第4节能量之源.ppt

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1、第第4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用C有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料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。内悬挂发红色或蓝色的灯管。1.1.用这种方法有什么好处？这样做对用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？光合作用有影响吗？2.2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？色的可以吗？一、捕获光能的色素和结构 1、实验：绿叶中色素的提取和分离 原理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以用来提取色素。色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度有差别，可以

2、用来分离色素。方法与步骤：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。视频实验结果：实验结果：胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b绿叶中的色素有绿叶中的色素有4 4种，可以归纳为两类：种，可以归纳为两类：绿叶中的色素绿叶中的色素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约（含量约3/4）（含量约（含量约1/4）叶绿素叶绿素a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色

3、）思考思考：1.绿叶中的色素是怎样被提取出来的？又是怎样绿叶中的色素是怎样被提取出来的？又是怎样被分离开的？被分离开的？2.滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？滤纸上的滤液细线，为什么不能触及层析液？3.3.滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？每种色滤纸上的色素由上到下的顺序是什么？每种色素的颜色是？素的颜色是？叶绿素溶液叶绿素溶液吸收可见光，用于光合作用吸收可见光，用于光合作用2.2.色素的功能：色素的功能：叶绿体中的吸收光谱叶绿体中的吸收光谱色素的吸收光谱图色素的吸收光谱图 400 500 600 700nm 400 500 600 700nm 1001005050吸收光能百分比叶绿素类

4、胡萝卜素可 见 光 区叶绿素：吸收蓝紫光和红光叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光类胡萝卜素：吸收蓝紫光 叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光，胡，胡萝卜素和叶黄素主要吸收萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光蓝紫光。 注注：因为色素对绿光吸收最少，绿光被反射回：因为色素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现来，所以叶片才呈现绿色绿色。 结论：结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？么部位？ 18171817年，两位法国科学家首次从植物中分离年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时

5、并不清楚叶绿素在植物细胞中的出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。分布情况。 18651865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在年，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，后来人们称之为构里，后来人们称之为叶绿体叶绿体。3 3、叶绿体、叶绿体叶叶绿绿体体结结构构模模式式图图外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质每个基粒都由一每个基粒都由一个个圆饼状的囊个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。状结构堆叠而成。这些囊状结构称这些囊状结构称

6、为类囊体。吸收为类囊体。吸收光能的四种色素光能的四种色素就分布在类囊体就分布在类囊体的薄膜上。的薄膜上。而每个基粒都而每个基粒都含有两个以上含有两个以上的类囊体，多的类囊体，多者可达者可达100个以个以上。叶绿体内上。叶绿体内有如此多的基有如此多的基粒和类囊体，粒和类囊体，极大地扩大了极大地扩大了受光面积。受光面积。4 4、资料分析：叶绿体的功能、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，氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体叶绿体是光合作用的场所。是光合作用的场所。2结论：结论：叶绿体的被叶绿体的被光束

7、照射到的部光束照射到的部位位是光合作用的场所是光合作用的场所结论：结论：现象：现象：没有没有空气空气黑暗黑暗 极极 细细 光光 束束 完完 全全 光光 照照讨论：讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？（1 1）、用水绵作实验材料，有）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体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。螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2 2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中排除了环境中光线和光线和O2的影响，从而确保实验能顺的影响，从而确保实验能顺利进行

8、。利进行。（3 3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵测，能准确的判断水绵细胞中放细胞中放O2 部位。部位。（4 4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。从而明确实验结果完全是由光照引起的。结论结论: 叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它内部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的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的光能的色素分子色素分子，还有许多进行光合作，还有许多进行光合作用所必需的用所必需的酶酶。二、光合作用的原理和应用

9、1 1、光合作用的概念、光合作用的概念指绿色植物通过叶绿体，利用光能，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。有机物，并且释放出氧气的过程。2 2、光合作用的实质、光合作用的实质合成有机物，储存能量合成有机物，储存能量思思维维探究探究(1)1771年年 英国普利斯特利英国普利斯特利 证实：证实：植物可更新污浊的空气。植物可更新污浊的空气。有人认为植物能使空气变污浊？有人认为植物能使空气变污浊？光合作用光合作用光光、光合作用探索历程、光合作用探索历程 (2) 1779年荷兰英格豪斯年荷兰英格豪斯证实：证实：只有

10、在光照下，只有绿叶才能更新空气。只有在光照下，只有绿叶才能更新空气。(3) 1845年德国梅耶年德国梅耶证实：证实：植物在光合作用时把光能转换成化学能储存起来了。植物在光合作用时把光能转换成化学能储存起来了。(4) 1864年年 德国德国 萨克斯萨克斯证实证实:光合作用产生了淀粉光合作用产生了淀粉遮光曝光加碘变加碘变深蓝色深蓝色没有颜色变化没有颜色变化同位素标记法同位素标记法(7) 20世纪世纪40年代年代 美国美国 卡尔文卡尔文证实：证实：二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，这一途径称卡尔文循环这一途径称卡尔文循环(5)恩格尔曼恩格尔曼(6)鲁宾鲁宾 卡门卡门

11、年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有只有绿绿叶才可以更新叶才可以更新空气空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用植物在光合作用时时把光能把光能转变转变成了成了化学能化学能储储存起来存起来18641864萨萨克斯克斯绿绿色叶片光合作用色叶片光合作用产产生淀粉生淀粉18801880恩格恩格尔尔曼曼氧氧由叶由叶绿绿体体释释放出来。放出来。叶叶绿绿体体是光合是光合作用的作用的场场所。所。19391939鲁宾鲁宾 卡卡门门光合作用光合作用释释放的放的氧氧来自来自水水。 。20

12、20世世纪纪4040代代卡卡尔尔文文光合光合产产物中有机物的物中有机物的碳碳来自来自COCO2 2原料：原料：二氧化碳二氧化碳 水水产物：产物：糖类糖类 氧气氧气场所：场所：叶绿体叶绿体条件：条件：光光 多种酶多种酶1)、 光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？思考与讨论：4 4、光合作用化学反应式：、光合作用化学反应式：5 5、光合作用过程、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？）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、）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、 能量变化如何？能量变化如何？

13、光光 反反 应应 条件：条件：叶绿体叶绿体中的色中的色素素光能光能H2O水在光下分解水在光下分解O2H 过程：过程： 场所：场所：H2OHO2ADP+Pi +光能光能ATPADP+Pi酶酶ATP暗 反 应co2C5 固固 定定2c3H供氢供氢酶酶(CH2O) 糖类糖类 场所：场所： 条件：条件： 过程：过程：多种酶多种酶参加催化参加催化co2+ C52c32c3(CH2O)C5H ATPATPADP+Pi +能量能量还还 原原ATP供能供能ADP+Pi色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶

14、酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：光反应光反应H2O 2 H + 1/2O2+Pi+光能光能ATP酶酶ADP水的光解：光合磷酸化：暗反应暗反应CO2的还原： 2C2C3 3 + H (CH+ H (CH2 2O) + CO) + C5 5CO2的固定： CO2 + C5 2C3总结：总结：6 6、光合作用的实质、光合作用的实质 合成有机物合成有机物 储存能量储存能量三、环境因素对光合作用强度的影响1、影响光合作用强度的环境因素空气中的二氧化碳浓度土壤中水分光照的长短与强弱、光的成分温度的高低自养生物：自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成能够直接把从外界环境摄

15、取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物。为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物。四、化能合成作用四、化能合成作用异养生物：异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物。存了能量的一类生物。能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能够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的合成作用能量来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量