓形小葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。4、取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水。5、向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，然后分別置于強、中、弱三種光照下。實驗中，可用5W的LED燈作為光源，利用小燒杯與光源的距離來調節(jié)光照強度。6、觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置中圓形小葉片

22、浮起的數(shù)量。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載12022/10/15探究實踐探究環(huán)境因素（光照強度）對光合 （1）光照強度：A:B:C:呼吸強度光補償點光飽和點2、影響光合作用的環(huán)境因素 真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率應用：（1）輪作：延長光合作用時間 （2）間種、合理密植：增加光合作用面積人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1 （1）光照強度：A:呼吸強度2、影響光合作用的環(huán)境因素 （2）CO2濃度應用：在農業(yè)生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等措施增大CO2濃度，提高

23、光能利用率。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1（2）CO2濃度應用：在農業(yè)生產上可以通過“正其行，通其風”（3）溫度應用：溫室栽培可適當提高晝夜溫差，保證植物有機物的積累。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1（3）溫度應用：溫室栽培可適當提高晝夜溫差，保證植物有機物的綜合因素：曲線分析：（1）P點：此點之前，限制光合作用速率的因素為橫坐標所標示的因子，隨著該因子的不斷加強，光合作用速率不斷提高；（2）Q點：此點時，橫坐標所標示的因子不再是影響光合作用速率的因素，影響因素為坐標圖中三

24、條曲線所標示出的其他因素。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1綜合因素：曲線分析：（1）P點：此點之前，限制光合作用速率的36（三）光合作用的意義（1）制造有機物：地球上的植物每年可以制造（45）1011t有機物，為包括人類在內的幾乎所有的生物提供物質來源。 （2）轉化太陽能：綠色植物每年可以轉化太陽能3108kJ，是地球上幾乎所有生物的能量來源。 （3）維持O2和CO2含量的相對穩(wěn)定。人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載136（三）光合作用的意義（1）制造有機物：地球上的植物每年可（

25、五）光合作用與呼吸作用的區(qū)別光合作用呼吸作用原料 CO2、H2OO2、葡萄糖等有機物產物 O2、葡萄糖等有機物 CO2、H2O等能量轉換貯藏能量的過程：光能活躍的化學能穩(wěn)定的化學能釋放能量的過程：穩(wěn)定的化學能活躍的化學能、熱能發(fā)生部位 葉綠體細胞質基質、線粒體發(fā)生條件 光照下才可發(fā)生光下、暗處都可發(fā)生人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1（五）光合作用與呼吸作用的區(qū)別光合作用呼吸作用原料 38自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉變成為自身的組成物質，并儲存能量的一類生物。異養(yǎng)生物：不能直接利用無機物制成有機物，只能把從外界攝取的現(xiàn)成

26、的有機物轉變成自身的組成物質，并儲存能量的一類生物。三、化能合成作用包括人、動物、真菌以及大多數(shù)細菌。包括綠色植物、藍細菌、光合細菌等生物（光合作用） 硝化細菌等生物（化能合成作用）人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載138自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉變成為自身的39例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌。2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O2 2HNO3+能量硝化細菌CO2+H2O （CH2O）+ O2能量硝化細菌化能合成作用：能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機

27、物的合成作用。三、化能合成作用人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載139例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌。2NH31、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，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乙醇是為了溶解色素 CD課堂練習人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載1人教版新教材光合作用與能量轉化ppt課件下載11、研磨綠葉時要加入碳酸鈣，其目的是( )2、對 3、下圖所