公开课《能量之源——光与光合作用》PPT课件

第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源—光与光合作用光合作用的探究历程•为什么大多植物的叶片是绿色的，而有些植物的叶片不是绿色的?•为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？•植物叶片中到底含有哪些色素？一、捕获光能的色素和结构1、提取色素：（1）研磨材料:5g新鲜的绿叶药品SiO2—使研磨充分CaCO3—防止色素破坏无水乙醇—溶解色素原理：色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取色素。（一）绿叶中色素的提取和分离(2)过滤：获取绿色滤液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2、分离色素原理：（1）制备滤纸条铅笔线画铅笔细线滤液细线画滤液细线★要求：细、匀、齐重复2—3次1.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★溶解度大，扩散速度快溶解度小，扩散速度慢(2)分离色素★色素的种类叶绿素a(蓝绿色)类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿素b（黄绿色）1/43/4思考：在圆形的滤纸中间滴一滴色素提取液，然后再滴一滴层析液，将会出现什么结果？叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素叶绿体色素提取液吸收光谱的现象（二）色素的作用实验表明：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。（二）色素的作用与生活、生产的联系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？(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、蓝光灯无色色素的功能类胡萝卜素叶绿体色素具有吸收光能、传递光能、转化光能的作用返回这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？（三）光合作用的完整单位——叶绿体叶绿体含光合色素为什么说叶绿体是进行光合作用完整单位？位于基粒上含光合酶位于基粒上（少量）位于基质中（大量）什么是光合作用？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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。场所条件产物原料17世纪40年代，海尔蒙特(J.B.vanHelmont，比利时)回眸历史每天浇水，5年后柳树增重80多kg土壤只减少100g每天浇水，5年后17世纪40年代，海尔蒙特(J.B.vanHelmont，比利时)柳树增重80多kg土壤只减少100g植物增重主要来自水分不严密，没有考虑到空气的影响。讨论：这个结论严密吗？他忽略了什么？年代科学家结论1771普利斯特利1779英格豪斯1845R.梅耶1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程普利斯特利（英）实验1771结论：绿色植物可以更新空气年代科学家结论1771普利斯特利1779英格豪斯1845R.梅耶1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程植物可以更新空气普利斯特利的实验看似简单，但后人做时很多时候不能成功，这是为什么呢？（一）光合作用的探究过程1779年，英格豪斯实验实验重复了500多次结论：绿叶只有在光照下才能更新空气B组A组年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯1845R.梅耶1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程只有在光照下绿叶才可以更新空气到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。光能化学能德国梅耶年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯1845R.梅耶1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程只有在光照下绿叶才可以更新空气植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来光能化学能储存在什么物质中？黑暗处理酒精隔水加热脱色碘蒸汽处理或滴加碘液1864年，萨克斯实验阅读P.102第一自然段，思考并讨论：1.本实验共有几个处理过程？一半遮光一半曝光为了使绿叶中原有的淀粉消耗掉绿叶中的色素会溶解在有机溶剂（酒精）中，有利于碘液染色后观察叶片颜色变化。？？如何设置对照？？实验中的自变量是什么？自变量是有无光照。1864年，（德）萨克斯的实验结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程绿色叶片光合作用产生淀粉光合作用的场所究竟在什么地方呢？1880年美国科学家恩格尔曼就以水绵和好氧细菌为实验材料，很好地解答了这个问题！•水绵是常见的淡水藻类•每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成•水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。恩格尔曼实验年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。小结:萨克斯的实验说明光合作用的产物有淀粉，光合作用的条件需要光；恩格尔曼的实验说明了光合作用的场所是叶绿体，光合作用的产物有O2！光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？如何来检测？科学家用３Ｈ标记亮氨酸注射给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质。然后每隔一段时间进行检测和观察。内质网高尔基体细胞外核糖体3分钟后17分钟后117分钟后——同位素标记法分泌蛋白的合成与运输同位素标记法放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种科学研究方法叫做同位素标记法利用放射性同位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。1939年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。返回1939年美国的鲁宾和卡门的实验第一组光合作用产生的O2来自于H2O。第二组美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）问题：CO2中的碳怎样转化成有机物中的碳呢?美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。(CH2O)14C标记CO214CO214在1961年获得诺贝尔化学奖年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用释放的氧来自水。绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。反应物、条件、场所、生成物CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体糖类课堂演练光合作用的探究历程1．下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24h后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验说明()①光合作用需要CO2②光合作用需要光③光合作用需要叶绿素④光合作用放出氧⑤光合作用制造淀粉A．①②B．③⑤C．②⑤D．①③C2．1939年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验,下列叙述正确的是（）A．为了排除光照的影响该实验要在黑暗条件下进行B．A和B相对分子质量之比为9：8C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气D．实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水D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类囊体膜酶Pi＋ADPATP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：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C5CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP[H]糖类卡尔文循环暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3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C5CO2的固定三碳化合物2C3叶绿体基质多种酶糖类ATP[H]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。色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[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：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ATP2、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Pi3、两者是统一的整体，相互制约又密切联系请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？[H]↓ATP↓还原受阻C3↑C5↓CO2↓固定停止C3↓C5↑下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,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G________,F是__________,J是_____________⑤图中的H表示_______，H为I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类原料增加CO2浓度增加水分供给条件延长光照时间增加矿质元素增强光照强度增加光照面积光合作用原理的应用(CH2O)+O2CO2+H2O光能叶绿体产物提高农作物产量的措施有哪些？探究：环境因素对光合作用强度的影响1.温度(1)光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。其中AB段(10～35℃)随温度的升高光合作用逐渐加强；B点(35℃)表示光合作用的最适温度。当温度超过B点(BC段)时，与光合作用有关的酶活性下降，光合作用强度也开始下降；50℃左右光合作用几乎停止。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用的强度；晚上适当降低温度，降低酶的活性，以降低细胞呼吸强度，保证有机物积累。四、影响光合作用的外界因素2.光照强度A点：AB段：B点：BC段：C点：光照强度为0时只进行细胞呼吸，释放C02量代表此时的呼吸强度随光照强度增强，光合作用逐渐增强，C02的释放量逐渐减少,因一部分用于光合作用光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率随光照强度不断增强，光合作用不断增强光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用不再增强净3.CO2浓度：适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行四、影响光合作用的外界因素CO2的吸