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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 对大多数生物 活细胞所需能量的最终源头是 太阳能 进行光合作用的细胞首先要捕获光能 这与细胞中的色素有关 绿叶中有哪些色素呢 实验 绿叶中色素的提取和分离 1 提取的色素原理 2 分离色素的原理 色素能溶解在有机溶剂无水乙醇 各种色素在层析液中的溶解度不同 溶解度大的则在滤纸上扩散的快 色素的提取和分离 纸层析法 方法步骤1 提取色素 称取 剪碎 研磨 碳酸钙二氧化硅无水乙醇 过滤 单层尼龙布 2 制备滤纸条 剪去两角 防止两边滤液扩散速度太快 画铅笔线3 画滤液细线 细 直 齐 重复几次 4 分离 用层析液 液面不能淹没滤液细线 5 观
2、察与记录 1 二氧化硅的作用 2 碳酸钙的作用 3 加无水乙醇的目的 使研磨更加充分 防止色素被分解 提取色素 称取 剪碎 研磨 过滤 单层尼龙布 溶解色素 一 捕获光能的色素和结构 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 P98讨论滤纸上色带的排列顺序如何 宽窄如何 说明什么 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 关于色素 种类 功能 吸收 传递和转化光能 特性 不溶于水 只溶解于有机溶剂 叶绿体中的色素提取液 四种色素对光的吸收 叶绿素主要吸收 类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光 蓝紫光 红光 思考 1 树叶为什么是绿色 2 P97问题探讨 3 场所
3、主要是叶绿体 叶绿体的功能 讨论 恩格尔曼实验的结论是什么 结论 氧是由叶绿体释放出来的 叶绿体是光合作用的场所 光合作用需要光照 叶绿体是进行光合作用的场所 它内部的巨大膜表面上 分布了许多吸收光能的色素分子 还有许多进行光合作用的酶 总结叶绿体的功能 光合作用的场所只能是叶绿体吗 蓝藻 光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用 二 光合作用的原理和应用 光合作用的定义 绿色植物通过 利用 把 转化成储存能量的 并释放出 的过程 光合作用的过程 P103 104 光能 叶绿体 O2 有机物 CO2和H2O 光合作用过程 光反应 暗反应 划分依据 反应过程是否需要光能 有光才能反应 有光 无光都能
4、反应 H2O 类囊体膜 酶 光反应阶段 光 色素 酶 H2O 叶绿体内的类囊体薄膜上 水的光解 还原剂 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 ATP 光 CO2 五碳化合物C5 CO2的固定 三碳化合物2C3 C3的还原 叶绿体基质多种酶 糖类 卡尔文循环 暗反应阶段 CO2的固定 C3的还原 叶绿体的基质中 H ATP 酶 CO2 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 CO2 五碳化合物C5 CO2的固定 三碳化合物2C3 C3
5、的还原 叶绿体基质多种酶 糖类 H2O 类囊体膜 酶 光反应过程 暗反应过程 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 类囊体的薄膜上 叶绿体基质中 光 色素 水 酶等 CO2 ATP H 酶 水的光解ATP的生成 CO2的固定C3的还原ATP的水解 光能活跃化学能 活跃化学能稳定化学能 光合作用和需氧呼吸的比较 当外界因素中光照强弱 CO2浓度骤然变化时 短时间内光合作用过程中C3 C5 ATP及有机物生成量怎么变 1 如果光照条件不变 突然降低CO2浓度 2 如果CO2浓度不变 突然停止光照 CO2固定受阻 C3还原继续进行 C5增加 C3下降 CH2O 下降
6、C3还原受阻 CO2固定继续进行 C5下降 C3增加 CH2O 下降 分析 光合作用的过程 光反应阶段 暗反应阶段 co2 2c3 水在光下分解 C5 ATP ADP Pi 酶 供能 H 供氢 O2 固定 还原 多种酶参加催化 CH2O 光合作用的探究历程P101 1648年海尔蒙特 比利时 实验 结论 建造植物体的原料是水分 74 75kg 0 057kg 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 所以有人认为植物也能使空气变污浊 1779年 荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功 植物体只有绿叶才能更新空气 到1785年 发现了空气的组成 人们才
7、明确绿叶在光下放出的是O2 吸收的是CO2 光能 化学能 储存在什么物质中 1845年德国梅耶 1864年德国萨克斯实验 让一张叶片一半曝光一半遮光 除去叶绿素 酒精 水 证明绿叶在光下制造淀粉 滴加碘液后 或者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 1880恩格尔曼的实验 隔绝空气 完全暴露在光下 水绵和好氧细菌的装片 结论 氧是由叶绿体释放出来的 叶绿体是光合作用的场所 光合作用需要光照 1939年鲁宾和卡门的实验 同位素示踪法 结论 光合作用释放的氧全部来自水 美国卡尔文 用14C标记14CO2 供小球藻进行光合作用 探明了CO2中的C在光合作用转化成有机物
8、中的碳的途径 这一途径称为卡尔文循环 一 影响光合作用强度的因素 色素 酶 两种表示方法有什么区别呢 1 光照强度 图1纵坐标代表实际 总 光合速率图2纵坐标代表净光合速率 如何判断曲线图中纵坐标代表的是总光合作用速率还是净光合作用速率 不过原点的曲线代表的是净值 题干交代 测定 的值 一定是净值 A B C D点各代表的意义 A 只进行呼吸作用 B 呼吸作用速率等于光合作用速率 光补偿点 C 最大光合速率 D 光饱和点 达到最大光合速率的最小光照强度 光饱和点 如果图中曲线表示的是阳生植物 那么阴生植物的曲线应当怎样 A B 光照强度 0 阳生植物 阴生植物 C 阴生植物的光补偿点 光饱和点
9、阳生植物 净光合速率 总光合速率 实际值 呼吸作用消耗值 2 CO2浓度 A 进行光合作用所需最低外界CO2浓度B CO2饱和点 若为植物提供高浓度的CO2 其光合作用速率情况将会怎样 提示 在CO2饱和点之前 增加CO2浓度 光合作用速率提高 在CO2饱和点之后 增加CO2浓度 光合作用速率不再增加 应用 温室栽培时适当提高CO2的浓度 措施 多施有机肥或农家肥 大田生产 正其行 通其风 即为提高CO2浓度 增加产量 释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料 施NH4HCO3 温度对光合作用速率影响的实质 提示 光合作用是在酶的催化下进行的 温度通过影响酶的活性而影响光合作用速率 3 温度 分析该
10、曲线在实际生产生活中有何应用 提示 冬天 温室栽培可适当提高温度 夏天 温室栽培又可适当降低温度 白天适当提高温度 以提高光合作用速率 晚上适当降低温度 以降低细胞呼吸速率 保证植物有机物的积累 4 矿质元素 为何后段光合速率会下降 土壤溶液浓度过高使植物失水从而导致光合速率下降 N 蛋白质 酶 ATP 核酸 P ATP NADPH 磷脂 Mg 叶绿素K 茎秆健壮 又促进淀粉的形成和向储存器官 块茎 的运输 5 水分 水分 水分既是光合作用的原料 又是化学反应的媒介 在一定范围内 H20越多 光合速率越快 但到A点时 即H2O达到饱和时 光合速率不再增加 水分是植物蒸腾的对象 缺水 气孔关闭
11、CO2进入受阻 间接影响光合作用 应用 合理灌溉 植物夏季为何 午休 6 叶龄 OA段 幼叶 随幼叶的不断生长 叶面积增大 叶绿体增多 叶绿素含量增加 光合速率增加 AB段 壮叶 叶片面积 叶绿体和叶绿素都处于稳定状态 光合速率稳定 BC段 老叶 随叶龄的增加 叶绿素被破坏 光合速率也随之下降 应用措施 农作物 果树管理后期适当摘除老叶 残叶 可降低其呼吸作用消耗有机物 7 光合面积 叶面指数 OA段 随叶面积的增大 光合作用实际量不断增大 A点为光合作用面积的饱和点 超过A点 光合作用不再增强 原因是有很多叶被遮挡 OB段 干物质量随光合作用增强而增加 B点以后干物质的量不再增加 原因是光合
12、总量不变 但呼吸消耗量增大 所以干物质积累量不断降低如BC段 应用措施 叶面积指数不能超过点 否则植物将入不敷出 无法生活下去 D 增加光合作用面积 如合理密植 间作和套种 适当间苗 修剪 合理施肥 浇水 避免陡长 封行过早 所谓叶面积指数是指植物叶面积和地表面积的比值 D 提高农作物光合强度的措施 注意多用一些适当 适量 合理等字眼 3 适当提高CO2浓度 4 适当提高温度 5 适当增加植物体内的含水量 6 适当增加矿质元素的含量 2 合理密植 多因子外界因素对光合作用强度的影响及应用解读 P点 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子 随其因子的不断加强 光合速率不断提高 Q点 横坐标所表
13、示的因素不再是影响光合速率的因子 要想提高光合速率 可采取适当提高图示的其他因子 光照强度 温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的 但在某些情况下会有一个起限制性的主要因素 综合因素和主要因素 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 A点
14、黑暗时 只进行细胞呼吸 区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放 光合作用与呼吸作用的关系 AB段 弱光下 光合作用小于细胞呼吸 B点 光补偿点 光合作用等于细胞呼吸 BC1段 强光下 光合作用大于细胞呼吸 拓展 三种速率的表示方式 返回目录 O2的产生量CO2的消耗量光合作用C6H12O6产生量 光合速率 通常以吸收CO2mg h cm2表示真正光合速率 净 表观 光合速率 呼吸速率 光合作用的计算 O2的释放量 呼吸作用的耗O2量 CO2吸收量 呼吸作用CO2的产生量 光合作用C6H12O6积累量 呼吸作用C6H12O6消耗量 化能合成作用 自养生物 以光为能源 以CO2和H2O 无机物
15、 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 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 化能合成作用 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 光能自养生物 化能自养生物 所需的能量来源不同 光能 化学能 概念 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 例如 硝化细菌 硫细菌 铁细菌等少数种类的细菌 化能合成作用 自养生物 能够直接把从外界环境摄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 化能合成作用 异养生物 不能直接利用无机物制成有机物
16、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 并储存了能量的一类生物 1 实验流程打出小圆形叶片 30片 用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出 直径 1cm 抽出叶片内气体 用注射器 内有清水 小圆形叶片 抽出叶片内气体 O2等 1 探究光照强度对光合作用强度的影响 书105 小圆形叶片沉到水底 将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中 小圆形叶片全部沉到水底对照实验及结果 烧杯 项目 实验结论 在一定范围内 随着光照强度不断增强 光合作用强度不断增强 小圆形叶片中产生的O2越多 浮起的越多 1 BC段与AB段相比 曲线上升较缓 其原因是 2 CD段与AB段相比 曲线上升较缓 其原因是 3D点时植物生理活动过程的特点是 4 EF段说明此时植物光合作用速率 填 较快 或 较慢 其原因最可能是 5 EF段与DE段相比 其叶肉细胞中C5的含量较 6 24点与0点相比 植物体内有机物总量的变化情况是 夜间温度较低影响了呼吸酶的活性 光合作用吸收了部分的CO2 光合作用速率与呼吸作用速率相等 较慢 光照过强 温度过高 气孔关闭 CO2减少 大 增加 提高农作物产量的措施 延长光合作用
