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1、第5章 细胞的能量供应和利用第4节 能量之源光与光合作用绿叶中的色素叶绿体的结构光合作用的研究历程光合作用的过程和应用绿叶中色素的提取和分离实验讨论：有四条，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、有四条，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素叶黄素（黄色）、叶绿素a a（蓝绿色）、叶绿素（蓝绿色）、叶绿素b b（黄（黄绿色）。叶绿素的含量明显比类胡萝卜素的色带要宽，绿色）。叶绿素的含量明显比类胡萝卜素的色带要宽，色带的宽窄代表了它们含量的多少，位置则代表了它色带的宽窄代表了它们含量的多少，位置则代表了它们在层析液中的扩散速度，位置越上的扩散速度就越们在层析液中的扩散速度，位置
2、越上的扩散速度就越快。快。实验讨论：如果触及层析液，滤液细线上的色素会溶解到层析液中。绿叶中的色素绿叶中的色素胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素叶绿素(含量约占3/4)叶绿素a(蓝绿色）叶绿素b(黄绿色）叶黄素（黄色）(含量约占1/4)叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱从连续光谱可以看到不同波长的光被吸收的情况：叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。对绿光的吸收最少。注意，植物不能长期处于无光条件下。叶绿素的形成除了有光照之外，还与镁这种矿质元素有关，没有镁，叶绿素也是形成不了的叶绿体外膜内膜基质基粒（由类囊体堆叠而成，吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上）叶绿体结
3、构小麦叶片叶绿体小麦叶片叶绿体（电镜）（电镜）叶绿体结构示意图叶绿体结构示意图1.膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集,更有效地收集光能。 2.膜系统常是酶排列的支架，膜的堆叠易构成代谢的连接带，使代谢高效地进行。 类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞所特有的膜结构,它有利于光合作用的进行。 资料分析“叶绿体的功能”1.1.恩格尔曼实验的结论是什么？恩格尔曼实验的结论是什么？2.2.恩格尔曼的实验方法有什么巧恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？妙之处？3.3.从资料从资料2 2可以得出什么推论？可以得出什么推论？结结 论论1.氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所2.材料用好氧细
4、菌、水绵利于观察、黑暗环境排除了氧气和光的干扰等3.叶绿体是进行光合作用的场所指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并释放出氧气的过程1643年，荷兰科学家凡海尔蒙特把一棵柳树种到一盆泥土里，只给柳树浇水，但五年后它还是长到了74千克。海尔蒙特认为树的生长只需要水。植物的物质积累来自于水 海尔蒙特的实验示意图普利斯特利的实验（1771，英国）植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸排出的二氧化碳是绿色植物光合作用的原料。而光合作用产生的氧，除了满足植物自己呼吸的需要外，还供给了动物。 1779年荷兰科学家英格豪
5、斯把带叶的枝条放到水里；阳光下，这些叶子产生氧气。这些叶子在暗处并不产生气泡。植物更新空气需要光 英格豪斯的实验证明了光合作用的条件需要光 把绿色植物放在暗处几小时，然后把一个叶片的一半曝光，另一半遮光，过一段时间后，用碘蒸汽处理叶片，发现遮光的那一半叶片没有发生颜色变化，曝光的那一半叶片则呈蓝色。 萨克斯的实验（1864年，德国）说明：光合作用产生淀粉 光合作用的原料有水和二氧化碳；产物有氧气和淀粉，那么光合作用释放的氧气是来自于二氧化碳还是水呢？1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究，证明光合作用释放的氧气来自于水1948年，美国科学家梅尔文卡尔文追踪了光合作用过程中二氧
6、化碳中的碳素的变化，从而探明了碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环光合作用的反应式光合作用的反应式6CO2+12H2*OC6H12O6+6*O2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体复习：光合作用探索历程复习：光合作用探索历程年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利17791779英格豪斯英格豪斯18451845R.R.梅耶梅耶18641864萨克斯萨克斯18801880恩格尔曼恩格尔曼19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门2020世纪世纪4040年代年代卡尔文卡尔文植物可以更新空气植物可以更新空气只有只有在光照下在光照下只有只有绿叶绿叶才可以才可以更新空气
7、更新空气植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变把光能转变成了化学能成了化学能储存起来储存起来绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉氧氧由叶绿体释放出来，由叶绿体释放出来，叶绿体叶绿体是光合作用的场所是光合作用的场所光合作用释放的光合作用释放的O O2 2来自来自H H2 2O O光合产物中有机物的光合产物中有机物的C C来自来自COCO2 2光合作用的过程光反应阶段（必须有光）暗反应阶段（有无光都可以）可见光可见光色素分子色素分子C52C34H多种酶多种酶ADP+PiATP酶酶C6H12O6+H2O吸收吸收2H2OO2光解光解CO2固定固定还原还原能能酶酶光反应光反应暗反应暗反应
8、条件条件 ：光、光、色素、色素、酶酶场所：场所：物质物质变化变化水的光水的光解：解：ATP的合成：的合成：基粒类囊体薄膜上基粒类囊体薄膜上H2O H+O2光、酶光、酶叶绿体中的色素叶绿体中的色素ADPPi ATP光、酶光、酶叶绿体叶绿体光能光能1.光反应阶段光反应阶段吸收、传递吸收、传递和转换光能和转换光能能量转变：能量转变：ATP中活跃的化学能中活跃的化学能产物：产物：H、O2、ATP条件：条件： 不需不需光，需多种酶光，需多种酶场所：场所： 基质中基质中物质物质变化变化CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP中活跃中活跃的化学能的化学能2.暗反应阶段暗反应阶
9、段C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+Pi能量转变：能量转变：有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物：产物： CH2O 、 ADP 、 Pi场所场所条件条件物质物质变化变化能量变化能量变化光反应光反应暗反应暗反应类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体内叶绿体内 基质中基质中必须有光必须有光有光无光均可有光无光均可水的光解、水的光解、ATP的生成的生成CO2的的固定、固定、C3的的还原、还原、ATP的水解的水解光能光能 活跃化能活跃化能活跃化能活跃化能 稳定化能稳定化能 农业生产中，争取单位面积上的优质高产，都直接和光合作用有关。在生产上只有提高光合作用强度，采用合理密植、间作套种以
10、及选择优良品种，才能获得高产稳产外界因素：光强、温度、二氧化碳浓度内部因素：叶片叶绿素的含量、叶片含水量、叶片的发育阶段讨论：讨论：光合作光合作用有用有 何意义？何意义？CO2O2为一切生物生命活动的进行提供所必为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质需的营养物质为一切生物生命活动的进行提供所必需为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量的能量维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光合总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢化能合成作用 2NH3+3O
11、2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 能量硝化细菌的化能合成作用硝化细菌的化能合成作用6CO2+6H2O(CH2O)+6O2 通过氧化如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等无机物，夺取无机盐中的电子，通过电子传递链合成ATP和NADPH,再利用ATP和NADPH完成二氧化碳的还原和固定。如：硝化细菌、硫化细菌等硝化细菌在生活中的应用硝化细菌放在水族箱中，可以净化水质，将高度性的氨氧化为硝酸盐，成为水草的最佳氮肥色素色素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素吸收可见吸收可见的太阳光的太阳光叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收
12、红光红光和和蓝紫光蓝紫光类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收蓝紫光蓝紫光知识小结1 1、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的（叶绿体的（ ）A A内膜上内膜上 B B基质中基质中C C片层膜上片层膜上D D各部位上各部位上【解析解析】因为光能的吸收是靠色素来完成的，而色素是分布在叶绿体的类因为光能的吸收是靠色素来完成的，而色素是分布在叶绿体的类囊体片层膜上。囊体片层膜上。2 2、在阳光充足的环境中，给绿色植物浇、在阳光充足的环境中，给绿色植物浇1818O O标记的水，过一段标记的水，过一段时间进行分析，时间进行分析，18
13、18O O能在哪儿发现（能在哪儿发现（ ）A A仅在周围的水蒸汽中仅在周围的水蒸汽中 B B光合作用生成的水中光合作用生成的水中C CH H中中D D植物释放的氧气和周围的水蒸汽中植物释放的氧气和周围的水蒸汽中【解析解析】植物的吸收的植物的吸收的H218O在植物体内的去向中：大部分（在植物体内的去向中：大部分（95%99%）通过蒸腾作用散失到周围大气中通过蒸腾作用散失到周围大气中;有一小部分参加光合作用，能产生有一小部分参加光合作用，能产生18O2并并释放到周围大气中。释放到周围大气中。2 2、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的COCO2 2条件下。条件
14、下。（1 1）当）当COCO2 2浓度突然降至极低水平时，发现植物叶片中的五碳浓度突然降至极低水平时，发现植物叶片中的五碳化合物含量突然上升。这是因为化合物含量突然上升。这是因为缺少时，植物体内五缺少时，植物体内五碳化合物不能形成碳化合物不能形成。（2 2）如果在降低）如果在降低COCO2 2浓度的同时，停止光照，则不出现上述五浓度的同时，停止光照，则不出现上述五碳化合物含量上升现象。这是因为暗反应所必需的碳化合物含量上升现象。这是因为暗反应所必需的供供应不足，使应不足，使不能形成五碳化合物。不能形成五碳化合物。【解析解析】在暗反应中，五碳化合物固定在暗反应中，五碳化合物固定CO2，产生三碳化合物。，产生三碳化合物。CO2少时，少时，三碳化合物的形成一定减少，相应五碳化合物会因积累而含量升高。五碳三碳化合物的形成一定减少，相应五碳化合物会因积累而含量升高。五碳化合物也是光合作用的产物，当光照不足时，光反应提供的化合物也是光合作用的产物，当光照不足时，光反应提供的H和和ATP减少，三碳化合物也不能形成五碳化合物，所以五碳化合物含量不会升高。减少，三碳化合物也不能形成五碳化合物，所以五碳化合物含量不会升高。【答案答案】（1）CO2，三碳化合物（，三碳化合物（2）H和和ATP，三碳化合物，三碳化合物