2021——2022学年高一上学期生物人教版必修1 第5章第4节能量之源-光与光合作用课件(共56张PPT)

(共56张PPT)
第4节 能量之源——光与光合作用
捕获光能的色素和结构(第1课时)
光合作用的原理和应用（第2课时）
为什么不使用绿色灯管作为补充光源？
正常苗
白化苗
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料
白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料
这说明光合作用需要色素去捕获光能。
捕获光能的色素
我们知道，玉米中有时会出现白化苗。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细胞中的色素有关。
今天，下面的这个实验，主要目的是探究绿叶中含有几种色素和学习对色素进行提取和分离的方法，并设法将这些色素分离开。
绿叶中有哪些色素呢？
绿叶中色素的提取和分离
【实 验】
自主预习：P97“绿叶中色素的提取和分离”
色素提取的原理是什么？
色素分离的原理是什么？
该实验的方法步骤是什么？哪些步骤最重要？
提取色素时要注意什么？为什么
制备滤纸条时应注意什么？为什么？
色素分离时应注意什么？为什么？
一、实验原理
1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。
2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。
实验——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？
实验：绿叶中色素的提取和分离
（1）提取绿叶的色素
称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。
1.色素的种类
目的：二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。
放入少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇
迅速、充分地研磨
（1）提取绿叶的色素
将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。
收集滤液,封口。
（1）提取绿叶的色素
（2）制备滤纸条
铅笔线
画铅笔细线
（3）画滤液细线
★要求：细、直、齐
重复2—3次
（4） 分离绿叶中的色素
原理：溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快;反之，则慢。
层析液
培养皿
★层析液不能没及滤液线
滤液细线
实验结果：
讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
*
*
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约3/4）
（含量约1/4）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
绿叶中的色素
三、实验关键
1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。
2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。
3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。
四、注意事项
1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。
2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。
2、色素的吸收光谱
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
类胡萝卜素溶液
叶绿素：吸收蓝紫光和红光
类胡萝卜素：吸收蓝紫光
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
叶绿素a和合叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶红素主要吸收蓝紫光。
注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。
结论：
问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？
19世纪早期，就从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。
后来，科学家才弄清楚，叶绿素并非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，后来人们称之为叶绿体。
3.叶绿体
叶片中的叶肉细胞
绿叶
回顾
叶肉细胞
亚显微结构模式图
叶绿体亚显微
结构模式图
捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？
内膜
基粒
基质
叶绿体亚显微结构模式图
外膜
资料分析：
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。
氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
2
结论：
叶绿体是光合作用的场所
结论：
现象：
现象：
没有空气黑暗
极 细 光 束
完 全 光 照
1880年，恩格尔曼的实验
2.叶绿体的功能：
叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
资料分析可得：
1．研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是 ( )
A．使各种色素溶解在丙酮中 B．使研磨充分
C．防止色素分子被破坏 D．加速研磨
巩固练习
C
2.从绿叶中提取色素，选取的最佳叶片应是（ ）。
A. 肥嫩多汁的叶片 B. 革质叶片
C. 刚刚长出来的小嫩叶 D. 鲜嫩，颜色浓绿的叶片
3.在绿叶中色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其目的是（ ）。
A.防止叶绿素被破坏
B.使叶片充分研磨
C.使各种色素充分溶解在无水乙醇中
D.使叶绿素溶解在无水乙醇中
D
C
5．下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是 ( )



6．纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
B
D
7．在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素 B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a D．黄绿色的叶绿素b
A
作 业
1. 小本课时作业（二十）
2. 大本66页第1课时
二、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、光合作用的实质
合成有机物，储存能量
第一组
光合作用产生的O2来自于H2O。
H2180
C02
H20
C18O2
第二组
1802
02
美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
结论
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
光合作用的定义
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。
总结光合作用的反应式
反应物、条件、场所、生成物
CO2＋H2O （CH2O）＋O2
光能
叶绿体
糖类
光合作用过程
光反应
暗反应
划分依据:反应过程是否需要光能
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？
有光才能反应
有光、无光都能反应
H2O
类囊体膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
光反应阶段
光、色素、酶
叶绿体内的类囊体薄膜上
水的光解：
H2O H+ + O2
光能
ATP的合成：
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
光能转变为活跃的化学能贮存在ATP和NADPH中的能量。
NADPH
场所：
条件：
物质变化
能量变化
进入叶绿体基质，参与暗反应
供暗反应使用
NADPH的形成：
NADP++H++2e- NADPH
酶
NADP+
CO2
五碳化合物 C5
CO2的固定
三碳化合物 2C3
C3的还原
叶绿体基质
多种酶
H2O
类囊体膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
糖类
卡尔文循环
NADPH
NADP+
暗反应阶段
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3的还原：
ATP
NADPH 、
叶绿体的基质中
ATP中活跃的化学能和NADPH中的化学能转变为糖类等
中稳定的化学能
2C3 (CH2O)
酶
糖类
NADPH 、ATP、酶
场所：
条件：
物质变化
能量变化
CO2
五碳化合物 C5
CO2的固定
三碳化合物 2C3
叶绿体基质
多种酶
糖类
ATP
[H]
ATP和NADPH化学能转变成有机物中稳定的化学能
联系
比较光反应、暗反应
光反应阶段
暗反应阶段
条件
场所
物质变化
能量变化
光、色素、酶
不需光、酶、NADPH、ATP
叶绿体类囊体膜
叶绿体基质中
水的光解； NADPH和 ATP的生成
CO2的固定； C3的还原
光能转变ATP和NADPH化学能
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。
CO2+H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
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
NADPH
基质
还原C3
ATP
色素吸收的光能
光反应
NADPH和ATP
叶绿体中的色素
C5
C3
（CH2O）
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
NADPH
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
光反应
暗反应
光合作用总过程：
光反应
H2O →2 H ++ 1/2O2
+
Pi
+
光能
ATP
酶
ADP
水的光解：
ATP的合成 ：
暗反应
C3的还原：
CO2的固定：：
CO2 + C5 → 2C3
酶
总结：
NADPH的形成：
NADP++H++2e- NADPH
酶
2C3 (CH2O)
酶
糖类
NADPH、ATP
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和NADPH的化学能
(CH2O)中稳定的化学能
CO2
C3
（CH2O）
影响光合作用的因素及应用：
２．外部因素
反应条件：光、温度、必需矿质元素
反应原料： CO2浓度、水
１．内部因素
植物种类不同
同一植物在不同的生长发育阶段
同一植物在不同部位的叶片
叶龄
光照强度
光合作用强度
0
呼吸速率
光补偿点
光饱和点
B
A
C
植物
CO2
吸收量
1. 间作套种
2.通过轮作,延长光合作用时间
3.通过合理密植,增加光合作用面积
4.温室大棚,使用无色透明玻璃
5.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长.
光
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
1.多施有机肥
2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等.
3.大田中还要注意通风透气.
CO2是光合作用的原料.
CO2浓度
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
0
CO2的含量
光合作用的强度
预防干旱
合理灌溉
1.水是光合作用的原料
2.水是体内各种化学反应的介质
3.水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体
水
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
光合作用强度
O
时间：盛夏
A
7 10 12 14 18
1.适时播种
2.温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温.
温度会直接影响酶的活性.
由于暗反应是酶促反应,故温度 主要影响暗反应.
温度
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
t1 t2 t3
t4
合理施肥
1. N元素
2. P元素
3. Mg元素
必需矿质元素
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
酶、蛋白质、叶绿素、ATP的组成成分、
ATP的组成成分
可维持叶绿体膜的结构和功能
叶绿素的重要组成成分
思考：光照强度和CO2浓度变化对叶绿体内ATP、NADPH、C3化合物、C5化合物含量变化的影响
（1）如果光照增强，
则ATP含量 NADPH含量
C3化合物含量 C5化合物含量
（2）如果光照减弱，
则ATP含量 NADPH含量
C3化合物含量 C5化合物含量
增加
减少
增加
增加
增加
减少
减少
减少
（3）如果CO2浓度增加，
则ATP含量 NADPH含量
C3化合物含量 C5化合物含量
（4）如果CO2浓度减少，
则ATP含量 NADPH含量
C3化合物含量 C5化合物含量
减少
增加
减少
减少
减少
增加
增加
增加
CO2浓度的影响
A
B
光照强度
0
吸收
CO2
阳生植物
阴生植物
B：光补偿点
C：光饱和点
应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。
C
A：呼吸速率
在黑暗中呼吸所放出的CO2
1、不同植物
作物后期,适当摘除老叶、残叶，降低呼吸
1.幼叶不断生长,叶绿体(素)不断增加,光合速率不断加快.
2.老叶叶绿体破坏,光合速率减慢
叶龄
在生产上的应用
对光合作用的影响
内因
A
B
C
叶龄
光合作用强度
O
2、同一植物不同时期
上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题： 1、图中D—E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 强度，使 化合物数量减少，影响了CO2固定。 2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是……………（ ） A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果 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
一天光合速率变化
B
E
D
C
A
光照强度逐步减弱
ATP
NADPH
还原作用
五碳
C
化能合成作用
自养生物
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。
异养生物
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
化能合成作用
利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。
光能自养生物
化能自养生物
所需的能量来源不同（光能、化学能）
1 、将一棵重约 0.2kg 的柳树栽培在肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重大约为 11kg ，增加的这 10.8kg 主要来源于（ ）。
A. 土壤中的矿质元素 B. 土壤中的水
C. 大气中的氧气 D. 大气中的 CO2
2 、在光合作用过程中，光能最初用于
A. 碳和氧的化学合成 B. 氢和合成
C. 将水分解成氧和氢 D. ADP 转化为 ATP
3 、光合作用的实质是
A. 把 CO2转换成 ATP
B. 产生化学能、储存在有机物中
C. 把光能转变成化学能，储存在 ATP 中
D. 把无机物转化成有机物，把光能转变成化学能
4、在室温条件下，下列措施中，哪一项不利于有机物积累？
A. 适当增加空气温度 B. 适当增加 CO2的浓度
C. 适当增加光照强度 D. 延长光照时间
练一练
5 、在夏季中午光照最强的情况下，绿色植物的光合作用强度略有下降。这时，叶肉细胞内的 C 3 、 C 5 、 ATP 的含量变化依次是
A. 升、降、升 B. 降、升、降
C. 降、升、升 D. 升、降、降
6 、对某植物做如下处理：甲持续光照 10min ；乙光照 5s 后再置于黑暗中处理 5s ，如此连续交替进行 20min 。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植株所制造的有机物总量
A. 甲多于乙 B. 甲少于乙
C. 甲和乙相等 D. 无法确定
7、绿色植物的光合作用和硝化细菌的化能合成作用相比，不同之处在于
A. 同化类型不同 B. 异化类型不同
C. 利用的能源不同 D. 利用的碳源不同
练一练