能量之源光与光合作用ppt

光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径。全球40个国家粮食短缺非洲饥饿的孩子们等待着联合国的救济粮三、光合作用的完整单位——叶绿体其中基粒是由一个个囊状结构堆叠而成，称为4123类囊体吸收光能的色素分布在？类囊体的薄膜上叶绿体含色素位于类囊体薄膜上含光合酶位于类囊体上（少量）位于基质中（大量）韭黄韭菜缺少叶绿素在植物绿叶中是不是只有叶绿素呢？思考（一）提取色素：1.研磨材料:5g鲜叶药品SiO2CaCO3无水酒精原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。一、绿叶中色素的提取和分离——使研磨充分——防止色素破坏——溶解色素★要求：要迅速、充分（为什么）(2).过滤：获取绿色滤液二.准备滤纸条铅笔线画铅笔细线滤液细线画滤液细线★要求：细而齐重复2—3次三、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，待滤液干燥后再画2—3次。四.分离色素：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）绿叶中的色素胡爷爱币实验结果叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）扩散速度含量溶解度最快较快较慢最慢最少较少最多较多最高较高较低最低叶绿素由C、H、O、N、Mg构成400500600700波长/nm叶绿体色素吸收光谱叶绿色a叶绿色b类胡萝卜素叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱绿叶中的色素及功能：色素本身的颜色种类叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色选吸收光能红橙光蓝紫光蓝紫光叶绿素类胡萝卜素光照到物体表面后，该物体又将这种颜色的光反射出来，就是我们所见到的颜色。对植物而言，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射外，其他的基本上都被叶绿素分子等所吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。1880年，美国科学家恩格尔曼黑暗处用极细光束照射暴露在光下1880年德国科学家恩吉尔曼现象：分析：在没有空气的黑暗环境中好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。资料分析书P1001.恩格尔曼实验的结论是什么？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。v实验的巧妙之处1选用水绵和好氧细菌：水绵的叶绿体呈螺旋带状，便于观察；用放氧细菌可确定释放氧气的部位。2黑暗无空气的环境中：排除环境中光和氧气的影响。3极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照试验，迅速准确地判断出释放氧气的部位。4设置验证试验：完全暴露在光下，再一次验证了实验结果。恩吉尔曼实验的结果分析：这一巧妙的实验说明了什么？叶绿体中的色素主要吸收红光与蓝紫光，几乎不吸收绿光积极思维一、光合作用的探究历程1771年普利斯特利实验1779年英格豪斯实验1845年梅耶实验1864年萨克斯实验1939年鲁宾与卡门实验1771年1779年1845年1864年1939年结论：植物可以更新污浊的空气。一、1771年英国科学家普利斯特利甲乙1779年1845年1864年1939年1771年二、1779年荷兰的科学家英格豪斯结论:植物体只有在光下才能更新污浊的空气。甲乙1771年1845年1864年1939年1779年1771年1779年1864年1939年能量守恒定律：能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。三、1845年德国科学家梅耶1845年结论理论依据光合作用时将光能转变成有机物中的化学能一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片1864年萨克斯的实验暗处理光照酒精脱色碘蒸汽处理结论：绿色叶片光合作用产生淀粉光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是来自水呢？随着技术的进步，人们发现了放射性同位素，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。同位素标记法：同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。借助同位素原子以研究有机反应历程的方法。用示踪元素素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪示踪元素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。五、1939年美国科学家鲁宾和卡门实验•同位素标记法研究C18O2CO2H2OH218O光照下的球藻悬液O218O2AB同位素18O分别标记H2O和CO2H218O和C18O2结论：光合作用释放的氧来自水20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C在光合作用中转化成有机物的转化途径。卡尔文循环：CO2→C3→(CH2O)光合作用发现过程发现内容发现年代植物可以更新空气（英国：普里斯特利1771年植物更新空气需要光照（荷兰:英格豪斯）1779年光合作用时将光能转变成有机物中的化学能1845年绿色植物通过光合作用制造了淀粉（德国：萨克斯）1864年光合作用释放的O2全部来自H2O（美国：鲁宾和卡门）1939年二、光合作用的原理和应用光合作用: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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用的过程1、光合作用分为光反应和暗反应两个阶段2、划分依据:反应过程是否需要光能光合作用的原料、产物、场所和条件:原料:产物:场所:条件:CO2H2*O（CH2O）*O2叶绿体光酶色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶（CH2O）+H2OCO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应问题：光合作用怎样进行？光照强度不变，CO2浓度下降，CO2固定受阻，而C3还原照常进行，C3含量下降，C5上升，（CH2O）下降。光照强度下降，CO2浓度不变，CO2固定照常进行，而C3还原受阻，C3含量上升，C5下降，（CH2O）下降。光照强度下降，CO2浓度下降，CO2固定受阻，而C3还原受阻，C3和C5含量不变，（CH2O）下降。条件：光、色素、酶场所：物质变化水的光解：ATP的合成：基粒类囊体薄膜上H2O[H]+O2光、酶叶绿体中的色素ADP＋PiATP光、酶叶绿体光能1.光反应阶段吸收、传递和转换光能能量转变：ATP中活跃的化学能产物：[H]、O2、ATP条件：不需光，需多种酶场所：基质中物质变化CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP中活跃的化学能2.暗反应阶段C3+[H](CH2O)+C5酶ATPADP+Pi能量转变：有机物中稳定的化学能产物：CH2O、ADP、PiCO2中C的转移途径：H2O中H转移途径：3、总反应式：CO2+H2O叶绿体光能(CH2O)+O2CO2C3（CH2O）H2O[H]（CH2O）1.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2.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↑讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照，CO2不变突然光照，CO2不变光照不变停止CO2供应光照不变，CO2增加增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加减少或没有增加增加减少减少增加光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质中光、色素和酶不需光、多种酶、ATP、[H]光反应为暗反应提供还原剂[H]和能量ATP暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi→ATP光酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3C3的还原2C3(CH2O)酶酶ATP[H]光反应阶段和暗反应阶段的比较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。暗反应是光反应的继续，暗反应水解ATP生成ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。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。光反应[H]、ATP暗反应ADP、Pi光合作用实质能量变化：最基本的物质代谢和能量代谢物质变化：把简单的无机物转变为复杂的有机物把光能转变成储存在有机物中的化学能思考：整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？物质变化：无机物能量变化：光能转变转变光合作用的实质：合成有机物，储存能量。有机物糖类等有机物中的化学能光合作用原理的运用•植物自身因素:•环境因素对光合作用的影响1）光照:2）温度:3）二氧化碳浓度:4）水分:5）矿质元素:光合作用强度表示方法：P104合理密植，套种提高光照强度，延长光照时间适当的提高温度:25-30度施用农家肥，干冰合理及时灌溉合理施肥措施目的：提高光合作用的效率（二）、化能合成作用：书P105根据获取有机物的方式不同，可以将生物分为：自养生物异养生物光能自养生物化能自养生物（绿色植物）（硝化细菌等）硫细菌、铁细菌自养生物以光、CO2、H2O等无机物为原料合成糖类等有机物，且有机物中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物、许多微生物。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。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、硫细菌、Fe细菌。光能自养生物化能自养生物生长时能以简单的无机物作为营养物质，称为自养型生物化能合成作用•细菌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，这种合成作用叫化能合成作用。•除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。光合作用与呼吸作用的区别：光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物产物O2、葡萄糖等有机物CO2、H2O等能量转换贮藏能量的过程光能→活跃的化学能→稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能→活跃的化学能发生场所叶绿体线粒体、细胞质基质条件光照下才可发生光下、暗处都可发生光能CO2+H2O叶绿体（CH2O）+O2光合作用强度表示方法1、单位时间内光合作用产生有机物的量2、单位时间内光合作用吸收CO2的量3、单位时间内光合作用放出O2的量•植物自身因素•环境因素对光合作用的影响1）光照2）温度3）二氧化碳浓度4）水分5）矿质元素AB光照强度0吸收CO2C释放CO2细胞呼吸产生的CO2量净光合作用量真正（实际）光合作用量在A点含义：在B点含义：在C点含义：真正（实际）光合速率＝表观（净）光合速率＋呼吸速率。（1）光照强度光照强度为0，此时只进行呼吸作用，释放的CO2量为呼吸速率。光合作用速率＝呼吸作用速率。随光照强度增加，光合作用不再增加。AB光照强度0吸收CO2阳生植物阴生植物应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。C阳生植物阴生植物释放CO2应用：间作时作物种类的搭配应用(2)温度1、AB段：2、B点：3、BC段：表示温度达到一定程度，随温度升高，酶逐渐失去活性，光合速率也逐渐下降。在一定范围内，随温度的升高，光合速率加快。表示酶活性最强，该温度为进行光合作用的最适温度此时光合速率达到最大值。A、B、C三种温度条件下植物积累有机物最多的是哪种温度？应用：适时播种；温室栽培中白天调到光合作用最适温度，晚上适当降低温度。CO2含量光合作用的强度0ABC（3）CO2AB段：A点：B点：应用：对农田里的农作物应合理密植，“正其行，通其风”；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用CO2发生器。在一定范围内，随C02浓度的增加，植物的光合速率加快。表示进行光合作用所需C02的最低浓度。超过该浓度，光合速率不再增加。•曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随着此因素的不断加强