
第四節(jié)
能量之源—光與光合作用
一 捕獲光能的色素和結構
二 光合作用的原理和應用
太陽的光能又是通過什么途徑進入植物體內的?
植物細胞為什么能捕獲光能呢?
捕獲光能的色素葉綠體的結構
一 捕獲光能的色素和結構
為什么有些植物的葉片不是綠色的?
為什么有些植物的葉片在不同時期顏色不同呢?
綠葉中會有哪些種類的色素呢? 它們分別是什么顏色的? 各種色素在綠葉的含量相同嗎?
綠葉中色素的提取和分離
一、捕獲光能的色素和結構
對大多數生物,活細胞所需能量的最終源頭是_______。
濾紙上色帶的排列順序如何?寬窄如何?說明什么?
1、韭黃和蒜黃是怎樣培養(yǎng)出來的?2、葉綠素的形成需要哪些條件?
葉綠素占到葉綠體中色素總量的3/4,是光合作用中的主要色素。
為什么植物的葉片呈現(xiàn)綠色?
光照到物體表面后,該物體又將這種顏色的光反射出來,就是我們所見到的顏色。對植物而言,除了部分橙光、黃光和大部分綠光被反射外,其他的基本上都被葉綠素分子吸收了,所以植物的葉片呈現(xiàn)綠色。
葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光
葉片為什么往往是綠色的呢?
這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位呢?
1880年,恩格爾曼的實驗
結論: 氧是由 葉綠體釋放出來的, 葉綠體是光合作用的場所。 光合作用需要光照。
這些囊狀結構稱為類囊體,吸收光能的四種色素,就分布在類囊體的薄膜上。 葉綠體是進行光合作用的場所,它內部巨大膜表面上,不僅分布著許多吸收光能的色素分子,還有許多進行光合作用所必需的酶。
光合作用在葉綠體中是怎樣進行的呢?
結論:水分是植物建造自身的原料。
17世紀海爾蒙特栽培的柳樹實驗
結論:植物可以更新空氣
有人重復了普利斯特利的實驗,得到相反的結果,所以有人認為植物也能使空氣變污濁?
1779年,荷蘭科學家英格豪斯的實驗;1785年,明確綠葉在光下放出的是氧氣,吸收的是二氧化碳;1845年,梅耶指出,植物在進行光合作用時,把光能轉變成化學能儲存起來;
1864年,薩克斯(德)的實驗
(置于暗處幾小時)思考:目的是什么?
1864年,(德)薩克斯的實驗
綠色葉片中光合作用中產生了淀粉;
20世紀30年代,魯賓和卡門(美)的同位素標記實驗:
結論: 光合作用產生的氧氣全部來自水,而不是來自CO2。
光合作用的概念:是指綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并且釋放出氧氣的過程。
什么是光合作用呢?
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
光合作用的過程
過程:光反應階段和暗反應階段的比較
光能轉換成電能再變成活躍的化學能(ATP、NADPH中)
活躍的化學能變成穩(wěn)定的化學能
光反應為暗反應提供NADPH和ATP
暗反應產生的ADP和Pi為光反應合成ATP提供原料
水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATP ADP+Pi → ATP
CO2的固定CO2+C5 →2C3三碳的還原2C3 → →C6H12O6
酶ATP [H]
包括人類在內的幾乎所有生物的生存提供了物質來源和能量來源 維持大氣中氧氣和二氧化碳含量的相對穩(wěn)定 促進生物進化 從物質轉變和能量轉變的過程來看,光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝
真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率
a—b: CO2太低,農作物消耗光合產物; b—c: 隨CO2的濃度增加,光合作用強度增強; c—d: CO2濃度再增加,光合作用強度保持不變; d—e: CO2深度超過一定限度,將引起原生質體中毒或氣孔關閉,抑制光合作用。
N:光合酶及NADP+和ATP的重要組分P:NADP+和ATP的重要組分;維持葉綠體正常結構和功能K:促進光合產物向貯藏器官運輸Mg:葉綠素的重要組分
影響光能利用率的因素在生產中的應用:
( 合理密植:間種、套種 )
4、礦質元素( 合理施肥)
①圖中A點含義: ;②B點含義: ;③C點表示: ;④若甲曲線代表陽生植物,則乙曲線代表 植物。
光照強度為0,只進行呼吸作用
光合作用與呼吸作用強度相等,稱為光補償點
光合作用強度不再隨光照強度增強而增強,稱為光飽和點
應根據植物的生活習性因地制宜地種植植物。
光補償點、光飽和點 : 陽生植物 陰生植物
圖中A點表示: 。
CO2濃度達到植物所需的最大值,光合速率不再上升
①光合作用是在 的催化下進行的,溫度直接影響 ;②B點表示: ;③BC段表示: ;
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
若白天光照充足,下列哪種條件對農作物增產有利 A.晝夜恒溫25℃ B.白天溫度25℃,夜間溫度15℃ C.晝夜恒溫15℃ D.白天溫度30℃,夜間溫度15℃
用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長狀況相同的天竺葵,光照相同的時間后,罩內O2最少的是[ ]A.綠色罩 B.紅色罩C.藍色罩 D.紫色罩
下列措施中,不會提高溫室蔬菜產量的是( ) A、增大O2濃度 B、增大CO2濃度 C、增強光照 D、調節(jié)室溫
五、光合作用和呼吸作用中的化學計算
光合作用反應式:6CO2+12H2O→C6H12O6+6O2+6H2O
呼吸作用反應式:有氧:C6H12O6+6O2+6H2O→ 6CO2+12H2O無氧:C6H12O6→2C2H5OH+2CO2 (植物)
實測CO2吸收量=光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2釋放量實測O2釋放量=光合作用O2釋放量-呼吸作用O2消耗量
【例題1】測定植物光合作用的速率,最簡單有效的方法是測定: A.植物體內葡萄糖的氧化量 B.植物體內葉綠體的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物體內水的消耗量
【例題2】如果做一個實驗測定藻類植物是否完成光反應,最好是檢測其: A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧氣的釋放 D.CO2的吸收量
〖例3〗將某一綠色植物置于密閉的玻璃容器內,在一定條件下不給光照,CO2的含量每小時增加8mg,給予充足光照后,容器內CO2的含量每小時減少36mg,若上述光照條件下光合作用每小時能產生葡萄糖30mg,請回答: ?。?)比較在上述條件下,光照時呼吸作用的強度與黑暗時呼吸作用的強度差是 mg?! 。?)在光照時,該植物每小時葡萄糖凈生產量是 mg?! 。?)若一晝夜中先光照4小時,接著放置在黑暗情況下20小時,該植物體內有機物含量變化 是(填增加或減少) ?! 。?)若要使這株植物有更多的有機物積累, 你認為可采取的措施是: 。
?、傺娱L光照時間;②降低夜間溫度;③增加CO2濃度。
自然界中少數種類的細菌,雖然細胞內沒有色素,不能進行光合作用,但是能夠體外環(huán)境中某些無機物釋放的能量來制造有機物,這種合成作用,叫做化能合成作用。
以光為能源,以CO2和H2O(無機物)為原料合成糖類(有機物),糖類中儲存著由光能轉換來的能量。例如綠色植物。
只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數的細菌。
利用環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數的細菌,如硝化細菌。
所需的能量來源不同(光能、化學能)
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。
2.光合作用的實質是:把______和_______轉變?yōu)橛袡C物,把_______轉變成_______,貯藏在有機物中。
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。
下圖是光合作用過程圖解,請分析后回答下列問題:
①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______,它被傳遞到葉綠體的______部位,用于_________ 。③圖中D是____,在葉綠體中合成D所需的能量來自______④圖中G________,F是__________,J是_____________⑤圖中的H表示_______, H為I提供__________
1、在光合作用的暗反應過程中,沒有被消耗掉的是( ) A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2
2、與光合作用光反應有關的是( )①H2O ②ATP ③ADP ④CO2A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
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,此時葉肉細胞內的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
4、光合作用的過程可分為光反應和暗反應兩個階段,下列說法正確的是( ) A.葉綠體類囊體膜上進行光反應和暗反應 B.葉綠體類囊體膜上進行暗反應,不進行光反應 C.葉綠體基質中可進行光反應和暗反應 D.葉綠體基質中進行暗反應,不進行光反應
5、光合作用過程中,產生ADP和消耗ADP的 部位在葉綠體中依次為 ( ) ①外膜 ②內膜 ③基質 ④類囊體膜 A.③② B.③④ C.①② D.④③
6、光合作用過程的正確順序是(?。俣趸嫉墓潭? ②氧氣的釋放 ③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤7、在暗反應中,固定二氧化碳的物質是(?。粒蓟衔铩。拢逄蓟衔铮茫郏龋荨 。模鯕狻?br/>8、在光照充足的環(huán)境里,將黑藻放入含有18O的水中,過一段時間后,分析18O放射性標記,最先( )A、在植物體內的葡萄糖中發(fā)現(xiàn) B、在植物體內的淀粉中發(fā)現(xiàn)C、在植物體內的淀粉、脂肪、蛋白質中均可發(fā)現(xiàn) D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn)
9、某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子,14C的轉移途徑是( ) A、CO2 葉綠體 ATP B、CO2 葉綠素 ATP C、CO2 乙醇 糖類 D、CO2 三碳化合物 糖類
10、在光合作用過程中,能量的轉移途徑是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 ATP CO2 葡萄糖
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