第五章 第四节 能量之源—光与光合作用（共73张PPT）

(共74张PPT)
第4节
思考：白化苗能光合作用吗？为什么？
捕获光能与细胞中的色素有关。
思考：细胞中哪里有色素？都是什么色素呢？
液泡：花青素
叶绿体：多种色素
只有叶绿体中的色素可以捕获光能。
实验——绿叶中色素的提取和分离
实验原理：提取(无水乙醇或丙酮)、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？
(三)方法与步骤
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素ａ
叶绿素ｂ
（橙黄色）
（黄色）
（蓝绿色）
（黄绿色）
类胡萝卜素
叶绿体中的色素
叶绿素a
叶绿素 b
胡萝卜素
叶黄素
（含量约占总量的3/4）
（含量约占总量的1/4）
（橙黄色）
（黄色）
（蓝绿色）
（黄绿色）
叶 绿 素
1、捕获光能的色素
思考：
1、色素由上向下依次是？由下向上依次是？
2、溶解度最大的是？溶解度最小的是？
3、按照含量由多到少排序是？
4、色素带中相邻间隔最大的是？相邻间隔最小的是？
5、色素带间隔最大的是？　　　　　　　最小的是？
6、将叶绿体中的色素滴在滤纸上，　　　　　　　　　　　　　　　由中心向四周圆环依次是？
叶ａ＞叶ｂ＞叶黄素＞胡萝卜素
胡萝卜素
叶绿素ｂ
胡萝卜素和叶黄素
叶绿素ａ和叶绿素ｂ
胡萝卜素和叶ｂ
叶绿素ａ和叶绿素ｂ
在叶绿体色素的提取和分离实验中,收集到的滤液绿色过浅,其原因可能是 ①未加石英砂,研磨不充分
②一次加入大量的无水酒精提取 ③分次加入少量无水酒精提取
④使用放置数天的菠菜叶
A.①②③ 　　　　　B.②③④
C.①③④ 　　　　　D.①②④
D
某同学在做完“叶绿体中色素的提取与分离实验”后画出了四种色素在滤纸条上分布的模式图，以此主要表示色素的含量及间隔距离的大小，其中比较能显示真实情况的是 （ ）
A
拓展：连续光谱
吸收光谱
注意观察：暗带出现在哪些颜色的区域？为什么出现暗带？
四种色素对光的吸收
叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________
蓝紫光
蓝紫光、红光
春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？
想一想：塑料薄膜的颜色对温室大棚的光合效率的影响？
将长势相同的三盆麦苗分别置于钟罩内，如图所示，若干天后，与丙盆相比，甲、乙盆麦苗的长势是
A．甲、乙与丙长势相近
B．甲与丙长势相近，乙比丙长势差
C．乙与丙长势相近，甲比丙长势差
D．甲、乙长势都比丙好
C
想一想：塑料薄膜的颜色对温室大棚的光合效率的影响？
将甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲添加品红色光；乙添加绿色光；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B(如下图)；经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的分别是下列哪一组
A．甲、乙 B．乙、丙
　C．丙、丁 D．甲、丁
D
右图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素
A.　叶绿素．类胡萝卜素 　B.类胡萝卜素．叶绿素
C.　叶黄素．叶绿素a 　　 D.叶绿素a．叶绿素b

A
关于高等植物细胞内的色素的叙述中，错误的是
A.植物细胞内的色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素
B.所有植物细胞中都只有四种色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收和传递光能
D.有的植物细胞的液泡中也含有一定的色素
B
2、捕获光能的结构—叶绿体
（1）分布
主要分布在绿色植物的叶肉细胞
（2）形态
一般呈扁平的椭球形或球形
（3）结构
外膜
内膜
（4）功能
光合作用的场所
基粒
由两个以上的类囊体组成，含色素和酶
基质
含多种光合作用所必需的酶
透明，有利于光线的透过
色素的功能？
吸收、传递、转化光能。（只有特殊状态下的叶ａ能转化光能）
恩吉尔曼实验
如何验证：不同波长的可见光引起的光合作用强度是不同的。
　3．先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下。
先选极细光束，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。
　1．实验材料选用水绵和好氧性细菌。
因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧性细菌可确定释放氧气的部位。
2．选用黑暗并且没有空气的环境。
排除了氧气和光的干扰。
该实验的巧妙之处：
下图是一位生物学家的实验。他将水绵放到暗处，然后用白光束对水绵细胞的不同部位做点状投射，发现水中的好氧性细菌明显聚集在投射到叶绿体上的光点处。


（l）这说明____________________。
（2）这位科学家又将白光通过棱镜投射到水绵上，他发现水中的好氧性细菌在橙、黄、绿、青光的投射区域明显稀少。这个实验说明________________________。
叶绿体是光合作用的场所
叶绿体进行光合作用主要吸收红光和蓝紫光
3、 光合作用的原理和应用
（1）、光合作用的概念
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，并且释放出氧气的过程
（2）、光合作用探索历程
经典实验
由概念可知：光合作用的原料、产物、动力、场所分别是什么？
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，所以有人认为植物也能使空气变污浊？
到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。
光能
化学能
储存在什么物质中？
德国梅耶
1845
萨克斯的实验
暗处理
光照
脱色
结论: 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
思考：该实验还能得出其他结论吗？
1880年恩吉尔曼实验的结果
证明：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。
返回
光合作用氧来源的探究
结论：光合产物中有机物的碳来自CO2
年代 科学家 结论
1771
1779
1845
1864
1880
1939
20世纪40代
普利斯特利
英格豪斯
植物可以更新空气
只有在光照下植物可以更新空气
R.梅耶
植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来
萨克斯
绿色叶片光合作用产生淀粉
恩格尔曼
氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所
鲁宾 卡门
光合作用释放的氧来自水。
卡尔文
光合产物中有机物的碳来自CO2
对照的使用：
恩格尔曼：
萨克斯：
鲁宾 卡门：
自身对照
自身对照
相互对照
写出光合作用的反应式：
CO2 +
H2O
(CH2O) +
O2
光能
叶绿体
6
12
6
光合作用的产物中，氧气、糖类中的碳、糖类中的氢、糖类中的氧依次来自于
①二氧化碳 ②气孔直接吸收
③水的分解 ④叶绿素的分解
A．①②④③ B．③①②④
C． ③①③① D．①③①③
C
济南植物园中有一个用透明玻璃围成的热带植物馆，该馆内除了生长着一些热带植物 外，还有少量的以这些植物为食的小动物。若在馆内释放一定量的用180标记的氧气，若干天后含有180的有机物的存在情况是（）
A.只在植物体内
B.动植物体内均有
C.只在动物体内
D.动植物体内均无
B
将一株天竺葵在黑暗中部叶脉切断,光照2h-4h,检测结果叶片下半部产生淀粉,而上半部无淀粉生成,这是因为切断叶脉
A.阻断了水分的运输
B.阻断了有机物的运输 C.阻断CO2 的运输
D.影响了上部细胞的呼吸作用
A
在光合作用中实验里,如果所用的水中有0.20%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18O的比例为( ) A.0.20% B.0.44%
C.0.64% D.0.88%
A
如图装置甲是用来验证绿色植物在有光条件下释放氧气的装置，装置乙和丙是另外两个装置，通常可做为本实验的对照实验的装置是 。若甲是在有光条件下“验证O2是否由绿色植物释放出来”的装置，则乙、丙中通常可作为甲的对照实验的是 。
A．两者均为乙和丙 B．前者为乙，后者为丙
C．前者为丙，后者为乙 D．乙和丙对两者都不是
A
把盆栽绿色植物放在密封暗室内，供给，让它进行呼吸作用。一段时间后，将此植物从暗室中取出移到阳光下。再过一段时间后，可能出现在（　）
①植物体内的水分子中
②植物周围空气的氧分子中
③植物周围空气的二氧化碳分子中
④植物体内的葡萄糖分子中
⑤植物细胞内的丙酮酸分子中
⑥植物周围空气的水分子中
A．①② B．②③④ C．③④⑤ D．①②③④⑤⑥
D
3、光合作用过程
光反应阶段
暗反应阶段
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
4[H]
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
酶
光反应
暗反应
光合作用的过程：
光反应
H2O →2 [H] + 1/2O2
+
Pi
ATP
酶
光
ADP
水的光解：
光合磷酸化：
暗反应
CO2的还原：
2C3 + [H] (CH2O) + C5
酶
ATP
CO2的固定：
CO2 + C5 → 2C3
酶
光反应阶段与暗反应阶段的比较
项目 光反应阶段 暗反应阶段
区
别 场所
条件
物质变化
能量转化
类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
需光、色素和酶
需多种酶
光能转变为ATP中活泼的化学能
ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能
水的光解：2H2O 光 4[H]+O2
光
ADP+Pi ATP
酶
CO2的固定：CO2+C5 2C3
C3的还原：2C3 （CH2O）
[H]，ATP
酶
ATP ADP+Pi
酶
联 系 1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H]和ATP
2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi
3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系
它是几乎所有生物的物质、能量来源
维持大气中氧气和二氧化碳的相对稳定
光合作用的意义
对生物的进化有重要的意义
　　想一想：
1、光合作用过程中[H]的来源和去路分别是什么？
2、光合作用过程中ATP的来源和去路分别是什么？
3、光合作用的[H]与呼吸作用的[H]是同种物质吗？
4、呼吸作用水的消耗在什么阶段？水的产生在什么阶段？
例题精析：
将盆栽植物放在适宜光照,温度和充足的CO2条件下,如果将植物突然移至暗处,此时,叶肉细胞内的C3化合物,C5化合物和ATP含量变化的情况是 ( ) A.上升,下降,上升 B.下降,上升,下降 C.下降,上升,上升 D.上升,下降,下降
若二氧化碳突然消失呢？
D
C
如图是改变光照和CO2浓度后，与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线，请回答：
⑴曲线 a表示的化合物是.............。在无光照时，其量迅速上升的原因是：
①.................................②.................................
⑵曲线b表示的化合物是...............,在CO2浓度减低时,其量迅速上升的原因是
①....................................... ②.......................................。
⑶可见光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用速度,但前者主要影响光合作用的....................过程,后者主要影响....................过程。
C3
C3在无光照时缺乏ATP和[H]不能被还原，而CO2固定却在进行。
C5
C5在缺乏CO2时用于固定CO2减少，而C3还原却在进行。
光反应
暗反应
如用14CO2示踪，在光合作用过程中，14C在下列分子中的转移途径是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　 ]
A．14CO2→叶绿素→ADP
B．14CO2→NADP→糖类
C．14CO2→三碳化合物→糖类
D．14CO2→叶绿素→ATP
C
用2H标记H2O，追踪光合作用中氢的转移，最有可能的途径是 A.H2O→〔H〕→C6H12O6 B.H2O→〔H〕→C3→C6H12O6 C.H2O→〔H〕→C5→C6H12O6 D.H2O→〔H〕→C3→C5→C6H12O6
A
自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
化能合成作用
异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
——能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
化能合成作用
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
光合作用原理的应用
（1）影响光合作用的因素
光照、CO2、温度、水、矿质元素等
（2）提高农作物光合作用强度的措施
1、适当提高光照强度、延长光照时间
3、适当提高CO2浓度
4、适当提高温度(白天提高温度，晚上降低温度)
5、适当增加植物体内的含水量
6、适当增加矿质元素的含量
2、合理密植
光对光合作用的影响及其应用
C02的吸收
C02的释放
光照强度
光补偿点
光饱和点
思考：
1、光照影响光反应还是暗反应？
2、若白天较长时间光强为光补偿点，植物能否正常生长？
不能，白天光合作用强度等于呼吸作用强度，而晚上仍要进行呼吸作用，整体上呼吸作用消耗的有机物大于光合作用合成的有机物。
阴生植物的曲线
应该如何画？
应用：
1、提高光照强度
2、延长光合作用时间
3、增加光合作用面积
(合理密植)
. 下列曲线表示研究光照强度对完全培养液中培养的绿藻产生氧的影响的实验结果。请据此回答
（ 1 ）在光照强度为 B 时，溶液中的 O2浓度基本不变，原因是
_____________ __________。
（ 2 ）在光照强度为 C 时， O2的释放速率近乎达到最大；当光照强度继续增大时，释放 O2的速率很少增加或不再增加；请解释引起这种现象的两个主要原因：
①___________________________________________________。
②______________________________________________。
光合作用强度与呼吸作用强度相等
受暗反应过程中酶的活性和酶的数量的限制
受 CO2供应速度的限制
二氧化碳对光合作用的影响及其应用
光合作用强度
二氧化碳浓度
C02补偿点
C02饱和点
思考：
1、二氧化碳影响光反应还是暗反应？
2、若C02浓度过高，光合效率甚至会下降，为什么？
C02中毒，这时呼吸不能进行，植物死亡。
阴生植物的曲线
应该如何画？
应用：
1、多施农家肥
2、笼养小动物
植物的午休现象：
成因：
温度过高，蒸腾作用过强，导致气孔关闭保持水分。这样CO2的吸收下降，从而使光合作用强度下降。
上图是盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。请据图回答问题： 1、图中15—17段段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以至光反应产生的 和
逐渐减少，从而影响了暗反应的
________强度，使 化合物数量减少，影响了CO2固定。
光照强度逐步减弱
ATP
[ H ]
C02的还原
五碳
5.光合作用与呼吸作用的区别：
光合作用 呼吸作用
原料 CO2、H2O O2、葡萄糖等有机物
产物 O2、葡萄糖等有机物 CO2、H2O等
能量转换 贮藏能量的过程
光能→活跃的化学能→稳定的化学能 释放能量的过程
稳定的化学能→活跃的化学能
发生部位 有叶绿体的细胞、叶绿体 活细胞、线粒体、细胞质
发生条件 光照下才可发生 光下、暗处都可发生
1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______ 和____________;形成的________和__________ 提供给暗反应。
2.光合作用的实质是：把______和_______转变为有机物，把_______转变成_______,贮藏在有机物中。
3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧气是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。
水的光解
形成ATP
[H]
ATP
CO2
H2O
光能
化学能
暗反应
光反应
光反应
暗反应
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。
②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________ 。
③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______
④图中G________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
光
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
用作还原剂，还原C3
ATP
色素吸收的光能
光反应
[H]和ATP
色素
C5化合物
C3化合物
糖类
1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ）
A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2
B
2、与光合作用光反应有关的是（ ）
①H2O ②ATP ③ADP ④CO2
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
A
4、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
5、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( )
①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜
A．③② B．③④
C．①② D．④③
B
6、光合作用过程的正确顺序是（　）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原
A.④③②⑤① B.④②③⑤①
C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（　）
Ａ．三碳化合物　Ｂ．五碳化合物
Ｃ．［Ｈ］　　　Ｄ．氧气　
Ｄ
Ｂ
8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（ ）
A、在植物体内的葡萄糖中发现
B、在植物体内的淀粉中发现
C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现
D、在植物体周围的空气中发现
D
9、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ）
A、CO2 叶绿体 ATP
B、CO2 叶绿素 ATP
C、CO2 乙醇 糖类
D、CO2 三碳化合物 糖类
D
10、在光合作用过程中，能量的转移途径是
A、光能 ATP 叶绿素 葡萄糖
B、光能 叶绿素 ATP 葡萄糖
C、光能 叶绿素 CO2 葡萄糖
D、光能 ATP CO2 葡萄糖
B
将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中。研究在10℃、20℃的温度下，分别置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用结果如图所示。①该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃的＿＿＿＿＿倍。②该叶片在10℃、5000勒克斯的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是＿＿＿＿＿mg。③该叶在20℃、20000勒克斯的光照下，如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖，每小时产生的葡萄糖为＿＿＿＿＿mg。
3
4
7.03
下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
（1）甲图曲线中C点和E点（外界环境中CO2浓度变化为零）处，植株处于何种生理活动状态＿＿＿＿＿＿。
（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的＿＿＿＿＿段，其中光合作用强度最高的是＿＿点，植株积累有机物最多的是＿＿＿＿＿点。
呼吸强度=光合强度
D
E
下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
（3）乙图中F—G段CO2吸收量逐渐减少是因为
＿＿＿________＿＿，以致光反应产生的＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使C5化合物数量减少，影响了CO2固定。
光照强度逐步减弱
ATP
[ H ]
下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为
A．光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效率
B．温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物
C．温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应
D．光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行
C
下图表示绿色植物在水分充足的条件下，光合作用的速度与环境因素的关系。请仔细分析图中曲线，回答下列问题：
（1）从图中曲线可知影响光合作用的主要非生物因素是＿＿＿＿＿。
（2）根据你对图中曲线的分析，你认为光合作用强度与温度之间的关系是＿＿＿＿＿。
光照强度和温度
在一定的温度范围内，光合作用强度随着温度的升高而增强
下图表示绿色植物在水分充足的条件下，光合作用的速度与环境因素的关系。请仔细分析图中曲线，回答下列问题：
（3）你认为在温度为40℃，光照强度为c时，限制光合作用进行的内在因素是＿＿＿，外界因素可能是＿。
（4）在光照强度为b的条件下，温度为30℃时，限制光合作用的内在因素是＿＿＿＿＿，如果大棚栽培蔬菜，在这种情况下应采取什么措施有利于蔬菜的生长？＿＿＿＿＿。原因是＿＿＿＿＿。
暗反应过程中的酶的数量和酶的最大活性
CO2
光反应
适当降低温度
降低呼吸消耗
下图表示绿色植物在水分充足的条件下，光合作用的速度与环境因素的关系。请仔细分析图中曲线，回答下列问题：
5）在光照强度为b、温度为20℃时，限制光合作用的内在因素是＿_________＿＿＿＿，如果大棚栽培蔬菜，此时应采取什么措施有利于蔬菜的生长？＿＿＿＿＿。原因是＿＿＿＿＿。
暗反应中酶的活性
适当提高温度
提高暗反应过程中酶的活性