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1、第四节能量之源光与光合作用第一页，本课件共有39页讨论：讨论：1.1.用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作用会有什么影响？物的光合作用会有什么影响？2.2.为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？源？用红色或蓝色的塑料薄膜挂红色或蓝色的灯管用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。合作用会有影响。因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使
2、用绿色的塑料薄膜因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。或补充绿色光源。第二页，本课件共有39页一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_。太阳能太阳能绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离1、提取的色素原理？、提取的色素原理？2、分离色素的原理？、分离色素的原理？3、二氧化硅的作用？、二氧化硅的作用？4、碳酸钙的作用？、碳酸钙的作用？色素能溶解在有机溶剂无水乙醇色素能溶解在有机溶剂无水乙醇各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的
3、则在滤纸上扩散的快。在滤纸上扩散的快。使研磨更加充分使研磨更加充分防止色素被分解防止色素被分解第三页，本课件共有39页实验实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤：1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录讨论：1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？第四页，本课件共有39页方法与步骤：方法与步骤：称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）
4、和碳酸钙(中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。第五页，本课件共有39页实验结果：实验结果：第六页，本课件共有39页捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝卜类胡萝卜素素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(占占1/4)(占占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）第七页，本课件共有39页色素的吸收光谱图色素的吸收光谱图 400 500 600 700nm 400 500 6
5、00 700nm 1001005050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可 见 光 区叶叶绿绿素素：吸吸收收蓝蓝紫紫光光和和红红光光类类胡胡萝萝卜卜素素：吸吸收收蓝蓝紫紫光光第八页，本课件共有39页叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光蓝紫光。注注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现射回来，所以叶片才呈现绿色绿色。结论：结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？什么部位？第九页，本课件共有39页
6、 18171817年，两位法国科学家首次从植物中年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。细胞中的分布情况。18651865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体叶绿体。3 3、叶绿体、叶绿体第十页，本课件共有39页叶绿体的结构叶绿体的结构外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质类
7、囊体类囊体捕获光能的色素分布在捕获光能的色素分布在_类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上第十一页，本课件共有39页4 4、资料分析：叶绿体的功能、资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。叶绿体叶绿体是进行光合作用的场是进行光合作用的场所。所。2结论：结论：结论：结论：现象：现象：没有没有空气空气黑暗黑暗 极极 细细 光光 束束 完完 全全 光光 照照氧是由叶绿体释放出来的氧是由叶绿体释放出来的第十二页，本课件共有39页讨论：讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？（1 1）、用水绵作实验材
8、料，有）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿细而长的带状叶绿体体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2 2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中中，排除了环境中光线和光线和O2的影响，从而确保实的影响，从而确保实验能顺利进行。验能顺利进行。（3 3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵行检测，能准确的判断水绵细胞中放细胞中放O2 部位。部位。（4 4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验对照实验，从
9、而明确实验结果完全是由光照引起的。从而明确实验结果完全是由光照引起的。第十三页，本课件共有39页结论结论:叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它内是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的吸收光能的色素分子色素分子，还有许多进行，还有许多进行光合作用所必需的光合作用所必需的酶酶。第十四页，本课件共有39页二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用光合作用的探究历程（光合作用的探究历程（P101102）第十五页，本课件共有39页结论：水分是植结论：水分是植物建造自身的原物建造自身的原料。料。17 17世纪世纪海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳栽
10、培的柳树实验树实验第十六页，本课件共有39页结论：植物可以更新空气结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？所以有人认为植物也能使空气变污浊？第十七页，本课件共有39页17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在普利斯特利的实验只有在阳阳光照射光照射下才能成功；植物体只有下才能成功；植物体只有绿叶才能绿叶才能更新空气更新空气。到到1785年，发现了空气的组成，年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是吸收的是CO
11、2。光光能能化化学学能能储存在什么储存在什么物质中？物质中？德国德国梅耶梅耶1854年年第十八页，本课件共有39页18641864年，德国萨克斯实验年，德国萨克斯实验黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光绿叶在绿叶在光光下能制造下能制造淀粉淀粉。用碘蒸气处理这片叶，用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有色，遮光的一半则没有颜色变化。颜色变化。光合作用释放的光合作用释放的O2来自来自CO2还是还是H2O？第十九页，本课件共有39页第第一一组组光合作用产生的光合作用产生的O2来自于来自于H2O。H218OCO2H2
12、OC18O2第第二二组组18O2O219391939年年 美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？第二十页，本课件共有39页用用14C标记标记14CO2，供小球藻进，供小球藻进行光合作用，探明了行光合作用，探明了CO2中的中的C转化成有机物中的碳，称为卡转化成有机物中的碳，称为卡尔文循环。尔文循环。第二十一页，本课件共有39页产物产物:淀粉淀粉条件条件:光光光合作用发现小结：光合作用发现小结：17711771年，英国普利普利斯特利斯特利原料原料:水水18801880年，年，美国恩格美国恩格尔曼尔
13、曼2020世纪世纪3030年年代，美国鲁代，美国鲁宾与卡门宾与卡门18641864年，年，德国萨克德国萨克斯斯16641664年，年，比利时海比利时海尔蒙特尔蒙特原料和产物原料和产物:更新空气更新空气(二氧化碳和二氧化碳和氧气氧气)产物氧来自产物氧来自于水。于水。场所场所:叶绿体条叶绿体条件件:光光29实验方法：同位素标记法实验方法：同位素标记法实验原则：实验原则：对照原则对照原则单一变量原则单一变量原则第二十二页，本课件共有39页反应物、条件、反应物、条件、场所、生成物场所、生成物 CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体 绿色植物通过绿色植物通过_ ，利用利用_，把，把_转化
14、成储存能量的转化成储存能量的_，并释放出，并释放出_的过程。的过程。叶绿体叶绿体CO2和和H2O有机物有机物O2光能光能第二十三页，本课件共有39页光合作用过程光合作用过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据:反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应第二十四页，本课件共有39页光光 反反 应应条件：条件：叶绿体叶绿体中的色中的色素素光能光能H2O水在光下分解水在光下分解O2H光、酶、色素光、酶、色素过程：过程：场所：场所：类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上物质物质H2O光酶H+O2ADP+Pi+光能光能酶AT
15、P能量能量光能光能光能光能ATP中活跃化学能中活跃化学能ADP+Pi酶酶ATP第二十五页，本课件共有39页暗 反 应co2C5 固固 定定2c3H供氢供氢酶酶(CH2O)糖类糖类 场所：场所：条件：条件：过程：过程：叶绿体基质叶绿体基质酶酶、H H、ATPATP多种酶多种酶参加催化参加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5H ATPATP酶ADP+Pi+能量能量物物物物质质能量能量ATPATP中活跃的化学能转化为中活跃的化学能转化为糖类糖类中稳定的化学能中稳定的化学能 还还 原原酶酶ATP供能供能ADP+Pi第二十六页，本课件共有39页光合作用的全过程叶绿体中的叶绿体中的色素色素供氢
16、供氢酶酶供能供能还原还原多种酶参多种酶参加催化加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5 5固定固定CO2H2OO2水在光水在光下分解下分解H光反应过程光反应过程暗反应过程暗反应过程光能光能第二十七页，本课件共有39页 联系联系比较光反应、暗反应比较光反应、暗反应光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶 酶、酶、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中水的光解；水的光解；ATP的的生成生成CO2的固定；的固定；C3的还原的还原ATP的水解的水解 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能ATP中活
17、中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供HH和和ATPATP，暗，暗反应为光反应提供反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi。CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体第二十八页，本课件共有39页影响光影响光合作用合作用的因素的因素光照光照强度强度COCO2 2浓度浓度温度温度必需矿必需矿质元素质元素水水第二十九页，本课件共有39页1 1、光照强度、光照强度0CO2吸吸收收量量CO2释释放放量量光照强度光照强度C增加光照时间和光照强度增加光照时间和光照强度农作物农作物间距间距合理，选择适当的合理
18、，选择适当的光源光源等等第三十页，本课件共有39页2、CO2浓度浓度适当适当提高提高COCO2 2的浓度（温室大棚）的浓度（温室大棚）第三十一页，本课件共有39页3、温度、温度 t1 t2 t3 t4白天适当白天适当增加增加温度，夜间适当温度，夜间适当降低降低温度温度第三十二页，本课件共有39页4、水、水光合作用强度光合作用强度O时间时间A 7 10 12 14 18合理合理灌溉灌溉，提供适当水分，提供适当水分第三十三页，本课件共有39页矿质营养矿质营养光合作用强度光合作用强度O离子浓度离子浓度A合理合理施肥施肥，提供必要的矿物质元素，提供必要的矿物质元素第三十四页，本课件共有39页图中图中A
19、 A点含义：点含义：；BB点含义：点含义：；CC点表示：点表示：_ _ ；光照强度为光照强度为0 0，只进行呼吸作用，只进行呼吸作用光合作用与呼吸作用强度相等光合作用与呼吸作用强度相等,称光补偿点称光补偿点光合作用强度不再随光照强度增强而增强，光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点称为光饱和点第三十五页，本课件共有39页化能合成作用化能合成作用自养生物自养生物 以以光光为能源，以为能源，以CO2和和H2O（无机物无机物）为原料合成糖）为原料合成糖类（类（有机物有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿绿色植物色植物。异养生物异养生物 只
20、能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生命来维持自身的生命活动。例如活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌人、动物、真菌及大多数的细菌。化能合成作用化能合成作用 利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量无机物氧化时所释放的能量来制来制造有机物。少数的造有机物。少数的细菌，如硝化细菌细菌，如硝化细菌。光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）所需的能量来源不同（光能、化学能）第三十六页，本课件共有39页 光合作用光合作用有氧呼吸有氧呼吸场所场所条件条件物质变化物质变化能量变化能量变化实质实质联系联系比较光合作用、呼吸作用
21、比较光合作用、呼吸作用光光、色素、酶、色素、酶、H2O和和CO2叶绿体叶绿体细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体O2、酶、酶、H2O、C6H12O6无机物转变成有机物无机物转变成有机物有机物氧化分解成无机物有机物氧化分解成无机物 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能糖类等有机物中稳定糖类等有机物中稳定化学能化学能C6H12O6等有机物稳等有机物稳定的化学能定的化学能 ATP中活中活 跃化学能跃化学能和热能和热能合成有机物，储存能合成有机物，储存能量量分解有机物，释放能分解有机物，释放能量量光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）；）；呼吸作用为光合作用
22、提供原料（呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）第三十七页，本课件共有39页1.1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ _ 和和_;_;形成的形成的_和和_ _ 提供给暗反应。提供给暗反应。2.2.光合作用的实质是：把光合作用的实质是：把_和和_转变为有转变为有机物，把机物，把_转变成转变成_,_,贮藏在有机物中。贮藏在有机物中。3.3.在光合作用中，葡萄糖是在在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，中形成的，氧气是在氧气是在_中形成的，中形成的，ATPATP是在是在_中中形成的，形成的，COCO2 2是在是在_固定的。固定的。水的光解水的光解形成形成ATPHATPC
23、O2H2O光能光能化学能化学能暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应第三十八页，本课件共有39页4.4.某科学家用含有某科学家用含有1414C C的的COCO2 2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C C原原子，子，1414C C的转移途径是（的转移途径是（）A A、COCO2 2 叶绿体叶绿体 ATP ATP B B、COCO2 2 叶绿素叶绿素 ATP ATP C C、COCO2 2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、COCO2 2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D5.5.在光合作用过程中，能量的转移途径是在光合作用过程中，能量的转移途径是A A、光能、光能 ATP ATP 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 B B、光能、光能 叶绿素叶绿素 ATP ATP 葡萄糖葡萄糖 C C、光能、光能 叶绿素叶绿素 CO CO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP CO ATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B第三十九页，本课件共有39页