(共31张PPT)
第四节 光合作用与能量转化
1.这种方法有何好处?
3.能否用绿光灯管来补充光源?为什么?
补充光照,提高光合作用强度;
不能;因为叶绿素基本不吸收绿光
2、为什么大棚中要控制二氧化碳、温度、光照等条件?
正常玉米植株(绿色)和白化玉米植株(白色)
玉米白化苗不能进行光合作用,待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。
说明:光合作用与细胞中的_______有关。
色素
一、捕获光能的色素和结构
【问题1】绿叶中有哪些色素呢?如何分离呢?
实验视频(略)
实验:绿叶中色素的提取和分离
提取:色素能溶解在有机溶剂中
分离:各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的则
在滤纸上扩散的快。
SiO2:使研磨更加充分
CaCO3:防止色素被破坏
1.实验原理:
2.实验材料:
新鲜的绿叶
无水乙醇:提取绿叶中的色素
层析液:分离提取到的色素
纸层析法
3.方法与步骤:
1、提取色素:
称量、剪碎
加二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇
研磨
过滤
得到滤液
2.分离色素
(1)制备滤纸条
(2)画滤液细线
(3)色素的分离
1、盖盖子:防止层析液挥发
2、层析液不能没过滤液细线:防止色素侵入层析液中
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
(胡萝卜素)
(叶黄素)
(叶绿素a)
(叶绿素b)
4.实验结果:
类胡萝卜素
(占1/4)
叶绿素
(占3/4)
(1)绿叶中色素的作用:
捕获并吸收光能
绿叶的色素提取液
(2)探究四种色素对光的吸收:
0
波长
吸收光能的百分比
50
100
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________
蓝紫光
蓝紫光、红光
对 基本不吸收
绿 光
(3)光合作用场所的探究
没有空气黑暗
极 细 光 束
完 全 光 照
(4)叶绿体的结构及功能
1、请分析叶绿体可以作为光合作用场所的原因?
二、光合作用的原理和应用
CO2 + H2O (CH2O)+ O2
光能
叶绿体
实质:合成有机物;
储存能量
H2O
O2
CO2
(CH2O)
化学能
光能
叶绿体
【问题1】 光合作用产生的O2来自与C02还是H20?
(2)1937年 希尔实验
材料:离体叶绿体
处理:给离体叶绿体悬浮液加入铁盐或其他氧化剂。(不通入CO2;给予光照)
结果:叶绿体有O2释放。
叶绿体中H2O光解产生氧气。
推测:
(1)早期认为:O2来自于CO2,C和H2O结合成甲醛,在形成糖,1928年被否定。
第二组
C18O2
02
第一组
H2180
C02
1802
结论:光合作用产生的O2来自于H2O。
H20
光照射下的小球藻悬浮液
(3)1941年鲁宾和卡门
(4)阿尔农发现:
(1954年)光照下,叶绿体可合成ATP,(1957年)ATP合成总是与水的光解相伴随。
光反应:
暗反应:
一、光合作用的原理
有光才能反应
有、无光都能反应
(一)过程
O2
NADPH
ADP+Pi
co2
C5
光反应阶段
2C3
CO2
的
固
定
酶
供能
C3的还
原
(CH2O)
多种酶
参加催化
暗反应阶段
光能
【光合作用过程】
光反应阶段 暗反应阶段
部位
条件
物质变化
能量变化
联系 类囊体的薄膜上
叶绿体基质中
光、色素和酶
ATP、 NADPH 、多种酶
光能→ATP、NADPH中化学能
ATP、NADPH中化学能→(CH2O)中化学能
1.光反应为暗反应提供NADPH和ATP
2.暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi
水的光解;ATP、NADPH的生成
CO2的固定;C3的还原;ATP、NADPH释能
H2O
水的光解
酶
ATP
练习: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是________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______, I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
用作还原剂,并提供能量
ATP
光能
光反应
NADPH和ATP
色素
C5
C3
(CH20)
暗反应
(二)知识拓展1——CO2的固定途径
(1)C3途径(P104相关信息):C5 + CO2 → C3
C5:核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP);
C3:3-磷酸甘油酸
(2)C4途径:
代表:
小麦、大豆、棉花、水稻
PEP:磷酸烯醇丙酮酸;
C4:草酸乙酸
代表:玉米、甘蔗
意义:能在低CO2下固定,提高了植物利用CO2的能力
(3)CAM途径:
代表:
红景天、仙人掌
特点:特殊CO2利用方式,利率低
(三)知识拓展2——光合产物的运输与分配
P104相关信息
条件 C3 C5 NADPH和ATP
停止光照、CO2供应不变
突然光照、CO2供应不变
光照不变、停止CO2供应
光照不变、CO2供应增加
增加
增加
增加
增加
增加
减少
减少
减少
减少
增加
减少
减少
H2O
水的光解
O2
NADPH
ADP+Pi
酶
ATP
co2
C5
2C3
固
定
酶
供能
还
原
(CH2O)
多种酶
参加催化
光能
(四)环境因素改变对相关物质含量的影响分析
自养生物
例如绿色植物、蓝细菌等。
异养生物
例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
化能合成作用
少数的细菌,如硝化细菌P106。
光能自养生物
化能自养生物
【问题3】所有生物合成有机物的能量都是来自于光能吗?
2NH3 + 3O2
硝化细菌
2HNO2 + 2H2O + 能量
2HNO2 + O2
硝化细菌
2HNO3 + 能量
CO2 + H2O
酶
(CH2O )+ O2
二、光合作用原理的应用
【实验拓展】利用广口瓶定量测定光合作用强度
A
B
D
C
右移
光照强度
左移
1.黑暗条件下,液滴将如何移动?
2.某光强下,液滴不移动,说明什么?
3.液滴右移,说明什么?
NaHCO3
NaOH(黑暗)
呼吸作用
呼吸作用=光合作用
呼吸作用<光合作用
NaHCO3(光照)
A
B
C
D
呼吸>光合
光合>呼吸
呼吸作用
呼吸=光合 :光补偿点
(一)【光照强度对光合作用的进一步理解】——光补偿点和光饱和点
CO2吸收
CO2释放
光照强度
右移
左移
(光饱和点)
呼吸速率
总光合速率
净光合速率
(二)【光照强度对光合作用的进一步理解】——“三率”的关系
CO2吸收
CO2释放
光照强度
12
-4
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
【思考】
如图所示中呼吸速率为 ;净光合速率为 ;总光合速率为 (忽略计量单位)。
4
12
16
黑暗时单位时间CO2释放量
一定光照下单位时间CO2吸收量
1.适当提高光照强度
2.延长光合作用时间
3.合理密植
4.间作套种
5.温室大棚
6.补光--红光和蓝紫光
光合作用原理的运用
(1)光照的影响:光照强度、光质不同、日变化
(三)其它因素对光合作用的影响
A
B
C
CO2吸收量
CO2释放量
CO2浓度
O
D
CO2启动点
CO2饱和点
CO2补偿点
进行光合作用所需最低CO2浓度
①“正其行,通其风”;
② 施用有机肥、农家肥
③投放干冰或CO2发生器
(1)CO2浓度
(2)温度
(3)水和无机盐
白天升温;晚上降温,促进有机物的累积。
①合理施肥;
②合理灌溉;
③轮作
【本节聚焦】
光合作用与能量转化
捕获光能的色素和结构
色素的提取与分离
叶绿体的结构与功能
光合作用的过程
光合作用的应用
同位素标记法的应用
实验原理
实验结果
吸收光谱
恩格尔曼实验
叶绿体结构
物质变化
能量转化
相关物质的动态分析
影响因素(外因、内因)
实验探究设计
两点、三率的分析
光照、CO2浓度、温度等的农业应用