能量之源光与光合作用

第4节能量之源——光与光合作用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问题探讨为什么植物的叶片大多是绿色的，但有时叶片也会发黄？因为绿叶中所含的色素主要是叶绿素，但也有其它的一些色素。试验回顾及问题探讨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、捕获光能的色素实验：色素的分离和提取1、实验目的2、实验原理（1）分离原理（2）提取原理3、实验材料和试剂方法与步骤：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(中和细胞中的酸，防止色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。2.制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端剪去一个角，并在距这端1cm处用铅笔画一条细的横线。3.画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。等滤液干后再画一两次。4.分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入烧杯中，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。注意：不能让滤液细线接触层析液实验结果：实验结论颜色含量扩散速度溶解度色素位置（自上而下）叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿素溶液吸收可见光，用于光合作用2.色素的吸收什么光？色素的吸收光谱图400500600700nm10050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可见光区叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光色素的功能图注：A代表处于特殊状态下的叶绿素a，B代表具有吸收和传递光能作用的色素，C和D代表传递电子的物质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与光合作用有关的这些色素都存在于叶绿体中类囊体的薄膜上色素小结二、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。三、光合作用的探究历程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？三、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？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。光照（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：绿叶饥饿处理碘蒸气处理结论：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的分解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—光酶；光合作用的反应式是：CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O22.从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么关系？试举例说明。生物学的发展与物理学和化学的研究和进展关系很密切。例如：①到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确光合作用放出的气体是O2，吸收的是CO2；②鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的气体O2是来自水，而不是来自CO2；③卡尔文用同位素示踪技术探明了CO2中的碳在光和作用中的转化成有机物中碳的途径。4、光合作用化学反应式：5、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？四、光合作用的过程光反应条件：叶绿体中的色素光能H2O水在光下分解O2[H]光、酶、色素过程：场所：类囊体的薄膜上物质H2O光酶[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活跃化学能ADP+Pi酶ATP暗反应co2C5固定2c3[H]供氢酶(CH2O)[糖类]场所：条件：过程：叶绿体基质酶多种酶参加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物质能量ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能还原酶ATP供能ADP+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：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和暗反应的比较场所条件物质变化能量变化光反应暗反应联系基粒片层结构薄膜叶绿体基质中光、色素、酶、水、ADP、Pi[H]、ATP、酶、CO2、C5水的光解ATP的生成CO2的固定C3的还原光能→ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能1、光反应为暗反应准备了还原剂[H]和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。光反应H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：光合磷酸化：暗反应CO2的还原：2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：CO2+C5→2C3酶总结：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）fromfromfromfrom6、光合作用的实质把二氧化碳和水合成糖类等有机物。光能ATP中化学能有机物中化学能合成有机物储存能量光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3，C5，[H],ATP,C6H12O6合成量的影响停止光照CO2供应不变突然光照CO2供应不变光照不变CO2供应停止光照不变CO2供应过量C3C5[H]ATPC6H12O6合成量将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C影响光合作用的因素及应用一、光合作用强度2、表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。1、概念：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。二、影响光合作用的因素影响光合作用强度的因素？内因：外因：光（强度、光质）CO2浓度温度矿质元素水分酶的种类、数量，色素的种类，含量叶面指数（疏密）AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2C释放量CO2两种表示方法有什么区别呢？1.光光合速率0光照强度A光的三要素：光照强度光质光照时间0吸收量光照强度ABCB：光补偿点：C：光饱和点CO2释放量CO21、光照强度A点：只有呼吸作用AB段：呼吸光合B点：光合=呼吸B点后：光合呼吸思考：若是阴生植物，光补偿点和光饱和点如何移动？虚线为阴生植物2）光照强度表观光合速率（净光合速率）总光合速率（实际光合速率）真正光合速率=净光合速率+呼吸速率呼吸速率AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2C释放量CO2S1S2S3呼吸消耗量：净积累量：总光合作用量：DEOA与OD围成的面积（S1+S3）AC与AE围成的面积—呼吸消耗（S2—S1）净值+呼吸消耗量（S2+S3）对应训练：(07年高考山东卷)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制造的、产生的——值测定的、积累的——值总净这株植物在光下1小时光合作用共产生克葡萄糖该叶片在10℃、5000勒克斯的光照条件下，每小时光合作用所产生的氧气量是mg.。。。则1小时积累的葡萄糖是克。1、看文字在25℃条件下，这株植物在充分光照下1小时总共制造葡萄糖克。总光合量总光合量净光合量总光合量有关光合作用与呼吸作用的常用词语的含义：葡萄糖的“制造”、“生产”、“合成”、“生成”、“产生”葡萄糖的“积累”、“净生产量”二氧化碳或氧气的“减少量”、“增加量”“黑暗或夜晚”“光照或白天”总光合量净光合量净光合量呼吸量既有光合又有呼吸农业生产启示温室大棚适当提高光照强度延长光合作用时间增加光合作用面积（合理密植）温室大棚采用无色透明玻璃若要降低光合作用则用有色玻璃2）CO2浓度对光合作用的影响农业生产启示①多施有机肥或农家肥；②大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量；③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。对应例题下列相关叙述，正确的是（）A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移D3）温度对光合作用的影响应用措施：（1）大田中适时播种（2）温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。在温室中栽培农作物，如遇到持续的阴雨连绵天气、为保证作物的产量，对温度的控制应当（）A、降低温室温度，保持昼夜温差B、提高温室温度，保持昼夜温差C、提高温室温度，昼夜恒温D、降低温室温度，昼夜恒温A对应训练4）水对光合作用的影响水分①直接原因：水作为光合作用的原料，但只占蒸腾作用的1%。②间接原因：缺水时气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞，使碳反应原料不足，从而使光合作用速率下降。应用措施：合理灌溉。对应例题：导致植物夏季中午光合作用“午休”的直接原因是（）A.温度过高，蒸腾过强，缺乏光反应原料水B.温度过高，酶活性降低C.气孔关闭,缺乏CO2D.呼吸作用过强,无有机物积累C5）矿质元素对光合作用的影响矿质元素应用措施：合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。矿质元素在光合作用中的作用：1、N是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分