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1、第4节 能量之源光与光合作用,第5章 细胞的能量供应和利用,光合作用需要色素去捕获光能。,正常苗,白化苗,正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。,白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。,（1）提取绿叶的色素-溶解法,原理：色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取色素。,称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。,一、捕获光能的色素,1.色素的种类,（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。）,少许二氧化硅和碳酸钙 再放入10mL无水乙醇,迅速、充分的研磨 （防止溶剂挥发）,将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。,收集滤液,封口。,（2）制备滤纸条,（3）画滤液细线,要求：细
2、、直、齐（防止色素带 重叠，不整齐） 重复23次（使色素带明显）,（4） 分离绿叶中的色素-纸层析法,原理：色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。,层析液不能没及滤液线 （防止色素溶解在层析液中）,2011-12-5,1,叶绿素,类胡萝卜素,（含量约3/4）,（含量约1/4）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,绿叶中的色素,2018/9/10,讨论：滤纸条有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？,二、叶绿体中的色素,宽窄比约为：,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,27 ：,9 ：,8 ：,4,宽窄知浓度,在滤纸条
3、上的位置知其溶解度,2011-12-5,1,三、实验关键,1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。,2.画滤液细线时应以细、直、齐为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。,3.层析时不要让滤液细线触及层析液。,2018/9/10,2011-12-5,1,四、注意事项,1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。,2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。p98,3.分离色素时
4、，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。,2018/9/10,光合作用利用的是光能，那是不是所有的光能都能被利用呢？,光是辐射能的一种形式，光有着不同的波长，光靠光波进行传递。我们眼睛能看到的称为可见光，其波长为400-700nm。,小实验,一个三棱镜可以将光线折射为七彩的光谱，这就是所谓的可见光谱，它包括七种颜色，分别是：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,2011-12-5,1,五、色素的吸收光谱,叶绿素（叶绿素a、叶绿素b）主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素（胡萝卜素、叶黄素）主要吸收蓝紫光,2018/9/10,2011-12-5,1,
5、叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,2018/9/10,注：叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。,类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光,叶绿素：主要吸收蓝紫光和红光,资料分析,色素位于植物细胞中的什么部位呢？叶绿体的作用仅仅是色素吸收光能吗？,叶片中的叶肉细胞,绿叶,叶肉细胞 亚显微结构模式图,叶绿体亚显微结构模式图,(三)、捕获光能的结构叶绿体,基粒,由多个类囊体组成，上有色素和酶,基质,酶,?,外膜,内膜,类囊体,基粒,色素,酶,叶绿体亚显微结构模式图,叶绿体的结构和功能,二、光合作用的探究历程,P101102,1880年，恩格尔曼的实验 P100,隔绝空气,黑暗,水绵和好氧细菌的装
6、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。,完全暴露在光下,用极细光束照射,细菌只向叶绿体被光照到的地方聚集,细菌分布在叶绿体所有受光部位,1.现象：,2.现象：,2011-12-5,1,讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？,（1）、用水绵作实验材料，有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。,（2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。,（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2 部位。,（4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确
7、实验结果完全是由光照引起的。,结论：水分是植物建造自身的原料。,1642年海尔蒙特栽培的柳树实验,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，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,储存在什么物质中？,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,绿叶在光下制造淀粉。,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
8、色变化。,光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？,结论：,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论：,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,卡尔文循环,总结：光合作用,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,场所：叶绿体,糖类,物质变化：水+ CO2有机物（糖类）+O2,能量变化：光能稳定的化学能,实质：合成有机物，储存能量,色素分子,可见光,吸收,光反应,暗反应,四、光合作用的过程,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,（CH2O
9、）,CO2,吸收,光解,能量,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的图解过程,1、当CO2停止供应时，C3和C5的含量有如何变化？,C3的含量减少，C5的含量增多,2、当突然停止光照时，C3和C5的含量有如何变化？,C3的含量增多，C5的含量减少,4 能量之源光与光合作用,场所:,类囊体薄膜,叶绿体基质,光反应阶段与暗反应阶段的比较,类囊体薄膜上,叶绿体的基质中,需光、色素和酶,ATP、 H;需多种酶,光能转变为ATP中活泼的化学能,ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,思考:,某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ）A、CO2 叶绿体
10、 ATPB、CO2 叶绿素 ATPC、CO2 乙醇 糖类D、CO2 三碳化合物 糖类,D,在光合作用过程中，能量的转移途径是 A、光能 ATP 叶绿素 葡萄糖 B、光能 叶绿素 ATP 葡萄糖 C、光能 叶绿素 CO2 葡萄糖 D、光能 ATP CO2 葡萄糖,B,光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应,D,光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( )外膜 内膜 基质 类囊体膜A BC
11、 D,B,光合作用的实质,物质变化：,把简单的无机物转变为复杂的有机物,能量变化：,把光能转变成储存在有机物中的化学能,物质变化：,无机物,能量变化：,光能,有机物,糖类等有机物中的化学能,完成了自然界中规模巨大的物质转变，为绿色植物本身及为人类和动物直接或间接地制造了有机物。,物质来源（绿色工厂）,完成了自然界中规模巨大的能量转变，是一切生物所需能量的最终来源。,能量来源（能量转换器）,光合作用的意义,氧气来源（空气净化器）,从根本上改变了地球环境，并不断净化环境，保持大气中O2和CO2含量的基本稳定。,三个来源,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把无机合成有机物。少数
12、的细菌，如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等。,2HNO2+O2 2HNO3+能量,硝化细菌,举例：,CO2+H2O (CH2O)+O2,能量,自养生物:,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。,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。,所需的能量来源不同（光能、化学能）,例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,外部因素,反应条件：光、温度、必需矿质元素 反应原料： CO2浓度、水,内部因素,影响光合作用的因素有哪些？,叶龄与光合作用强度的关系如图所示：,OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不
13、断增强。,AB段为壮叶，叶面积、叶绿体、叶绿素保持相对稳定，光合速率也基本稳定。 BC段为老叶，随叶龄的增加，叶片内叶绿素逐步被分解破坏，光合速率也随之下降。,生产实践运用：作物后期管理要适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗有机物。,二、外界因素：,1、光照强度：对植物光合作用速率的影响（如图所示）,A（呼吸作用点）,B（光补偿点：） （呼吸作用强度=光合作用强度）,C（光饱和点）,净光合作用,实际光合作用,呼吸作用,实际测量值意义： 无光条件下，为呼吸作用值；有光条件下，为净光合作用值。 实际光合作用值=净光合作用值 + 呼吸作用值（无光其他条件相同时
14、测量）,二、外界因素：,1、光照强度：对植物光合作用速率的影响（如图所示）,生产实践运用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低（如图曲线所示），因此，种植阴生植物应避免过强光照；阳生植物的光补偿点和光饱和点相对较高(如图曲线 所示)，因此，种植阳生植物应给与较强光照条件,A（呼吸作用点）,B（光补偿点：） （呼吸作用强度=光合作用强度）,C（光饱和点）,净光合作用,实际光合作用,呼吸作用,2、温度,主要原因是：影响酶的活性变化，进而影响反应速率。,AB段（10-35）:,随温度的升高，酶活性提高， 光合速率逐渐加快。,B点（35）：,为最适温度点，光合速率最快 。,BC段（35-50）:,随温度
15、过度升高，酶活性降低，光合速率逐渐降低；,C点以后（50）:,光合作用完全停止。,2、温度,主要原因是：影响酶的活性变化，进而影响反应速率。,生产实践运用：,大田种植应适时播种,温室栽培：冬天温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。,原因:白天适度提高温度，促进光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。,3、CO2浓度（如图所示）主要影响暗反应,生产实践运用：,大田种植时，要求“正其行，通其风”增加大气环流，以增大CO2浓度。,温室栽培时，除适时通风外，可采用CO2发生器增施气肥；,或者施用农家肥，经土壤微生物分解后，既提供各种矿质元素的同时，还能补充CO2。,4、矿质元素的影响：,直接或间接影响光合作用。,在一定范围内矿质元素越丰富光合作用速率越快。,但超过饱和点后，光合作用将不再增加，甚至可能会造成危害。,
