光合作用课件

第4节能量之源----光与光合作用为什么有些植物的叶片不是绿色的?为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？思考？一、捕获光能的色素和结构二、光合作用的原理和应用光合作用过程演示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。绿叶中色素的提取和分离（二）操作步骤：提取色素制备滤纸条画滤液细线分离色素观察与记录实验（二）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，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。1提取色素2制备滤纸条方法与步骤3画滤液细线方法与步骤方法与步骤4分离色素方法与步骤4分离色素讨论：1、实验中无水乙醇和层析液的用途是什么？2、叶绿体中的色素有哪几种？分布情况是怎样的？（二）提取和分离叶绿体中的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b（二）叶绿体中的色素5观察和记录实验结果：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？2020/2/1314胡萝卜素（橙黄色）叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）叶黄素（黄色）3/41/4★证明了色素的种类和颜色I.捕获光能的色素三、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。II、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溶液类胡萝卜素主要吸收蓝紫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叶绿素a和叶绿素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：分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？由于叶绿素的含量大大超过类胡罗卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色由于叶绿素比类胡罗卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡罗卜素的颜色显示出来问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？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2020/2/131.下列标号各代表：①②________③________④⑤________2.在④上分布有光合作用所需的________和，在⑤中也分布有光合作用所需的。基质酶外膜内膜类囊体膜基粒色素酶①②③④⑤6________结论：氧是由叶绿体释放出来的;叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,它内部巨大的膜表面上，不仅分布着吸收光能的色素分子，还有光合作用所需的酶。恩吉尔曼实验设计有哪些巧妙之处？选材：水绵具有细长的带状叶绿体，易于观察现象。好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。设计：黑暗无空气的设计进行黑暗和曝光的对比实验。极细光线的入射；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。能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）吸收红光和蓝紫光吸收蓝紫光3/41/4★小结色素主要分布于叶绿体的类囊体膜上二、光合作用的原理和应用五年后1648年，海尔蒙特(J.B.vanHelmont)柳树增重74.47kg土壤减少0.06kg水分是建造植物体的唯一原料1.光合作用的探究历程：2.5Kg思考:该实验设计有什么缺陷?缺乏对照实验,没有考虑空气的影响.1771年（英）普里斯特利的实验植物可以更新空气；现象：蜡烛熄灭。现象：蜡烛持续燃烧。现象：小鼠死亡。现象：小鼠存活。结论：植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。思考:该实验有时成功,有时失败,为什么?有时可能是在无光条件下做的,因为无光时植物不进行光合作用,只有细胞呼吸,所以没有氧气释放,而是释放CO2,所以实验失败.1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验:在一密闭的玻璃钟罩内,同时放有盆栽植物和活小鼠,放在光照条件下,一段时间后,小鼠不死.且放入点燃的蜡烛也不灭.在另一密闭的玻璃钟罩内,同时放有盆载植物和活小鼠,放在黑暗中,一段时间后,小鼠死亡.且放入点燃的蜡烛立即熄灭.重复500多次.英格豪斯的实验设计与前人相比,改进在什么地方?①设计了对照实验;②控制单一变量(即唯一自变量)③对实验过程进行重复1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；(拉瓦锡Laroisier,A.L.）1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来；1785年的结论是在什么基础上提出的?梅耶得出这个结论的依据是什么?在发现了空气的组成的基础上提出的.依据是”能量的转换和守恒定律”现象：1864年德国科学家萨克斯未遮光部分变成蓝色。（置于暗处几小时）思考：目的是什么？绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；萨克斯的实验目的是什么?为什么让叶片一半曝光,另一半遮光呢?为了验证光合作用的产物是什么一半遮光一半曝光,是为了进行对照20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：结论：光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。2、第二组向同种绿色植物提供H218O和CO21、第一组向绿色植物提供C18O2和H2O。C18O2+H2OCO2+H218O光照光照O218O2光合作用释放的O2全部来自于H2O用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验：20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。卡尔文循环：CO2→C3→(CH2O)鲁宾、卡门、卡尔文等人采用了什么先进方法来进行实验?同位素标记法年代科学家结论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讨论一:从人类对光合作用的探究历程来看,生物学的发展与物理和化学有什么联系?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和化学的研究进展关系很密切.例如: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CO2,这个事实说明生物学的发展与化学领域的研究密切相关.又如:基于核科学的进展,鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自H2O,而不来自CO2.这些都说明在科学发展的进程中,相关学科的互相促进,以及技术手段的进步对科学发展有巨大的推动作用.讨论二:分析人类对光合作用的探究历程,你还有哪些感悟?①许多科学家为了研究光合作用进行了辛勤的探索,他们不断地探索研究,从不言弃,坚持到底,这种献身科学的精神值得我们学习.②使我们体验到了科学探究的一般过程是:通过观察、发现问题—提出问题、进行假设—指定计划、设计实验—观察实验、获取证据—检验假设、得出结论,③科学家所设计的实验不仅有整体的设想、清晰的思路和操作的可行性,而且他们的实验都遵循了对照性原则、控制变量原则、重复性原则等原则,这些科学实验方法都是值得我们借鉴的.2.光合作用的过程2.光合作用的过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP(1).光反应阶段酶光、色素、叶绿体内的类囊体膜上水的光解：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糖类五碳化合物C5蛋白质脂质CO2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]CO2糖类五碳化合物C5蛋白质脂质CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原基质多种酶[H]ATP(2).暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、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]、ATP3.光合作用的总反应式：CO2+H2O叶绿体光能糖类(CH2O)+O2CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体色素酶联系能量变化物质变化场所条件光暗反应光反应过程项目需要光不需要光基粒的类囊体薄膜上基质中水的光解；ATP的合成CO2的固定；C3的还原ATP中活跃化学能ATP中活跃化学能光能有机物中稳定化学能光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。是两个相互独立、相互制约又密切联系的过程.光反应和暗反应关系的比较:需要色素、酶需要酶、「H」、ATP三.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、SO、H2、Fe2+等而获得的。化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等NH3+O2→HNO2+H2O+能量HN02+O2→HNO3+能量C02+H2O→(CH2O)+O22HNO2＋O2硝化细菌2HNO3＋能量2NH3＋3O2硝化细菌2HNO2＋2H2O＋能量硝化细菌CO2＋H2O（CH2O）＋O2硝化细菌的化能合成作用过程:化能合成作用B1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO22、与光合作用光反应有关的是①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A3.将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的CO2条件下。如果将环境中CO2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4.光合作用过程中,产生ADP和消耗ADP的部位在叶绿体中依次为①外膜②内膜③基质④类囊体膜A．③②B．③④C．①②D．④③CB5.在光照充足的环境里,将黑藻放入含有18O的水中,过一段时间后，分析18O放射性标记,最先A.在植物体内的葡萄糖中发现B.在植物体内的淀粉中发现C.在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现D.在植物体周围的空气中发现D6.在光合作用过程中，能量的转移途径是A.光能→ATP→叶绿素→葡萄糖B.光能→叶绿素→ATP→葡萄糖C.光能→叶绿素→CO2→葡萄糖D.光能→ATP→CO2→葡萄糖将一株经过饥饿处理（放在暗处24小时）的植物，先放在有光但无CO2的环境中，一段时间后，再移到无光但有CO2的环境中，发现其生成有机物的量如下图所示。请分析说明：(1)AB段由于缺乏CO2，使光合作用的_________不能进行，因此不能合成有机物。(2)BD段无光照，则光合作用的________不能进行，但由于在AB段植株中积累了一定量的_________，为有机物的产生提供了一定的