资源简介 (共70张PPT)5.4 光合作用与能量转化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得快,反之则慢(一)实验:绿叶中色素的提取和分离(1)提取液是 ,分离液是 ,CaCO3作用是 ,SiO2作用是 。(2)分离色素的原理: 。无水乙醇层析液保护色素使研磨更充分纸层析法方法(3)甲乙丙丁色素分别是 。在层析液中的溶解度最小色素的是 ;含量最多的色素是 。甲(叶绿素b)乙(叶绿素a)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)一、捕获光能的色素【变式1】在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,甲、乙、丙、丁四名同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,项目 甲 乙 丙 丁无水乙醇 - + + +蒸馏水 + - - -CaCO3 + + - +SiO2 + + + -他们所得的实验结果依次应为( )A.①②③④ B.②④①③C.④②③① D.③②①④B靠近滤纸最边缘的色素带颜色是?棉线【变式2】中国的饮食讲究“色香味”,颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素,他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。I.提取叶绿素(1)提取食用叶绿素的X应该为 ,原因是 。对人无害的有机溶剂(食用酒精)(2分)叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响(2分)II.探究pH对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品,配成一定浓度的溶液,于室温(约25℃)下进行实验,方法和结果如下表。(2)表中Y应该为 ,原因是 。(3)若用作食品色素,天然叶绿素色素不适用于 食品,否则 。实验中自变量的变化应有规律和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响由于叶绿素破坏造成食品失绿而影响品质酸性(4)小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素,请你提供检测方法并写出主要步骤。纸层析法,其主要步骤:①制备滤纸条,②画色素液细线,③用层析液分离色素,④观察色素带。绿叶中色素提取液三棱镜色素主要吸收:_______________红光、蓝紫光光谱吸收光谱这4种色素捕获(吸收)什么光呢?不同色素对光的吸收有什么差别呢?如何设计实验探究?★叶绿素a和叶绿素b主要吸收 。★类胡萝卜素主要吸收 。蓝紫光和红光蓝紫光植物基本不吸收绿光(4)右图中的①是类胡萝卜素。( )(5)叶绿体能吸收紫外光和红外光用于光合作用。( )白光、蓝紫光和红光幼苗的长势比较:_____________丙>乙>甲绿光蓝光可见光Q1:植物工厂采用什么颜色的玻璃建造大棚?Q2:若要依靠LED灯等人工光源进行补充,你会选择怎样光质的光源补光呢?无色透明课本p101绿色植物细胞光合色素E.叶绿体具有吸收光能的功能光合色素位于高等植物细胞的叶绿体中叶绿体除了吸收光能外,还有什么功能呢?二、叶绿体的功能与结构【资料1:1881年恩格尔曼的实验】P101讨论1、2【选材巧妙】(1)好氧细菌——(2)水绵——(1)用极细的光束照射,目的是形成 的对比;(2)没有空气的黑暗环境,目的是排除对 的干扰;(3)临时装片再暴露在光下的实验,目的是?氧气(因变量)、光(自变量)有光、无光(前后对照)再次验证实验结果【设计巧妙】叶绿体呈螺旋式带状,便于观察。可确定释放氧气的部位。【结论】叶绿体,在光照的条件下,光合作用释放O2(叶绿体是光合作用的场所)【资料2:恩格尔曼的第二个实验】P101讨论3、4叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放O2。功能1功能2叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础是?基粒叶绿体基质外膜内膜类囊体1234光合色素5(酶)、酶极大地扩展了受光面积叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础是?在叶绿体内部巨大的膜表面上,分布着许多吸收光能的色素分子,在类囊体膜上和叶绿体基质中,还有许多进行光合作用所必需的酶。判断:叶绿体内部巨大的膜表面主要指的是叶绿体的内膜。1克菠菜叶的类囊体的总面积竟有60m2,数量众多的基粒和类囊体,有什么作用?附着更多的光合色素和酶,极大地扩展了受光面积,吸收更多光能,加快光合作用的速率A.提取色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同B.如果以“绿叶”为实验材料,实验中没加碳酸钙也可能出现与“嫩黄叶”相似的结果C.如果将两组实验提取的色素放置在阳光和三棱镜之间,则吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域D.甲为“嫩黄叶”的实验结果,乙为“绿叶”的实验结果答案:B某兴趣小组选择了新鲜菠菜的“绿叶”和“嫩黄叶”分别做“绿叶中色素的提取和分离”实验。色素层析结果如下图所示,下列叙述正确的是( )下列关于光合色素的叙述,正确的是( )A.类胡萝卜素在层析液中的溶解度小于叶绿素B.叶绿素可吸收红外光和紫外光用于光合作用C.植物呈现绿色是由于叶绿素几乎不吸收绿光,而是把绿光反射出来D.变红枫叶的叶绿体中红色色素增加,叶绿素含量降低答案:C提取和分离绿叶中色素的正确顺序是( )A.剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→纸层析B.剪碎绿叶→研磨→加SiO2、CaCO3→过滤→画滤液细线→纸层析C.剪碎绿叶→过滤→研磨→色素滤液→画滤液细线→纸层析D.剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→铅笔画线→纸层析答案:A为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验,装片需要给予一定的条件,这些条件A 光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液B 光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液C 黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液D 黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液B使柳苗增重的物质主要来自于哪里?Q1:氧气时如何生成的?是来自于二氧化碳还是水?Q2:有机物是如何合成的?1937探究1:O2如何生成?19C末鲁宾和卡门希尔实验科学界普遍认为(CH2O)+ O2光 能叶绿体C O2 +H2O19411954阿尔农O2光 、氧化剂叶绿体H2OP103讨论1:P103讨论2:不能能没有排除叶绿体其他物质的影响,且没有直接观察到氧元素的转移用什么技术手段可观察到氧元素的转移?水的光解是一个相对独立的阶段同位素示踪法193719C末鲁宾和卡门希尔实验科学界普遍认为(CH2O)+ O2光 能叶绿体C O2 +H2O19411954同位素示踪法阿尔农根据所给材料,完成以下实验设计材料:H2O,CO2,H218O,C18O2,小球藻提出问题:光合作用中氧气来自H2O还是CO2做出假设: 。实验思路:第一组:给小球藻提供 ,第二组:给小球藻提供 ,一段时间后检测两组小球藻产生的O2是否含有18O。预期结果:H2O和C18O2光合作用中氧气来自H2OH218O和CO2探究1:O2如何生成?O2光 、氧化剂叶绿体H2O水的光解是一个相对独立的阶段193719C末鲁宾和卡门希尔实验科学界普遍认为(CH2O)+ O2光 能叶绿体C O2 +H2O19411954阿尔农光合作用释放的O2全部来自 ,并不来源于CO2H2O探究1:O2如何生成?O2光 、氧化剂叶绿体H2O水的光解是一个相对独立的阶段193719C末鲁宾和卡门希尔实验科学界普遍认为(CH2O)+ O2光 能叶绿体C O2 +H2O19411954阿尔农探究1:O2如何生成?O2光 、氧化剂叶绿体H2O水的光解是一个相对独立的阶段光合作用释放的O2全部来自 ,并不来源于CO2H2O补充:DCPIP是一种蓝色染料,能被NADPH还原成无色。在叶绿体悬浮液中加入DCPIP,给予光照,一段时间后发现有氧气释放,溶液变成无色。由此说明水的光解还相伴随着 。NADPH的合成光反应 暗反应条件场所物质变化能量变化联系探究1:O2如何生成?条件:场所:物质变化:能量变化:①水的光解:③ATP的合成:类囊体薄膜光、光合色素光能→ATP、NADPH中的化学能H++ NADP+NADPH+ e-光(活泼的还原剂、储存能量)、酶等ADP +Pi+能量酶ATPH2O → O2+H++e-酶酶光反应阶段②NADPH的合成:探究2:(CH2O)如何生成?拓展补充:【卡尔文实验】给容器内的小球藻提供14CO2,每隔一段时间取样,并立即杀死小球藻,分离光合产物,并检测其放射性。实验结果1:时间间隔为几分之一秒时,含14C的产物只有C3。实验结果2:时间间隔为5s时,含14C的产物只有C5、(CH20)。实验结果3:时间间隔为30s时,含14C的产物只有C3 、C5、(CH20)。根据实验结果尝试分析14C的转移途径。卡尔文继续研究CO2量的变化对C3、C5的影响,部分实验结果如下探究2:(CH2O)如何生成?条件:场所:物质变化:能量变化:① CO2的固定:叶绿体基质NADPH、ATPATP、NADPH中的化学能→有机物中的化学能2C3(CH2O) + C5、酶等CO2 + C5 2C3酶H+e_暗反应阶段② C3的还原酶ATP、NADPH的分解请写出14CO2 中C的转移途径14CO2 14C3(14CH2O)14C5(卡尔文循环)1. 光反应 暗反应(碳反应)场所物质变化 ①水的光解: 。 ① :。② : 。 ② :。③ : 。能量变化课前默写(不用抄题):科学家提取植物细胞中的叶绿体,将叶绿体膜破坏,分离出基质和基粒,用来研究光合作用的过程(如下表,表中“+”表示有或添加,“-”表示无或不添加)。下列条件下能产生葡萄糖的是( )选项 场所 光照 CO2 ATP NADPH C5A 基质 - + - + +B 基粒 + + - - +C 基质和基粒 - + - - -D 基质和基粒 + + - - +答案:DCO2O2NADPHNADP+ADP、PiATPC52C3CO2固定C3还原水的光解卡尔文循环光合色素吸收光能是否需要酶催化?思考1:ADP、Pi、NADP+的转移方向?从 叶绿体基质 到 类囊体薄膜思考2:停止光照,CO2供应充分,暗反应能否持续进行?理由是?思考3:给予光照,停止CO2供应, 光反应能否持续进行?理由是?物质联系:能量联系:暗反应光反应ATP、NADPHADP、Pi、NADP+光能→ATP、NADPH中的化学能→糖类中稳定的化学能紧密联系,能量转化与物质变化密不可分思考:取生理状况相同的植物进行实验。甲光照10分钟后黑暗处理10分钟;乙光照5秒,黑暗处理5秒,交替进行持续20分钟。比较两者光合作用制造的有机物的量:甲 乙。﹤乙处理中,光下产生的NADPH、ATP能及时再生,并及时参与暗反应,提高了光合作用的产物。判断:1、光反应中光能转换为化学能只储存于ATP中。2、光反应产生的ATP不能用于植物主动运输吸收无机盐离子。3、水的光解需要酶的催化,光合色素吸收光能需要酶的催化。4、暗反应只能在黑暗的条件下进行。光反应产生的ATP只能用于暗反应。项目 光反应阶段 暗反应阶段场所条件物质变化能量变化联系 叶绿体类囊体膜叶绿体基质中需光、色素和酶需多种酶①CO2的固定:②C3的还原:光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应为暗反应提供了 ;暗反应为光反应补充了 。光能ATP和NADPH中的化学能有机物中稳定的化学能①水的光解(分解为O2和H+)②ATP和NADPH的合成:NADPH和ATPADP 、Pi和NADP+紧密联系,能量转化与物质变化密不可分(书P104)NADPH和ATP1、在长期黑暗环境下,叶绿体能进行暗反应吗?2、不提供CO2,只给予光照,小球藻能独立地进行光反应吗?为什么?《大本P82 左下》1.将植物由光照环境迅速转移至黑暗环境后(CO2浓度不变),短时间内叶绿体内的C3含量 (增加/减少),其含量发生该变化的原因是:。C3还原 (C3消耗量)光照减弱ATP和NADPHC3 ↑增加CO2浓度不变CO2固定 (C3生产量)考虑来源、去路!!四、物质含量变化问题2.由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后,短期内叶绿体中ATP、ADP、NADPH、NADP+ 短期内的含量变化__________光质↑光反应↑NADPH生成↑ATP生成↑ADP、NADP+ ↓CO2浓度不变ATP、NADPH消耗不变ATP、NADPH↑↑↓四、物质含量变化问题1.若适当提高CO2浓度,短期内NADPH、NADP+的含量变化为: 。2.默写光合作用的总反应式。3.归纳产生ATP,消耗ATP的生命活动。课前复习1、光合作用强度的概念 P1052、光合速率表示方法:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。糖类(有机物)制造速率O2生成速率CO2固定速率(光合速率)五、光合作用原理的应用水O2CO2H2O光能叶绿体(CH2O)++温度CO2浓度根据反应式说出影响光合速率因素有哪些 光矿质元素光照强度光质酶光合色素1、内因(植物自身因素)1)光(光照强度、光质)2)CO2浓度3)温度4)水 5)矿质元素(无机营养) 6)病虫害3、影响光合作用速率的因素主要2、外因(环境因素)——光合色素含量、酶数量/活性4、探究:光照强度对光合作用强度的影响(书p105)控制变量 变量的设置或检测自变量因变量无关变量 光照强度光合作用强度圆叶片的大小、总数量, CO2浓度、温度、LED灯的功率调整光源与烧杯(叶片)之间的距离观测单位时间内叶片上浮的数量相同且适宜浓度NaHCO3溶液冷光源黑暗处2.预处理: 按照下图操作,反复几次,除去叶肉细胞间隙气体,叶片全部沉到水底(why?),然后取出。抽气后,叶片下沉的原因:抽气后,细胞间隙充满了水1.制作圆形小叶片:打孔,避开大的叶脉?3.准备:放入黑暗处?盛有清水的烧杯中待用。防止叶片进行提前进行光合作用光照一段时间后,叶片上浮的原因:光合作用后,细胞间隙充满了氧气叶脉中无叶绿体CO2浓度、 温度判断:遇到连续阴雨天气,可通过提高温室中CO2浓度提高大棚蔬菜产量。(小本p39:8A)适当补光主要限制外因:4、探究:光照强度对光合作用强度的影响(书p105)结论:在一定光照强度范围内,光照强度越大,光合作用强度(速率)越大。进一步探究:若想利用小叶上浮数量法探究CO2对光合速率的影响,如何改变操作?三组加入不同浓度的NaHCO3溶液;保持灯与烧杯距离相同;其他操作不变。5、CO2对光合作用强度的影响P结合右图分析,大棚种植时具体可采取什么措施提高光合速率?②“正其行,通其风”作用:有机物被微生物氧化分解为无机物,并产生CO2供农作物利用。光照强度、温度③施有机肥①投入干冰(受外界环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况影响)主要限制外因:5、CO2对光合作用强度的影响课本P104第3段:绿叶通过气孔从外界吸收CO2最适温度应用:结合上图分析,如何能有效提高大棚蔬菜的产量?白天适当提高温度,晚上适当降低温度,保证有机物积累较多,提高蔬菜产量。6、温度对光合作用强度的影响“早穿棉袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”应用:思考:干旱早期植物光合速率下降,主要抑制光反应还是暗反应?合理灌溉,防止干旱干旱早期(缺水),植物为了降低 作用而关闭 ,导致 ,影响植物的 阶段,光合作用 。蒸腾部分气孔暗反应CO2进入受阻减弱导致气孔关闭的常见环境因素:干旱、高温7、H2O对光合作用强度的影响在光照最强的夏季中午,由于气孔关闭,光合作用不但不能继续增强,反而下降,主要原因是( )A.水分解产生的NADPH的数量不足B.暗反应过程中C3的产生量不足C.叶绿体利用光能合成的ATP的数量不足D.水分含量减少答案:B(N---叶绿素、酶及ATP等)(P---ATP及类囊体膜等)(Mg---叶绿素)合理施肥应用:举例说明,为什么缺Mg、N、P等矿质元素会抑制光合速率?7、矿质元素对光合作用强度的影响课本P106 拓展应用1(1)7—10时的光合作用强度不断增强的原因_________________________。(2)10—12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是________________。(3)14-17时的光合作用强度不断下降的原因是__________________。(4)从图中可以看出,限制光合作用的因素有________________。(5)依据本题提供的信息,提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。光照强度不断增强温度升高,蒸腾作用加强,为减少水分蒸发,气孔大量关闭,二氧化碳供应减少,导致光合作用强度明显减弱。光照强度不断减弱。光照强度、温度控制光照强度、温度等。如适时补光、遮阴、喷淋降温等。观测到的O2产生量=光合作用实际的O2产生量-呼吸作用的O2消耗量真光合速率呼吸速率净光合速率=—六、光合作用与呼吸作用的联系吸收固定净光合真光合产生释放①文字描述净光合真光合描述 真光合 净光合CO2O2有机物固定量吸收量产生量释放量制造量积累量思考:1、如何测量绿色植物的呼吸速率?2、如何测量绿色植物的真正光合速率?呼吸速率=黑暗中吸收O2的速率/黑暗中释放CO2的速率真光合速率=CO2的吸收速率+黑暗中释放CO2的速率O2的释放速率+黑暗中吸收O2的速率真光合速率=净光合速率+呼吸速率只进行呼吸作用呼吸作用=光合作用呼吸作用﹤光合作用(黑暗)呼吸作用﹥光合作用②比较呼吸作用和光合作用的强度下图表示夏季某地一密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化。下列能正确表示E点时单位时间内棚内植株固定的CO2总量与消耗的O2总量之比(体积比)的是( )答案:BO2产生速率净光合速率③曲线判断CO2吸收量真正光合速率光照强度CO2释放量0BCDA0呼’=光’只进行呼吸作用光补偿点:光合速率与呼吸速率相等时的光照强度呼吸速率光饱和点:光合速率达到最大时所需的最小光照强度(1)细胞呼吸的强度是 。 (2)C点的真正光合作用强度 = _________ (3)若一天光照24小时,光照强度大于 点,植物才能正常生长64有机物制造量/CO2固定量/O2产生量【变式】将一植物放在密闭玻璃罩内,用CO2浓度测定仪测得该玻璃罩内CO2浓度一天24h的变化情况。(1)图中D点时,光合作用速率_______(填“大于”、“小于”或“等于”)细胞呼吸速率。(2)一天中,植物是否生长了?原因是?等于是。一天内玻璃罩内CO2浓度下降,说明一天内光合作用制造的有机物总量大于 呼吸作用消耗的有机物量,有机物积累。课前小测:文字描述 真光合 净光合CO2O2有机物1.3.植物一天能否生长的判断依据是: 。4.右图b-c段细胞内C3积累速率的变化趋势是 ,原因是 。2.若以CO2作为观测指标,可如何测定植物的真光合速率?下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吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是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、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强答案:B下图表示在光照下和黑暗中温度对某种植物CO2吸收量和释放量的影响。已知除了温度变化之外,其他环境条件(如光照强度等)不变。下列说法正确的是( )A.根据图中曲线无法确定细胞呼吸的最适温度B.光照下CO2的吸收量表示光合作用所同化的CO2量C.图中A点表示光合作用强度与呼吸作用强度相等(大小关系是?)D.环境温度超过25 ℃时,植物体内有机物的量会减少答案:A将某绿色植物放在特定的实验装置中,研究温度对光合作用与呼吸作用的影响(其他实验条件都是理想的),实验以CO2的吸收量和释放量为指标,实验结果如下表所示(单位:mg·h-1)。下列对该表数据的分析,错误的是(A)项目 温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35光照下CO2的吸收量 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00黑暗中CO2的释放量 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50A.昼夜不停地光照,在35 ℃时该植物不能生长B.昼夜不停地光照,在25 ℃时该植物生长得最快C.每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,在20 ℃时该植物积累的有机物最多D.每天交替进行12 h光照、12 h黑暗,在10 ℃时该植物积累的有机物是30 ℃时的2倍1天积累多少有机物如何计算?七、光合速率和呼吸速率的测定方法②如图所示的实验操作方法,测定的速率是 。③如果要测定实际光合速率,还需测定是 ,如何设计实验?净光合速率呼吸速率置于黑暗条件,NaHCO3溶液更换成等量NaOH溶液,其他条件不变黑暗④如何排除物理误差,校正装置?换成等量同种杀死的植物,其他条件不变光下①液滴移动取决于:瓶中_______含量的变化O2《大本》P134:2下表是采用黑白瓶(不透光瓶和可透光瓶)测定夏季某池塘不同深度水体中初始平均O2质量浓度与24 h后平均O2质量浓度,并比较计算后的数据。水深/m 1 2 3 4白瓶中O2质量 浓度/(g·m-3) +3 +1.5 0 -1黑瓶中O2质量 浓度/(g·m-3) -1.5 -1.5 -1.5 -1.5下列有关分析正确的是( )A.水深1 m处白瓶中水生植物24 h制造的氧气为 3 g/m3B.水深2 m处黑瓶中水生植物不能进行水的光解,但能进行C3的还原C.水深3 m处白瓶中水生植物产生ATP的细胞器是叶绿体和线粒体D.水深4 m处白瓶和黑瓶中的水生植物均不进行光合作用七、光合速率和呼吸速率的测定方法想要测定真光合速率还需要什么条件?CO2+H2O (CH2O)+O2酶NH3+O2 HNO2+H2O+能量HNO2+O2 HNO3+能量八、化能合成作用无机物氧化时释放的能量代表生物:硝化细菌绿色植物、蓝细菌、硝化细菌自养生物还是异养生物?自养生物:p102(1)CO2浓度增加,作物光合作用速率发生的变化是___________ ;出现这种变化的原因是_________________________________。增加CO2增加,其单位时间内与C5结合形成的C3也会增加,暗反应加快,因此在光照充足的情况下,光反应也加快,故光合作用速率增加。(2) 在CO2浓度倍增时,光合作用速率并未倍增,此时限制光合作用速率增加的因素可能是 。NADPH和ATP的供应限制;固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多,抑制暗反应进行等制约因素。(3)丙组的光合作用速率比甲组低。有人推测可能是因为作物长期处于高浓度CO2环境而降低了固定CO2的酶的活性。这一推测成立吗?为什么?可能成立,若植物长期处于CO2倍增下,降低了固定CO2的酶含量或者活性,当恢复到大气CO2浓度后,已经降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢复,又失去了高浓度CO2的优势,因此会表现出比大气CO2浓度下更低的光合速率。 展开更多...... 收起↑ 资源预览