第三章- 第二节 光合作用——光能的捕获和转换（课件PPT）

第二节光合作用——光能的捕获和转换第三章高中生物学 必修11. 说出绿叶中光合色素的种类和作用。2. 说出叶绿体的结构和功能。3. 说出光合作用的过程以及对光合作用的认识。4. 简述化能合成作用。学习目标 “青青园中葵，朝露待日稀。阳春布德泽，万物生光辉。”这首古诗描述的景象，可以说是对“万物生长靠太阳”最唯美的诠释。没有植物的光合作用（photosynthesis)就没有草木威霾、鸟兽成群的和谐景象，更没有我们人类的生存和发展（图4-20)。光合作用的机理是什么？光能是如何被捕获并储存的？人们对光合作用的探究经历了怎样的历程？01捕获光能的色素和结构发现光合作用萨克斯的实验中，把天竺葵放在暗处几小时的目的是什么？发现光合作用 发现光合作用 [资料3] 1941年，美国生物化学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)制备了含有少量同位素18O的水和碳酸氢盐，其中碳酸氢盐能为水生植物提供二氧化碳。在适宜光照下，给3组小球藻提供含有不同比率18O的水和碳酸氢盐，一段时间后检测光合产物氧气中含18O的比率，结果见下表。发现光合作用 从鲁宾和卡门的实验可以看出，光合作用产生的氧气来自哪种物质？绿叶中色素的提取和分离1.实验原理（1）色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。（2）不同种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。2.方法步骤(1)提取绿叶中的色素（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏）(2)制备滤纸条 (3) 画滤液细线 (要重复画一到两次，每次待滤液干后再画)。（4）分离绿叶中的色素 （注意：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，而不能在滤纸上扩散。）（5）观察与记录绿叶中色素的提取和分离1.色素种类和颜色2. 叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光 [资料4] 1881年，德国科学家恩格尔曼（C.Engelmann)把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧菌的临时装片放在无氧的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察，发现需氧菌只集中在叶绿体受光照部位附近（图a)。如果把上述临时装片完全暴露在光下，需氧菌则集中在叶绿体所有受光照部位周围（图b)。叶绿体的功能 紧接着，他又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 【资料5】在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。讨论 1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？ 2.恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？ 3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ 4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？叶绿体的功能1.恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。 2.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。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。02光合作用的过程1.光合作用的概念 光合作用是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。2.总反应式 讨论 1.希尔的实验说明水的光解产生氧气，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？ 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？讨论 3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ 4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。1.光合作用两个阶段 （1）光反应阶段 （光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行） （2）暗反应阶段 （光合作用第二个阶段的化学反应，有没有光都能进行） 2.光合作用过程图解3.光合作用过程注：H2O → H+ + O2 NADP+ + H+ → NADPH比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解； ATP的生成CO2的固定； C3的还原 ATP中活 跃化学能光能ATP中活 跃化学能有机物中稳定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。二、光合作用的原理4.比较光反应和暗反应 利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来把无机合成有机物。少数的细菌，如硝化细菌。2NH3+3O2 2HNO2 + 2H2O + 能量2HNO2+O2 2HNO3 + 能量举例：硝化细菌的化能合成作用6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2能量谢 谢！