能量之源——光与光合作用

(共39张PPT)
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？
§4 能量之源——光与光合作用
方法与步骤：
称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。
§4 能量之源——光与光合作用
§4 能量之源——光与光合作用
叶绿体中的色素：
叶绿素
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
吸收红光和蓝紫光
3/4
类胡萝卜素
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
吸收蓝紫光
1/4
§4 能量之源——光与光合作用
色素：基粒类囊体的薄膜上
酶：基粒类囊体的薄膜上和叶绿体基质中
§4 能量之源——光与光合作用
1880年，恩格尔曼(C.Engelmann)的实验：
§4 能量之源——光与光合作用
极细的光束
没有氧气的黑暗环境
没有氧气的有光环境
§4 能量之源——光与光合作用
§4 能量之源——光与光合作用
光合作用的概念：
光合作用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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
光合作用的探究历程：
结论：水分是植物建造自身的原料。
1771年，普里斯特利（英）的实验
光照下，一段时间后
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
1771年英国普利斯特利实验
1、小鼠生活、蜡烛燃烧需要什么气体？
思考题：
2、这个实验说明什么问题？
（证明植物可以更新空气）
§4 能量之源——光与光合作用
1771年，普里斯特利(Joseph Priestley)：
1785年，才明确绿色植物在光照下释放氧气，吸收二氧化碳。
1779年，英格豪斯（J.Ingen-housz）发现：
普里斯特利的实验只有在光下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。
植物可以更新空气，但忽略了光的作用。
§4 能量之源——光与光合作用
1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）：
根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来了。
1864年，萨克斯(Julius von Sachs)的实验：
CO2
18O2
H218O
20世纪30年代 鲁宾和卡门的同位素标记法实验
C18O2
O2
H2O
光照射下的
小球藻悬液
该实验证明了什么？
光合作用中释放的O2全部来自H2O
A
B
§4 能量之源——光与光合作用
20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)
用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
§4 能量之源——光与光合作用
1648年，海尔蒙特指出：水是植物建造自身的原料。
1771年,普利斯特利指出:植物可以更新空气成分;
1779年,英格豪斯发现:普利斯特利的实验只有在光下才能成功。
1785年，人们发现了空气成分才明确在光下植物放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。
1845年，梅耶指出：在进行光合作用时，光能转变成了化学能储存起来。
1864年，萨克斯实验发现：光合作用的产物除氧气外还有淀粉。
1939年，鲁宾和卡门用同位素标记法发现：光合作用释放的氧来自水。
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
类囊体薄膜
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
（还原剂）
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：
能量变化
进入叶绿体基质，参与暗反应
供暗反应使用
物质变化
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
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：
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]
物质变化
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、[H]、ATP
叶绿体类囊体膜
叶绿体基质中
水的光解； ATP的生成
CO2的固定； C3的还原
ATP中活
跃化学能
光能
ATP中活
跃化学能
有机物中稳
定化学能
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
§4 能量之源——光与光合作用
场所:
类囊体薄膜
叶绿体基质
光反应
H2O →2 [H] + 1/2O2
+
Pi
+
光能
ATP
酶
ADP
水的光解：
ATP的形成：
暗反应
C3的还原：
2C3 + [H] (CH2O) + C5
酶
ATP
CO2的固定：
CO2 + C5 → 2C3
酶
§4 能量之源——光与光合作用
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：卡尔文循环
光能
ATP中活跃的化学能
(CH2O)中稳定的化学能
CO2
C3
（CH2O）
§4 能量之源——光与光合作用
叶绿体
光
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
光合作用总反应式：
§4 能量之源——光与光合作用
§4 能量之源——光与光合作用
光合作用原理在农业生产中的应用 ：
提高光合作用强度，增加农作物产量。
例如：控制光照的强弱和温度的高低，
适当增加作物环境中二氧化碳的浓度，
等等。
影响光合作用的主要外界因素：
1）光照 2）CO2 3）温度
五、影响光合作用的因素及在生产实践中的应用
（1）光对光合作用的影响
光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。
③光照时间
植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加
②光照强度
叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。
①光的波长
生产上应适时灌溉，保证植物生长所需要的水分。
当植物叶片缺水时，气孔会关闭，减少水分的散失，同时影响CO2进入叶内，暗反应受阻，光合作用下降。
（4）水分的供应
生产上使田间通风良好，供应充足的CO2
在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。
（3）CO2浓度
生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。
温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。
（2）温度
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把无机合成有机物。少数的细菌，如硝化细菌。
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
举例：
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
能量
§4 能量之源——光与光合作用
自养生物:
以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。
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。
所需的能量来源不同（光能、化学能）
光能自养生物
绿色植物
硝化细菌
化能自养生物
例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
§4 能量之源——光与光合作用
例1：科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在一般植物体内光合作用中的转移途径是
A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖
B．二氧化碳→ATP→葡萄糖
C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖
D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖
D
§4 能量之源——光与光合作用
例2：在一定时间，绿色植物在一定强度的_________的照射下，放出的氧最多
A．白光
B．红光和蓝紫光
C．蓝紫光和绿光
D．红光和绿光
A
§4 能量之源——光与光合作用
例3：生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是
A
§4 能量之源——光与光合作用
例4：将一株植物培养在H218O中并进行光照，过一段时间后18O存在于
A．光合作用生成的水中
B．仅在周围的水蒸气中
C．仅在植物释放的氧气中
D．植物释放的氧气和周围的水蒸气中
D
§4 能量之源——光与光合作用
例5：将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是
A.C3增加，葡萄糖减少
B.C3与葡萄糖都减少
C.C3与葡萄糖都增加
D.C3突然减少，葡萄糖突然增加
A
§4 能量之源——光与光合作用
(1)该装置进行的实验是_______________。
(2)该实验中用煮沸又冷却的葡萄糖溶液的目的是______________________。
(3)图中溶液A是 。
(4)酵母菌产生的气体是 。写出其反应式
例6：根据下图回答问题：
酵母菌能否无氧呼吸 产物是否有CO2
杀灭葡萄糖液中的其它生物,除掉溶液中的氧气。
澄清石灰水
CO2
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 +能量
酶
§4 能量之源——光与光合作用
例7：下图表示某植物生理作用与环境因素之间的关系。请据图回答问题：
(1)甲图中，A点表示植物只能进行 作用，
B点表示 与 _________________达
到相等。
呼吸
呼吸作用释放的CO2量
光合作用吸收的CO2量
§4 能量之源——光与光合作用
(2)上述甲、乙两图表示影响光合作用的因素包括 。
(3)甲图曲线E、F表示20℃和30℃的环境中所得到的曲线，其中表示20℃时光合作用效率的是 曲线。
光照强度，CO2浓度，温度
F
§4 能量之源——光与光合作用