1、第4节 能量之源光与光合作用,地球上生物能量的最终来源：太阳能,问题探讨,有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。,讨 论,1.这种方法的好处是？不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？,2.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？,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？,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,因为有能捕获光能的色素,绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为什么叶绿素呈绿色？,一、捕获光能的色素,实验：绿叶中色素
2、的提取和分离,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.根据色素在层析液中溶解度不同，进而随层析液在滤纸上的扩散速度不同，可用层析液将不同的色素分离。,绿叶中色素的提取和分离,操作步骤：,1、提取色素,2、制备滤纸条,3、画滤液细线,4、分离色素,5、观察与记录,实验,方法与步骤： 1.提取色素：称取5g左右的绿叶，剪碎，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的有机酸，防止色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。,2.制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端剪去两个角，并在
3、距这端1cm处用铅笔画一条细的横线。,3.画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。等滤液干后再画一两次。（画线一定要细、直、齐）,4.分离绿叶中的色素： 有滤液细线的一端朝下轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。注意：不能让滤液细线接触层析液（防止色素溶解到层析液中而得不到清晰的色素带）,实验结果：,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,叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,2、色素对光吸收的特点,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,问题探讨,有些
4、蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。,1.这种方法的好处是？不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？,2.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？,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,叶绿素,类胡萝卜素,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,吸收蓝紫光和红光,吸收蓝紫光,一、捕获光能的色素,问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？,二、叶绿体的结构,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
5、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。,叶绿体结构模式图,外膜,内膜,基粒,基质,每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。,而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。各基粒间通过膜状结构相连。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。,资料分析：叶绿体的功能,1,装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。,装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。,氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。,2,结论：,被光束照
6、射到的部位叶绿体是光合作用的场所,结论：,现象：,现象：,没有空气黑暗,极 细 光 束,完 全 光 照,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。,没有叶绿体的生物都无法进行光合作用吗？,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：,三、光合作用的探究历程,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，认为植物跟动物一样能使空气变污浊。这一结论引起人们的注意。,1779年，荷兰的英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，结果发现： 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成
7、功；植物体只有绿叶才能更新空气。,直到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。,水,二氧化碳,氧气,光,光能,化学能,储存在什么物质中？,1845年德国梅耶,1864年，德国植物学家萨克斯的实验：,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？,结论,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,1941年美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,光合作用产生的有机物又是怎样合成
8、的？,最后由美国科学家卡尔文利用14C做试验研究：用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。,在1961年获得诺贝尔化学奖,三、光合作用,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。,光合作用的概念,光合作用的实质,合成有机物，储存能量,思考与讨论：,1.光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？,原料 CO2和H2O；产物 糖类和O2；,场所叶绿体； 条件光 酶；,光合作用的反应式是：,CO2 + H2O,（CH2O）
9、+ O2,1、光合作用化学反应式：,2、光合作用过程,（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？,（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？,四、光合作用的过程,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,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,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质 多种酶,糖类,H,色
10、素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,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：,光合作用的第一阶段，必须有光才能进行,光合作用的第二阶段，有没有光都可以进行,光反应和暗反应的比较,场所,条件,物质变化,能量变化,光反应,暗反应,联系,叶绿体类囊体薄膜上,叶绿体基质中,光 色素、酶,多种酶,水的光解,ATP的生成,CO2的固定,C3的还原,光能ATP中活跃的化学能,ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能,1、光反应为暗反应准备了还原剂H和能量ATP；,2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。,原料
11、和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,碳的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,from,from,from,from,能量的转移途径：,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。,1.光能自养生物,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。,2.化能自养生物,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。,比较光合作用、呼吸作用,光、
12、色素、酶、H2O和CO2,叶绿体,细胞质基质、线粒体,O2、酶、H2O、C6H12O6,无机物有机物,有机物无机物,ATP中活跃化学能,光能,糖类等有机物中稳定化学能,C6H12O6等有机物稳定的化学能,ATP中活 跃化学能和热能,合成有机物，储存能量,分解有机物，释放能量,光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）； 呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）,五、光合作用原理的应用,1、光照强度,2、CO2浓度,3、温度,4、水和矿质元素,影响光合速率的因素,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。,1、增加光照时间和光照强度； 2、适当提
13、高CO2的浓度（温室大棚）； 3、白天适当增加温度，夜间适当降低温度； 4、合理施肥，提供必要的矿物质元素； 5、合理灌溉，提供适当水分。 6、农作物合理密植（间种、套种），增大光合作用面积,增加农作物产量的几点做法：,1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供给暗反应。,2.光合作用的实质是：把_和_转变为有机物，把_转变成_,贮藏在有机物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧气是在_中形成的，ATP是在_中形成的，CO2是在_固定的。,水的光解,形成ATP,H,ATP,CO2,H2O,光能,化学能,暗反应,光反应,光反应,暗反应,练一练,下图是光合作用过程图
14、解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,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,1、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、ATP D、CO2,B,2、与光合作用光反应有关的是（ ） H2O ATP ADP CO2 A. B. C. D.,A,3、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如
15、果将环境中C02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,C,4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应,D,5、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 ( )外膜 内膜 基质 类囊体膜A BC D,B,6、光合作用过程的正确顺序是（ ） 二氧化
16、碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能水的光解三碳化合物被还原 A. B. C. D. 7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（ ） 三碳化合物 五碳化合物 氧气,8、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,D,9、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ）A、CO2 叶绿体 ATPB、CO2 叶绿素 ATPC、CO2 乙醇 糖类D、CO2 三碳化合物 糖类,D,10、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,B,
