上课光与光合作用 (共60张PPT)

绝大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是，将光能转变成细胞能够利用的化学能的生理过程是。进行光合作用的细胞，首先要能够补获光能。来自太阳的光能光合作用第4节能量之源——光与光合作用一、捕获光能的色素和结构二、叶绿体的结构三、光合作用的探究历程正常苗白化苗正常幼苗能进行光合作用制造有机养料白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料这说明光合作用需要色素去捕获光能。绿叶中有哪些色素呢？实验:光合色素的提取和分离一、实验原理:1、提取原理：色素能溶解在有机溶剂（95%的乙醇）中，使色素从生物组织中脱离出来。2、分离原理：各种色素都能溶解在层析液中，但溶解度不同。溶解度大的色素随层析液在滤纸上扩散得快；溶解度小的色素随层析液在滤纸上扩散得慢。二、实验过程1、提取色素：取适量菠菜叶，加95%乙醇，再加少许二氧化硅和碳酸钙，迅速研磨成匀浆。二氧化硅作用：碳酸钙作用：研磨充分防止色素破坏2、过滤•在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一个试管中，及时用棉塞将试管中塞紧（防止挥发）。3、制备滤纸条并画线画线要细、直、齐，使色素带平整、不重叠。铅笔线画铅笔细线滤纸条剪去两角是为了防止层析液在滤纸条边缘扩散的过快而使色素带不整齐。4、点样：吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的横线均匀画出一条细而直的滤液细线。待滤液干后再画一次，共画3—4次。重复画几次是使后来的色素带清晰5、分离叶绿体中的色素层析液培养皿★滤液细线高于层析液：防止色素溶于层析液中，导致色素带不清晰。滤纸条上的滤液细线经层析后，形成四条色素带，在滤纸条上的相对位置如下图，产生这种现象的原因是什么？四种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散快，反之则慢。四种色素带的宽窄不同，是因为色素含量不同的缘故。1、实验结果分析色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b橙黄色黄色蓝绿色黄绿色最少较少最多较多最高较高较低最低最快较快较慢最慢色素叶绿体基粒的类囊体的薄膜位置分类叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素功能吸收传递转化光能,用于光合作用含量占1/4含量占3/4(蓝绿色）（黄绿色）（橙黄色）（黄色）叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱•叶绿素a和合叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶红素主要吸收蓝紫光。•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。结论：问题：这些捕获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。3.叶绿体①②④.③⑤与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢？外膜基粒基质内膜类囊体膜在类囊体膜上分布有光合作用所需的和，在基质中也分布有光合作用所需的。色素酶酶实验：探究叶绿体的功能1880年，美国科学家恩格尔曼设计了一个巧妙的实验。实验材料：水绵、好氧细菌，置于隔绝空气的环境中；暗中极细光束照射光下为什么选用黑暗并且没有空气的环境？答：为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。①恩格尔曼实验的结论是什么？②恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。想一想•(1)选用水绵为实验材料。不仅具有细长的带状叶绿体，便于观察分析。(2)将临时装片先放在黑暗且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的干扰。(3)选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出释放氧的部位。(4)进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。二、光合作用的探究历程我们现在已经知道，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。实质:合成有机物,储存能量一株幼苗长成大树，体内要积累很多营养物质。古希腊著名哲学家亚里士多德认为“植物生活在土壤中，植物生长发育所需的物质完全来自土壤”。结论：水分是建造植物体的唯一原料赫尔蒙特实验图A图B图C图D干燥土壤90.8kg小柳树2.25kg只用纯净的雨水浇灌五年后柳树长大土壤烘干后称重实验前实验后变化土壤干重90.800kg90.743kg-0.057kg柳树2.25kg76.70kg+74.75kg绿色植物可以更新因小鼠呼吸或蜡烛燃烧而变浊的空气1、这两组实验的现象是什么？单独密封在玻璃罩的蜡烛很快熄灭、老鼠很快死去，与绿色植物一起的蜡烛暂时不会熄灭、老鼠会存活很长时间。普利斯特利实验问答2、这个实验说明什么问题？3、1779年，荷兰植物生理学家扬·英格豪斯找到了普利斯特莱实验有时失败的原因。他发现密封大玻璃罩中的植物需要在有光照射并且叶片绿色时才可以更新空气，如果普利斯特莱进行上述实验时没有给密封大玻璃罩中的植物提供足够的光照，实验就不可能成功。直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。1845年德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，光合作用中，光能转换成了化学能并储存在植物体内，但不知道是储存在哪种物质中。酒精脱色4、1864年，德国植物学家萨克斯的实验。结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉。置于暗处一昼夜光照碘液染色思考：1.置于暗处一昼夜的目的是什么？2．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？5、为了探究光合作用释放的氧气来自于水还是二氧化碳，20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门设计了同位素标记实验：结论：光合作用产生的氧气全部来自H2O，而不是来自CO2。C18O2O2H2OH218OCO218O2光照下的小球藻悬液6、为探究光合作用中有机物的合成过程，美国科学家卡尔文用14C标记的14CO2探明了CO2中的C元素在光合作用中的转化途径。称卡尔文循环。第4节能量之源——光与光合作用三、光合作用的过程、原理和应用四、化能合成作用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CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP酶光、色素、叶绿体内的类囊体膜上水的光解：2H2O4[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶（1）光反应阶段条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]CO2（CH2O）五碳化合物C5CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP[H]2、暗反应多种酶、[H]、ATP场所条件物质变化能量变化叶绿体基质中（1）CO2的固定（2）三碳的还原ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能联系比较光反应、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：光反应和暗反应之间的联系：光反应是暗反应的基础，为暗反应提供【H】和ATP。光反应停止，暗反应也随即终止。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。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]基质还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP叶绿体中的色素C5C3（CH2O）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）ATP和【H】三碳分子五碳糖类突然停止光照突然增加光照突然停止CO2供应突然增加CO2供应下降下降下降下降下降下降下降下降上升上升上升上升上升上升上升上升化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等NH3+O2→HNO2+能量HNO2+O2→HNO3+能量CO2+H2O→(CH2O)+O2四、化能合成作用：原理：还原CO2所需要的ATP和[H]是通过氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、H2、Fe2+等而获得的。化能合成作用自养生物以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。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。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。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制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。光能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）课堂小结种类作用叶绿素叶绿素a吸收红光、蓝紫光用于光合作用叶绿素b类胡萝卜素胡萝卜素吸收蓝紫光叶黄素1、光合色素叶绿体结构外膜内膜基粒：类囊体堆叠而成，光反应场所，含色素，酶；基质：暗反应进程的场所，含各种光合作用所需的酶。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植物可以更新空气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鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40年代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO22、光合作用探索历程光合作用光反应阶段暗反应阶段CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体营养方式自养异养光能自养型：光合作用化能自养型：化能合成作用(2008广东)关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是()A.无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源B.有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATPC.线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧D.细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体高考链接B解析：无氧条件下，光合作用不是细胞ATP的唯一来源，还有无氧呼吸；线粒体和叶绿体合成ATP依赖氧、叶绿体合成ATP不依赖氧；细胞质中消耗的ATP来源于细胞质基质、线粒体和叶绿体。（2008江苏）下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是（）A.叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小B.叶绿体的类囊体膜上含有自身光合作用所需的各种色素C.光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的D.光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物B解析：叶绿体中的色素不能吸收绿光，其他颜色的光吸收率都比绿光高，因此绿色叶片反射和透射的绿光都最多，A错；叶绿体中的ATP主要是光反应中伴随光能的转化形成的，C错；无论光合作用强度如何，三碳化合物都是由一分子二氧化碳和一分子五碳化合物结合形成的，D错。(2008海南)关于叶绿体色素在光合作用过程作用的描述，错误的是（）A.叶绿体色素与ATP的合成有关B.叶绿体色素参与ATP的分解C.叶绿体色素与O2和[H]的形成有关D.叶绿体色素能吸收和传递光能B解析：叶绿体中色素分为两类：一类具有吸收和传递光能的作用，包括大多数叶绿素a，以及全部的叶绿素b，胡萝卜素和叶黄素；另一类