高中生物必修一《第4节 光合作用与能量转化》ppt课件-统编人教版

这是一份高中生物必修一《第4节 光合作用与能量转化》ppt课件-统编人教版，共60页。
光合作用与能量转化叶子概念车 叶子概念车是一款能够充分利用太阳能、风能以及空气中的二氧化碳从而产生电能驱动的新能源汽车。车顶的大叶子是一部的光电转化器，能把太阳能转化为电能。光能转化为细胞能够 的过程称为光合作用。绿叶中通过什么物质捕获并转化光能呢？利用的化学能玉米（白化苗）玉米（正常苗）白化苗由于不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。捕获光能的色素正常幼苗能进行光合作用制造有机养料白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料这说明光合作用需要色素去捕获光能。1.为什么有些植物的叶片不是绿色的?2.为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？ 呈绿色是因为叶子中含色素，到了秋天叶子变黄，说明所含的色素很可能不止一种。1.探究绿叶中色素的种类，说明各种色素的作用。（重、难点）2.说出叶绿体的结构和功能。（重点）学习目标提取原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，用无水乙醇提取色素。纸层析法：绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，这样，绿叶中的色素就在扩散过程中分开。分离原理（一）实验：绿叶中色素的提取和分离一、捕获光能的色素1.实验原理一、捕获光能的色素（一）实验：绿叶中色素的提取和分离1、实验原理 思考：如何提取？如何分离色素？ 使用无水乙醇提取绿叶中的色素。 纸层析法：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得快；反之则慢。一、捕获光能的色素（一）实验：绿叶中色素的提取和分离2、目的要求 ①进行绿叶中色素的提取和分离 ②探究绿叶中含有几种色素 四、方法步骤剪碎加药品研磨过滤无水乙醇：提取色素二氧化硅：有助于研磨充分碳酸钙：防止研磨中色素被破坏防止溶剂挥发，充分溶解色素迅速、充分研磨：单层尼龙布试管口塞紧试管口加棉花防挥发取经干燥处理的滤纸，将滤纸剪成长6cm，宽1cm的滤纸条，剪去一端的两角，在距离剪角端1cm处用铅笔画一条横线剪去两角的目的是使层析液扩散均匀同时到达滤液细线 ③画滤液细线要求： 细直齐 干燥后重复1—2次防止色素带重叠而影响分离效果 积累更多的色素 ④分离绿叶中的色素要求：层析液不能没及滤液线★培养皿加盖防挥发防止色素溶解于层析液中而无法分离 ⑤观察和记录讨论：滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？排序越上面，说明该色素在层析液的溶解度越 扩散速率越 。色素带越宽，说明该色素含量越 。高快多胡叶ab①从色素带的位置可知各种色素在层析液中溶解度的高低依次是：胡萝卜素﹥叶黄素﹥叶绿素a﹥叶绿素b。②从色素带的宽度可知各种色素的含量一般是：叶绿素a ﹥叶绿素b ﹥叶黄素﹥胡萝卜素。结果分析实验注意事项1、无水乙醇和层析液都是（ ）的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2、用干燥的定性滤纸，因为（ ） 3、滤纸条一端剪去两个角是因为滤纸条边缘扩散快，中间扩散慢，（ ） 其透性好，吸收滤液较多易挥发且有一定毒性保证使滤液能同步到达滤液细线4、滤液细线细、直、齐是（ ）5、重复画滤液细线2-3次，是为了（ ）6、层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素( )中而无法分离防止色素带重叠而影响分离效果 积累更多的色素溶解于层析液★二、说明色素的种类和功能绿叶中的色素功能：吸收、传递和转化光能捕获光能的色素绿叶中色素的作用绿叶中的色素提取液现象：光屏出现明显的色光带现象：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。吸收光能的百分比0波长50100图：叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱1.正常银杏的叶为什么呈绿色？ 叶绿体中叶绿素的含量多，且对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以呈绿色；3.大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的塑料薄膜最好？白色或无色2、秋季为什么变黄了？ 秋季，叶片的叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。色素的功能叶绿体色素具有吸收光能、传递光能、转化光能的作用返回这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？叶绿体结构模式图外膜内膜基粒基质每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。二、叶绿体的结构和功能1.叶绿体结构色素分布：类囊体薄膜上酶分布：类囊体薄膜和基质现象：分析：在没有空气的黑暗环境中，用极细的光束照射水绵好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。恩格尔曼的实验叶绿体的功能在没有空气的光亮环境中现象：分析：产生氧气的部位是叶绿体。好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。结论：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 选材好。 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察； 用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。 设计妙。 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； 用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。恩格尔曼实验的巧妙之处 叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。叶绿体的功能 课本P101叶绿体含光合色素所以说叶绿体是进行光合作用的结构基础。位于基粒类囊体上含光合酶位于基粒上（少量）位于基质中（大量）总结P101叶绿素类胡萝卜素叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）（吸收红光和蓝紫光）（吸收蓝紫光）含量约占3/4含量约占1/4叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。光合作用的色素课堂小结例1、如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离的情况，以下说法正确的是（　　） A.四种色素都溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大B.丙、丁两种色素主要吸收蓝紫光和红光C.菠菜发黄的原因是色素甲、乙的含量减少D.水稻在开花时节，叶片中色素含量是（甲+乙）＜（丙+丁）C下列关于叶绿体的描述，正确的是（ ）A．叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光B．光学显微镜可以观察到类囊体C．叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶D．基粒由类囊体堆叠而成【典型例题】D再见光合作用的原理和应用光合作用的概念 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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。原料：二氧化碳 水产物：糖类 氧气场所：叶绿体条件：光 , 多种酶（1）光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？（2）你能用一个化学反应式表示出来吗?人们是如何发现光合作用过程的呢？阅读课本P102，解决讨论题1/2/3 C18O2 CO2 O218O2（一）（二）1839 美国科学家 鲁宾、卡门结论：光合作用释放的氧气来自水。同位素标记法二、光合作用的过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光反应阶段水在光下分解O2[H]2C3场所：条件：叶绿体基质多种酶多种酶参加催化暗反应阶段卡尔文循环光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）暗反应阶段（叶绿体基质）光能叶绿体中的色素18O2ATP水在光下分解酶C18O22C3C5（CH218O）多种酶参加催化固 定供氢ADP+Pi供能还原[H]H218O光合作用总反应式：CO2+H2O叶绿体光能(CH2O)+O2讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加减少或没有增加增加减少减少增加光反应阶段与暗反应阶段的比较类囊体的薄膜上叶绿体的基质中需光、色素和酶ATP、CO2\NADPH,需多种酶光能转变为ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能P104 整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？物质变化：无机物能量变化：光能光合作用的实质：合成有机物，储存能量。有机物糖类等有机物中的化学能特别说明：光合作用的产物除糖类和氧外，还有氨基酸、脂肪等有机物三、光合作用的意义①把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质,而且是人和动物的食物来源.②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的能量来源.③维持了大气成分的基本稳定自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物 （四）、化能合成作用——氧化某些无机物所释放的能量来制造有机物 例如：硝化细菌（四）、化能合成作用同步P113都能将CO2和H2O等无机物合成有机物有机物分解水的光解用于暗反应C3的还原与O2结合生成水ADP+Pi+光能 ATP用于C3的还原，转换成有机物中稳定的化学能有机物分解释放的能量用于各种需能的生命活动光合作用与细胞呼吸过程中【H]和ATP 的来源、去路的比较只用于自身物质合成，不用于生命活动 例1、 光合作用过程中，消耗ATP和产生ATP的部位在叶绿体中依次为 ( ) ①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜 A．③② B．③④ C．①② D．④③B例2、科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在一般植物体内光合作用中的转移途径是（ ）A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖B．二氧化碳→ATP→葡萄糖C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖D光合作用原理的应用新疆哈密瓜以“甜”著称。新疆哈密瓜为什么那么甜？光合作用的过程思考：1、影响光合作用的因素有哪些？ 2、如何表示“光合作用强度”？影响光合作用强度的因素： 内因：色素的含量、酶的数量和活性 外因：光照强度、CO2浓度、温度、水分、矿质元素等光合作用强度（光合速率）的表示方法： 用单位时间内反应物的“消耗量”或生成物的“产生量”表示多因子对光合速率的影响的分析思路①曲线分析：P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。★光照强度是影响光合作用的主要因素。_|图解图说|1、实验流程打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上 打出(直径＝1cm) ↓抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽 出叶片内气体(O2等) ↓ 将小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的 烧杯中 ，不同光强照射 　　↓对照实验及结果：小圆形 叶片浮上来探究：光照强度对光合作用的影响1．探究光照强度对光合作用强度的影响 (1)分析实验中叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因： ①叶片下沉的原因：________________________。 ②光照后上浮的原因：_____________________________。 (2)实验中观察的指标(因变量)： ____________________________。探究点一　光照强度对光合作用的影响叶片中的气体被抽出 叶片通过光合作用产生了氧气 单位时间内叶片浮起的数量 (2)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。3.实验结果和结论（1）实验结果光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等产物的生成数量来表示。光合作用的强度：可以通过一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。光合作用与细胞呼吸之间的气体变化下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示，据图判断生理过程。图①：表示黑暗中，只进行细胞呼吸；图②：表示细胞呼吸速率＞光合作用速率；图③：表示细胞呼吸速率＝光合作用速率；图④：表示细胞呼吸速率＜光合作用速率。1.光照强度真正光合速率=净光合速率+呼吸速率影响光合作用强度的因素A点：只进行呼吸作用B点：光合=呼吸（光补偿点）C点：光合作用达到最大AB段：光合呼吸 阴生植物的光补偿点、光饱和点 小于 阳生植物(1)光补偿点与光饱和点的移动规律应用：控制好光强 措施：①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上；②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。 ★大棚中增加CO2浓度提高作物光合作用。 曲线分析：CO2浓度很低时，绿色植物不能进行光合作用，A进行光合作用所需CO2的最低浓度 。CO2饱和点(B）光合速率和呼吸速率相等时的CO2浓度称为CO2补偿点（A点）2.CO2浓度应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度措施：①多施有机肥或农家肥； ②大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量；③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。3、温度——影响酶的活性①光合作用是在 的催化下的，温度直接影响 ；②B点表示： ；③BC段表示： ； 酶的活性酶此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降应用：白天适当升温提高光合速率 夜晚适当降温降低呼吸速率★缺水时气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞，使光合速率下降。4.水1、光合作用的原料；2、植物体内各种生化 反应的介质；3、影响气孔的开闭。OA段：在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快 A点的含义是：温度过高，气孔关闭， CO2供应不足光合速率下降4.矿质元素合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。 N：酶及ATP的重要组分P：磷脂、ATP的重要组分；维持叶绿体膜的正常结构和功能Mg：叶绿素的重要组分K：既使茎秆健壮抗倒伏，同时又促进淀粉的形成和向储存器官（块茎）的运输。1．光合作用与有氧呼吸的联系探究点二　光合作用和细胞呼吸的关系2、真正光合作用速率=表观光合速率+呼吸速率真正（有机物制造量、氧气消耗量、二氧化碳产生量）表观（有机物积累量、氧气吸收量、二氧化碳释放量）有机物积累量=光合作用制造量-呼吸作用消耗量3.绿色植物24 h内有机物的“制造”、“消耗”与积累①积累有机物时间段： 段。②制造有机物时间段： 段。③消耗有机物时间段： 段。④一天中有机物积累最多的时间点： 点。CEBFOGE同步P113(1)光合作用和有氧呼吸过程中都产生[H]，它们的来源和用途分别是怎样的？提示　光合作用过程产生的[H]来自水，用于暗反应过程中C3的还原；有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，来自葡萄糖和水，用于第三阶段与O2结合成水。(2)光合作用和有氧呼吸分别在哪个阶段产生ATP？分别有什么用途？提示　光合作用的光反应阶段产生ATP，用于暗反应阶段C3的还原；有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，用于各项生命活动。2、通过实验测得一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况如下图所示。乙图中所示细胞发生的情况与甲图中A点、AB段、B点、BC段依次相符的一项是(　　)A.①②③④ B.③①②④ C.④②③① D.②①③④D3．利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率 (1)装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可_____________________；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可____________，保证了容器内CO2浓度的恒定。吸收容器中的CO2 提供CO2