5.4光合作用与能量转化课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第4节 光合作用与能量转化 第一部分:捕获光能的色素和结构 绿色植物和蓝细菌都能进行光合作用,蓝细菌含有藻蓝素和叶绿素,绿叶中含有哪些色素呢?我们通过下边的实验来探究。 1 一、探究 实践:绿叶中色素的提取和分离 1、提取色素的原理?分离色素的原理,方法? 2、研磨时研钵加入了几种物质?各有什么作用? 3、研磨液用什么进行过滤? 4、怎样画滤液细线? 5、分离色素时,滤液细线能否触及层析液? 碳酸钙、二氧化硅、无水乙醇 2 1、提取色素的原理?分离色素的原理,方法? 2、研磨时在研钵加入了哪三种物质?各有什么作用? 3、研磨液用什么进行过滤? 4、怎样画滤液细线 5、分离色素时,滤液细线能否触及层析液?为什么? 无水乙醇 溶解度 碳酸钙、二氧化硅、无水乙醇 不能。否则色素会溶解在层析液中。 原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中,所以,可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。 分离:不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的快,反之则慢,这样,绿叶中的色素就随层析液在滤纸条上分散开来 3 实验材料或试剂 作 用 无水乙醇 层析液 二氧化硅 碳酸钙 过滤叶片研磨液,获得滤液 使色素在其上分离,便于观察 提取色素 分离色素 使研磨得充分 防止研磨时色素被破坏 单层尼龙布 滤纸条 4 5 色素种类 色素颜色 含量 扩散速度 溶解度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 最少 较少 最多 较多 最快 较快 较慢 最慢 最高 较高 较低 最低 类胡萝卜素1/4 叶绿素3/4 实验结果: 阅读以下材料,总结“影响叶绿素合成”的因素 (1)韭黄的叶片呈现黄色,韭黄是在黑暗的条件下培养的。 (3)缺乏Mg将导致植物叶片失绿,叶绿素无法合成。 1、光照 2、温度 3、矿质元素(N、 Mg等 ) (2)秋天叶片为什么会变黄? 低温时叶绿素分子易被破坏,因而秋天叶片变黄 叶绿体中的色素(叶绿素、类胡萝卜素),在光合作用中具有什么作用呢? 韭黄缺少叶绿素(含有类胡萝卜素) 6 叶绿素溶液 二、色素的功能 类胡萝卜素溶液 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 色素的吸收光谱 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 只有一少部分处于特殊状态的叶绿素a能转化光能 7 塑料大棚里为什么不用发绿光的光源(如电灯)?该用什么光源? 塑料大棚应该选择什么颜色的薄膜? 植物液泡中的色素能用于光合作用吗? 常见的叶片为什么呈绿色呢? 类胡萝卜素:吸收蓝紫光 叶绿素:吸收蓝紫光和红光 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 紫外光 红外光 功率相同的情况下,最好选蓝紫光和红光 无色透明的塑料薄膜 760nm 400nm 因为绿叶中的色素对绿光吸收最少,绿光反射进入眼睛,所以叶片才呈现绿色。 8 三、叶绿体的结构和色素的分布(请阅读教材99~100页) 光镜下:叶绿体一般呈扁平的_或_。 椭球形 球形 电镜下:叶绿体有双层膜,内部的基粒是由 堆叠而成的。 色素和酶的分布:吸收光能的色素分布在 上,与光合作用有关的酶分布在“ ”上和“ ”。 类囊体 类囊体的薄膜 类囊体的薄膜 叶绿体基质中 基粒 叶绿体基质 类囊体 外膜 内膜 (酶) (酶、色素) 光合作用与能量转化 绿叶中色素的提取和分离 叶绿体的结构适于进行光合作用 实验原理 实验过程 实验结论 无水乙醇,层析液 叶绿素 类胡萝卜素 红光 蓝紫光 蓝紫光 色素 叶黄素 胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b (蓝绿色) (黄绿色) (橙黄色) (黄色) 含量约占3/4 含量约占1/4 形态: 结构: 功能: 叶绿体是进行光合作用的场所。 小结 1.关于叶绿体中色素的提取和分离实验的操作,正确的是 ( ) A.使用定性滤纸过滤研磨液 B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析 C.在划出一条滤液细线后紧接着重复划线2—3次 D.研磨叶片时,用体积分数为70%的乙醇溶解色素 B 2、关于叶绿素提取的叙述,错误的是( ) A.菠菜绿叶可被用作叶绿素提取的材料 B.加入少许CaC03能避免叶绿素被破坏 C.用乙醇提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 D.研磨时加入石英砂可使叶片研磨更充分 C 3、右图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果,则右图②所示结果最有可能来自于( ) A. 水培的洋葱叶 B. 生长的柳树幼叶 C. 培养的衣藻 D. 秋冬的银杏落叶 12 D 4、某同学提取得到叶绿体色素溶液后,取一圆形滤纸,在滤纸中央滴一滴色素提取液,再滴一滴层析液,色素随层析液扩散得到下图结果,则1、2、3、4四条色带依次表示( ) A.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b B.叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b C.叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素 D.叶绿素b、叶绿素a、胡萝卜素、叶黄素 A 12 衣藻属于真核生物,叶绿体为大型杯状 19世纪末,科学家普遍认为,在光合作用中,CO2分子的C和O被分开,O2被释放,C和H2O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。 一、光合作用“原理”的探究历程 1928年,科学家发现甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过光合作用转化成糖 1937年,希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气。 希尔反应:离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 思考1:希尔的实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自与水? 第二部分:光合作用的原理和应用 思考2:希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应? 1.不能。2.是。因为希尔实验是在没有的情况下进行的,没有碳参与反应,而糖的合成需要碳的参与。 13 光合作用产生的O2中的氧元素全部来自于H2O,而不是CO2 第一组 H2180 C02 H20 C18O2 第二组 1802 02 (对比实验) 1941年,鲁宾和卡门利用同位素示踪法,完成了如下实验: 思考3、分析鲁宾和卡门做的实验,你能得出什么结论? 植物 14 根据是否需要光,可将光合作用概括性地分为“光反应”和“暗反应”两个阶段 1、光反应阶段进行的场所? 主要包括那两个过程? 是否都需要能量? 请同学们阅读教材103-104页,总结回答以下问题 二、光合作用的原理 2、暗反应阶段进行的场所? 主要包括那两个过程? 是否都需要能量? 光合色素 光合作用的过程十分复杂,氧气的产生和糖类的生成不是同一个化学反应,根据是否需要光……. 15 A B C D E F H I 光合色素 O2 NADPH ATP ADP+Pi NADP+ 酶 14CO2 214C3 C5 (14CH2O) P106概念检测 注:2H2O 4H+ + O2 +4e- NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 光 光合色素 16 联系 光反应、暗反应的比较 光反应阶段 暗反应阶段 所需条件 进行场所 物质变化 能量变化 光、色素、酶 有光无光均可、酶 类囊体薄膜 叶绿体基质中 CO2的固定, C3的还原 ATP和NADPH分解 光能转化为ATP和NADPH中的化学能 光反应为暗反应提供:ATP和NADPH; 暗反应为光反应提供:ADP、Pi 和 NADP+ ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能 水光解为O2和H+,ATP和NADPH合成( NADP+ + H+ + 2e- NADPH) 酶 概念:指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程。 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 光合作用 光合作用中释放的氧气,是来自原料中的水还是二氧化碳呢?我们先来分析科学家做过的实验。 18 19 三、影响光合作用因素 生理过程 气体转移 (1)光照强度 A点 B点 只进行细胞呼吸 (AO代表呼吸速率) C点对应的横坐标: B点:光补偿点,即光合作用强度 = 细胞呼吸强度,对应的光照强度。 光饱和点,增加光照强度光合作用强度不再增加,对应的光照强度 总光合速率 = + 。 净光合速率 呼吸速率 B点后 AB段 吸收氧气,释放二氧化碳 呼吸作用>光合作用 吸收氧气,释放二氧化碳 呼吸作用=光合作用 不与外界进行气体交换 呼吸作用<光合作用 吸收二氧化碳,释放氧气 A点 AB段 B点 B点后 只有呼吸作用 呼吸 > 光合 呼吸 < 光合 呼吸 = 光合 20 (2)CO2浓度 A点: B点: CO2补偿点(表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度); CO2饱和点(表示在一定范围内CO2浓度达到该点后,光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加)。 (3)温度 温度影响酶的活性。 AB段(一般10~35 )随温度的升高光合作用逐渐加强; B点以后(一般35 ) 由于光合酶活性下降,光合作用开始下降; C点(一般50 左右)光合作用停止。 22 四、光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用 途径 措施或方法 延长光照时间 补充光照 增大光合 作用面积 间作、合理密植 提高光合 作用效率 控制适宜光强、提高CO2浓度(如通风)、合理施肥(供应适量必需矿质元素) 提高有机物的积累量 适当提高昼夜温差(白天适当升温,晚上适当降温) 化能合成作用 例如:硝化细菌(自养型)等少数种类的细菌(铁细菌、硫细菌) 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 少数种类的细菌,不能进行光合作用,但是能够利用外界环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物: 光合作用与能量转化 光合作用 光合作用应用: 反应式 探究历程 影响因素:光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素 硝化细菌 光合作用原理 过程 光反应:类囊体薄膜 暗反应:叶绿体基质 化能合成作用: CO2 + H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 小结: 例. 如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下,甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系,下列说法正确的是( ) A. CO2浓度大于a时,甲才能进行光合作用 B. 适当增加光照强度,a点将左移 C. CO2浓度为b时,甲、乙总光合作用强度相等 D. 甲植物体内NADPH的含量在CO2浓度为b时比在a时高 B 学科网原创 26 当条件骤变时,C3、C5、ATP、[H]含量变化 CO2不变,光照减弱 CO2不变,光照增强 光照不变 CO2由充足到不足 光照不变 CO2由不足到充足 C3 C5 ATP和[H] 谢谢 $