5.4光合作用.ppt

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1、第五章第五章光合作用是生物界获得能量、光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径食物和氧气的根本途径 。全球全球4040个国家个国家粮食短缺粮食短缺非洲饥饿的孩子们等待着联合国的救济粮非洲饥饿的孩子们等待着联合国的救济粮 韭黄韭黄韭菜韭菜缺少叶绿素缺少叶绿素在植物绿叶中是不是只有叶绿素呢？在植物绿叶中是不是只有叶绿素呢？（一）提取色素：（一）提取色素：(1).研磨研磨材料材料:5g鲜叶鲜叶药品药品SiO2破碎细胞，破碎细胞，有助于研磨充分有助于研磨充分CaCO3 中和有机酸，中和有机酸，防止色素被破坏防止色素被破坏 无水酒精无水酒精溶解色素溶解色素原理：原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机色

2、素能溶解在丙酮或酒精等有机溶剂中，所以可用溶剂中，所以可用无水酒精无水酒精提取色素。提取色素。利用它们在层析液中的溶解度不同，在利用它们在层析液中的溶解度不同，在滤纸上分开。滤纸上分开。一、一、绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离(2).过滤：获取绿色滤液过滤：获取绿色滤液使用单层尼龙布，因使用单层尼龙布，因为滤纸会吸收色素，为滤纸会吸收色素，降低绿叶中的色素含降低绿叶中的色素含量，所以不能用滤纸量，所以不能用滤纸代替尼龙布。代替尼龙布。用棉塞将试管口塞紧，用棉塞将试管口塞紧，防止丙酮挥发。防止丙酮挥发。二二.准备滤纸条准备滤纸条铅笔线铅笔线画铅笔细线画铅笔细线滤液细线滤液细线画滤液细

3、线画滤液细线要求：要求：细而齐，重复细而齐，重复2323次次剪去两角：防止层析液在剪去两角：防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快。滤纸条的边缘处扩散过快。画滤液细线：画滤液细线：细、直细、直、齐齐。用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画均匀地画，待滤液干燥后再画23次。次。三三.分离色素分离色素：插滤纸条插滤纸条层析液层析液培养皿培养皿层析液不能没及滤液线，防止色素溶于层析层析液不能没及滤液线，防止色素溶于层析液中；试管加塞是为了防止层析液挥发（有毒）液中；试管加塞是为了防止层析液挥发（有毒）胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶

4、绿素叶绿素b（三）实验结果分析（三）实验结果分析1.由滤纸条色素带可知，绿叶中有由滤纸条色素带可知，绿叶中有4种色素；种色素；2.溶解度越大，扩散速度越快，位置越靠上，溶解度越大，扩散速度越快，位置越靠上，溶解度：胡萝卜素溶解度：胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b;3.色素带越宽，说明该色素含量越多，色素带越宽，说明该色素含量越多，含量：叶绿素含量：叶绿素a叶绿素叶绿素b叶黄素叶黄素胡萝卜素。胡萝卜素。1 1、从叶绿体中提取色素，选取下列哪一种叶片效果最、从叶绿体中提取色素，选取下列哪一种叶片效果最好（好（）A A、厚硬似革质的绿色叶片、厚硬似革质的绿色叶片 B B、衰老、黄绿色

5、的叶片、衰老、黄绿色的叶片C C、新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片、新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片D D、多浆汁或有特殊气味的绿色叶片、多浆汁或有特殊气味的绿色叶片C C2 2、在叶绿体色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入丙、在叶绿体色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入丙酮，其目的是（酮，其目的是（）A A、防止叶绿素被破坏、防止叶绿素被破坏 B B、使叶片充分磨碎、使叶片充分磨碎C C、使各种色素充分溶解在丙酮里、使各种色素充分溶解在丙酮里D D、为了使叶绿素溶解在丙酮里、为了使叶绿素溶解在丙酮里C C3 3、在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶绿体的色素滤液，、在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶绿体的色素滤液，进行色素分

6、析，会得到近似同心环状的四个色素圈，进行色素分析，会得到近似同心环状的四个色素圈，排在外圈的色素呈（排在外圈的色素呈（）A A、橙黄色、橙黄色 B B、黄色、黄色C C、蓝绿色、蓝绿色 D D、黄绿色、黄绿色4 4、对绿色植物光合作用最有效的一组光是（、对绿色植物光合作用最有效的一组光是（）A A、红光和黄绿光、红光和黄绿光 B B、黄光和蓝紫光、黄光和蓝紫光C C、红光和橙光、红光和橙光 D D、红光和蓝紫光、红光和蓝紫光A AD D 光照到物体表光照到物体表面后，该物体又将面后，该物体又将这种颜色的光这种颜色的光反射反射出来，就是我们所出来，就是我们所见到的颜色。对植见到的颜色。对植物而言

7、，除了部分物而言，除了部分橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部分绿光被反射外，分绿光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。二、二、色素的作用色素的作用 实验表明：叶绿素主要吸收实验表明：叶绿素主要吸收红光红光和和蓝蓝紫紫光，类胡萝卜素主要吸收光，类胡萝卜素主要吸收蓝蓝紫紫光。光。叶绿体中叶绿体中的色素的色素叶绿素叶绿素（含量约占（含量约占总量的总量的3/43/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约占（含量约占总量的总量的1/41/4）主要吸收主要吸收蓝紫光和蓝紫光和红光红光主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素叶

8、绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b 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）1.色素色素2.2.分布：在叶绿体的类囊体薄膜上分布：在叶绿体的类囊体薄膜上 1817年年 两位法国科学家首次从植物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。在植物细胞中的分布情况。1865年年 德国植物学家德国植物学家萨克斯萨克斯研究叶研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿绿素在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，素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个

9、个更小的结构里，后来而是集中在一个个更小的结构里，后来人们称之为人们称之为叶绿体叶绿体。三、叶绿体的结构和功能三、叶绿体的结构和功能1.结构结构叶叶绿绿体体含色素含色素位于类囊体薄膜上位于类囊体薄膜上含光合酶含光合酶位于类囊体上位于类囊体上（少量）（少量）位于基质中位于基质中（大量）（大量）2.2.功能：进行光合作用的场所功能：进行光合作用的场所18801880年，恩格尔曼的实验年，恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论：结论：氧是由氧是由 叶绿体叶绿体释放出来的，释放出来的，叶绿体是叶绿体

10、是光合作用光合作用的场所。的场所。光合作用需要光合作用需要光照光照。恩吉尔曼实验的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？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叶绿体中的色素主要吸收红光红光与与蓝光蓝光，几乎不吸收，几乎不吸收绿光绿光积积极极思思维维2000多年前多年前亚里士多德亚里士多德(Aristotle)问题问题1：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？认为认为：构成植物构成植物 体的原料是土壤体的原料是土壤 植物增加的重量植物增加的重量=土壤减少的重量土壤减少的重量 海尔蒙特实验海尔蒙特实验五年后五年后16481648年比利时海尔蒙特的实

11、验年比利时海尔蒙特的实验柳树增重柳树增重80kg土壤只减少土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分结论：植物增重主要来自水分问题问题2 2：植物放出氧气之谜？植物放出氧气之谜？结论：结论：植物能够净化空气植物能够净化空气不足：不足：没有考虑到光照的影响没有考虑到光照的影响明确：明确：绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳二氧化碳17711771年，普利斯特利实验年，普利斯特利实验结论：结论：光照是植物能够更新空气的条件光照是植物能够更新空气的条件17791779年，英格豪斯实验年，英格豪斯实验17851785年，发现了空气的组成年，发现了空气的

12、组成 18451845年年，德国的科学家，德国的科学家梅耶梅耶指指出：植物光合作用时，把出：植物光合作用时，把光能转换光能转换成化成化学能储存成化成化学能储存起来起来。依据：依据：能量转换和守恒定律能量转换和守恒定律结论：结论：光合作用的产物是淀粉，需要光光合作用的产物是淀粉，需要光18641864年，萨克斯半遮光实验年，萨克斯半遮光实验问题问题3 3：植物进行光合作用的条件和产物分别是什么？植物进行光合作用的条件和产物分别是什么？思考思考:1 1为什么对天竺葵先进行暗处理？为什么对天竺葵先进行暗处理？2 2为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？3 3这个

13、实验说明了什么问题？这个实验说明了什么问题？暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。暗处理是为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。部分遮光、部分曝光，是为了进行对照。部分遮光、部分曝光，是为了进行对照。碘遇淀粉变蓝，结果证明绿叶在光下制造了淀粉。碘遇淀粉变蓝，结果证明绿叶在光下制造了淀粉。同位素标记法研究同位素标记法研究C18O2 CO2H2OH218O光照下的光照下的球藻悬液球藻悬液O218O2AB同位素同位素18O分别标记分别标记H2O和和CO2H2 18O和和C18O2结论：光合作用释放的氧来自水结论：光合作用释放的氧来自水 光合作用释放的光合作用释放的O2到底是来自到底是来自H2O，还是还是

14、CO2?问题问题4 4：释放的释放的O O2 2 来自于来自于H H2 2O O还是还是COCO2 2？20世纪世纪40年代，年代，卡卡尔文尔文(M.Calvin)用用14C标记的标记的CO2供小球供小球藻进行光合作用实验，藻进行光合作用实验，追踪检测其放射性。追踪检测其放射性。探明探明CO2中的中的C 在光在光合作用中转化成有机合作用中转化成有机物的转化途径。物的转化途径。卡尔文循环：卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O)1.色素分布在叶绿体的什么部位？色素分布在叶绿体的什么部位？2.与光合作用有关的酶在什么地方？与光合作用有关的酶在什么地方？3.ATP的来源途径有哪些？的来源途径有哪些？叶

15、绿体的类囊体薄膜上叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的类囊体和基质中叶绿体的类囊体和基质中细胞呼吸和光合作用细胞呼吸和光合作用二二、光合作用的过程、光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据:反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能条件条件：光、光、色素、色素、酶酶场所：场所：物质物质变化变化水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：类囊体薄膜上类囊体薄膜上H2O H+O2光光 色素色素ADPPi ATP 光光酶酶光能光能1.光反应阶段光反应阶段吸收、传递和转吸收、传递和转换光能换光能能量转变：能量转变：ATP中活跃的化学能中活跃的化学能产物：产物：O2、H、ATP叶叶绿绿体体色色素素H2

16、O水的光解水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2HADP Pi酶酶ATP2C3多种酶多种酶参加催化参加催化供氢供氢供能供能还还原原（CH2O）暗反应暗反应光反应光反应CO2C5固固定定色色素素光光能能条件：条件：有光无光都可，需多种酶有光无光都可，需多种酶场所：场所：叶绿体基质叶绿体基质物质物质变化变化CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP中活跃中活跃的化学能的化学能2.暗反应阶段暗反应阶段2C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+Pi能量转变：能量转变：有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物：产物：（CH2O）、ADP、Pi光合作用的实质光合作用的实质光

17、合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶叶绿体绿体，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和水和水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机有机物物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。场所场所条件条件产物产物原料原料光合作用实质光合作用实质能量变化：能量变化：最基本的物质代谢和能量代谢最基本的物质代谢和能量代谢物质变化：物质变化：整个光合作用过程中的物质变化和整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？能量变化分别是什么？把简单的无机物把简单的无机物转变为复杂的有机物转变为复杂的有机物 把光能转变成储把光能转变成储存在有机物中的化学能存在有机物中的化学能暗反应暗反应

18、光反应光反应项目项目联系联系能量转换能量转换物质变化物质变化条件条件部位部位光合作用光反应与暗反应的区别光合作用光反应与暗反应的区别光反应为暗反应提供了光反应为暗反应提供了HH和和ATPATP；暗反应为暗反应为光反应提供了光反应提供了ADPADP和和PiPi。ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能多种酶、多种酶、COCO2 2叶绿体基质中叶绿体基质中COCO2 2+C+C5 5 2C 2C3 3酶酶2C2C3 3 （CHCH2 2O O）酶酶 H H A A T T P PCOCO2 2的固定：的固定：C C3 3的还原：的还原：光能光能ATPATP中

19、活跃的化学能中活跃的化学能光、色素、酶、水光、色素、酶、水叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体类囊体的薄膜上ATPATP的合成的合成 ：ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量 ATPATP酶酶水的光解：水的光解：2H2H2 2O 4H+OO 4H+O2 2光光光光你能写出光合作用的反应式吗？你能写出光合作用的反应式吗？光合作用的反应式：光合作用的反应式：CO2+H2*O（CH2O）+*O2光能光能叶绿体叶绿体6CO2+12H2*O C6H12O6+6H2O+6*O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用的重要意义光合作用的重要意义完成了自然界巨大规模的物质转变：完成了自然界巨大规模的物质转变：无机物无机物 有机物有

20、机物完成了自然界巨大规模的能量转变：完成了自然界巨大规模的能量转变：光能光能 化学能化学能维持大气中二氧化碳含量的相对稳定维持大气中二氧化碳含量的相对稳定对生物的进化具有重要作用对生物的进化具有重要作用光合作用与呼吸作用的区别：光合作用与呼吸作用的区别：光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用原料原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物产物产物O2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物CO2、H2O等等能量能量转换转换贮藏能量的过程贮藏能量的过程光能光能活跃的化学能活跃的化学能稳稳定的化学能定的化学能释放能量的过程释放能量的过程稳定的化学能稳定的化学能活跃活跃的化学能的化学能发生发生场所场所

21、叶绿体叶绿体线粒体、细胞质线粒体、细胞质基质基质条件条件光照下才可发生光照下才可发生光下、暗处都可发生光下、暗处都可发生硝化细菌化能合成作用化能合成作用2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量能量 能量能量硝化细菌的化能合成作用硝化细菌的化能合成作用6CO2+6H2O(CH2O)+6O2化能合成作用化能合成作用细菌利用体外环境中的某些无机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物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫机物，这种合成作用叫化能合成化能合成作用作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细

22、菌属于进行化能合成细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。作用的自养生物。自养生物：自养生物：光能自养型（例如绿色植物）光能自养型（例如绿色植物）异养生物：异养生物：人、动物、真菌、人、动物、真菌、大多数细菌大多数细菌人、动物和植物最大的区别是人、动物和植物最大的区别是什么？什么？化能自养型（例如化能自养型（例如 硝化细菌）硝化细菌）光能光能CO2+H2O叶绿体叶绿体（CH2O）+O2光合作用强度表示方法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、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、单位时间内光合作用吸收CO2的量的量3、单位时间内光合作用放出、单位时

23、间内光合作用放出O2的量的量植物自身因素植物自身因素环境因素对光合作用的影响环境因素对光合作用的影响1）光照）光照2）温度）温度3）二氧化碳）二氧化碳浓度浓度4）水分）水分5）矿质元素）矿质元素1.1.光照强度光照强度 真正光合速率真正光合速率=净光合速率净光合速率+呼吸速率呼吸速率acbde2.CO2.CO2 2浓度浓度b:COb:CO2 2的补偿点的补偿点c:COc:CO2 2的饱和点的饱和点 a ab:b:COCO2 2太低，农作物消耗光合产物；太低，农作物消耗光合产物；b bc:c:随随COCO2 2的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；c cd:d:COCO2

24、2浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；d de:e:COCO2 2浓度超过一定限度，将引起原生质体中浓度超过一定限度，将引起原生质体中 毒或气孔关闭，抑制光合作用。毒或气孔关闭，抑制光合作用。光合作用是在酶的催化下进行的，温度直光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在接影响酶的活性。一般植物在10103535下正常进行光合作用。下正常进行光合作用。3.3.影响光合作用的因素影响光合作用的因素温度温度应用：应用：增加昼夜温差增加昼夜温差温度温度光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用t吸吸收收或或释释放放量量CONN：光合酶及光合酶及NADPNADP

25、+和和ATPATP的重要组分的重要组分P P：NADPNADP+和和ATPATP的重要组分；维持叶的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能绿体正常结构和功能K K：促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输MgMg：叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分 4.4.影响光合作用的因素影响光合作用的因素矿质营养矿质营养延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积增加光能利用率增加光能利用率提高光合作用效率提高光合作用效率控制光照强弱控制光照强弱控制光质控制光质控制温度控制温度控制控制COCO2 2供应供应控制必需矿质元素供应控制必需矿质元素供应控制控制H H2 2O O供应供应

26、温室中人工光照温室中人工光照合理密植合理密植间作套种间作套种通风透气通风透气在温室中施有机肥，在温室中施有机肥，使用使用COCO2 2发生器发生器阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物三、应用三、应用提高农作物产量的措施提高农作物产量的措施红光和蓝紫光红光和蓝紫光适时适量施肥适时适量施肥合理灌溉合理灌溉保持昼夜温差保持昼夜温差四、光合作用和呼吸作用中的化学计算四、光合作用和呼吸作用中的化学计算光合作用反应式：光合作用反应式：6CO6CO2 212H12H2 2OCOC6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O O呼吸作用反应式：呼吸作用反应式：有氧：有氧：C C6 6H H121

27、2O O6 66O6O2 26H6H2 2O 6COO 6CO2 212H12H2 2O O无氧：无氧：C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2(植物植物)实测实测COCO2 2吸收量吸收量光合作用光合作用COCO2 2吸收量吸收量-呼吸作用呼吸作用COCO2 2释放量释放量实测实测O O2 2释放量释放量光合作用光合作用O O2 2释放量释放量-呼吸作用呼吸作用O O2 2消耗量消耗量1 1、线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器。下列相、线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器。下列相关叙述错误的是关叙述错误的是(）A A、两者都能产生、两者

28、都能产生ATPATP，但最初的能量来源不同，但最初的能量来源不同B B、需氧型生物的细胞均有线粒体，植物细胞都有叶绿体、需氧型生物的细胞均有线粒体，植物细胞都有叶绿体C C、两者都含有磷脂、两者都含有磷脂、DNADNA和多种酶，叶绿体中还含有色素和多种酶，叶绿体中还含有色素D D、两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中一般还有基粒、两者都有内膜和外膜，叶绿体基质中一般还有基粒B B2 2、下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，、下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，图中图中A A物质和物质和B B物质的相对分子质量之比是（物质的相对分子质量之比是（）A A1212 B B2121C C898

29、9 D D9898C C3 3、请按时间先后顺序排列下列事件（、请按时间先后顺序排列下列事件（）德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉淀粉 美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气全部来自参加反应的水放的氧气全部来自参加反应的水英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气 美国科学家恩格尔曼用水绵做实验证明氧是由叶绿体释美国科学家恩格尔曼用水绵做实验证明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放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所A AB BC CD DC C