设计试验验证植物光合作用需要CO材料用具.pptx
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1、设计实验:设计实验:验证植物光合作用需要光照验证植物光合作用需要光照材料用具:材料用具:大叶盆栽一盆,遮光板,大叶盆栽一盆,遮光板,大小烧杯,酒精,酒精灯,水浴锅、大小烧杯,酒精,酒精灯,水浴锅、碘液等碘液等实验步骤:实验步骤:.检测指标检测指标.预期结果:预期结果:.第1页/共70页设计实验:设计实验:验证植物光合作用需要叶绿体验证植物光合作用需要叶绿体材材料料用用具具:金金边边天天竺竺葵葵(叶叶边边缘缘金金黄黄色色,没没有有叶叶绿绿体体),大大小小烧烧杯杯,酒酒精精,酒酒精精灯灯,水水浴浴锅锅、碘碘液液等等实验步骤:实验步骤:.检测指标检测指标.预期结果:预期结果:.第2页/共70页设计实
2、验:设计实验:验证植物光合作用需要验证植物光合作用需要CO2材料用具:材料用具:2 2个适当大小可密封的玻璃罩,个适当大小可密封的玻璃罩,2 2株长势相同的盆栽植物,株长势相同的盆栽植物,NaOHNaOH溶液溶液(吸收吸收COCO2 2),NaHCONaHCO3 3溶液溶液 大小烧杯,酒精,酒精灯,水浴锅、大小烧杯,酒精,酒精灯,水浴锅、碘液等碘液等实验步骤:实验步骤:.第3页/共70页饥饿处理饥饿处理 保持光照保持光照 酒精脱色酒精脱色碘液碘液检测检测碳酸氢钠溶液碳酸氢钠溶液第4页/共70页设计实验:设计实验:验证植物光合作用需要验证植物光合作用需要CO2材料用具:材料用具:2 2个适当大小
3、可密封的玻璃罩,个适当大小可密封的玻璃罩,2 2株长势相同的盆栽植物,株长势相同的盆栽植物,NaOHNaOH溶液溶液(吸收吸收COCO2 2),NaHCONaHCO3 3溶液溶液 大小烧杯,酒精,酒精灯,水浴锅、大小烧杯,酒精,酒精灯,水浴锅、碘液等碘液等预期结果:预期结果:.结果分析:结果分析:结论:结论:第5页/共70页亚里斯多德:亚里斯多德:植物体内的营养物质都是从土壤中获得的。植物体内的营养物质都是从土壤中获得的。1717世纪初,布鲁塞尔医生世纪初,布鲁塞尔医生Van HelmontVan Helmont实验:实验:小柳树长成重小柳树长成重76.7kg76.7kg,土壤重量只比试验开土
4、壤重量只比试验开始时始时减少减少0.057kg0.057kg。2.3kg2.3kg重的小重的小柳树种在重柳树种在重90.8kg90.8kg的干土中的干土中用雨水浇用雨水浇5 5年年结论:结论:植物是从水中取得生长所需物质的。植物是从水中取得生长所需物质的。光合作用的发现光合作用的发现第6页/共70页17711771年年 英国英国 普里斯特利普里斯特利 J.PriestiryJ.Priestiry点燃的蜡烛点燃的蜡烛密封的玻璃罩内密封的玻璃罩内点燃的蜡烛绿色植物点燃的蜡烛绿色植物容易熄灭容易熄灭不容易熄灭不容易熄灭小鼠小鼠小鼠绿色植物小鼠绿色植物密封的玻璃罩内密封的玻璃罩内容易死亡容易死亡不容易
5、死亡不容易死亡结论结论绿色植物可以更新空气绿色植物可以更新空气第7页/共70页 1779年,荷兰,英格豪斯重复了普里斯特利年,荷兰,英格豪斯重复了普里斯特利的实验的实验 500500多次。多次。结论:结论:只有在阳光照射下才能成功,只有绿叶只有在阳光照射下才能成功,只有绿叶才能更新污浊的空气。才能更新污浊的空气。直到直到1785年,人们发现了空气的组成。年,人们发现了空气的组成。终于明确了绿叶在光下吸收终于明确了绿叶在光下吸收CO2,放出,放出O2。第8页/共70页 一半遮光一半遮光 另一半曝光另一半曝光 脱色脱色 碘蒸气碘蒸气 脱色脱色 碘蒸气碘蒸气 遮光的一半不变色遮光的一半不变色 曝光的
6、一半呈曝光的一半呈深蓝色深蓝色 绿叶在暗处放置一昼夜绿叶在暗处放置一昼夜作饥饿处理作饥饿处理结论:光合作用中产生了淀粉(糖类)。结论:光合作用中产生了淀粉(糖类)。同时证明光合作用需要光。同时证明光合作用需要光。18641864年年 德国德国 萨克斯萨克斯 J.von SachsJ.von Sachs第9页/共70页水绵和水绵和好氧细菌好氧细菌没有空气没有空气 黑暗黑暗用极细的光用极细的光束照射水绵束照射水绵好氧细菌向叶绿好氧细菌向叶绿体被光束照射的体被光束照射的部位集中部位集中水绵和水绵和好氧细菌好氧细菌没有空气没有空气 黑暗黑暗完全暴露完全暴露在光下在光下好氧细菌分布在好氧细菌分布在叶绿体
7、所有受光叶绿体所有受光部位的周围部位的周围18801880年年 美国美国 恩格尔曼恩格尔曼 G.EngelmannG.Engelmann该实验设计有何巧妙之处?该实验设计有何巧妙之处?第10页/共70页 3.3.先用极细光束照射水绵,而后又让水绵完全曝露在光下。先选极细光束,叶绿体上可分为有光照和无光照的部位,相当于一组对比实验;用好氧细菌检测,能准确判断水绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做对照,从而再一次证明实验结果完全是光照引起的,并且氧是由叶绿体释放出来的。1.1.实验材料选用水绵和好氧细菌。因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察。用好氧性细菌可确定释放氧气的部位。2.2.
8、选用黑暗并且没有氧气的环境。排除了环境中氧气和光的干扰。该实验的巧妙之处:该实验的巧妙之处:第11页/共70页光合作用产生的氧气来自水,而不是来自光合作用产生的氧气来自水,而不是来自COCO2 2 30 30年代初,鲁宾和卡门的同位素标记年代初,鲁宾和卡门的同位素标记法实验,如下图所示。法实验,如下图所示。这一实验证实了:这一实验证实了:2020世纪鲁宾和卡门的实验世纪鲁宾和卡门的实验第12页/共70页20世纪世纪40年代,美国卡尔文用年代,美国卡尔文用14CO2供小球供小球藻进行光合作用,最终探明了藻进行光合作用,最终探明了CO2中碳在光合作中碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,称用中转化
9、成有机物中碳的途径,称卡尔文循环卡尔文循环。第13页/共70页基质基质叶绿体膜叶绿体膜类囊体类囊体一、场所一、场所叶绿体叶绿体第14页/共70页叶绿体中色素的提取和分离实验原理叶绿体中的色素能溶于有机溶剂中(如乙醇等).).色素在层析液中溶解度不同,在滤纸上的扩散速度也不同(溶解度高扩散得快).).材料试剂新鲜绿色叶片 95%95%乙醇 CaCOCaCO3 3 SiOSiO2 2 层析液 方法步骤 提取色素(研磨过滤)制备滤纸条画滤液细线分离色素二、色素二、色素第15页/共70页色素的种类色素的种类颜色颜色吸收吸收光谱光谱纸层纸层析图析图类胡萝类胡萝卜素卜素(约占约占1/4)胡萝卜素胡萝卜素C
10、40H56叶黄素叶黄素C40H56O2叶绿素叶绿素(约占约占3/4)叶绿素叶绿素aC55H72O5N4Mg叶绿素叶绿素bC55H70O6N4Mg叶绿体中的色素橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色主要是主要是红光红光 蓝紫光蓝紫光主要是主要是蓝紫光蓝紫光第16页/共70页太阳光红外光 700nm可见光400-700nm紫外光 400nm紫 靛 蓝 绿 黄 橙 红第17页/共70页吸收光谱叶叶绿绿素:主要吸收红光和蓝紫光素:主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素:主要吸收蓝紫光类胡萝卜素:主要吸收蓝紫光对绿光吸收最少对绿光吸收最少第18页/共70页设计实验:设计实验:验证叶绿体验证叶绿体中的色素主
11、要吸收红光和蓝紫光中的色素主要吸收红光和蓝紫光材料用具:材料用具:色素提取液色素提取液 三棱镜三棱镜 光源等光源等实验思路实验思路:预期结果:预期结果:.用恩格尔曼的实验方法用恩格尔曼的实验方法,用水绵临时装片、用水绵临时装片、三棱镜等材料和用具三棱镜等材料和用具,实验思路又如何实验思路又如何?第19页/共70页 透过三棱镜的光,照射水绵临时装片,大量好氧菌聚集在透过三棱镜的光,照射水绵临时装片,大量好氧菌聚集在红光和蓝光区。说明光合色素主要吸收这两个波段的光。红光和蓝光区。说明光合色素主要吸收这两个波段的光。问题问题4 色素吸光特性的探究色素吸光特性的探究第20页/共70页红色绿色黑色无色选
12、什么颜色的玻璃钟罩光合作用最强?选什么颜色的玻璃钟罩光合作用最强?什么颜色最弱?什么颜色最弱?A A 黄色黄色 B B 绿色绿色 c c 红色红色第21页/共70页叶绿素的生物合成光:是影响叶绿素合成的主要条件温度:叶绿素的合成过程有酶的参与矿质元素:缺N、Mg、Fe、Mn、Cu或Zn 时,叶绿素不能正常形成,呈缺绿症。第22页/共70页为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人,而深秋树叶则金黄斑斓?因为秋天叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失;胡萝卜素和叶黄素则比较稳定,显出自己的颜色。“霜叶红于二月花”由于叶绿素分解,叶中的糖分大量转变成红色的花青素造成的。第23页/共70页三、
13、光合作用过程三、光合作用过程光合作用的反应式光合作用的反应式6CO2+12H2*O光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6+6*O2+6H2O葡萄糖葡萄糖第24页/共70页1、光反应场所:叶绿体类囊体的薄膜上。条件:直接需要光、色素、酶。光反应包括光系统和光系统。第25页/共70页叶绿素、类胡萝卜素复合体(光系统)叶绿素类胡萝卜素光光叶绿素a蛋白质复合体(可以转换光能)光反应包括光系统和光系统第26页/共70页2e-高能电子低能电子2e-光系统+H+NADP+NADPH(强还原剂)光反应ADP+Pi ATP能量光系统低能电子2e-高能电子2e-叶绿素、类胡萝卜素复合体 O2+2H+H2O2e-第27
14、页/共70页2、碳反应场所:叶绿体基质。条件:不需光直接参与、需多种酶。第28页/共70页多种酶多种酶参加催化参加催化1个个CO2碳反应提供提供NADPH提供提供ATP还还 原原2个个三碳糖三碳糖磷酸磷酸三碳糖三碳糖离开卡尔文循环离开卡尔文循环三碳糖三碳糖再生为再生为RuBP2个磷酸甘油酸个磷酸甘油酸1个个RuBP固固 定定(C5)(C3)CO2的固定;的固定;C3的还原。的还原。C5的再生。的再生。第29页/共70页多种酶多种酶参加催化参加催化3个个CO2 CO2的固定;的固定;C3的还原。的还原。C5的再生。的再生。碳反应提供提供NADPH提供提供ATP还还 原原6个个三碳糖三碳糖磷酸磷酸
15、1个个三碳糖三碳糖离开卡尔文循环离开卡尔文循环5个个三碳糖三碳糖再生为再生为3个个RuBP6个个磷酸甘油酸磷酸甘油酸3个个RuBP固固 定定(C5)(C3)参与合成淀粉、蛋白质和脂质;大部参与合成淀粉、蛋白质和脂质;大部分三碳糖运到叶绿体外,转变成蔗糖分三碳糖运到叶绿体外,转变成蔗糖第30页/共70页光反应与碳反应的关系光反应与碳反应的关系叶叶绿体体中的色素中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解水的光解O22C3酸酸RuBP三碳糖三碳糖多种酶多种酶参加催化参加催化CO2还还 原原固固 定定RuBP的再生的再生光反应阶段碳反应阶段(在叶绿体类囊体膜上)(在叶绿体基质中)H2ONADP
16、+第31页/共70页例例:对某植株作如下处理:(甲)持续足够强对某植株作如下处理:(甲)持续足够强光照光照1010分钟,(乙)足够强光照分钟,(乙)足够强光照5 5秒钟后再暗秒钟后再暗处理处理5 5秒钟,连续交替进行秒钟,连续交替进行2020分钟。若其他条分钟。若其他条件不变,则在甲、乙两种情况下植株制造的有件不变,则在甲、乙两种情况下植株制造的有机物总量是机物总量是A.A.甲多于乙甲多于乙 B.B.甲少于乙甲少于乙 C.C.甲和乙相等甲和乙相等 D.D.无法确定无法确定第32页/共70页光合作用的实质把无机物(CO2+H2O)有机物;光能 电能 ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定
17、的化学能。是最基本的物质代谢和能量代谢。四、光合作用的实质和四、光合作用的实质和意义意义6CO2+12H2*O光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6+6*O2+6H2O葡萄糖葡萄糖第33页/共70页意义 (1)制造有机物,吸收CO2和释放O2,光能转化成化学能。(2)进化中的作用:需氧呼吸生物得以发生 与发展;形成臭氧层,使水生生物登陆。四、光合作用的实质和四、光合作用的实质和意义意义6CO2+12H2*O光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6+6*O2+6H2O葡萄糖葡萄糖第34页/共70页自养型与异养型判断的标准:自养型与异养型判断的标准:能不能能不能直接直接利用利用无机物无机物制造有机物制造有机
18、物1 1、同化作用类型、同化作用类型新陈代谢类型新陈代谢类型自养型自养型异养型异养型2 2、异化作用类型、异化作用类型需氧型需氧型厌氧型厌氧型第35页/共70页光合作用的总反应式光合作用的总反应式C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量能量酶酶需氧呼吸总反应式需氧呼吸总反应式6CO2+12H2*O光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6+6*O2+6H2O葡萄糖葡萄糖第36页/共70页比较项目比较项目光合作用光合作用细胞呼吸细胞呼吸(需氧需氧)区区别别场所场所发生时间发生时间条件条件物质变化物质变化能量变化能量变化H的来源的来源H的作用的作用实质实质联联系系叶绿体叶绿体细胞溶胶、
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