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1、第四节 能量之源光与光合作用,石河子第二中学：齐丽娟,俗话说：万物生长靠太阳。为什么这样说呢？,第四节 能量之源光与光合作用,下列转变需经哪些生理过程才能实现？,光能,糖类等有机物中稳定的化学能,ATP中活跃的化学能,直接用于各种生命活动,思考,韭黄,韭菜,缺少叶绿素,一、捕获光能的色素和结构,（一）实验：绿叶中色素的提取和分离1、原理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以用来提取色素。色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度有差别，可以用来分离色素。,2、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3、方法步骤：1.提取绿叶中的色素 2
2、.分离色素 制备滤纸条 画滤液细线 分离绿叶中的色素 3.观察和记录,提取绿叶中的色素：称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙(防止色素被破坏)与10ml无水乙醇（溶解色素）。在研钵中快速研磨。将研磨液倒入玻璃漏斗（基部放单层尼龙布）进行过滤。,分离色素-制备滤纸条：将干燥滤纸剪成略小于试管或烧杯长与直径的滤纸条，剪去一端的两角（使色素扩散均匀），在距离剪角一端1cm处用铅笔画一条线,分离色素-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一条细线，待滤液干燥后再画23次。,分离色素-：适量层析液，将滤纸条有滤液细线的一端朝下，略微倾斜靠
3、着烧杯内壁，轻轻插入层析液（滤液细线不能触及层析液），用培养皿盖盖上烧杯（防止层析液挥发）。,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,实验结果：,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,思考：,1.滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？2.滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？顺序以及宽窄不同说明了什么？,（二）、捕获光能的色素,思考：为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？,叶绿素很容易被破坏。所以秋天的时候，叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；而类胡萝
4、卜素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。所以深秋的叶子才会金黄斑斓。,吸收可见光，用于光合作用,色素的功能：,色素的吸收光谱图,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,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。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。,叶片中的叶肉细胞,绿叶,回顾,叶肉细胞亚显微结构模式图,叶绿体亚显微 结构模式图,捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？,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
5、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。,（三）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。,（四）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
6、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。,讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？,（1）用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。,（2）将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。,（3）用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2 部位。,（4）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
7、照引起的。,与生活、生产的联系,电鳐,电鲶,温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？,想一想：,(1999高考题)在植物实验室的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（）。A、红光灯 B、绿光灯 C、白炽灯 D、蓝光灯,无色,2023/5/2,26,1.下列标号各代表：_ _2.在上分布有光合作用所需的 和，在中也分布有光合作用所需的。,基质,酶,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,酶,6,二、光合作用的探究历程,1.普利斯特利发现：,3.萨克斯的实验发现：,4.恩格尔曼的实验：,5.鲁宾和卡门的实验：,植物可以更新空气,光合作用产生了淀粉,光合作用的场所是
8、叶绿体,光合作用释放的氧全部来自水,2.扬英格豪斯的实验:,绿叶在阳光下才能吸收CO2产生氧,6.卡尔文的实验：,CO2中碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径-卡尔文循环,2、普里斯特利的实验（1771年）,结论：绿色植物具有更新空气的能力,当时，并没有发现光在植物中更新空气中的作用，而是将空气中的更新归因于植物的生长。,3、扬英格豪斯的实验（1779年）,1779年，荷兰科学家扬英格豪斯做了500次植物更新空气的实验,只有在阳光下才能更新空气,发现：,当时，并不了解植物吸收和释放的究竟是什么气体。,在这个过程中，光能又哪里去了呢？,CO2+H2O,？+O2,德国科学家梅耶（R.Mayer)1
9、845年 根据能量转换和守恒定律 明确指出，,光能 化学能,光能转化为化学能，贮存在什么化合物中呢？,1785年，人们才明确绿叶在光下吸收的是二氧化碳，放出的气体是氧气。,4、萨克斯的实验（1864年）,结论:光合作用的产物除了氧气外还有淀粉.,6、鲁宾、卡门实验,光合作用中释放的氧气来自于水,结论:,同位素标法？,三、光合作用的过程,第一阶段：光反应 第二阶段：暗反应,光能,H2O,直接释放到空气中,为第二阶段提供还原剂,为第二阶段提供能量,光反应阶段:,水在光下分解,ADP+Pi,ATP,酶,2.ATP的合成,1.水的光解,1、光反应阶段,光能、酶、色素,叶绿体类囊体的薄膜上,物质变化:,
10、能量变化:,ATP的合成：,水的光解：,条件：,场所：,多种酶参加催化,2C3,（CH2O）,暗反应阶段,光反应阶段,1.二氧化碳的固定,2.三碳化合物被还原,ADP+Pi,ATP中的活跃化学能有机物中稳定的化学能,2、暗反应阶段,多种酶，还原剂 H，能量ATP,叶绿体基质,物质变化：,二氧化碳的固定：,三碳化合物被还原：,ATP中活跃化学能有机物中稳定的化学能,能量变化：,场所：,条件：,2C3+H+ATP(CH2O)+C5,酶,光合作用的实质：物质变化：能量变化：,光能,稳定化学能（储存在以糖类为主的有机物中）,CO2和H2O等无机物转为以糖类为主的有机物,.化能合成作用,异养生物：不能直
11、接利用无机物制造有机物，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，并储存能量的一类生物.,自养生物：能够直接从外界摄取无机物转变成自身有机物，并储存能量的一类生物.,（如：大部分动物）,（如：大多数植物、某些细菌）,化能合成作用：,自然界中有少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是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，这种合成作用，叫做化能合成作用,化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等,NH3+O2 HNO2+能量HN O 2+O2 HNO3+能量C O 2+H2O(CH2O)+O2,归纳比较,类囊体的薄膜上,叶绿体的基质中,需
12、光、色素和酶,不需光、色素;需多种酶,光能转变为ATP中活泼的化学能,ATP中活泼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,CO2的固定C3的还原ATP的水解,将置于阳光下的盆栽移置黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖生成量的变化是？三碳化合物增加葡萄糖减少在正常条件下,进行光合作用的某种植物,当突然改变某条件后即发现叶肉细胞中五碳化合物含量突然上升,则改变的条件是?降低二氧化碳浓度,四、光合作用的原理的应用,学习课本P104 105”光合作用原理的应用”的内容,回顾刚刚所学知识,讨论如下问题:1 影响光合作用的因素有哪些?CO2、光照、温度、水、矿质元素等2提高农作物光合
13、作用的措施有哪些?（1）适当提高光合作用强度，延长光照时间（2）适当提高CO2浓度（3）适当提高温度、合理灌溉和施肥，提供适量的必需矿质元素。,光合作用与呼吸作用的区别：,练习,1、光合作用中，糖类是在 阶段形成的，O2是在 阶段形成的，ATP是在 阶段形成的。2、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，这种C原子的转移途径是（）A、CO2 叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类,暗反应,光反应,光反应,D,D,A,、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（）A、水分产生的H数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温,D,A,1、海尔蒙特的实验（1648年）,小柳树+干土,该试验说明了什么？,2.3kg,90.9kg,76.7kg,90.843kg,雨水浇灌5年,植物生长所需的大部分物质主要来自水，并非来自于土壤。,5、恩吉尔曼实验1880年,光合作用可以释放氧气场所叶绿体光合作用需要光能,结论:,光合作用总反应:,叶绿体,光能,
