1、光合作用与能量转化1太阳光能的输入、捕获与转化，是生物圈得以维持运转的基础光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。植物进行光合作用捕获光能依靠的物质和结构是什么呢？叶片是进行光合作用的主要器官白化苗待种子中储存的养分耗尽就会死去叶片中的色素可能与光能的捕获有关没有色素有色素绿叶中究竟有哪些色素呢？通过下面的实验进行探究一、绿叶中色素的提取和分离一、绿叶中色素的提取和分离3.3.实验步骤实验步骤: :面积代表含量1、叶绿素的提取(1)选用新鲜的绿叶：色素含量高(2)碳酸钙：防止研磨中色素被破坏(3)二氧化硅：有助于研磨充分一、捕获光能的色素和结构2.叶绿素的分离 (1)滤纸条一端剪去两角：
2、使分离出的色素带平齐（2）画滤液细线：用毛细管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条直线，待滤液干后，再重画一到两次增加色素浓度，使色素带明显（3）不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤液上扩散3.3.光谱光谱: : 阳光是由不同波长的光组合成的复合光阳光是由不同波长的光组合成的复合光, ,在穿过三棱镜在穿过三棱镜时时, ,不同波长的光会分散开不同波长的光会分散开, ,形成形成_的光带的光带, ,称为称为光谱。光谱。不同颜色不同颜色三棱镜色散作用4.4.绿叶中色素种类、吸收光谱及分布绿叶中色素种类、吸收光谱及分布: :色素种类色素种类吸收光谱吸收光谱分布分布叶绿
3、素叶绿素( (含含量约占量约占3/4)3/4)叶绿素叶绿素a a主要吸收主要吸收_叶绿体叶绿体中的中的_叶绿素叶绿素b b类胡萝卜类胡萝卜素素( (含量约含量约占占1/4)1/4)胡萝卜素胡萝卜素主要吸收主要吸收_叶黄素叶黄素蓝蓝紫光和红光紫光和红光蓝紫光蓝紫光类类囊体薄囊体薄膜上膜上二、叶绿体的结构和功能二、叶绿体的结构和功能1.1.形态形态: :一般呈扁平的一般呈扁平的_形或形或_形。形。2.2.结构结构: :椭球椭球球球3.3.功能功能: :进行进行_的场所。的场所。4.4.叶绿体功能的实验验证叶绿体功能的实验验证: :(1)(1)实验者实验者:_:_。(2)(2)实验材料实验材料:_:
4、_、_。光合作用光合作用恩格尔曼恩格尔曼水绵水绵需氧细菌需氧细菌(3)(3)实验过程实验过程: :(4)(4)实验结论实验结论: :光合作用释放氧气光合作用释放氧气; ;叶绿体是光合作用的部位。叶绿体是光合作用的部位。光合作用的原理和应用二氧化碳水阳光而能够利用他们合成有机物的是能进行光合作用的细胞一、光合作用概念和反应式一、光合作用概念和反应式1.1.概念概念: :绿色植物通过绿色植物通过_,_,利用光能利用光能, ,将二氧化碳将二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物和水转化成储存着能量的有机物, ,并且释放出并且释放出_的的过程。过程。2.2.反应式反应式:_:_。叶绿体叶绿体氧气氧气COC
5、O2 2+H+H2 2O (CHO (CH2 2O)+OO)+O2 2CH2O代表糖类光合作用如何进行的？我们了解科学家做过的一些实验。通过实验来探究一下。1937年希尔反应铁盐或其他氧化剂氧气 植物放出的氧气是水在光下被分解和氧化得到的，这种水的光氧化反应与CO2的还原可分开进行。离体叶绿体悬浮液(有H2O没有CO2)材料：条件：处理措施：结果：1941年鲁宾和卡门（同位素标记法）H H2 21818O COO CO2 2H H2 2O CO C1818O O2 2第一组第二组O O2 218O2氧气全来源于水1954年阿尔农 在光照下，叶绿体可合成ATP，1957年他发现这一过程总与水的光
6、解相伴随实验表明：1.光合作用释放的氧气中的氧元素全来自水2.氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应是否需要光能光反应暗反应（碳反应）H2O水的光解水的光解O2NADPH ADP+Pi 酶酶ATP光反应光反应能量转化能量转化:光能光能ATP、NADPH中活跃的化学能中活跃的化学能光能光能三、光合作用的过程三、光合作用的过程1.1.作为活泼的还作为活泼的还原剂参与暗反应原剂参与暗反应2.2.储存能量储存能量条件条件 ：光、光、 色素、色素、酶酶场所：场所：物质物质变化变化水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄膜上H2O H+O2 光光叶绿体中的色素叶绿体中的
7、色素ADPPi光能光能 ATP酶酶光能光能1.光反应阶段光反应阶段能量转变：能量转变：ATP、NADPH中活跃的化中活跃的化学能学能产物：产物：NADPH、O2、ATPNADP+H+2e- NADPHCOCO2 2+H+H2 2O (CHO (CH2 2O)+OO)+O2 2暗反应中暗反应中COCO2 2是如何转变为糖类？是如何转变为糖类？ 阅读课本阅读课本P104,第二、三自然段，回答以下问题第二、三自然段，回答以下问题1.卡尔文实验的方法？卡尔文实验的方法？3.生成的生成的C3【三碳化合物三碳化合物】进行的反应？如何反应？进行的反应？如何反应？结合卡尔文的探究发现过程，构建结合卡尔文的探究
8、发现过程，构建C C元素转移元素转移途径模型途径模型【3 3个反应物与生成物之间关系个反应物与生成物之间关系】2. 从外界吸收的从外界吸收的COCO2 2进行的反应？如何反应？进行的反应？如何反应？【用用反应式表示反应式表示】COCO2 2的固定：的固定：COCO2 2的还原（三碳化合物的还原）的还原（三碳化合物的还原）C C5 5的生成的生成同位素示踪法同位素示踪法CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPNADPH糖类糖类卡尔文循环卡尔
9、文循环H2O水的光解水的光解O2NADPH ADP+Pi 酶酶ATPco2C5光反应光反应2c3固固定定供氢供氢酶酶供能供能还还原原(CH2O)糖类糖类多种酶多种酶参加催化参加催化暗反应暗反应能量转化能量转化:光能光能ATP活跃化学能活跃化学能稳定化学能稳定化学能光能光能三、光合作用的过程三、光合作用的过程条件：条件： 不需光，需多种酶不需光，需多种酶场所：场所： 叶绿体基质叶绿体基质物质物质变化变化CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP中活跃中活跃的化学能的化学能2.暗反应阶段暗反应阶段C3+ NADPH (CH2O)酶酶ATPADP+Pi能量转变：能量转变：
10、有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物：产物：（CH2O ）、）、 ADP 、 PiC C5 5 联系联系比较光反应、暗反应比较光反应、暗反应光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光、色素、酶光、色素、酶不需光、酶、不需光、酶、NADPH、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜叶绿体基质中叶绿体基质中水的光解；水的光解； ATP的形成的形成CO2的固定；的固定； C3的还原的还原 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能ATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，
11、为暗反应提供NADPHNADPH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi 【紧密紧密联系，密不可分联系，密不可分】。H2OO2NADPHADP+PiATPCO22C3C5(CH2O)糖类光合作用的过程光合作用的过程三、光合作用的过程三、光合作用的过程1.1.写出图中序号代表的物质或过程写出图中序号代表的物质或过程: :_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _NADPHNADPHATPATPCOCO2 2(CH(CH2 2O)O)光反应光反应暗反暗反应应2.2.光反应阶段光反应阶段: :(1)(1)场所场所: :叶绿体的叶绿体的_。(2)(2)条件条件
12、:_:_、_和有关的和有关的_。(3)(3)物质变化物质变化: :水的光解水的光解:H:H2 2O _+_O _+_ATPATP的合成的合成:ADP+Pi+:ADP+Pi+能量能量 _。(4)(4)能量变化能量变化: :将将_转变为活跃的转变为活跃的_。类囊体薄膜类囊体薄膜光光色素色素酶酶12O O2 22NADPH2NADPHATPATP光能光能化学能化学能3.3.暗反应阶段暗反应阶段: :(1)(1)场所场所: :叶绿体内的叶绿体内的_中。中。(2)(2)条件条件:_:_的催化。的催化。(3)(3)物质变化物质变化: :COCO2 2的固定的固定:CO:CO2 2+C+C5 5 2C2C3
13、 3C C3 3的还原的还原:C:C3 3 (CH(CH2 2O)O)C C3 3 C C5 5叶绿体基质叶绿体基质酶酶(4)(4)能量变化能量变化:_:_中活跃的化学能转变为有机物中中活跃的化学能转变为有机物中_。ATPATP稳稳定的化学能定的化学能光合作用原理的应用光合作用原理的应用影响影响光合作用强度光合作用强度的因素？的因素？ 光合作用强度：植物通过光合作用在单光合作用强度：植物通过光合作用在单位时间、单位面积上制造的糖类的数量位时间、单位面积上制造的糖类的数量 CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体l 主要外界影响因素：主要外界影响因素：COCO2 2的浓度，光照的浓
14、度，光照强度、温度的高低、必需矿物质元素，强度、温度的高低、必需矿物质元素，水分等。水分等。l 内部因素：叶绿体（光合色素、酶）数量内部因素：叶绿体（光合色素、酶）数量H2OO2NADPHADP+PiATPCO22C3C5(CH2O)糖类光合作用的过程光合作用的过程条件C3C5NADPH和ATPCH2O含量光照由强到弱CO2供应不变光照由弱到强CO2供应不变CO2由充足到不足光照强度不变CO2由不足到充足光照强度不变环境因素变化对光合作用中物质的影响增加减少减少减少减少增加增加增加减少增加增加减少增加减少减少增加图中图中A A点表示：点表示： 。COCO2 2浓度达到植物所需的最大值，光浓度达
15、到植物所需的最大值，光合速率不再上升合速率不再上升BCDCOCO2 2浓度：浓度：光合作用是在光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影的催化下进行的，温度直接影响响 ；B B点表示：点表示： ；BCBC段表示：段表示： ； 酶的活性酶的活性酶酶此温度条件下，光合速率最高此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降超过最适温度，光合速率随温度升高而下降温度：通过影响酶的活性而影响光合作用，主要制约暗反应光合作用与呼吸作用光合作用反应式：呼吸作用反应式：线粒体线粒体叶绿体叶绿体外界环境外界环境图中图中A A点含义：点含义： ；B B点含义：点含义： ；C C点表示：点表示： ；若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表 植物。植物。 光照强度为光照强度为0 0，只进行细胞呼吸，只进行细胞呼吸光合作用强度与细胞呼吸强度相等，光合作用强度与细胞呼吸强度相等，光合作用强度不再随光照强度增强而增强，光合作用强度不再随光照强度增强而增强，阴生阴生线粒体线粒体叶绿体叶绿体外界环境外界环境线粒体线粒体叶绿体叶绿体外界环境外界环境
