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高中生物沪科技版（2020）必修1第4节 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中一等奖教学课件ppt
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这是一份高中生物沪科技版（2020）必修1第4节 叶绿体将光能转换并储存在糖分子中一等奖教学课件ppt，共32页。PPT课件主要包含了叶绿体色素吸收光谱，实验材料，光反应过程，碳反应条件和场所，碳反应过程，光合作用能量变化，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
细胞通过分解有机分子获取能量
阳光不仅给我们带来光明和温暖，更是生命活动的能量源泉。 阳光下，植物进行光合作用，吸收 CO2，合成糖并释放出 O2。此过程发生在植物细胞的什么结构中？植物吸收的 CO2 如何转换为糖分子？光合作用的发生需要哪些条件？
探究植物进行光合作用的条件
思考与讨论：1. 你的预测与实际结果相同吗？为什么？2. 根据实验结果，分析植物进行光合作用需要的条件和发生的部位，并说明理由。
取6支大试管，按照表的处理方法分别添加试剂和材料，放入烧杯中进行35℃水浴；将灯放置在距烧杯约10cm处，模拟光照。观察并记录各个试管中的气泡产生量（反映光合作用强弱）。
1．叶绿体是植物光合作用场所
光合作用主要发生在植物的绿色部位：这些部位有叶绿体1.叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形(1)结构 ↓决定(2)功能：类囊体膜上分布着丰富的与光合作用有关的色素和蛋白质，是光能吸收和转换的场所。
叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础
(1)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。 (2)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。补充：（3）稳定的反应场所（双层膜保护内部，控制物质进出）。（4）极大的受光面积（类囊体结构）
高等植物叶绿体中的色素
①叶绿素：包括叶绿素a和叶绿素b； ②类胡萝卜素：包括胡萝卜素和叶黄素。
恩格曼的光合作用光谱实验
1883年 , 德国科学家恩格曼利用水绵和需氧的运动细菌，对光合作用的有效光源进行了探索。恩格曼把一束丝状的水绵放在显微镜的载玻片上，同时在水绵周边滴加含有需氧细菌的溶液。通过调整棱镜，将照射在水绵上的可见光束分成不同颜色的光，就像彩虹一样穿过这束丝状的水绵。
恩格曼的结论是：蓝紫光和红光是水绵光合作用中最有效的光源。
补充：(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。(2)色素的吸收光谱：
叶绿体色素能吸收可见光中特定波长的光：主要集中在蓝紫光和红橙光区域，几乎不吸收绿光。 叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
实验4-3 叶绿体色素的提取分离及叶绿素含量的测定
实验目标 提取和分离叶绿体中的色素，并学会测定叶绿素含量的方法。实验目标 叶绿体色素分布于类囊体膜，具有亲脂性，能溶于有机溶剂，可用乙醇或丙酮将它们从叶片中提取出来。不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，在吸附载体上的吸附能力不同。因此，不同色素随着有机溶剂在吸附载体上扩散的速率也就不同，这样就可将它们彼此分离，这种方法称为层析法。叶绿素具有特定的吸收波长,且吸光度值与叶绿素a、叶绿素b的含量有关。分别测定叶绿素在649nm和665 nm处的吸光度，根据相关公式，可计算出其含量。
经干燥处理(65℃，24h)的绿色菠菜(或青菜等）的叶片、95%乙醇、剪刀、脱脂棉、聚绊胺薄膜、封口膜、研体、量简、玻璃漏斗、试管、烧杯、玻璃毛细管、分光光度计、电子天平等。
(2)实验步骤 ①层析薄膜准备：将层析用的聚酰胺薄膜剪成2cm×8cm的长条。 ②点样：用玻璃毛细管取色素提取液，于距层析薄膜底边1.5cm处划线，晾干。重复点样3～5次。
注意：一次划线溶液不可过多，否则会导致线条过相或液滴过大，使色素起始位置不一致：每次等风干后再重复划线。
④观察和记录：持续观察色素在薄膜上的分离现象，直至各色素带的相对位置不变后，取出晾干。记录薄膜上各色素带的颜色和位置。
叶绿素a浓度（mg/L) =13.70A665nm - 5.76A649nm；叶绿素b浓度（mg/L) =25.80A649nm - 7.60A665nm；总叶绿素浓度（mg/L) = 叶绿素 a 浓度 + 叶绿素 b 浓度。
1. 你们小组的实验结果中分离出了几种叶绿体色素？如何进行区别和判断？将本小组的层析结果及记录的数据与其他小组进行交流和分享。2 . 根据色素条带结果，请推测从盛夏到深秋，银杏叶片中色素种类会有怎样的变化？3 . 比较同种植物不同部位的叶片中叶绿素 a、叶绿素 b和总叶绿素浓度的差异，分析其有何生物学意义？
光合作用的过程可以概括为下面的反应式： (1)光反应：类囊体膜上的光合色素捕获光能，并将光能转变成活跃化学能、释放O2。 ①条件：光 ②场所：类囊体膜
2. 光合作用是物质和能量的转换过程
③物质变化 a．将H2O分解为氧和H＋，其中H＋与NADP＋结合形成NADPH。 b．使ADP和Pi反应形成ATP。④能量变化：类囊体膜上的光合色素捕获光能，并将光能转变成活跃化学能、释放O2。
光反应物质变化和能量变化
⑤光反应过程： 1）光能的捕获与转换：类囊体膜上的光合色素吸收光能并传递到特定的叶绿素a上，使叶绿素a分子激发释放出高能电子。
2）水的光解：失去电子后的叶绿素a分子具强氧化性，从类囊体腔内的H2O中夺取电子，叶绿素a分子被还原，继续参与光反应；失去电子后的H2O分子裂解为H+和O2。O2可以自由穿过各级膜释放到细胞外，H+留在类囊体腔内。
⑤光反应过程： 3）高能化合物的形成：叶绿素 a 释放的高能电子在类囊体膜上传递，最终与基质中的氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）以及H+结合形成高能的还原型辅酶Ⅱ（NADPH）；
电子传递过程：类囊体膜蛋白将叶绿体基质中 H+泵入类囊体，使类囊体腔中H+浓度高于类囊体外基质。H+顺浓度梯度穿过类囊体膜上的ATP合酶，驱动ATP的形成。光反应产生的ATP、NADPH推动叶绿体基质中碳反应的进行。
(2)碳反应：叶绿体利用ATP、NADPH将CO2合成为糖的过程。又称卡尔文循环。①条件：有没有光都能进行②场所：叶绿体基质
③过程(卡尔文循环)： (1)CO2的固定：植物吸收的CO2与叶绿体基质中的五碳糖结合，在酶的催化下形成2个三碳化合物（C3）。 (2)C3的还原：C3在ATP的驱动下，接受NADPH提供的H+和电子，形成三碳糖（磷酸甘油醛）；
（2）C3的还原： ①一部分三碳糖再生为五碳糖； ②另一部分三碳糖从叶绿体转运到细胞质基质中转变成蔗糖，并运输到植物体的各个部分；或变成淀粉暂时储存在叶绿体中，因此光照条件下在叶片中能检测到淀粉的存在。
④能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学能变为有机物中稳定的化合能。光反应为碳反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP＋。
光反应减慢，提供的ATP和NADPH减少，碳反应中固定CO2的速率也会随之降低。如果CO2供应量减少，ATP和NADPH消耗降低，可提供给光反应的ADP和NADP+不足，同样制约光反应进行的速率。中午阳光直射条件下，一些陆生植物关闭气孔以减少蒸腾，CO2吸收下降，光反应速率也会降低。
光合作用：C3和C5含量变化
光合作用的强度，又称为光合速率，可以用单位面积叶片在单位时间内进行光合作用释放的O2量或消耗的CO2量来表示。植物的光合速率不仅受内在因素的控制，还受多种环境因索的影响。
3. 光合作用受环境因素影响—光照强度
净光合作用：实际光合作用消耗CO2量—呼吸作用释放CO2量。
弱光下光合速率会随光照强度增大而提高，但是当光合作用达到最大速率后，再提高光照强度，光合速率不再提高。
3. 光合作用受环境因素影响—CO2浓度
CO2是光合作用的原料，大气中CO2浓度约为 0.03%，基本稳定。在人工温室栽培时补充室内CO2的浓度，可使一些作物生长加快，增产效果明显。 原理：CO2影响碳反应阶段，制约C3的形成。 限制因素，光照强度，酶，色素等。
3. 光合作用受环境因素影响—水和无机盐
水：光合作用的原料，缺水会导致光合作用速率的减慢甚至停止。许多陆生植物叶片表面有厚的蜡质层，还有一些植物在中午阳光直射时会关闭气孔，从而减少水分蒸腾。 补充：无机盐：缺镁叶绿素的形成，影响光反应，缺氮（酶不能形成，光碳反应都有酶）、缺磷（ATP、NADPH不能合成），所以都会影响光合作用。
3. 光合作用受环境因素影响—温度
温度主要影响酶的活性和蛋白质的功能。热带、温带和寒带植物都有各自适合生存的温度范围，低于或高于这个范围，光合作用效率降低。不同地区植物光合作用的适合温度范围有所差异。
影响光合总用的因素总结
1.下列实验或操作中，采用的技术手段相似的一组是（ ） ①证明光合作用过程中释放的氧气来自水 ②利用大肠杆菌生产人的胰岛素③单克隆抗体的制备 ④T2噬菌体侵染细菌实验⑤鉴定乳制品和饮水中是否含有大肠杆菌 ⑥探明CO2转化为有机物的途径A．②③④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．①②④
2.某科学家曾做过一个实验，将小鼠放在不同的密封、恒温的钟罩内，实验处理方案如表1，小鼠最先死亡的一组是( )A．甲B．乙C．丙D．丁
细胞通过分解有机分子获取能量
阳光不仅给我们带来光明和温暖，更是生命活动的能量源泉。 阳光下，植物进行光合作用，吸收 CO2，合成糖并释放出 O2。此过程发生在植物细胞的什么结构中？植物吸收的 CO2 如何转换为糖分子？光合作用的发生需要哪些条件？
探究植物进行光合作用的条件
思考与讨论：1. 你的预测与实际结果相同吗？为什么？2. 根据实验结果，分析植物进行光合作用需要的条件和发生的部位，并说明理由。
取6支大试管，按照表的处理方法分别添加试剂和材料，放入烧杯中进行35℃水浴；将灯放置在距烧杯约10cm处，模拟光照。观察并记录各个试管中的气泡产生量（反映光合作用强弱）。
1．叶绿体是植物光合作用场所
光合作用主要发生在植物的绿色部位：这些部位有叶绿体1.叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形(1)结构 ↓决定(2)功能：类囊体膜上分布着丰富的与光合作用有关的色素和蛋白质，是光能吸收和转换的场所。
叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础
(1)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。 (2)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。补充：（3）稳定的反应场所（双层膜保护内部，控制物质进出）。（4）极大的受光面积（类囊体结构）
高等植物叶绿体中的色素
①叶绿素：包括叶绿素a和叶绿素b； ②类胡萝卜素：包括胡萝卜素和叶黄素。
恩格曼的光合作用光谱实验
1883年 , 德国科学家恩格曼利用水绵和需氧的运动细菌，对光合作用的有效光源进行了探索。恩格曼把一束丝状的水绵放在显微镜的载玻片上，同时在水绵周边滴加含有需氧细菌的溶液。通过调整棱镜，将照射在水绵上的可见光束分成不同颜色的光，就像彩虹一样穿过这束丝状的水绵。
恩格曼的结论是：蓝紫光和红光是水绵光合作用中最有效的光源。
补充：(1)光谱：阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。(2)色素的吸收光谱：
叶绿体色素能吸收可见光中特定波长的光：主要集中在蓝紫光和红橙光区域，几乎不吸收绿光。 叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
实验4-3 叶绿体色素的提取分离及叶绿素含量的测定
实验目标 提取和分离叶绿体中的色素，并学会测定叶绿素含量的方法。实验目标 叶绿体色素分布于类囊体膜，具有亲脂性，能溶于有机溶剂，可用乙醇或丙酮将它们从叶片中提取出来。不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，在吸附载体上的吸附能力不同。因此，不同色素随着有机溶剂在吸附载体上扩散的速率也就不同，这样就可将它们彼此分离，这种方法称为层析法。叶绿素具有特定的吸收波长,且吸光度值与叶绿素a、叶绿素b的含量有关。分别测定叶绿素在649nm和665 nm处的吸光度，根据相关公式，可计算出其含量。
经干燥处理(65℃，24h)的绿色菠菜(或青菜等）的叶片、95%乙醇、剪刀、脱脂棉、聚绊胺薄膜、封口膜、研体、量简、玻璃漏斗、试管、烧杯、玻璃毛细管、分光光度计、电子天平等。
(2)实验步骤 ①层析薄膜准备：将层析用的聚酰胺薄膜剪成2cm×8cm的长条。 ②点样：用玻璃毛细管取色素提取液，于距层析薄膜底边1.5cm处划线，晾干。重复点样3～5次。
注意：一次划线溶液不可过多，否则会导致线条过相或液滴过大，使色素起始位置不一致：每次等风干后再重复划线。
④观察和记录：持续观察色素在薄膜上的分离现象，直至各色素带的相对位置不变后，取出晾干。记录薄膜上各色素带的颜色和位置。
叶绿素a浓度（mg/L) =13.70A665nm - 5.76A649nm；叶绿素b浓度（mg/L) =25.80A649nm - 7.60A665nm；总叶绿素浓度（mg/L) = 叶绿素 a 浓度 + 叶绿素 b 浓度。
1. 你们小组的实验结果中分离出了几种叶绿体色素？如何进行区别和判断？将本小组的层析结果及记录的数据与其他小组进行交流和分享。2 . 根据色素条带结果，请推测从盛夏到深秋，银杏叶片中色素种类会有怎样的变化？3 . 比较同种植物不同部位的叶片中叶绿素 a、叶绿素 b和总叶绿素浓度的差异，分析其有何生物学意义？
光合作用的过程可以概括为下面的反应式： (1)光反应：类囊体膜上的光合色素捕获光能，并将光能转变成活跃化学能、释放O2。 ①条件：光 ②场所：类囊体膜
2. 光合作用是物质和能量的转换过程
③物质变化 a．将H2O分解为氧和H＋，其中H＋与NADP＋结合形成NADPH。 b．使ADP和Pi反应形成ATP。④能量变化：类囊体膜上的光合色素捕获光能，并将光能转变成活跃化学能、释放O2。
光反应物质变化和能量变化
⑤光反应过程： 1）光能的捕获与转换：类囊体膜上的光合色素吸收光能并传递到特定的叶绿素a上，使叶绿素a分子激发释放出高能电子。
2）水的光解：失去电子后的叶绿素a分子具强氧化性，从类囊体腔内的H2O中夺取电子，叶绿素a分子被还原，继续参与光反应；失去电子后的H2O分子裂解为H+和O2。O2可以自由穿过各级膜释放到细胞外，H+留在类囊体腔内。
⑤光反应过程： 3）高能化合物的形成：叶绿素 a 释放的高能电子在类囊体膜上传递，最终与基质中的氧化型辅酶Ⅱ（NADP+）以及H+结合形成高能的还原型辅酶Ⅱ（NADPH）；
电子传递过程：类囊体膜蛋白将叶绿体基质中 H+泵入类囊体，使类囊体腔中H+浓度高于类囊体外基质。H+顺浓度梯度穿过类囊体膜上的ATP合酶，驱动ATP的形成。光反应产生的ATP、NADPH推动叶绿体基质中碳反应的进行。
(2)碳反应：叶绿体利用ATP、NADPH将CO2合成为糖的过程。又称卡尔文循环。①条件：有没有光都能进行②场所：叶绿体基质
③过程(卡尔文循环)： (1)CO2的固定：植物吸收的CO2与叶绿体基质中的五碳糖结合，在酶的催化下形成2个三碳化合物（C3）。 (2)C3的还原：C3在ATP的驱动下，接受NADPH提供的H+和电子，形成三碳糖（磷酸甘油醛）；
（2）C3的还原： ①一部分三碳糖再生为五碳糖； ②另一部分三碳糖从叶绿体转运到细胞质基质中转变成蔗糖，并运输到植物体的各个部分；或变成淀粉暂时储存在叶绿体中，因此光照条件下在叶片中能检测到淀粉的存在。
④能量变化：NADPH、ATP中活跃的化学能变为有机物中稳定的化合能。光反应为碳反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP＋。
光反应减慢，提供的ATP和NADPH减少，碳反应中固定CO2的速率也会随之降低。如果CO2供应量减少，ATP和NADPH消耗降低，可提供给光反应的ADP和NADP+不足，同样制约光反应进行的速率。中午阳光直射条件下，一些陆生植物关闭气孔以减少蒸腾，CO2吸收下降，光反应速率也会降低。
光合作用：C3和C5含量变化
光合作用的强度，又称为光合速率，可以用单位面积叶片在单位时间内进行光合作用释放的O2量或消耗的CO2量来表示。植物的光合速率不仅受内在因素的控制，还受多种环境因索的影响。
3. 光合作用受环境因素影响—光照强度
净光合作用：实际光合作用消耗CO2量—呼吸作用释放CO2量。
弱光下光合速率会随光照强度增大而提高，但是当光合作用达到最大速率后，再提高光照强度，光合速率不再提高。
3. 光合作用受环境因素影响—CO2浓度
CO2是光合作用的原料，大气中CO2浓度约为 0.03%，基本稳定。在人工温室栽培时补充室内CO2的浓度，可使一些作物生长加快，增产效果明显。 原理：CO2影响碳反应阶段，制约C3的形成。 限制因素，光照强度，酶，色素等。
3. 光合作用受环境因素影响—水和无机盐
水：光合作用的原料，缺水会导致光合作用速率的减慢甚至停止。许多陆生植物叶片表面有厚的蜡质层，还有一些植物在中午阳光直射时会关闭气孔，从而减少水分蒸腾。 补充：无机盐：缺镁叶绿素的形成，影响光反应，缺氮（酶不能形成，光碳反应都有酶）、缺磷（ATP、NADPH不能合成），所以都会影响光合作用。
3. 光合作用受环境因素影响—温度
温度主要影响酶的活性和蛋白质的功能。热带、温带和寒带植物都有各自适合生存的温度范围，低于或高于这个范围，光合作用效率降低。不同地区植物光合作用的适合温度范围有所差异。
影响光合总用的因素总结
1.下列实验或操作中，采用的技术手段相似的一组是（ ） ①证明光合作用过程中释放的氧气来自水 ②利用大肠杆菌生产人的胰岛素③单克隆抗体的制备 ④T2噬菌体侵染细菌实验⑤鉴定乳制品和饮水中是否含有大肠杆菌 ⑥探明CO2转化为有机物的途径A．②③④ B．①④⑥ C．②③⑤ D．①②④
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