生物学(1)必修《能量之源――光与光合作用》PPT课件

能量之源——光与光合作用•有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。•1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？•2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？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光能转化为化学能被细胞所吸收的过程称为光合作用。太阳光中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？捕获光能的色素•我们知道，玉米中有时会出现白化苗。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细胞中的色素有关。今天，下面的这个实验，主要目的是探究绿叶中含有几种色素和学习对色素进行提取和分离的方法，并设法将这些色素分离开。绿叶中有哪些色素呢？叶绿体中色素的提取和分离【实验】一、实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。二、实验程序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(防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。实验结果：讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？2020/4/1610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）绿叶中的色素三、实验关键1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。3.层析时不要让滤液细线触及层析液。四、注意事项1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。2、色素的吸收光谱叶绿素溶液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类胡萝卜素溶液叶绿素：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.叶绿体叶片中的叶肉细胞绿叶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？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照引起的。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。二、光合作用的原理和应用1、光合作用的概念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。2、光合作用的实质合成有机物，储存能量光合作用的探究历程普利斯特利的实验结论：水分是植物建造自身的原料。17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？1779年，荷兰的英格豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。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。光能化学能储存在什么物质中？德国梅耶1864年，萨克斯(德)的实验（置于暗处几小时）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽1864年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉1864年，德国萨克斯实验黑暗处理一昼夜让一张叶片一半曝光一半遮光绿叶在光下制造淀粉。用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？返回光合作用氧气来源的探究（１８３９年）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。年代科学家结论1664海尔蒙特水分是植物建造自身的原料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鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2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。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H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成：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）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化合物糖类光合作用原理的应用影响光合作用强度的因素？CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。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）