5.4能量之源光和光合作用(共53张PPT)

(共53张PPT)
光与光合作用


基粒
外膜
内膜
基质
（含酶）


类囊体
(有色素和酶)
(类囊体堆叠)
双层膜；类囊体堆叠成基粒增大膜面积；基质中也有酶，还有少量的DNA和RNA
类囊体薄膜上含有吸收、传递、转化光能的色素
叶绿体存在于叶肉细胞、茎幼嫩组织、保卫细胞
捕获光能的色素

类胡萝卜素
叶绿素

胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）

叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
(占1/4)
(占3/4)
绿叶中色素的提取和分离
叶绿体中的色素能溶解在 中，用无水乙醇可提取叶绿体中色素。
色素的提取
实验原理
色素的分离
色素在层析液中 ，溶解度高的色素分子随层析液在纸条上的扩散得快，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。
有机溶剂无水乙醇
溶解度不同
（一）提取色素：
1.研磨

材料:5g鲜叶
药品

SiO2——使研磨充分
CaCO3 ——防止色素破坏
无水酒精——溶解色素


原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机
溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。
一、绿叶中色素的提取和分离
迅速研磨？
→防止乙醇挥发和色素破坏。
2.过滤：获取绿色滤液


单层尼龙布而非滤纸？
→滤纸会吸附色素。
及时用棉塞将试管口塞严？
→防止乙醇挥发和色素破坏。
色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。
★扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系：
溶解度大，扩散速度快
溶解度小，扩散速度慢
（二）分离色素
原理：
1.准备滤纸条



铅笔线
画铅笔细线

滤液细线
画滤液细线
★要求：细、齐、直
重复2—3次

剪去两角？
→得到水平整齐的色带。
铅笔？
→其他笔的颜色会造成影响。

2.分离色素：
插滤纸条


层析液
培养皿
★层析液不能没
及滤液线





胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
一、捕获光能的色素和结构
捕获光能的色素

类胡萝卜素
叶绿素

胡萝卜素
叶黄素

叶绿素a
叶绿素b
(占1/4)
(占3/4)
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
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）
扩散速度
含量
溶解度
最快
较快
较慢
最慢
最少
较少
最多
较多
最高
较高
较低
最低

叶绿素由C、H、O、N、Mg构成
实验注意事项
1、丙酮和层析液都是（ ）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、用干燥的定性滤纸，因为（ ）
3、滤纸条一端剪去两个角是因为滤纸条边缘扩散快，中间扩散慢，（ ）
4、滤液细线细、直、齐是（ ）
5、重复画滤液细线2-3次，是为了（ ）
6、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素( )中而无法分离
其透性好，吸收滤液较多
易挥发且有一定毒性
保证使滤液能同步到达滤液细线
防止色素带重叠而影响分离效果
积累更多的色素
溶解于层析液
1、实验中用到的提取液是？作用是？
2、实验中用到的层析液是？作用是？
3、研磨时加入二氧化硅和碳酸钙的目的是？
4、画滤液细线有什么要求？目的是什么？
5、层析液能否没过滤液细线？为什么？
6、
色素吸收的光谱





















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

叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，再加上叶绿素含量多，所以叶片才呈现绿色。


2、温室或大棚种植蔬菜应选择什么颜色的塑料薄膜？
1、叶片为什么往往是绿色的呢？
可以选择有色薄膜，比如红色或蓝色的薄膜，只允许红光或蓝光通过。还可以选择无色透明塑料薄膜可以通过所有波长的可见光（波长为400-700），光合效率最强。
3、秋季植物叶变黄、变红是什么原因？
秋季, 气温降低, 叶绿素分解，叶片中的叶黄素、胡萝卜素开始显露；形成了花青素，花青素遇酸变红
光合作用的探究历程
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。
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：
叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所
结论：
现象：
现象：
没有空气黑暗



极 细 光 束

完 全 光 照
氧气是叶绿体释放出来的。
叶绿体是光合作用的场所。
光合作用需要光能

结论:
恩吉尔曼实验
1、为什么水绵是合适的实验材料？?


2、他是如何控制实验条件的？





水绵具有细而长的叶绿体，便于观察
A、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响
B、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判断释放O2的部位
讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？分以下几个问题：
C、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。
结论：水分是植物建造自身的原料。
17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验
结论：植物可以更新空气
1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验；

1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；

1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；


1864年，萨克斯(德)的实验
（置于暗处几小时）
思考：目的是什么？



一半遮光
一半曝光
1864年，（德）萨克斯的实验
绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；
光合作用的概念：是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。
什么是光合作用呢？
CO2+H2O (CH2O)+O2

叶绿体
光
20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：
结论：
　　光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。
光合作用的原理和应用
（一）光合作用的过程
CO2+H2O (CH2O)+O2
总反应式:
包括两个阶段:
1.光反应
2.暗反应

叶绿体
光
H2O
类囊体膜
酶


Pi ＋ADP

ATP



1.光反应阶段
色素
光
酶
叶绿体内的类囊体薄膜上

水的光解：
H2O [H] + O2


光能
（还原剂）
ATP的合成：

ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP

酶
条件 ：
场所：
物质变化：
能量变化：
光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中

[H]
CO2
糖类
五碳化合物 C5
氨基酸
脂肪
CO2的固定
三碳化合物 2C3
C3的还原
基质
多种酶
[H]

ATP
2.暗反应阶段
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3

酶
C3的还原：
ATP
[H] 、
ADP+Pi


条件：
场所：
物质变化：
能量变化：
叶绿体的基质中
多种酶、

ATP中活跃的化学能转变为糖类等

有机物中稳定的化学能
2C3 (CH2O)
酶

糖类
[H] 、ATP
光反应
暗反应
酶
酶
酶
小结

色素 酶
联 系
能量变化
物质变化
场所
条件
光
暗 反 应
光 反 应











过程
项目
需要光
色素、酶
不需要光
酶

类囊体膜上
基质中
水的光解；ATP的合成
CO2的固定；C3的还原
ATP中活
跃化学能
ATP中活
跃化学能


光能
有机物中稳
定化学能
光反应 为 暗反应 提供 [H ] 和ATP，
暗反应 为 光反应 提供 ADP 和Pi 。


叶绿体中的色素
光合作用的过程
光反应阶段
暗反应阶段

光能








co2


H2O
水在光下分解
C5
ATP
ADP+Pi
酶
供能
[H]
供氢
O2
固
定
还 原
多种酶
参加催化
(CH2O)
[氨基酸,脂肪]








酶
正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、[H] 、ATP含量如何变化？

若突然停止CO2的供应呢？
C3↑ C5↓ [H] ↓ ATP↓
C3 ↓ C5↑ [H] ↑ ATP ↑
2C3


三 光合作用原理的应用

1. 光照强度


三 光合作用原理的应用

1. 光照强度
图5
A
B
C


三 光合作用原理的应用

1. 光照强度
应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中
虚线所示;间作套种农作物，可合理利用光能；
适当提高光照强度可增加大棚作物产量。


三 光合作用原理的应用

2. CO2浓度


三 光合作用原理的应用

2. CO2浓度


三 光合作用原理的应用

2. CO2浓度
应用：农业生产上可“正其行，通其风”；增施
农家肥等增大温室或大棚内CO2浓度，提高光
能利用率。


三 光合作用原理的应用

3. 温度


三光合作用原理的应用

3. 温度
应用:适时播种；温室栽培农作物时，白天适当
提高温度，晚上适当降温。


三 光合作用原理的应用

4. N、P、K等必需元素


三 光合作用原理的应用

4. N、P、K、Mg等必需元素


三 光合作用原理的应用

4. N、P、K、Mg等必需元素
应用：合理施肥。
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分



三 光合作用原理的应用

4. N、P、K等必需元素
应用：合理施肥。

5.水


三 光合作用原理的应用

4. N、P、K等必需元素
应用：合理施肥。

5.水
应用：预防干旱，合理灌溉。



三 光合作用原理的应用

4. N、P、K等必需元素
应用：合理施肥。

5.水
应用：预防干旱，合理灌溉。
总之，空气中的CO2浓度、土壤中水分的多少、
光照的长短与强弱、光的成分及温度的高低等，
都是影响光合作用的外界因素。
光合作用的重要意义
①把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质,而且是人和动物的食物来源.
②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的能量来源.
③维持了大气成分的基本稳定

根据获取有机物的方式不同，可以将生物分为：

自养生物
（无机物转变成自身的有机物）
异养生物：将现成的有机物转变成自身的有机物

光能自养生物
化能自养生物

（绿色植物）
（硝化细菌、硫细菌、铁细菌等）


化能合成作用
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2 2HNO3+能量



能量
CO2+H2O (CH2O)+O2





硝化细菌的化能合成作用
化能合成作用
细菌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，这种合成作用叫化能合成作用。
除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。
观察以下图示，根据气体进出细胞的情况，说明植物接受光照的情况及含义,并试着在最后图中找出前4个图对应的点。


积极思维

图1
图2
图3
图4
图5
A
B
C