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1、1.5.4 光合作用与能量转化,问题探讨,靠人工光源生产蔬菜有什么好处？为什么要控制二氧化碳浓度，营养液成分和温度等条件？,实验原理绿叶中的色素能溶解在无水乙醇中，可用无水乙醇提取绿叶中的色素分离绿叶中的色素采用纸层析法（层析介质为滤纸）。在层析液中溶解度大的色素在滤纸条上扩散得快，反之则慢,绿叶中色素的提取与分离,跟我亲就给我留下,跟我亲就跟着我跑,流动相（层析液）,固定相（水）,纸层析时层析液必须与水互不相容，因此酒精适合用作层析液,操作步骤提取绿叶中的色素（操作及注意事项）绿叶研磨(CaCO3+SiO2C2H5OH)过滤分离滤液中的色素（操作及注意事项）制备滤纸条画滤液细线纸层析材料用具
2、依据操作步骤分析需要用到的材料用具,绿叶中色素的提取与分离,绿叶中色素的提取与分离,黄绿色（叶绿素b）,蓝绿色（叶绿素a）,黄色叶黄素（类）,橙黄色（胡萝卜素）,胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b在纸层析上的排序反映了不同色素非极性的强弱,胡萝卜素微溶于乙醇，因此理论上滤纸条上色素的含量不能反映绿叶中色素的含量,没有证据显示色素带的宽窄代表色素的含量，但模拟题经常会那么干,剪开再溶解,1.5.4.1 捕获光能的色素,捕获光能的色素可分为两大类：叶绿素（3/4，叶绿素a和叶绿素b）和类胡萝卜素（1/4，胡萝卜素和叶黄素）一般情况下，光合作用吸收的光是可见光。叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜
3、素主要吸收蓝紫光,电子显微镜下，叶绿体由双层膜包被，内含许多基粒（由类囊体堆叠而成），基粒和基粒之间充满基质吸收光能的色素分布在类囊体薄膜上。叶绿体内由众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积,1.5.4.2 叶绿体的结构适于进行光合作用,叶绿体的功能,恩格尔曼的实验一,恩格尔曼的实验二,问题：水绵的叶绿体和黑藻（或菠菜）的叶绿体有何区别？好氧（需氧）细菌的分布能说明什么？为什么实验开始时临时装片中没有氧气？推测实验一中极细光束有多细？试进行描述。实验一和实验二的结论分别是什么？,叶绿体的功能（逻辑分析）,叶绿体是光合作用的场所,叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气,恩格尔曼的实验,其他实验证
4、据（如有机物的合成部位在叶绿体）,不能说明,说明,说明,1954年科学家才确认叶绿体是光合作用的场所,在叶绿体巨内部巨大的膜表面（类囊体膜）上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。,1.5.4.2 叶绿体的结构适于进行光合作用,绿藻,褐藻,红藻,不同波长的光穿透深度,不同藻类的吸收光谱,CO2,+,H2O,（CH2O）,O2,+,光能,叶绿体,早期对光合作用过程的认识,Blackman将光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,希尔反应：离体叶绿体光照下释放O2不依赖于CO2,鲁宾和卡门：光合作用释放的
5、氧气完全来自于水,阿尔农：光合磷酸化伴随着水的光解,阿尔农（1958）：光暗反应体系分离，推测光反应发生在基粒（光合色素所在部位）,光反应发生了什么？,怎样更严谨地验证氧来自于水？,光反应除了水的光解还有什么？,光反应在哪里发生的？,ADPPiATP,NADPH+2eNADPH,类囊体腔,简化处理时，我们会省略掉质子（H+）和电子（e）。教材中多处都是简化处理的，但是教材又同时指出水的光解会产生H+。,光能高能电子、质子梯度NADPH和ATP中的化学能,类囊体结构的完整性是完成光反应的结构基础,有人将NADPH和ATP中的化学能称为不稳定的化学能。我们认为能量没有稳定不稳定之分，稳定不稳定是对
6、物质而言的，因此只能说不稳定化合物（NADPH和ATP）中的化学能。,ADPPi,ATP,叶绿体中的色素,早期对光合作用过程的认识,Blackman将光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,希尔反应：离体叶绿体光照下释放O2不依赖于CO2,鲁宾和卡门：光合作用释放的氧气完全来自于水,阿尔农（1957）：光合磷酸化伴随着水的光解,阿尔农（1958）：光暗反应体系分离，推测光反应发生在基粒（光合色素所在部位），并且证实了暗反应发生在叶绿体基质。,光反应发生了什么？,怎样更严谨地验证氧来自于水？,光反应除了水的光解还有什么？,光反应在哪里发生的？,卡尔文：卡尔文循环,暗反应发生了什么？,暗反应在哪里发生
7、？,CO2C5（RuBP）2C3（3-磷酸甘油酸）,3-磷酸甘油酸ATPNADPH3-磷酸甘油醛,3-磷酸甘油醛可以留在叶绿体中合成淀粉，也可以异构化之后运出叶绿体在细胞质基质中合成蔗糖。淀粉分解时可生成葡萄糖，但光合作用并不直接生成葡萄糖，经常会将光合产物换算成相当于多少葡萄糖。,1.5.4.3光合作用的原理,光反应阶段场所、条件、物质变化、能量变化暗反应阶段场所、条件、物质变化、能量变化光暗反应的联系物质和能量两个方面,实验原理,探究环境因素对光合作用强度的影响,操作步骤打出叶圆片（避开大叶脉）排出叶圆片中的空气，置黑暗处清水中准备3只小烧杯，装有富含CO2的清水向小烧杯内加入叶圆片，控制
8、光强观察并记录一段时间内叶圆片浮起数量材料用具根据操作步骤列出材料用具,探究环境因素对光合作用强度的影响,光合作用强度，简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量净光合速率与光合速率净光合速率总光合速率-呼吸速率。模拟题经常抠字眼区分两者（植物或器官吸收、释放、储存表示净光合），这样做没有科学依据上述探究环境因素对光合作用强度影响的实验的中，检测的是净光合速率还是光合速率？生产中主要关注净光合作用,1.5.4.4光合作用原理的应用,水、光、温度、环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况、影响叶绿体形成和结构的因素都会影响光合作用强度虽然水可以作为原料影响光合作用，但是水分供应是通过影
9、响气孔开闭来影响光合作用的依次说明上述影响光合作用的因素是怎样影响光合作用的,1.5.4.4光合作用原理的应用,CO2,H2O,O2,影响气孔开放的因素会影响到二氧化碳供应，因此胞间二氧化碳浓度通常并不等于环境中二氧化碳浓度。有些植物还有特殊的CO2供应机制，实际光合作用直接利用的CO2是细胞内的。,暗呼吸速率,光补偿点（CO2消耗=CO2生成）,光限制,CO2或温度限制,可吸收的光/mol/(m2s),某些生物能利用体外环境中的无机物氧化所释放的能量来制造有机物。如硝化细菌能将土壤中的氨氧化成亚硝酸，另一些硝化细菌则可以把亚硝酸氧化为硝酸。这两个化学反应中释放出的化学能，就被用来将CO2转变
10、为糖类。,化能合成作用,NH3O2NO2-E,NO2-NO3-E,CO2（CH2O）,CO2,+,H2O,（CH2O）,O2,+,光能,叶绿体,CH2O,早期对光合作用的认识,Blackman将光合作用分为光反应和暗反应,在低光照条件下，提高CO2或升高温度不能提高光合速率；高光照条件下，提高CO2浓度或升高温度可以提高光合速率。F.F.Blackman分析了这种现象，认为光合作用应该包括两个阶段，一个阶段主要依赖于光（光反应阶段），另一个阶段则相对于光是独立的（暗反应阶段）。,含DCPIP的等渗溶液（氧化剂，氧化态蓝色，还原态无色）,叶绿体,希尔反应：缺乏CO2时，光照下叶绿体产生氧气,鲁宾
11、和卡门的实验（18O含量分布情况）,注：18O含量为0.20%的组为未标记组。18O含量为0.85%时为标记组。,在实验的第45 min开始收集氧气，收集持续到110 min。,阿尔农光反应研究的大能,1954年：环式光合磷酸化,1957年：非环式光合磷酸化,ADPPiATP,NADPH+2eNADPH,光合作用时，两种光合磷酸化都起作用。教材叙述会产生环式光合磷酸化和水的光解相联系的错觉，模拟题也会那么干的。但对于高中生也没有严格区分的必要性。,卡尔文暗反应研究的大能,1、向藻类细胞光合作用的原料中加入14CO2,2、连续60s取样，将藻类细胞置于热酒精中,3、分离溶解物中的分子,4、进行放射性显影，以确定放射性的部位,5s取样时产生的放射性物质,60s取样时产生的放射性物质,再溶解，化学分析，表明是3-磷酸甘油酸（C3）,实验过程,实验结果,
