5.4.1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

讨论： 1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 【问题探讨】 （1）避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用低； （2）人工光源的强度和不同色光是可以调整的 这些因素会影响植物光合作用的强度（生长）， 通过控制以便植物达到最佳生长状态。 2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？ 第4节 光合作用与能量转化 ——捕获光能的色素和结构 白化苗由于不含绿色的色素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡 捕获光能的色素和结构 捕获光能与叶片中的色素有关 实验：绿叶中色素的提取和分离 阅读课本P98-99，思考以下问题： 1、绿叶中色素的提取和分离的试剂和原理分别是什么？ 2、碳酸钙和二氧化硅的作用是什么？ 3、为什么滤纸条上的滤液细线不能触及层析液？ 4、分离后的色素有几种？ 【实验原理】 提取： 绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇 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 纸层析法 【实验材料】 实验：绿叶中色素的提取和分离 新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶） 色素含量高 分离： （95%乙醇加入无水碳酸钠替代） 实验：绿叶中色素的提取和分离 【实验步骤】 （一）提取色素 称取 5g 绿叶，剪去主叶脉，剪碎，放入研钵中。 向研钵中放少许二氧化硅（研磨充分）和碳酸钙（防止色素被破坏），再加入5~10mL无水乙醇 （提取色素），迅速、充分地进行研磨 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤。 将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 取材 研磨 过滤 收集 实验：绿叶中色素的提取和分离 【实验步骤】 （二）分离色素 制备滤纸条 画滤液细线 分离色素 将滤纸条一端剪去两角（防止边缘扩散过快，使扩散均匀），并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（细、直、齐），待滤液干后，再重画一到两次（防止色素太少，现象不明显） 将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口或用培养皿盖小烧杯（层析液易挥发且有毒） 注意：不能让滤液细线触及层析液。 【实验结果】 实验：绿叶中色素的提取和分离 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 最少， 溶解度最大 最多 溶解度最小 类胡萝卜素 叶绿素 （1/4） （3/4） 溶解度越大，扩散的越快，离起点越远 【问题】某同学在提取色素时，收集到的滤液绿色过浅， 试帮他分析一下可能的原因有哪些？ (1)未加二氧化硅，研磨不充分； (2)未加碳酸钙，叶绿素被破坏； (3)一次加入大量的无水乙醇（提取液），色素被稀释； (4)菠菜叶不新鲜，叶绿素太少。 色素的吸收光谱 光谱 黑色区域的光 是被色素吸收了 色素的吸收光谱 叶绿素a和叶绿素b主要吸收 ： 蓝紫光和红光 蓝紫光 胡萝卜素和叶黄素主要吸收 ： 为什么植物叶片呈现绿色？ 因为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。 这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？ 由类囊体 堆叠形成 增大膜面积 叶绿体的结构 结构 ①双层膜 ②基质 ③基粒 在叶绿体内部的类囊体薄膜上，分布着许多吸收光能的_________。 在__________上和 中，还有许多进行光合作用所需的酶。 色素分子 类囊体膜 叶绿体基质 叶绿体的功能 恩格尔曼的实验（一） 水绵 ＋ 需氧 细菌 没有 空气 黑暗中，用 极细光束 需氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位 全部曝光 需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位 ②实验结论：叶绿体是进行光合作用的场所，释放氧气 ①实验过程及现象 叶绿体的功能 恩格尔曼的实验（二） 大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域 叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，释放氧气 光 三棱镜 临时装片 ①实验过程 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，观察需氧细菌的分布。 ②实验现象 ③实验结论 （1）叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。（ ） （2）叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。（ ） （3）植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光（ ） 下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ） A. 所有植物细胞中都含有4种色素 B. 有些植物细胞的液泡中也含有色素 C. 叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D. 植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素 第4节 光合作用与能量转化 ——光合作用的原理和应用 一、光合作用的概念 光合作用是指绿色植物通过 ，利用 ， 把 和 转化成储存着 的 ，并且 释放出 的过程。 有机物 氧气 光合作用的反应式： 叶绿体 二氧化碳 水 光能 能量 糖类 释放的氧气是来自原料中的水还是二氧化碳？ （一）19世纪末，科学家认为光合作用中CO2中的O2会被释放出来， C会与H2O结合形成甲醛，之后再形成糖。 但是之后发现甲醛会毒害植物，并且甲醛不能通过光合作用转化为糖。 CO2 → O2 （二）希尔实验 处理：给离体叶绿体悬浮液加入氧化剂， 有H2O但没有CO2，同时给予光照。 结果：叶绿体有O2释放。 H2O O2 水的光解 光照 希尔反应 该实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 实验思路：用同位素标记来研究物质的去路 处理：用18O分别标记CO2和H2O，给予光照。 结论：光合作用产生的O2 来自于H2O，不来自CO2 （三）鲁宾和卡门实验 O2 18O2 （四）阿尔农实验 水的光解同时会合成ATP ADP+Pi+能量→ATP 二、光合作用的过程 光能 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 吸收 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 条件 场所 光反应 ①水的光解 ②ATP的合成 光合色素 类囊体薄膜 H2O→O2+H++e- 光 酶 NADP++H++e-→NADPH 酶 酶 只用于暗反应 光、光合色素、酶 22 卡尔文 14CO2 （14CH2O） 暗反应又叫卡尔文循环 不直接依赖光 C3是三碳化合物 C5是五碳化合物 酶 ATP、NADPH 二、光合作用的过程 光能 C5 2C3 ADP+Pi ATP (CH2O) CO2 吸收 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 光能→ATP和NADPH活跃的化学能 →有机物中稳定的化学能 场所： 暗反应： 光合作用 能量变化： ①CO2的固定 ②C3的还原 类囊体薄膜 叶绿体基质 CO2+C5→2C3 酶 2C3 （CH2O）+C5 H2O O2 H+ 叶绿体基质 24 光反应阶段 暗反应阶段 反应场所 所需条件 物质变化 能量转化 联系 光反应和暗反应的比较 类囊体薄膜 叶绿体基质 光、色素、酶 ATP、NADPH、酶 水的光解；ATP的合成 CO2的固定；C3的还原 光能→ATP和NADPH 中活跃的化学能 NADPH、ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供NADPH和ATP， 暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi 相互影响，且两者都不能长期独立的进行 外界条件改变对光合物质的影响 外界条件改变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） CO2不变 光照减弱 光照增强 光照不变 CO2减少 CO2增加 （1）光合作用释放的氧气中的氧元素来自水（ ） （2）光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行（ ） （3）影响光反应的因素不会影响暗反应（ ） 如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中的碳原子的转移途径，则是（ ） A. CO2→叶绿素→ADP B. CO2→叶绿体→ATP C. CO2→乙醇→糖类 D. CO2→三碳化合物→糖类 O2 NADPH ATP ADP+Pi NADP+ C3 C5 $