生物:5.4《能量之源---光与光合作用》(完整版)已确认

2021-06-16 12:54:41本页面

生物:5.4《能量之源---光与光合作用》(完整版)已确认


【正文】

第4节能量之源光与光合作用,能量的最终来源于光能。,光能转化为化学能被细胞所吸收的过程称为光合作用。,第4节能量之源光与光合作用,叶绿体中的色素对植物起着非常重要的作用。,实验,(一)、实验:叶绿素的提取与分离,1、原理:,绿叶中的色素不溶于水,易溶于有机溶剂。如无水乙醇、丙酮、石油醚等。,绿叶中的色素不止一种,它们都溶于层析液中,且溶解度不同,在滤纸上扩散速度不同(溶解度大,扩散速度快),(提取色素:无水乙醇),(分离色素:层析液),一、捕获光能的色素,2、材料用具,新鲜的绿色叶片,干燥的定性滤纸、95%乙醇,层析液,二氧化硅,碳酸钙,研钵,小玻璃漏斗,尼龙布,毛细吸管,剪刀,试管,药匙,量筒。

天平。,3、实验过程,(1)、提取色素:,取适量菠菜叶(叶片要新的新鲜、颜色要深绿,含有较多的色素),剪碎,放入研钵中。加少许的二氧化硅和碳酸钙与10ml无水乙醇。迅速研磨成匀浆。,二氧化硅作用:碳酸钙作用:,研磨充分,防止色素破坏,为了溶解和提取色素,无水乙醇作用:,(2)、过滤,在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布(或脱脂棉),将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一个试管中,及时用棉塞将试管中塞紧(防止挥发)。,(3)、制备滤纸条:,(4)、画滤液细线:,用毛细吸管吸取少量滤液,沿铅笔画的横线均匀画出一条细而直的滤液细线。待滤液干后再画一次,共画滤液细线34次。,重复画几次是为了增加色素的含量,使分离的色素带清晰。

画线要细、直、齐,使分离的色素带平整、不重叠。,(5)、层析分离绿叶中的色素,注意:滤线细线不能触及层析液,层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散,当扩散到细线时,色素便溶解在层析液中,并随着层析液一起向上扩散,而不同的色素溶解不同,扩散速度也不同,所以将不同色素分离开。,分离色素方法:纸层析法,b.实验流程:,(6)、实验结果:,讨论:1.滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么?,2021/6/16,10,(黄色),(蓝绿色),(黄绿色),(橙黄色),叶绿体中的色素提取液,(二)、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,叶绿素对绿光吸收最少。

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,【主要吸收红光和蓝紫光】,【主要吸收蓝紫光】,.,功能:吸收传递转化光能,用于光合作用,(6)、观察实验结果,色素种类色素颜色溶解度扩散速度,胡萝卜素叶黄素,橙黄色黄色,最高较高,最快较快,叶绿素a,叶绿素b,较慢,蓝绿色,黄绿色,最低,较低,最慢,春夏的树叶,秋冬的树叶,强光、高温、低温都会使叶绿素分解。但无光环境或缺Mg2+叶绿素也不能生成.,温度,可见,叶绿素的化学性质没有类胡萝卜素稳定,叶绿素的合成易受光照温度和矿质元素的影响,这些条件对类胡萝卜素的影响较小。

,Mg2+等,光照,思考,1、春夏叶片为什么是绿色?而秋天树叶为什么会变黄?2、为什么这种色素秋冬减少而夏季不减少,与什么环境因素有关?,叶片中的叶肉细胞,绿叶,回顾,叶肉细胞亚显微结构模式图,叶绿体亚显微结构模式图,捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位?,2021/6/16,16,基粒,类囊体,1.下列标号各代表:2.在上分布有光合作用所需的和,在中也分布有光合作用所需的。,基质,酶,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,与光合作用有关的酶,基质,(1),(2),色素在基粒类囊体薄膜中,酶在基粒和基质中,(三)、叶绿体是光合作用的场所,分布:主要存在绿色植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。

功能:绿色植物进行光合作用的细胞器。,光合作用的原理和应用,光合作用的探究历程(P101102),光合作用在叶绿体中是怎样进行的呢?,五年后,1.1642年海尔蒙特的实验,柳树获得物质的来源仅仅是水吗?,柳树增重74.47Kg,土壤减少0.06Kg,二、光合作用的探究历程,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?,实验不足:没有设置对照组,排除光照对实验结果的干扰。,光合作用的探究历程,2、普利斯特利(1771年),3.1779年荷兰英格豪斯的实验,*实验重复了500多次,结论:只有在光照下绿叶才可以更新空气,重复普利斯特利的实验,

光合作用的探究历程,明确:绿叶在光下吸收CO2,释放O2。,4、1785年,拉瓦锡发现了空气的组成。,5、1845年,德国科学家梅耶指出,植物光合作用时,把光能转化成化学能储存起来。,光合作用的探究历程,二氧化碳,氧气,?,光能,化学能,储存在什么物质中?,德国梅耶,6.1864年萨克斯的实验,淀粉是光合作用的产物;,黑暗处理(理由是?)一部分遮光,一部分照光一段时间后,酒精脱色碘液染色,结论:,光合作用的探究历程,碘液,7、1880年,恩格尔曼的实验,隔绝空气,黑暗,用极细光束照射,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。

光合作用的探究历程,1、为什么水绵是合适的实验材料?2、他是如何控制实验条件的?3、他是如何对照的?,水绵具有细而长的叶绿体,便于观察,选用黑暗、无空气的环境:排除环境中光线和氧气的影响,选用极细的光束,并用好氧细菌检测:准确判断释放氧气的部位,讨论:此实验在设计上有什么巧妙之处?分以下几个问题:,自身对照,光合作用的探究历程,同位素标记法研究,同位素18O标记H2O和CO2,结论:光合作用释放的氧来自水,光合作用释放的O2到底是来自H2O,还是CO2,8.1939年鲁宾和卡门的实验(美国),光合作用产生的有机物又是怎样合成的?,光合作用的探究历程,1.碳的同位素C标记CO2,14,CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径。

这一途径称为卡尔文循环。,2.,9.20世纪0年代,美国科学家卡尔文,产物:淀粉条件:光,光合作用发现小结:,普利斯特利,原料:水,恩格尔曼,萨克斯,海尔蒙特,原料和产物:更新空气(二氧化碳和氧气),场所:叶绿体条件:光,对照原则,单一变量原则,光能,叶绿体,重复实验,梅耶,光能转换成化学能,*重要的实验方法:,同位素标记法,CO2+,H2O,(CH2O)+,O2,鲁宾和卡门,光合作用释放的O2来自H2O,O2,6CO2+12H2O,光能,叶绿体,C6H12O6+6H2O+6O2,元素来龙去脉光合作用完整反映式(计算式),绿色植物通过吸收,将CO2和H2O合成为并释放出,同时也将太阳能转化为储存在和其他有机物中。

这一过程称为光合作用。,2、光合作用定义,3、总反应式:,叶绿体,光能,有机物,O2,化学能,糖类,三、光合作用的过程,共同探究,光反应阶段,暗反应阶段,能量变化,物质变化,条件,进行部位,光反应阶段,叶绿体类囊体的薄膜上,光、色素、水和酶,光能ATP中活跃的化学能,水的光解:2H2O4H+O2,光能,合成ATP:ADP+Pi+光能ATP,酶,主要产物,O2、H、ATP,光合作用的最终产物里面并没有H和ATP,那么它们是怎么样被消耗掉的呢?,能量变化,物质变化,条件,进行部位,暗反应阶段,主要产物,叶绿体基质中,ATP、H、CO2、酶,ATP中活跃的化学能稳定的化学能,CO2的固定,CO2+C52C3。

酶,2C3+H(CH2O)+C5,ATPADP+Pi+能量,酶,酶,C3的还原,ATP分解,(CH2O),色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,C6H12O6+H2O,CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,光反应为暗反应提供和;,暗反应为光反应提供和。,2)说说光反应和暗反应的联系,H,ATP,ADP,Pi,3)光合作用的实质:,物质变化:,无机物,有机物,能量变化:,光能,糖类等有机物中稳定的化学能,合成有机物,存储能量,1.为生物生存提供了物质来源和能量来源;2.维持了大气中O2和CO2的相对稳定;3.对生物的进化有直接意义。

(1)使还原性大气氧化性大气(2)使有氧呼吸生物得以发生和发展(3)形成臭氧层,过滤紫外线,使水生生物登陆成为可能,四、光合作用的意义,比较项目,光反应,暗反应,条件,物质变化,能量变化,总反应式,实质,叶绿体类囊体薄膜上,叶绿体基质中,(1)水的光解,CO2+C52C3,(2)ATP形成,(1)CO2的固定,酶,(2)C3的还原,酶,C3(CH2O)+C5+H2O,ATP,H,光,叶绿素等色素,酶,许多有关的酶、CO2、H、ATP,ATP的化学能转变成(CH2O)中的化学能,光反应为暗反应提供能量和还原剂(ATP和H),暗反应为光反应补充ADP,Pi,CO2+2H2O*(CH2O)+H2O+O2*。

把无机物转变成有机物,同时把光能转变成化学能储存在有机物中,光能,叶绿体,反应部位,光能转变成ATP中的化学能,联系,1、植物自身因素,2、外界环境因素,1)光照,2)温度,3)二氧化碳浓度,4)水分,5)矿质元素,五、影响光合作用的因素及应用,1、影响光合作用因素,光合速率,又称光合作用强度,是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳)。,光合速率表示方法1、有机物(糖)产生的量(即植物重量或有机物的增加量)。2、C02吸收量(或C02消耗量或实验容器内CO2减少量)3、02释放量(或实验容器内02增加量)。,表观光合速率:,人们测得从外界吸收的CO2的量。

植物从外界吸收CO2的量,加上呼吸作用释放的CO2量。,真正光合速率=,表观光合速率(净光合速率)+,呼吸速率,表观光合速率常用氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物积累量等来表示,真正光合速率:,真正光合速率常用氧气产生量、二氧化固定量;有机物的产生量来表示。,探究影响光合作用的因素:,1.光照:影响光反应即直接影响光合速率,适当提高光照强度、延长光照时间,促进光反应,产生更多的ATP和H,光照强度、光照时间、光质,光质:白光(复色光)光合作用能力最强,单色光中红光作用最快,蓝紫光次之,绿光最差。,温室大棚塑料薄膜的颜色最好是:,无色透明,绿色植物生理实验的安全灯颜色:,绿色,光照强度,A点:,AB段:,B点:,BC段:,C点:,光照强度为0时只进行细胞呼吸。

释放C02量代表此时的呼吸强度,随光照强度增强,光合作用逐渐增强,C02的释放量逐渐减少,因一部分用于光合作用,光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用速率=细胞呼吸速率,随光照强度不断增强,光合作用不断增强,光饱和点,光照强度达到一定值时,光合作用不再增强,如果植物长期处于B点,没有有机物积累,植物不能生长。,植物呼吸作用产生的CO2也用于光合作用,制造的有机物刚好又用来进行呼吸。,光强度,(真正光合速率),(表现光合速率),真正光合速率=表现光合速率+呼吸速率,2、温度:主要影响暗反应中酶的活性,光合作用有最适温度,且一般比呼吸作用的最适温度高,一般温带植物的最适温度在25。

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