光和光合作用一轮复习课件

第4节能量之源——光与光合作用1.叶绿体色素的提取实验：原理、过程、注意事项、结果？2.色素的种类、颜色、吸收光谱、分布？3.光合作用的探究历程？基础回顾：光合作用的场所思考：叶绿体的结构与其功能相适应的特点有哪些？内有许多基粒，基粒由类囊体堆叠而成，增大了膜面积；叶绿体类囊体膜上分布着光合色素及光反应的酶系统(光反应场所)；叶绿体基质中含有大量与暗反应相关的酶(暗反应场所)。捕获光能的色素和结构1、色素种类及作用(1)分布：类囊体的薄膜上。(2)功能：吸收、传递和转换光能。(3)绿叶中的色素叶绿素（含量约占3/4）__________（蓝绿色）叶绿素b（__________）主要吸收和类胡萝卜素（含量约占1/4）________（橙黄色）叶黄素（_______）主要吸收叶绿素a黄绿色红光蓝紫光胡萝卜素黄色蓝紫光如何设计实验证明叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光用于光合作用？100页4、色素与吸收光谱跟踪训练1.（2009年广东卷）将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是（）试管编号①②③④实验处理CO2++++光照白光蓝光红光绿光碘液++++注：“+”表示具有该条件。A．①B．②C．③D．④D5、植物中色素的化学性质与叶色的关系C55H72O5N4Mg考点二：绿叶中色素的提取和分离原理：提取：分离：色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇提取叶绿体中的色素（可用丙酮汽油、苯、石油醚等替代）。各色素在层析液的溶解度不同，导致扩散速度不同实验中几种化学试剂的作用化学试剂作用无水乙醇层析液二氧化硅碳酸钙提取绿叶中的色素（若用95%的酒精呢？）分离绿叶中的色素使研磨充分，有利于色素的提取防止研磨过程中叶绿体中的色素被破坏实验步骤：98页提取色素：制备滤纸条画滤液细线色素分离观察结果5g绿色叶片（剪碎）+少许SiO2+CaCO3+10ml无水乙醇迅速充分研磨过滤收集绿色滤液，加盖：方法：细、直、匀（纸层析法）：方法及注意事项干燥后，重复几次▲.实验结果解读：种类颜色含量叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素(占总量3/4)类胡萝卜素(占总量1/4)(蓝绿色)(黄绿色)(橙黄色)(黄色)注意：1.色素带的位置代表什么？宽度呢？2.若分离得到的色素带不明显，可能的原因？下上溶解度含量三、实验注意（学案P6归纳提炼）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、直、颜色浓绿为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2~3次。使分离出的色素带平整不重叠，清晰分明。3．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。4．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。5.将定性滤纸剪去两角，目的是防止两边色素在滤纸条上扩散过快，不均匀，不便于观察实验结果。1.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中哪些因素会导致滤纸条上看不到色素带呢？只呈现类胡萝卜的两条带呢？(P76学案)2.在温室内自然光照射基础上，给植物人工补充哪些单色光对增产有利？蓝紫光、红光属于对植物光合作用最有效的光谱，因此可以补充这两种光达到增产的目的。3.如果把叶肉细胞破碎后放在烧杯中置于光下，能否进行光合作用？可以进行，虽然细胞的结构被破坏，但叶绿体内的色素和酶仍能发挥作用。•4、海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？（课本100页）不同波长的光穿透性不同，不同藻类吸收不同波长的光。4、海洋中藻类有分层现象，与植物中的色素吸收光的颜色有什么关系？（课本100页）CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体反应方程式：考点二：光合作用的探究历程年代科学家结论1771年普利斯特利植物可以.1779年英格豪斯只有在只有才可以更新空气1845年梅耶光合作用把转化成.1864年萨克斯绿叶通过光合作用产生.1939年鲁宾和卡门光合作用释放的氧气是来自.194年卡尔文光合作用产生的有机物中的碳来自.更新空气光照下绿叶光能化学能淀粉水CO220世纪40年代1880年恩格尔曼：光合作用的场所是叶绿体•1．1864年萨克斯实验•提前暗处理——消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰•(实验组：一半曝光――→脱色处理•对照组：一半遮光――→脱色处理碘蒸气处理实验现象？•实验结论：1，2•自变量：光照(一半曝光与另一半遮光)，因变量：叶片颜色变化（有无淀粉产生）。•自身对照，2．1880年恩吉尔曼的实验隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下水绵和好氧细菌的装片O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。结论：•恩格尔曼的实验设计巧妙之处在哪儿？•提示主要表现在以下四个方面：•①选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体呈螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。•②将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实验正常进行。•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水绵细胞中释放氧的部位。•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。•自变量：光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量：好氧菌的分布。•自身对照，•3．20世纪30年代鲁宾、卡门实验•实验方法：同位素标记法•自变量：？•因变量：？•自变量为标记物质，因变量为O2的放射性。•相互对照•实验结论：?5、卡尔文的实验：同位素标记法方法是？结论是？过程图解叶绿体中的色素光能供氢酶供能C3的还原多种酶参加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5CO2的固定CO2H2OO2水在光下分解[H]光反应阶段暗反应阶段类囊体薄膜叶绿体基质分析讨论：1、叶绿体中ATP、[H]、ADP的运动方向2..此过程的能量变化3.元素C、H、O的去向考点三：光合作用的过程CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体反应方程式：巩固：用C18O2作为金鱼藻光合作用的原料，一段时间后在放射性18O将出现在（）（1）C6H12O6（2）H2O（3）O2A、（1）B、（1）（2）C、（1）（3）D、（1）（2）（3）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①光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi；②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成类囊体薄膜上叶绿体基质中光、色素、酶和H2OATP、[H]、CO2、多种酶光能—电能—活跃的化学能（ATP、NADPH中）活跃的化学能——稳定的化学能水的光解H2O→2[H]+1/2O2合成ATPADP+Pi→ATP光酶能量CO2的固定CO2+C5→2C3三碳的还原2C3→→CH2O+C5酶酶ATP[H]光合作用光反应与暗反应的区别和联系光合作用的实质:1.物质转化：无机物有机物2.能量转化：光能有机物中的化学能光合作用的意义:1.生物界中有机物的来源3.调节大气中氧气和二氧化碳的含量2.生物生命活动能量的最终来源4.对生物的进化有重要作用2C3C5还原固定（CH2O）供氢酶〔H〕ATP供能酶固定固定光照不变，CO2减少，则C3________C5__________;CO2不变，光照减弱，则C3_____C5_____减少增加减少增加CO2减少，CO2的固定减少，C3还原基本不变，所以。。光照减弱，[H]和ATP减少，C3还原减少，CO2的固定基本不变，所以。。考点四：条件骤变时各物质量的变化CO2光原因：原因：条件光反应变化[H]和ATP暗反应变化C3C5模型分析光照强→弱，CO2供应不变光反应＿＿C3的还原＿＿,CO2的固定＿＿＿减少或没有增加减少（1）光照强→弱，CO2供应不变减弱减弱正常进行条件光反应变化[H]和ATP暗反应变化C3C5模型分析光照弱→强，CO2供应不变光反应＿＿C3的还原＿＿,CO2的固定＿＿＿增加减少增加（2）光照弱→强，CO2供应不变增强增强正常进行条件暗反应变化C3C5[H]和ATP模型分析光照不变，CO2供应不足CO2的固定＿,C3的还原＿＿＿＿减少增加增加（3）光照不变，CO2供应不足减弱正常进行条件暗反应变化C3C5[H]和ATP模型分析光照不变，CO2供应增加CO2的固定＿＿＿,C3的还原＿＿＿＿增加减少减少（4）光照不变，CO2供应增加增强正常进行总结：(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP含量变化是一致的。(3)具体分析时理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)例如图是一晴朗夏日某植物的光合作用强度随时间变化的曲线图，C点与B点比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和[H]的含量发生的变化依次是（）A．升、升、升、升B．降、降、降、降C．降、升、升、升D．升、升、降、降C光合午休考点四影响光合作用强度的因素及光合作用原理的应用光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用产生的有机物的数量测定指标：光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成量来定量表示。一般采用单位时间内氧气的释放量、单位时间内CO2的吸收量、单位时间内植物重量（有机物）的变化量等指标测定光合速率。CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体影响光合作用强度的因素？CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体(色素、酶）①Mg、N等矿质元素；②酶的活性受温度等影响。光照强度、光质、光照时间；气体反应物①作为反应物和反应的媒介；②水分→气孔关闭→CO2供应光照强度释放量ABOCO2C吸收量CO2净（表观）光合速率C：光饱和点呼吸速率B：光补偿点；真正光合速率mg/dm2·hA:AB:B:BC:只呼吸作用呼吸大于光合呼吸等于光合光合大于呼吸1.影响光合作用的环境因素-----真正光合速率O2产生(生成)速率CO2固定速率有机物产生(制造、生成)速率净光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率疑难解读：CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2阳生植物阴生植物C释放量CO2阴生植物的光补偿点、光饱和点阳生植物＜16ban关于阳生植物和阴生植物间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置光照强度释放量ABOCO2D吸收量CO2光补偿点；mg/dm2·h15ban光补偿点和光饱和点的移动规律光合作用强度增强：补偿点__移，饱和点__移光合作用强度减弱：补偿点__移，饱和点__移左右右左提高CO2浓度？降低呢？缺Mg呢？C光饱和点2.CO2浓度A:进行光合作用所需最低外界CO2浓度B:CO2饱和点光合速率0外界CO2浓度AB应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度。措施：大田生产“正其行，通其风”；施有机肥3.温度光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用。4.矿质营养N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分N、P、K等元素应用：超过一定浓度，会导致土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水。适时、适量施肥。6.叶龄OA段——幼叶。随幼叶的不断生长，叶面积增大，叶绿体增多，叶绿素含量增加，光合速率增加。AB段——壮叶。叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率稳定。BC段——老叶。随叶龄的增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。应用措施：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。可降低其呼吸作用消耗有机物。O光照强度CO2吸收CO2释放ABCO光合作用速率叶龄ABCO光合作用速率水和矿质元素浓度A1、单一因素对光合作用影响的图象思考：1、