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1、,第4节 能量之源光与光合作用,一、实验：绿叶中色素的提取和分离,1.实验原理：,色素的提取：,叶绿体中色素易溶于有机溶剂， 可用无水乙醇来提取绿叶中色素,色素的分离：,不同色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快，溶解度低的在滤纸上随层析液扩散的慢，最终在滤纸上形成不同的色素带从而分离开,提取色素,将研磨液迅速倒入玻璃漏 斗中进行过滤，漏斗基部放 一块单层尼龙布，将滤液收 集到试管中，及时用棉塞将 试管口塞严。,称取绿叶，剪碎，放入研钵。,向研钵中加少许的二氧化硅 碳酸钙和10ml无水乙醇，在 研钵中迅速研磨 （二氧化 硅有助于研磨得充分，碳酸 钙可防止研磨中色素被破坏
2、）,2.实验步骤：,制备滤纸条,取干燥的定性滤纸，剪成略小于试管长与直径的滤纸条，将滤纸条的一端减去两角（防止两边的色素层析时扩散过快） 在距这一端1厘米处用铅笔画一条细的横线,画滤液细线,用毛细吸管吸取少量刚才制备的色素滤液，沿铅笔线均匀的画出一条细线（要画得细、齐、直） 待滤液干后， 再画一两次 (使细线上含有 更多的色素),分离色素,将适量层析液倒入小烧杯，将滤纸条有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，不能让滤液细线触及层析液（防止细线上的色素溶解于层析液） 随后用培养皿盖住小烧杯（防止层析液挥发）,绿叶中的色素,类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素(橙黄色）,叶黄素（黄色）,叶绿素a（蓝绿色
3、）,叶绿素b（黄绿色）,(占1/4),(占3/4),思考：滤纸条上色素带的宽窄和顺序说 明了说明了什么问题？,最宽,最快,3.色素的种类：,光合作用,4.色素的功能：,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,主要吸收蓝紫光、红光,主要吸收蓝紫光,（对绿光吸收最少，绿光 被反射，使叶片呈绿色）,外膜,内膜,基粒,基质（DNA,酶),分布在叶绿体的类囊体薄膜上和叶绿体基质中,分布在叶绿体的类囊体薄膜上,和光合作用有关的酶：,吸收光能的四种色素：,类囊体（色素,酶） (增大膜面积）,二、叶绿体的结构和功能,1.叶绿体的结构：,结论：,实验:1880年，美国科学家恩格尔曼,氧气是由叶绿体释放出来的 叶绿
4、体是进行光合作用的场所,2.叶绿体的功能：,水棉 好氧 细菌,黑暗,无空气,极细光束： 细菌集中在叶绿体被光束照射的部位 完全光照： 细菌分布于叶绿体所有受光照的部位,极细光束,完全光照,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。,制造有机物，储存能量,二、光合作用的概念,糖类,1.概念,2.实质：,3.化学反应式：,（1）1771年，英国科学家普利斯特利,结论：,植物可以更新因蜡烛燃烧和小鼠呼吸而变得浑浊的空气,（2）1779年，荷兰科学家英格豪斯,结论:,植物体只有绿叶在阳光照射下才能更新浑浊的空气。,三、光合作用的探索历程：,结论：绿叶
5、在光下放出的是气体是O2， 吸收的是CO2,（3）1785年，发现空气组成,（4）1845年，德国科学家梅耶,他根据能量转化与守恒定律 结论：植物进行光合作用时，把光能转 化为化学能储存起来。,问题:植物吸收的和释放的究竟是什么气体呢？,问题:这一过程中植物吸收的光能去了哪里呢？,（5）1864年，德国植物学家萨克斯,用碘处理这片叶片发现光照的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。,结论：光合作用中产生了淀粉,让一片叶片一半光照 一半遮光,问题:植物把能量储存在什么物质中了呢？,结论：光合作用释放的O2全部来自于H2O,（6）1939年，美国科学家鲁宾和卡门,问题:光合作用释放的氧气来自于H
6、2O还是CO2 ？,光照射下的 小球藻悬液,（7）20世纪40年代，美国科学家卡尔文,他用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，最终探明中CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,14CO2,14C3,（14CH2O）,问题:光合作用产生的有机物是怎样合成的呢？,结论：把光合作用中碳的转移途径 称为卡尔文循环,三碳化合物,糖类,二氧化碳,叶绿体 中的色素,供氢,供能,C3的还原,（CH2O）,2C3,C5,CO2的固定,CO2,光反应阶段,暗反应阶段,光能,四、光合作用的过程,类囊体薄膜,叶绿体基质,(1)光照停止，CO2供应不变，C3 C5,(2)光照不变，CO2供
7、应停止，C3 C5,能量的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,有机物中稳定的化学能,元素的转移途径：,O元素： H2OO2 CO2(CH2O) C元素： CO2C3(CH2O) H元素： H2OH(CH2O),光反应为暗反应提供了H和ATP 暗反应为光反应提供了ADP和Pi,ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能,光能ATP中活跃的化学能,ADP+Pi+能量 ATP,酶,H2O H+O2,CO2+C5 2C3,酶,2C3 (CH2O)+C5,H ATP 酶,CO2的固定：,C3的还原：,类囊体薄膜,叶绿体基质,必须有光,酶,有无光均可，酶,联系,能量转化,物质转化,条件,场所,暗反应,
8、光反应,ATP的合成：,光,水的光解 ：,五、影响光合作用的因素及应用,光照强度：,光的波长：,光合作用强度：,单位时间内通过光合作用制造的糖类的数量,光照时间：,温度：,水分：,CO2浓度：,矿质元素：,影响光合作用的因素,叶绿体中色素的吸收光波主要是红光和蓝紫光。,光的波长：,生产：用发红光或蓝紫光的灯管辅助光照,光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。,光照时间：,生产：适当延长光照时间，如可以在晚上 用灯管辅助光照,温度：,生产：白天适当提高温度，增强光合作用 夜晚适当降低温度，抑制呼吸作用,温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。,在一定范围内，植物光合作用
9、强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。,CO2浓度：,生产：适当提高CO2浓度,水分：,生产：适当增加植物体内的含水量，及时浇水,水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，使暗反应受阻从而间接影响光合速率。,矿质元素：,生产：适当增加矿质元素的含量，及时施肥,在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫,探究：光照强度对光合作用强度的影响,用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出30片直径1cm圆形叶片,打出小圆形叶片,抽出叶片内气体,用注射器(内有清
10、水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2等),圆形叶片沉水底,将内部气体逸出的圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形叶片全部沉到水底,取3只烧杯各倒入富含CO2的清水和10片圆形叶片，然后分别进行强、中、弱三种光照处理,强中弱三种光照,观察与记录,在同一时段内每只烧杯中圆形叶片浮起的数量,实验结论：,在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强 (圆形叶片中产生的O2多，浮起的多),CO2吸收量,CO2释放量,光照强度,0,此时黑暗细胞只进行呼吸作用， 线粒体呼吸作用产生的CO2全部释放到细胞外，释放的CO2量可表示细胞呼吸作用的强度。,A,B,C,六、光合作用与呼吸作用的关系,A
11、点:,呼吸作用,线粒体,叶绿体,CO2,黑暗,CO2吸收量,CO2释放量,光照强度,0,A,B,C,六、光合作用与呼吸作用的关系,此时光合作用强度呼吸作用强度 线粒体呼吸作用产生的CO2逐渐被叶绿体吸收进行光合作用，释放到细胞外的CO2逐渐减少,AB段：,线粒体,叶绿体,CO2,CO2,光照,CO2吸收量,CO2释放量,光照强度,0,此时光合作用强度=呼吸作用强度 线粒体呼吸作用产生的CO2全部被叶绿体吸收进行光合作用，不再向细胞外释放CO2,A,B,C,B点：,六、光合作用与呼吸作用的关系,线粒体,叶绿体,CO2,光照,CO2吸收量,CO2释放量,光照强度,0,A,B,C,六、光合作用与呼吸
12、作用的关系,此时光合作用强度呼吸作用强度 线粒体呼吸作用产生的CO2全部被叶绿体吸收进行光合作用，而且叶绿体还会逐渐从细胞外吸收CO2进行光合作用,BC段：,线粒体,叶绿体,CO2,光照,CO2,六、光合作用与呼吸作用的关系,CO2吸收量,CO2释放量,0,此时光合作用强度达到最大值， 由于细胞外CO2浓度有限，因此随光照强度增加光合作用强度不再增加,A,B,C,C点：,叶绿体,光照,CO2,线粒体,CO2,叶绿体,CO2有限,六、光合作用与呼吸作用的关系,CO2吸收量,CO2释放量,光照强度,净光合作用,呼吸作用,真正光合作用,0,A,B,C,O2生成量(真正)=,CO2消耗量(真正)=,C
13、O2生成量(呼吸)+CO2吸收量(净),O2消耗量(呼吸)+O2释放量(净),有机物生成量(真正)=,有机物消耗量(呼吸)+有机物积累量(净),真正光合作用 = 呼吸作用 + 净光合作用,净光合作用(有机物积累量)0时，植物才能正常生长,七、化能合成作用,某些细菌能够利用体外某些无机物氧化时所释放的化学能来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用,概念：,1.自养生物:,自己能够利用无机物合成有机物来维持自身生命的一类生物。,2.异养生物:,自己不能合成有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的一类生物。,动物、真菌、大多数细菌,绿色植物（光合作用）,硝化细菌（化能合成作用）,
14、例子：,例子：,八、自养生物和异养生物,1、把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间，可以看到光谱中吸收最强的是（ ） A 红光部分 B 红光与蓝紫光部分 C 绿光部分 D 紫光部分 2、下列措施中不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A 增大氧气浓度 B 增大二氧化碳浓度 C 增强光照强度 D 调节室温,B,A,3、一般来说，光照强，光合作用增强。但在夏天光照最强的中午光合作用反而下降，原因是？,气孔关闭，二氧化碳不足,4、光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成糖类所需要的能量分别来自（ ） A 细胞呼吸产生的ATP和光能 B 都是细胞呼吸产生的ATP C 光能和光反应产生的ATP D 都是光反应产
15、生的ATP 5、在光合作用过程中，以分子态释放出氧以及ATP的产生都离不开（ ） A 叶绿素和二氧化碳 B 水和二氧化碳 C叶绿素，水和光能 D二氧化碳、水和光能,C,C,6、叶绿体中的色素分布在（ ） 与光合作用有关的酶分布在（ ） 7、滤纸条上出现的四条色素带中，最宽的一条颜色是（ ） A 橙黄色 B 黄色 C 蓝绿色 D 黄绿色 8、将一叶绿体研磨后，基质与基粒便释放出来，在去掉基粒后，只对叶绿体的基质照光，再通入14CO2，可能出现的物质是（ ） A H和ATP B 含14C的淀粉 C 含14C的C3 D含14C的（CH2O）,类囊体的薄膜上,叶绿体的基质与类囊体薄膜,C,C,9、在同
16、一光照下，一株高等绿色植物在单位时间内，使光合 作用产生氧气最多的实验处理是（ ） A 白光照射 B滤去红光和蓝光 C滤去紫光 D滤去黄光和绿光 10、下列各生物中属于自养型的原核生物是（ ） A 海带 B 衣藻 C 硝化细菌 D 大肠杆菌 11、将一株植物培养在H218O中进行光照，过一段时间后18O存在于（ ） A 光合作用生成的水中 B 仅在周围的水蒸气中 C 仅在植物释放的氧气中 D 植物释放的氧气和周围的水蒸气中,A,C,D,上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题： 1、图中1517段段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以至光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应的 强度，使 化合物数量减少，影响了CO2固定。,光照强度逐步减弱,ATP, H ,五碳,