人教版高中生物必修一5-4《能量之源光和光合作用》70PPT

(共70张PPT)
绝大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是
，将光能转变成细胞能够利用的化学能的生理过程是
。
来自太阳的光能
光合作用
第4节
能量之源－－光与光合作用
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
因为有能捕获光能的色素
思考:绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为什么叶绿素呈绿色？
一、捕获光能的色素和结构
预习课本P97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。
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。
绿叶中色素的提取和分离
实验
（二）操作步骤：
提取色素
制备滤纸条
画滤液细线
分离色素
观察与记录
1、提取色素：
研磨，加少许的石英砂和碳酸钙
无水乙醇，
快速研磨
将研磨液进行过滤
（用单层尼龙布过滤）
剪碎叶片，放入研钵中
1．加二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇目的？
为了研磨充分。为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。为了溶解、提取色素
2.过滤中为什么用尼龙布，而不用滤纸？
漏斗基部用尼龙布（不用滤纸，因滤纸可吸附色素）
注：提取色素中注意事项
3、研磨要快的目的？
因丙酮是易挥发且有一定毒性的有机溶剂。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．制备滤纸条
长6cm
宽1cm，
剪去一端的两角在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条线
干燥滤纸：透性好，吸收的滤液多，
使层析液在滤纸条上的扩散速度快
减去两角：防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快，使得色素扩散不均匀。
注：制备滤纸条中注意事项
３．画滤液细线
画滤液细线：细、直、齐。用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画2—3次。
注：画滤液细线中注意事项
滤液细线干燥后重复画2~3次：
积累更多色素，使分离后的色素带明显
滤液细线要细、直、齐
:
使分离的色素带平整、不重叠
4.分离绿叶中的色素：
将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。
注：分离绿叶中的色素中注意事项
滤液细线不能触及层析液：防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中而无法分离
烧杯加盖：防止层析液的成分挥发
5、观察与记录
溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢
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
实验结果：
思考：滤纸上色带的宽窄说明什么？如果用黄色的叶片色素带会怎样？
课堂习题
1
、从绿叶中提取色素，选取的最佳叶片应（
）。
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
2
、下列关于
“
绿叶中色素的提取和分离
”
的实验描述中，不属于实验要求的是（
）。
A.
提取高等植物叶绿体中的色素
B.
用纸层析法分离色素
C.
了解各种色素的吸收光谱
D.
验证叶绿体中所含色素的种类
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
C
C
4．下图表示叶绿体色素提取分离实验中纸层析的结果，据图判断用作实验材料的
叶片颜色为(　　)
A．红色　　　B．黄色
C．绿色
D．紫色
5
、在进行
“
绿叶中色素的提取和分离
”
的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是（
）。
A.
滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果
B.
滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散
C.
色素会溶解在层析液中而使结果不明显
D.
滤纸条上的几种色素会混合起来。
B
C
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
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。
与社会的联系
课本P99,想一想蔬菜大棚应用什么薄膜或补充何种光源?
无色透明的薄膜,补充蓝紫光.
问题探讨
有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。
讨
论
1.这种方法的好处是？不同颜色的光
照对植物的光合作用会有影响吗？
2.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？
可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。
不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄
色
占3/4
吸收蓝紫光和红光
吸收蓝紫光
小结：捕获光能的色素
问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？
二、叶绿体的结构
1817年，两位法国科学家首次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。
1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现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。
叶绿体结构模式图
外膜
内膜
基粒
基质
每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。
而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。
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
结论:
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。
含叶绿体的真核细胞能进行光合作用，含有光合色素的原核生物也能进行光合作用。例如：除绿色植物外，含叶绿体的非绿色植物如褐藻（海带等）、红藻（紫菜等）等，不含叶绿体的原核生物蓝藻、某些细菌（如绿硫细菌、紫硫细菌）也能进行光合作用。但绿硫细菌、紫硫细菌等进行光合作用不放氧气。
二、光合作用的原理和应用
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。
光合作用的概念
光合作用的实质
合成有机物，储存能量
阅读教材（101~102），并回答下列问题：
1.英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？
3.德国植物学家萨克斯的实验过程及结果证明了什么？
4.鲁宾和卡门的同位素标记法的探究实验的过程及所证明的问题是什么？
光合作用的探究历程
2.荷兰科学家英格豪斯的实验结果是什么？德国科学家梅耶得出了什么结论？
五年后
1642年，海尔蒙特(J.B.
van
Helmont)
柳树增重
74.47
kg
土壤减少
0.06
kg
水分是建造植物体的唯一原料
2.5
Kg
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？
1.英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？
植物可以更新空气，但没有发现光的作用。
2.荷兰科学家英格豪斯的实验结果是什么？德国科学家梅耶得出了什么结论？
英格豪斯得出的结果：植物更新空气需要光，并且只有绿叶才有这个功能；梅耶：光能转变为化学能储存起来了。
光（一半曝光，
一半遮光）
3.德国植物学家萨克斯的实验过程及结果证明了什么？
证明了光合作用的产物有淀粉的生成。
结果：曝光部分呈深蓝色，遮光部分无颜色变化
实验过程：
绿叶
暗处理照
碘蒸气处理
结论：
4.鲁宾和卡门的同位素标记法的探究实验的过程及所证明的问题是什么？
实验过程
证明的问题
光合作用释放的氧气来自于水。
最后由美国科学家卡尔文利用14C做试验研究：用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。
在1961年获得诺贝尔化学奖
年
代
科学家
结
论
1771年
普利斯特利
植物可以
.
1779年
英格豪斯
只有在
只有
才可以更新空气
1845年
梅耶
光合作用把
转化
成
.
1864年
萨克斯
绿叶通过光合作用
产生
.
1939年
鲁宾和卡门
光合作用释放的氧气是来自
.
194
年
卡尔文
光合作用产生的有机物中的碳来自
.
更新空气
光照下
绿叶
光能
化学能
淀粉
水
CO2
20世纪40年代
1880年恩格尔曼：光合作用
的场所是叶绿体
P103思考与讨论：
1.光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？
原料—
CO2和H2O；
产物—
糖类和O2；
场所—叶绿体；
条件—光
和
酶；
光合作用的反应式是：
CO2
+
H2O
光能
叶绿体
（CH2O）
+
O2
1、光合作用化学反应式：
2、光合作用过程
光能
叶绿体
CO2
+
H2
O
（CH2O)+
O2
（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？
（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、
能量变化如何？
光合作用的过程
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
（NADPH）
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中
[H]
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
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
[H]
糖类
卡尔文循环
暗反应阶段
暗反应阶段
CO2的固定：
CO2＋C5
2C3
酶
C3的还原：
ATP
[H]
、
ADP+Pi
叶绿体的基质中
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、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]
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
光合作用总过程：
光合作用的第一阶段，必须有光才能进行
光合作用的第二阶段，有没有光都可以进行
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
叶绿体类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
需光、色素和酶
需多种酶、[H]、
能量ATP
光能转变为ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能
水的光解ATP的合成
联
系
CO2的固定
C3的还原
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、两者相互制约又密切联系
CO2中C的转移途径：
H2O中H转移途径：
CO2中O的转移途径：
CO2
C3
（CH2O）
H2O
[H]
（CH2O）
1、光合作用中元素的CO2转移途径：
CO2
C3
（CH2O）
2、条件变化时，短期各种物质含量的动态变化。
条件
C3
C5
[H]和ATP
(CH2O)含量
停止光照
CO2供应不变
光照不变
停止CO2供应
增加
减少
减少
减少或没有
减少
增加
增加
减少
思考:请用曲线图的形式去表示以上C3和C5的变化情况?
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
光
思考.下
图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中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图中的H表示——，
H为I提供——
⑤当
突然停止光照时，F——，G——。（填增加或减少）
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
还原C3
ATP
色素吸收的光能
增加
减少
光反应
[H]、ATP
光能
CO2+H2O
叶绿体
（CH2O）+O2
实际光合作用强度表示方法
1、单位时间内光合作用制造或产生有机物的量
2、单位时间内光合作用固定CO2的量
3、单位时间内光合作用产生O2的量
1、影响光合作用的因素
植物自身因素
环境因素对光合作用的影响
1）光照
2）温度
3）二氧化碳浓度
4）水分
5）矿质元素
光强
二氧化碳吸收
二氧化碳释放
a
b
c
a点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示细胞呼吸的强度
ab段：
随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度
b点：
细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，此时细胞呼吸强度等于光合作用强度
bc段：
随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，到C点以上不再增强
光补偿点
光饱和点
①光照强度
分析上图后，在下面
的四幅图中标出A点、
AB段、B点和B点之后
的氧气和二氧化碳转移
方向。
光强
二氧化碳吸收
A
B
思考：通过此图
分析，在什么情况下
，植物能正常生长？
实际光合作用、呼吸
作用和净光合作用有
什么关系？
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
真正光合速率、净光合速率和呼吸速率的表示方法？
1、
以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(
)
A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
A
光合作用效率与光照强度、时间的关系
光照强度
一天的时间
光合作用效率
O
12
13
11
A
B
C
D
E
10
15
14
C点光合速率降低原因：
a、水分供应不足，气孔关闭。b、二氧化碳供应不足。
②温度
光合作用
呼吸作用
t
吸收或释放量
CO2
光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接
影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正
常进行光合作用。
③CO2浓度
b:CO2的补偿点
c:CO2的饱和点
a—b:
CO2太低，农作物消耗光合产物；
b—c:
随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；
c—d:
CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；
d—e:
CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。
a
c
b
d
e
a
b
c
d
e
N：光合酶和ATP的重要组分
P：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
不足：光合作用不能顺利进行
过量：危害农作物正常生长发育
（4）、矿质元素
（5）多因子影响
P点：此点之前，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，且随着其因子的不断增强，光合速率不断提高。
Q点：此点横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，影响因素为坐标图三条曲线所表示出的因素
提高农作物光合作用强度的措施
在生活中的应用
清晨或夜间不在密林中锻炼
4、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度
5、适当增加植物体内的含水量
1、适当提高光照强度、延长光照时间
3、适当提高CO2浓度
6、适当增加矿质元素的含量
2、合理密植
（增大昼夜温差）
——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
化能合成作用
相同点
不同点
(利用的能量不同)
光合作用和化能合成作用的异同
把二氧化碳和水合成有机物
利用的是光能
利用的是化学能
体外环境中无机物氧化释放的能量
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
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
如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
如：人、动物、真菌(如蘑菇)
、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等
自养生物：
异养生物：
实验原理：
　　利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的强弱。
探究环境因素对光合作用的影响(P104)
观察与记录
烧杯
光照
（日光灯）
距离
光照强度
叶子圆片上浮所需时间
第一片
第二片
第三片
第四片
1
40W
5CM
强
√
√
√
√
2
40W
30CM
中
√
√
3
40W
50CM
弱
√
结论：
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强
光合作用
有氧呼吸
场所
条件
物质变化
能量变化
实质
联系
比较光合作用、呼吸作用
光、色素、酶、H2O和CO2
叶绿体
细胞质基质、线粒体
O2、酶、H2O、C6H12O6
无机物转变成有机物
有机物氧化分解成无机物
ATP中活
跃化学能
光能
糖类等有机物中稳定化学能
C6H12O6等有机物稳定的化学能
ATP中活
跃化学能和热能
合成有机物，储存能量
分解有机物，释放能量
光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）；
呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）
光能转换为生命动力的过程
光能
光
反应
ATP中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
各项生命活动
ATP中活跃的化学能
利用
细胞呼吸
光合作用
暗
反应
直接的能量来源：
ATP
最终的能量来源：
太阳的光能
巩固练习
色素种类
颜色
扩散速度
吸收光的颜色
叶绿素a
叶绿素b
胡萝卜素
叶黄素
蓝绿色
黄绿色
橙黄色
黄色
较慢
较快
最慢
最快
蓝紫光和红光
蓝紫光
2.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的（
）
A.内膜上
B.基质中
C.类囊体的薄膜上
D.各部位上
C
巩固练习
3.用纸层析法能够将叶绿体的四种色素分开的原因是（
）
A.四种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同
B.四种色素随滤液在滤纸上扩散速度不同
C.四种色素随滤液在滤纸条上渗透速度不同
D.四种色素随层析液在滤纸条上渗透速度不同
A
4.在叶绿体提取和分离试验中，特别要注意不能让层析液没及滤液细线，原因是（
）
A.滤纸条上的集中色素不能扩散
B.色素沿滤纸条的扩散速度太慢，色素分离不明显
C.层析液妨碍色素的溶解
D.色素被层析液溶解不能向上扩散
D
巩固练习
5.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（
）
A.叶绿体的色素都分布在囊状结构的膜上
B.叶绿体的色素分别在外膜和内膜上
C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中
D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上
A
6.把绿叶的色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是（
）
A.红光和蓝紫光区
B.黄光和蓝紫光区
C.绿光和红光区
D.黄光和绿光区
A
7.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（
）
A.光照，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液
B.光照，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液
C.黑暗，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液
D.黑暗，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液
B
8.下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验原理的叙述，正确的是（
）
A.加入少许二氧化硅可防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏
B.用无水乙醇将叶绿体中的色素进行分离
C.滤纸条上的最上面色素带呈黄绿色
D.溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散越快
D