人教A版必修一能量之源——光作用與光合作用 課件 (77張).ppt

第四節(jié)能量之源 光與光合作用 一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu) 問題探討 有些蔬菜在棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管 并且在白天也開燈 1 用這種方法有什么好處 不同顏色的光照對植物的光合作用會(huì)有影響嗎 2 為什么不使用發(fā)綠色光的燈管作補(bǔ)充光源 可以提高光合作用強(qiáng)度 因?yàn)楣夂献饔梦兆疃嗟氖羌t光和藍(lán)紫光 光合作用對綠光吸收最少 光合作用需要色素去捕獲光能 一 實(shí)驗(yàn) 綠葉中色素的提取和分離 實(shí)驗(yàn)原理 用無水乙醇提取色素用層析液分離色素目的要求 綠葉中色素的提取和分離及色素的種類材料用具 新鮮的綠葉 定性濾紙等 無水乙醇 層析液等 實(shí)驗(yàn)步驟 1 提取綠葉中的色素 sio2 使碾磨充分caco3 防止色素被破壞無水乙醇 提取色素 2 制備濾紙條 減去兩角的目的 防止層析液從邊緣擴(kuò)散速度太快 實(shí)驗(yàn)步驟 3 畫濾液細(xì)線 實(shí)驗(yàn)步驟 濾液細(xì)線的要求 細(xì) 直 齊 使色素處于同一起跑線 重復(fù)2 3次 防止色素太少分離現(xiàn)象不明顯 4 分離綠葉中的色素 實(shí)驗(yàn)步驟 注意 濾液細(xì)線不能觸到層析液 防止色素溶解在層析液中 燒杯要蓋上培養(yǎng)皿 試管要塞上棉塞 層析液易揮發(fā)且有毒 捕獲光能的色素 類胡蘿卜素 葉綠素 胡蘿卜素 葉黃素 葉綠素a 葉綠素b 占1 4 占3 4 5 觀察與記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)步驟 濾紙上色帶的排列順序如何 寬窄如何 說明什么 橙黃色 黃色 藍(lán)綠色 黃綠色 四種色素對光的吸收 葉綠素a b主要吸 胡蘿卜素和葉黃素主要吸收 藍(lán)紫光 紅光 藍(lán)紫光 葉綠體中的色素提取液 胡蘿卜素 葉黃素 葉綠素 葉綠素 小結(jié) 橙黃色 黃色 藍(lán)綠色 黃綠色 最少 較少 最多 較多 最大 較大 較小 最小 最快 較快 較慢 最慢 藍(lán)紫光 藍(lán)紫光紅光 與光合作用有關(guān)的色素存在于哪呢 二 葉綠體的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 外膜 內(nèi)膜 基粒 基質(zhì) 形態(tài) 扁平的橢球形 基粒的類囊體的薄膜上 色素的分布 三 葉綠體的功能 總結(jié) 葉綠體的功能 葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所 它內(nèi)部的巨大膜表面上 分布了許多吸收光能的色素分子 還有許多進(jìn)行光合作用的酶 鞏固練習(xí) 1 葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器 下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是 a 葉綠體中的色素都分布在囊狀結(jié)構(gòu)的膜上b 葉綠體中的色素分布在外膜和內(nèi)膜上c 光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中d 光合作用的酶只分布在外膜 內(nèi)膜和基粒上 a 2 在一定時(shí)間內(nèi) 同一株綠色植物在哪種光的照射下 放出的氧氣最多 a 紅光和綠光b 紅光和藍(lán)紫光c 藍(lán)紫光和綠光d 藍(lán)紫光和橙光 b 3 把新鮮葉綠素溶液放在光源與分光鏡之間 可以看到光譜中吸收最強(qiáng)的是a紅光部分b紅橙光與藍(lán)紫光部分c綠光部分d紫光部分 b 1 下列標(biāo)號(hào)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 基質(zhì) 酶 外膜 內(nèi)膜 類囊體 基粒 色素 酶 atp 糖類 脂肪 糖原 淀粉 太陽光能 復(fù)習(xí)鞏固 第四節(jié)能量之源 光與光合作用 二 光合作用的原理和應(yīng)用 一 光合作用的探究歷程 五年后 1 1648年 海爾蒙特的柳樹實(shí)驗(yàn) 柳樹增重約82kg土壤減少約100g 水分是建造植物體的原料 結(jié)論 局限 忽略空氣對植物的影響 有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn) 得到相反的結(jié)果 所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁 植物可以更新空氣 2 1771年 英國科學(xué)家普利斯特利 結(jié)論 為什么植物也能使空氣變污濁 3 1779年 荷蘭的科學(xué)家英格豪斯 500多次試驗(yàn) 普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽光照射下才能成功 植物體只有綠葉才能更新空氣 到1785年 發(fā)現(xiàn)了空氣的組成 人們才明確綠葉在光下放出的是o2 吸收的是co2 即 可以更新空氣的是o2 使空氣變污濁的是co2 4 1845年 德國科學(xué)家梅耶 光能 化學(xué)能 儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中 光合作用 5 1864年 德國科學(xué)家薩克斯 黑暗處理一晝夜 用碘蒸氣處理這片葉 發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色 遮光的一半則沒有顏色變化 讓一張葉片一半曝光一半遮光 綠葉在光下制造淀粉 結(jié)論 光合作用釋放的o2來自co2還是h2o 18o2 o2 6 1941年 美國魯賓和卡門實(shí)驗(yàn) 同位素標(biāo)記法 光照射下的小球綠藻懸浮液 光合作用產(chǎn)生的o2來自于h2o 結(jié)論 光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的 7 20世紀(jì)40年 美國卡爾文 14co2 小球藻 有機(jī)物的14c 卡爾文循環(huán) 結(jié)論 光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自co2 小結(jié) 光合作用探究歷程 植物可以更新空氣 只有在光照下植物可以更新空氣 植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲(chǔ)存起來 綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉 氧由葉綠體釋放出來 葉綠體是光合作用的場所 光合作用釋放的氧來自水 光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自co2 co2 h2o 光能 葉綠體 ch2o o2 概念 綠色植物通過 利用 把轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的 并且釋放出的過程 葉綠體 光能 二氧化碳和水 有機(jī)物 氧氣 從反應(yīng)物 場所 條件 生成物總結(jié)光合作用的表達(dá)式和概念 二 光合作用過程 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 1 根據(jù)反應(yīng)過程是否需要光能分為 有光才能進(jìn)行 有光 無光都能進(jìn)行 色素分子 可見光 c5 2c3 adp pi atp 2h2o o2 4 h 多種酶 酶 ch2o co2 吸收 光解 供能 固定 還原 酶 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 2 光合作用的過程 實(shí)質(zhì) 3 光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系 類囊體薄膜上 葉綠體的基質(zhì) 需光 色素和酶 不需光 色素 需酶 穩(wěn)定的化學(xué)能 光能活躍的化學(xué)能 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供atp和 h 暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供adp和pi 1 光下的植物突然停止光照后 c5化合物和c3化合物的含量如何變化 停止光照 光反應(yīng)停止 2 光下的植物突然停止co2的供應(yīng)后 c5化合物和c3化合物的含量如何變化 h atp 還原受阻 c3 c5 co2 固定停止 c3 c5 思考與討論 增加 減少 減少或沒有 減少或沒有 減少 增加 增加 增加 減少 增加 增加 減少或沒有 增加 減少 減少 增加 增加 減少 增加 減少 三 化能合成作用 異養(yǎng)生物 人 動(dòng)物 真菌 大部分細(xì)菌 營養(yǎng)類型 自養(yǎng)生物 光能自養(yǎng)生物 綠色植物 化能自養(yǎng)生物 利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持生命活動(dòng) 以co2和h2o 無機(jī)物 為原料合成糖類 有機(jī)物 糖類中儲(chǔ)存著的能量 光合作用 以光為能源 以co2和h2o 無機(jī)物 為原料合成糖類 有機(jī)物 糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量 例如 綠色植物 化能合成作用 利用環(huán)境中某些無機(jī)物氧化時(shí)釋放的能量將co2和h2o 無機(jī)物 合成糖類 有機(jī)物 如硝化細(xì)菌 光能自養(yǎng)生物 化能自養(yǎng)生物 能量來源 能量來源 光能 化學(xué)能 能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用 化能合成作用 例如 硝化細(xì)菌 硫細(xì)菌 鐵細(xì)菌等細(xì)菌 1 葉綠體中的色素所吸收的光能 用于 和 形成的 和 提供給暗反應(yīng) 2 光合作用的實(shí)質(zhì)是 把 和 轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物 把 轉(zhuǎn)變成 貯藏在有機(jī)物中 3 在光合作用中 葡萄糖是在 中形成的 氧氣是在 中形成的 atp是在 中形成的 co2是在 固定的 水的光解 形成atp h atp co2 h2o 光能 化學(xué)能 暗反應(yīng) 光反應(yīng) 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 基礎(chǔ)鞏固 4 下圖是光合作用過程圖解 請分析回答下列問題 圖中a是 b是 它來自于 的分解 圖中c是 它被傳遞到葉綠體的 部位 用于 圖中d是 在葉綠體中合成d所需的能量來自 圖中g(shù) f是 j是 圖中的h表示 h為i提供 當(dāng)突然停止光照時(shí) f g 增加或減少 2 水 h 基質(zhì) 作為還原劑 還原c3 atp 色素吸收的光能 光反應(yīng) h 和atp 色素 c5化合物 c3化合物 糖類 增加 減少 1 在光合作用的暗反應(yīng)過程中 沒有被消耗掉的是 a h b c5化合物c atpd co2 b 2 與光合作用光反應(yīng)有關(guān)的是 h2o atp adp co2a b c d a 3 將植物栽培在適宜的光照 溫度和充足的c02條件下 如果將環(huán)境中c02含量突然降至極低水平 此時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)的c3化合物 c5化合物和atp含量的變化情況依次是a 上升 下降 上升b 下降 上升 下降c 下降 上升 上升d 上升 下降 下降 c 4 光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段 下列說法正確的是 a 葉綠體類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)b 葉綠體類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng) 不進(jìn)行光反應(yīng)c 葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)d 葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng) 不進(jìn)行光反應(yīng) d 5 光合作用過程中 產(chǎn)生adp和消耗adp的部位在葉綠體中依次為 外膜 內(nèi)膜 基質(zhì) 類囊體膜a b c d b 6 光合作用過程的正確順序是 二氧化碳的固定 氧氣的釋放 葉綠素吸收光能 水的光解 三碳化合物被還原a b c d 7 在暗反應(yīng)中 固定二氧化碳的物質(zhì)是 三碳化合物 五碳化合物 氧氣 8 在光照充足的環(huán)境里 將黑藻放入含有18o的水中 過一段時(shí)間后 分析18o放射性標(biāo)記 最先 a 在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn)b 在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn)c 在植物體內(nèi)的淀粉 脂肪 蛋白質(zhì)中均可發(fā)現(xiàn)d 在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn) d 9 某科學(xué)家用含有14c的co2來追蹤光合作用中的c原子 14c的轉(zhuǎn)移途徑是 a co2葉綠體atpb co2葉綠素atpc co2乙醇糖類d co2三碳化合物糖類 d 10 在光合作用過程中 能量的轉(zhuǎn)移途徑是a 光能atp葉綠素葡萄糖b 光能葉綠素atp葡萄糖c 光能葉綠素co2葡萄糖d 光能atpco2葡萄糖 b 四 影響光合作用強(qiáng)度的因素 1 植物自身因素 遺傳因素 葉齡 葉面積2 環(huán)境因素對光合作用的影響 1 光照 2 溫度 3 二氧化碳濃度 4 水分 5 礦質(zhì)元素 光合作用是在的催化下進(jìn)行的 溫度直接影響 ab段表示 b點(diǎn)表示 bc段表示 酶的活性 酶 此溫度條件下 光合速率最高 超過最適溫度 光合速率隨溫度升高而下降 1 溫度 一定范圍內(nèi) 光合速率隨溫度升高而升高 應(yīng)用 增加晝夜溫差 保證有機(jī)物的積累 圖中a點(diǎn)含義 b點(diǎn)含義 c點(diǎn)表示 若甲曲線代表陽生植物 則乙曲線代表植物 光照強(qiáng)度為0 只進(jìn)行呼吸作用 光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等 光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng) 陰生 2 光照強(qiáng)度 b 光補(bǔ)償點(diǎn) c 光飽和點(diǎn) 輪作 延長光合作用時(shí)間 間種 合理密植 增加光合作用面積 應(yīng)用 適當(dāng)增加光照強(qiáng)度 光合作用效率與光照強(qiáng)度 時(shí)間的關(guān)系 c點(diǎn) 溫度過高 氣孔關(guān)閉 影響了co2的吸收 暗反應(yīng)減弱 3 co2的濃度 應(yīng)用 大田中增加空氣流動(dòng) 溫室中增施有機(jī)肥 oa段 ab段 b點(diǎn)以后 b 二氧化碳濃度過低 無法進(jìn)行光合作用 隨著二氧化碳濃度增加 光合速率逐漸增強(qiáng) 光合速率達(dá)到最大值 分解者將有機(jī)肥分解為二氧化碳和無機(jī)鹽 n 光合酶及atp的重要組分p 類囊體膜和atp的重要組分 k 促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸mg 葉綠素的重要組分 5 礦質(zhì)元素 4 水分 應(yīng)用 合理灌溉 應(yīng)用 合理施肥 分解者將有機(jī)肥分解為二氧化碳和無機(jī)鹽 4 ac段限制光合作用的主要因素是 光照強(qiáng)度 3 如果缺乏mg元素b點(diǎn) 左移 右移 右移 5 cd段限制光合作用的主要因素是 溫度 co2濃度 1 b點(diǎn)的含義是 光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相等 2 a點(diǎn)葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生atp的細(xì)胞器有 線粒體 例1下圖表示植物有關(guān)生理作用與環(huán)境因素的關(guān)系 光照強(qiáng)度 或光強(qiáng) 土壤含水量 土壤含水量40 60 合理密植 來自于h2o 分別將c18o2和h218o提供給兩組相同植物 分析兩組植物光合作用釋放的氧氣 18o2僅在標(biāo)記h218o組植物中產(chǎn)生 即可證明上述結(jié)論 甲 c 甲 五 呼吸作用與光合作用的比較 光合作用的場所 有氧呼吸的主要場所 都含有少量的dna和rna 都能半自主復(fù)制 含與光合作用有關(guān)的酶 含與有氧呼吸有關(guān)酶 片層膜堆疊成圓柱形 含色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶 是一層光滑的膜 向內(nèi)折疊形成嵴 與周圍的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開 扁平的橢球形或球形 短棒狀 主要存在于植物的葉肉細(xì)胞 動(dòng)植物細(xì)胞中 有很多atp合成酶 1 線粒體和葉綠體比較表 光 色素 酶 h2o和co2 葉綠體 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì) 線粒體 o2 酶 h2o c6h12o6 無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物 有機(jī)物氧化分解成無機(jī)物 atp中活躍化學(xué)能 光能 糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能 c6h12o6等有機(jī)物穩(wěn)定的化學(xué)能 atp中活躍化學(xué)能和熱能 合成有機(jī)物 儲(chǔ)存能量 分解有機(jī)物 釋放能量 光合作用為呼吸作用提供物質(zhì) 有機(jī)物 o2 呼吸作用為光合作用提供原料 co2 2 光合作用與呼吸作用過程比較 有呼吸無光合 a 光合小于呼吸 ab 光合等于呼吸 b 光合大于呼吸 bc 3 關(guān)于光合作用與細(xì)胞呼吸的計(jì)算 光合速率 通常以吸收co2mg h cm2表示真正光合速率 凈光合速率 呼吸速率 光合作用實(shí)際產(chǎn)o2量光合作用實(shí)際co2消耗量光合作用c6h12o6凈生產(chǎn)量 3 關(guān)于光合作用與細(xì)胞呼吸的計(jì)算 實(shí)測o2釋放量 呼吸作用耗o2量 實(shí)測co2消耗量 呼吸作用co2釋放量 光合作用實(shí)際c6h12o6生產(chǎn)量 呼吸作用c6h12o6消耗量 ab段 bc段 cde段 c點(diǎn) d點(diǎn) e點(diǎn) ef段 fg段 只進(jìn)行呼吸作用 呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度小于光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度 只進(jìn)行呼吸作用 co2吸收量最多 此時(shí)光合作用強(qiáng)度最大 分析下列各段的含義 呼吸作用強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度 此時(shí)有機(jī)物積累量最多 abc段 cd段 d點(diǎn) defgh段 h點(diǎn) hi段 只進(jìn)行呼吸作用 呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度小于光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度等于光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度 光合作用逐漸消失 呼吸速率等于光合速率 co2濃度最低 有機(jī)物積累最多 分析下列各段的含義 c c 1 植物的光合速率受光照強(qiáng)度 co2濃度和溫度等因素的影響 其中光照強(qiáng)度直接影響光合作用的 過程 co2濃度直接影響光合作用的 過程 溫度通過影響 影響光合速率 2 在溫度為20 光照強(qiáng)度大于 千勒克斯時(shí) 光合速率不再增加 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 酶的活性 l2 3 圖中a點(diǎn)表示的含義 圖中b c點(diǎn)的主要限制因素分別是 4 從圖中可知 影響植物呼吸速率的主要因素是 5 根據(jù)圖可推算出光照強(qiáng)度為l2千勒克斯 溫度為10 20 30 時(shí)植物的實(shí)際光合速率分別是 mg 小時(shí) 單位面積 6 據(jù)圖繪出30 條件下 植物o2吸收量與光照強(qiáng)度的關(guān)系 光合速率與呼吸速率相等時(shí)的光照強(qiáng)度 光照強(qiáng)度 溫度 溫度 4mg 小時(shí) 單位面積 7mg 小時(shí) 單位面積 8 例1 對某植物測得如下數(shù)據(jù) 若該植物處于白天均溫30 晚上均溫15 有效日照15h環(huán)境下 預(yù)測該植物1天24h中積累的葡萄糖為a 315mgb 540mgc 765mgd 1485mg 答案 c 凈光合 呼吸 呼吸 凈光合 1 選材方面 選用水綿為實(shí)驗(yàn)材料 水綿不僅具有細(xì)長的帶狀葉綠體 而且葉綠體螺旋狀地分布在細(xì)胞中 便于觀察 分析研究 2 將臨時(shí)裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中 排除了光線和氧氣的影響 從而確保實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行 3 選用了極細(xì)光束照射 并且選用好氧細(xì)菌檢測 從而能夠準(zhǔn)確判斷出水綿細(xì)胞中釋放氧的部位 4 進(jìn)行黑暗 局部光照 和曝光對比實(shí)驗(yàn) 從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的 恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處 光反應(yīng)階段 條件 光 色素 酶 場所 物質(zhì)變化 水的光解 atp的合成 基粒 類囊體膜 上 能量轉(zhuǎn)變 產(chǎn)物 h o2 atp 光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在atp中 暗反應(yīng)階段 條件 場所 物質(zhì)變化 能量轉(zhuǎn)變 產(chǎn)物 葉綠體的基質(zhì)中 atp中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 酶 ch2o adp pi co2的固定 c3的還原 2c3 ch2o c5 酶 h atp 1 為生物生存提供了物質(zhì)來源和能量來源 2 維持了大氣中o2和co2的相對穩(wěn)定 3 對生物的進(jìn)化有直接意義 1 使還原性大氣 氧化性大氣 2 使有氧呼吸生物得以發(fā)生和發(fā)展 3 形成臭氧層 過濾紫外線 使水生生物登陸成為可能 光合作用的意義 延長光合作用時(shí)間 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照強(qiáng)弱 提高復(fù)種指數(shù) 輪作 溫室中人工光照 合理密植間作套種 通風(fēng)透光在溫室中施有機(jī)肥 使用co2發(fā)生器 陰生植物陽生植物 應(yīng)用 提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施 紅光和藍(lán)紫光 適時(shí)適量施肥 合理灌溉 保持晝夜溫差 增加光合作用面積 控制h2o供應(yīng) 控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng) 控制co2供應(yīng) 控制溫度 控制光質(zhì) 1 適當(dāng)提高co2的濃度 溫室大棚 2 增加光照時(shí)間和光照強(qiáng)度 3 白天適當(dāng)增加溫度 夜間適當(dāng)降低溫度 4 農(nóng)作物間距合理 選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹?5 合理施肥 提供必要的礦物質(zhì)元素 6 合理灌溉 提供適當(dāng)水分 應(yīng)用 提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施 a 例3 將該綠色植物置于密閉玻璃罩內(nèi) 在黑暗條件下 罩內(nèi)co2含量每小時(shí)增加了25mg 在充足光照條件下 罩內(nèi)co2含量每小