1、第4节 能量之源光与光合作用,1.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合作用会有影响。,2.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。,问题探讨,一 捕获光能的色素和结构,为什么有些植物的叶片不是绿色的?,为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？,实验提取和分离叶绿体中的色素,实验原理： 1.提取：叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如无水乙醇、丙酮等。所以可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素。,实验原理： 2.分离：绿叶中的色素不止一种，它们都能溶解在层析液中。然而，它们在层析液中的溶解度不同。溶解度高的随
2、层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢，因而可用纸层析法进行分离。,实验材料： 菠菜叶片若干，石英砂，碳酸钙，丙酮(无水乙醇)，层析液，滤纸条，天平、棉花，剪刀，铅笔，直尺,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）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。,提取色素,制备滤纸条,方法与步骤,画滤液细线,方法与步骤,方法与步骤,分离色素,方法与步骤,分离色素,提取和分离叶绿体中的色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素b,叶黄素,（蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,（3/4）,（1/4）,胡萝卜素
3、,叶绿素a,色素带,一、捕获光能的色素,作用：吸收、传递和转化光能,叶绿体色素分离带，从上到下分别为胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b；它们的颜色分别为橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色；叶绿素ab挨得很近；胡萝卜素含量最少，色素带最细；叶绿素a含量最多，色素带最宽 。,为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？,讨论：,绿叶中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占四分之一，所以通常植物的叶子总是翠绿醉人的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。,但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消
4、失；胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。,四种色素对光的吸收有什么差别呢？,积极思维,恩格尔曼实验,1、美国科学家恩格尔曼认为，带状水绵的光合作用会产生氧气，而且产生氧气的多少和光合作用的效率成正比。2、他把一些好氧的并能运动的细菌放入盛有一条带状水绵的溶液中，再将棱镜产生的连续的不同波长的光投射到这条水绵上。,积极思维,恩格尔曼实验的结果,分析：这一实验说明了什么？,实验表明：叶绿素a和叶绿素b在蓝紫光和红光部分都有很高的吸收峰，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,叶绿体中的色素,二、捕获光能的结构-叶绿体,色素,类囊体
5、薄膜分布有色素和酶,1、形态：扁平的椭圆形或球形,2、结构:外膜、内膜、基粒、基质,叶绿体,酶,资料分析,1880年：美国科学家恩格尔曼用水绵进行有关实验。,恩格尔曼的实验,3、叶绿体的功能,现象：,分析 ：,在没有空气的黑暗环境中,好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。,光线照射部位进行光合作用产生了氧气。,在没有空气的光亮环境中,现象：,集中原因：,见光叶绿体部位有氧气的产生。,好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。,3、叶绿体的功能,（1）光合作用的场所（2）它内部的巨大膜表面上，不仅分布着色素，还有许多酶。,二 光合作用的原理和应用,（一）光合作用的概念,有机物,（其中贮存有能量）,水,
6、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（如淀粉），并且释放出氧气的过程，就叫做光合作用。,2000多年前亚里士多德(Aristotle),植物增重来自土壤,（二）光合作用的探究历程,五年后,1648年，荷兰科学家海尔蒙特(J.B. van Helmont),柳树增重74.47kg土壤减少0.06kg,结论：水分是植物体建造自身的原料,结论：植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。,1771年，(英）普里斯特利(Joseph Priestley)的实验,现象：,蜡烛熄灭,现象：,蜡烛持续燃烧,现象：,小鼠死亡,现象：,小鼠存活,疑问：不同的人重复实验，有的成功，有的
7、失败，原因何在？,1779 荷兰 英格豪斯,叶片和绿色枝条在阳光下，才能更新空气的成分。,1782年，拉瓦锡证明参与光合作用的气体是CO2,1845年，德国科学家梅耶（R. Mayer）指出，植物光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。,1864年，（德）萨克斯(Julius von Sachs)的实验,1、让叶片中的营养物质（淀粉）消耗掉,1、为什么对天竺葵先进行暗处理？,2、为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？,3这个实验说明了什么问题？,2、部分遮光、部分曝光，是为了进行对照,结论：绿叶在光合作用中产生了淀粉和氧气，光合作用需要光。,光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还
8、是两者兼而有之？,1939年，（美）鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen),同位素标记进行光合作用的实验，是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？还是两者兼而有之？同学们考虑一下，应标记哪一种元素？如何设计这个实验呢？,同位素标记法,用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验：,2、第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2,1、第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。,O2,18O2,结论：光合作用释放的O2来自H2O,H2O C18O2,H218O CO2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O
9、2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,结论:,光合作用释放的氧全部来自水。,20世纪40年，（美）卡尔文(Calvin),14CO2,小球藻,有机物的14C,结论：14CO2中的14C转化成有机物的14C。,CO2 +,H2O *,(CH2O) +,O2*,光能,叶绿体,（三）、光合作用的过程,糖类,光合作用的总反应式,CO2,H2O,光能,（提供能量）,叶绿体
10、,（CH2O）,（储存能量）,O2,1、催化光合作用反应的酶存在于叶绿体哪些部位？,思考：,基粒类囊体的薄膜和基质,2、叶绿体色素存在于什么部位？它的功能是什么？,基粒类囊体的薄膜上，吸收、传递和转化光能。,1、光合作用过程包括哪两个阶段？,思考：,光反应阶段和暗反应阶段,2、光反应和暗反应进行的场所？所需条件有哪些？物质及能量如何变化？,光能,H2O,直接释放到空气中,为第二阶段提供还原剂,光反应阶段,H2O,1、光反应阶段,条件：,场所：,能量变化:,光能 酶 色素,叶绿体类囊体的薄膜上,多种酶参加催化,2C3,（CH2O）,暗反应阶段,光反应阶段,2、暗反应阶段,条件：,场所：,叶绿体基
11、质,多种酶，光反应阶段提供的还原剂H和能量ATP,物质变化,二氧化碳的固定：,三碳化合物被还原：,ATP中的活跃化学能有机物中稳定的化学能,能量变化：,从光反应与暗反应两阶段关系看出：光反应阶段与暗反应阶段是一个整体，二者紧密联系、缺一不可。,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,H2O,O2,H,酶,酶,（CH2O）,CO2,吸收,光解,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,光合作用的反应式,CO2+H2*O,（CH2O）+H2O+*O2,光能,叶绿体,糖类,整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？,物质变化：,把简单的无机物转变为复杂的有机物,能量变化：
12、,把光能转变成储存在有机物中的化学能,光合作用的实质：合成有机物，储存能量。,原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？,思考,光反应只在白天进行，夜间不进行。 暗反应在白天和夜间都进行,（四）光合作用原理的应用影响光合作用强度的因素：外界环境因素1）光照 2）CO2 3）温度 4）矿质营养5）水分内部因素1）不同部位 2）不同生育期,.光照,在一定的范围内，随着光照
13、强度的增强，光合作用强度增强；当光照强度增强到A所表示的光照强度时，光合作用强度达到最大；随着光照强度的继续增强，光合作用强度将不再增大。,在一定的范围内，随着CO2浓度的增强，光合作用强度增强；当CO2浓度增强到B所表示的CO2浓度时，光合作用强度达到最大；随着CO2浓度的继续增强，光合作用强度将不再增大。,.二氧化碳,三、化能合成作用,1、自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中某些无机物氧化时释放的能量来把无机物制造成有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。,想一想:光合作用和化能合成作用有何异、同点？,2NH3+3O2,2HNO2+2H2O+能量,2HNO2+O2,2HNO3+能量,
14、CO2+H2O,（CH2O）O2,2、自养生物,（1）概念,生物体在同化作用过程中，能够以光能或无机物氧化所释放的化学能为能源，以环境中的CO2为碳的来源，来合成自身的物质，并且储存能量，这类生物叫自养生物。,（2）、自养生物的种类,A、光能自养生物,光能,如：绿色植物、水藻、少数种类的细菌,叶绿体,B、化能自养生物,化学能,如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌、氢细菌等,2、异养生物,生物体在同化作用过程中，以环境中现成的有机物作为能量和碳的来源，将这些物质摄入体内，转变成自身的物质，并且储存能量，这类生物叫异养生物。,例如：人和动物、营腐生或寄生生活的真菌、大多数的细菌,光合作用与呼吸作用的区别,
15、叶绿体,光反应,暗反应,基粒类囊体薄膜,基质,请快速完成下面的过程图,过程,1、光合作用中光反应阶段为暗反应阶段提供了（ ） AO2和C3化合物 B叶绿体色素 CH20和O2 DH和ATP,D,练一练,2、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ） A、H B、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳,B,3、 光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应,D,4.光合作用产生的氧气中的氧原子来自（ ） A.水 B
16、.二氧化碳 C.水和二氧化碳 D.水或二氧化碳,A,5.科学家用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子,这种碳原子的转移途径是( ) A. CO2 叶绿体 ADP B. CO2 叶绿体 ATP C. CO2 丙酮酸 糖类 D. CO2 C3 糖类6.下列生物中属于异养生物的是( ) A.烟草 B.蓝藻 C.硝化细菌 D.草履虫,D,D,7.图为光反应和暗反应联系示意图,请据图回答下列问题:,.写出物质名称a b c d 。.光合作用中能量转变是:光能 。.如果小麦在适宜条件下栽培,突然将d降至极低点,则小麦叶片中的C3的含量将会 。,光能,暗反应,光反应,H2O,c,ATP,a,d,贮存能
17、量的有机物,b,co2,o2,ADP和Pi,H,ATP中的化学能,有机物中的化学能,突然降低,8.将金鱼藻置于一烧杯中培养，在不同温度下，金鱼藻光合速率（用每小时O2的释放量表示）与光照强度关系如图所示,请据图回答下列问题:,0,4,8,12,5,10,15,20,300C,200C,100C,.金鱼藻光合速率与 等因素有关。.金鱼藻光合速率与温度变化的关系是 ， 当温度上升到700C又会怎么样呢？,光合速率（ mg/h),光照强度、温度,光照强度（klx),9绿色植物在暗处不能放出氧气是因为 ACO2的固定受阻B三碳化合物的还原需要光C水的分解不能进行D五碳化合物的再生困难,C,10在光合作
18、用实验里，如果所用的水中有0.2%的水分子含18O，二氧化碳中有0.68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含18O的比例为 A0.20%B0.68%C0.88%D0.48%,A,11光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自 A呼吸作用产生的ATP和光能B都是呼吸作用产生的ATPC光能和光反应产生的ATPD都是光反应产生的ATP,C,12水稻在适宜的情况下生长，如改变下列哪一项会使产量增加 A氧的含量BCO2的含量C氮的含量D水蒸气的含量,【解析】 影响光合作用速度的因素主要有：水和CO2(原料)；温度(影响光合作用的酶)；光照强度(影响光反应的速度)等。,B,13下图是验证绿色植物进行光合作用的实验装置。先将这个装置放在暗室24小时，然后移到阳光下；瓶子内盛有NaOH溶液，瓶口封闭。,(1)数小时后摘下瓶内的叶片，经处理后加碘液数滴而叶片颜色无变化，证明叶片中_，这说明_ 。(2)瓶内放NaOH溶液的作用是_。(3)将盆栽植物先放在暗处24小时的作用是_。,无淀粉,光合作用需要CO2作原料,除去CO2,消耗体内原有的淀粉,
