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1、第四节能量之源光与光合作用,一、捕获光能的色素和结构,问题探讨,有些蔬菜在棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管,并且在白天也开灯。,1、用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？ 2、为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源？,可以提高光合作用强度。因为光合作用吸收最多的是红光和蓝紫光。,光合作用对绿光吸收最少。,光合作用需要色素去捕获光能。,一、实验：绿叶中色素的提取和分离,实验原理：用无水乙醇/丙酮提取色素 用层析液分离色素 目的要求：绿叶中色素的提取和分离 及色素的种类 材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、 无水乙醇、层析液等,实验步骤：,1.提取绿叶中的色素,SiO2：使碾磨充
2、分 CaCO3：防止色素被破坏 无水乙醇：提取色素,2.制备滤纸条,减去两角的目的： 防止滤纸条两边色素扩散速度太快，色素带不整齐,实验步骤：,3.画滤液细线,实验步骤：,滤液细线的要求： 细、直、齐（使色素处于同一起跑线）； 重复23次（防止色素太少分离现象不明显）。,4.分离绿叶中的色素,实验步骤：,注意: 滤液细线不能触到层析液（防止色素溶解在层析液中） 烧杯要盖上培养皿、试管要塞上棉塞（层析液易挥发且有毒）,捕获光能的色素,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,(占1/4),(占3/4),5、观察与记录实验结果,实验步骤：,滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什
3、么？,（橙黄色）,（黄色）,（蓝绿色）,（黄绿色）,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素,叶绿素,小结：,橙黄色,黄色,蓝绿色,黄绿色,最少,较少,最多,较多,最大,较大,较小,最小,最快,较快,较慢,最慢,蓝紫光,蓝紫光 红光,吸收可见光，用于光合作用,2.色素的功能：,色素的吸收光谱图,叶绿素：吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素：吸收蓝紫光,二、叶绿体结构,外膜,内膜,类囊体:,基质：,色素、酶,酶、DNA、RNA,基粒,叶绿体中分布着许多吸收光能的 分子和进行光合作用所需的 。,酶,1g菠菜叶片中的类囊体的总面积竟达60m2左右,色素,第四节能量之源光与光合作用,二、光合作用的原理和应用,1648年，赫尔
4、蒙特实验,柳树增重74.5kg 土壤减少0.06kg,结论：植物的增重主要来自水分,讨论：实验有无不足之处呢？植物真的只需要水和少 量土壤中的物质就能生长吗？,回答：没有考虑植物能从空气中得到什么,90kg,2.3kg,问题1：植物与空气之间存在什么关系？,绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳,1771年，普利斯特利实验,结论：光照是植物能够更新空气的条件,1779年，英格豪斯实验,1785年，发现了空气的组成,1771年，英国 普里斯特利,结论：,绿色植物可以更新空气。,但是后人重复其实验有时却得到完全相反的结论,1779年 荷兰 英格豪斯,是不是光在起作用呢？,如何设计实验证明呢？
5、,绿色植物只有在光下可以更新空气,1880年，德国 恩格尔曼,黑暗 无空气,结论：,2.叶绿体是光合作用的场所,1.氧是由 释放出来的（光）,1,问题2： 氧气在绿色植物的什么部位产生的呢？,叶绿体,水绵,好氧性细菌,水 绵,水绵是常见的淡水藻类 每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。 水绵很明显的特点是：叶绿体呈螺旋式带状，排列在细胞里。,结论：光合作用产生的有机物是淀粉，需要光,问题3：光照下植物合成的有机物是什么？,1864年，德国萨克斯,1864年，德国 萨克斯,天竺葵,一片叶子,一部分遮光,一部分曝光,脱色,碘液,不变蓝,变蓝,暗处理,结论：,绿色植物在光下制造的有机物是淀粉
6、,问题4：释放的O2 来自于H2O还是CO2？,结论：光合作用释放的氧全部来自水。,H2O C18O2,H218O CO2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,第一组,第二组,20世纪：美国 卡尔文,卡尔文循环,有机物,co2,C3,问题5：CO2中的碳如何转移到有机物中去的？,CO2中的碳在光合作用中 转化成有机物
7、中的碳,小结：光合作用探究历程,植物可以更新空气,只有在光照下植物可以更新空气,植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来,绿色叶片光合作用产生淀粉,氧由叶绿体释放出来 叶绿体是光合作用的场所,光合作用释放的氧气来自水,光合产物中有机物的碳来自CO2,光合作用 ：绿色植物通过_，利用_，把_和_转化成储存着能量的_，并且释放出_的过程。,叶绿体,有机物,水,二氧化碳,光能,氧气,光合作用化学反应式：,光反应：,暗反应：,根据反应过程是否需要光能分为：,有光才能进行,有光、无光都能进行,叶绿体中 的色素,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O)
8、,CO2,吸收 光能,光解,还原,光反应,暗反应,光合作用的过程,（类囊体薄膜）,（叶绿体基质）,供氢,光能,ATP中活跃的化学能,有机物中稳定的化学能,叶绿体中的色素,光能,H2O,A,C,D,CO2,多种酶 催化,F,H,E,B,光反应和暗反应的比较,增加,减少,减少或没有,减少或没有,减少,增加,增加,增加,减少,增加,增加,减少或没有,增加,减少,减少,增加,增加,减少,增加,减少,影响光合作用强度的因素？,五、光合作用原理的应用,2、CO2浓度,4、水,1、光照强度,3、温度,5、矿质元素,图中A点含义： ； B点含义： ； C点表示： ； 若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表 植物。
9、,光照强度为0，只进行呼吸作用,光合作用与呼吸作用强度相等,光合作用强度不再随光照强度增强而增强,阴生,1、光照强度,B：光补偿点,C：光饱和点,轮作延长光合作用时间,间种、合理密植增加光合作用面积,应用：,适当增加光照强度,净,净光合速率（表观光合速率）：植物在单位时间内O2的释放量 、 CO2的吸收量、有机物的积累量,真正光合速率（实际光合速率）：植物在单位时间内O2的产生量 、 CO2的固定量、有机物的制造量,呼吸速率（黑暗中测量）：植物在单位时间内O2的吸收量 、 CO2的释放量、有机物的消耗量,真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率,光合作用效率与光照强度、时间的关系,C点：,温
10、度过高，气孔关闭，影响了CO2的吸收，暗反应减弱。,2、CO2的浓度,应用：,大田中增加空气流动、 温室中增施有机肥,OA段： ； AB段： ； B点以后： 。,B,二氧化碳浓度过低，无法进行光合作用,随着二氧化碳浓度增加，光合速率逐渐增强,光合速率达到最大值,（分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐）,光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ； AB段表示： ； B点表示： ； BC段表示： ；,酶的活性,酶,此温度条件下，光合速率最高,超过最适温度，光合速率随温度升高而下降,3、温度,一定范围内，光合速率随温度升高而升高,应用：,增加昼夜温差，保证有机物的积累,N：光合作用相关酶及ATP
11、的重要组分 P： 类囊体膜和ATP的重要组分； K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分,5. 矿质元素,4. 水分,应用：,合理灌溉,应用：,合理施肥,直接影响：水是光合作用的原料 间接影响：缺水可导致气孔关闭，限制CO2进入叶片,（三）化能合成作用,异养生物(人、动物、真菌、大部分细菌),营养类型,自养生物,光能自养生物(绿色植物),化能自养生物,利用环境中现成的有机物来维持生命活动。,以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。,光合作用,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
12、物。,化能合成作用,利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O（无机物）合成糖类（有机物）。如硝化细菌。,光能自养生物,化能自养生物,能量来源：,能量来源：,光能,化学能,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,化能合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等细菌。,比较光合作用、呼吸作用,光、色素、酶、H2O和CO2,叶绿体,细胞质基质、线粒体,O2、酶、H2O、C6H12O6,无机物转变成有机物,有机物氧化分解成无机物,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）,