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【音频】第5章|细胞的能量供应和利用|第4节|光合作用与能量转化
一、探索光合作用的部分实验
科学家实验结论
恩格尔曼叶绿体是植物光合作用放氧部位,植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光
科学家发现甲醛对植物有毒害,否定CO2的C和O分开,O2被释放,C与H2O结合成甲醛后缩合成糖
希尔离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解并产生氧气,称为希尔反应
鲁宾和卡门采用同位素标记法,证明光合作用释放的氧来自水
卡尔文探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,这一途径称为卡尔文循环
阿尔农在光照下,叶绿体可合成ATP,且这一过程总是与水的光解相伴随。
二、捕获光能的色素和结构1.提取色素(1)原理:叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂中,所以用无水乙醇提取色素。(2)二氧化硅的作用:研磨充分。(3)碳酸钙的作用:保护色素。(4)无水碳酸钠的作用:除去95%乙醇中的水。
2.分离色素(1)方法:纸层析法,原理是各种色素在层析液中的溶解度不同,在滤纸上扩散速度不同,从而将色素分离开来。
(2)注意事项:为防止色素溶解到层析液中,滤液细线不能触及层析液;棉塞封口防止乙醇挥发和色素氧化;滤液细线要细、直、匀,干燥后再画一到两次,使分离的色素带整齐、不重叠、清晰分明。(3)色素的功能:吸收、传递、转化光能。
【思考】大多数植物叶片呈绿色的原因? 温室大棚薄膜颜色和补光颜色?
三、光合作用的概念和过程
1.概念:绿色植物通过叶绿体(蓝藻无叶绿体但有色素),利用光能(可见光),将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。光合作用的实质是,合成有机物储存能量。2.过程:光合作用根据是否需要光能分为光反应和暗反应(碳反应)两个阶段。
光反应暗反应
条件光能、色素、酶、ADP 、Pi、NADP+CO2、RuBP、酶、NADPH、ATP
场所类囊体薄膜叶绿体基质
物质变化H2O的光解:2H2O→+4NADPHCO2的固定:CO2+C5→2C3
ATP的合成:ADP+Pi→ATPC3的还原:C3→C5或(CH2O)
能量变化光能→电能→ATP和NADPH中活跃的化学能活跃的化学能→稳定的化学能
联系相互提供原料,缺一不可;分析突然停止光照或中断二氧化碳供应C3  、C5如何变化?(分析来路和去路)
影响因素:外因→温度、二氧化碳浓度、光照强度、水分、矿质元素镁、磷等。内因→酶的种类及数量、色素含量。3.反应式: 
【思考】根据有氧呼吸和光合作用过程分析氧原子的轨迹?4.光合作用强度:可以用单位时间内CO2消耗或CO2、有机物的生成量来表示。光合速率(光合产生、制造、固定)=净光合速率(测得、积累、植物体释放)+呼吸速率。【提示】只有净光合速率可以为负数。【思考】
(1)图1光合速率、呼吸速率、净光合速率的值分别是?对应图2哪部分光照强度?
(2)图2补偿点和饱和点是?适当提高CO2浓度两个点如何移动?【提示】补偿点用定值思维,饱和点用限制因子思维。(3)如果把图2的纵坐标变成光合速率,图像如何平移?(4)图3积累有机物最多的时刻为?绿色面积减去粉色面积的含义是?5.意义:为几乎所有生物提供物质来源和能量来源,维持大气中O2和CO2含量的相对稳定,对生物的进化具有重要作用。四、光合作用原理的应用1.探究光照强度对光合作用强度的影响:光照强度通过调整烧杯与光源距离实现,圆形叶片浮起数量可表示光合作用强度。
【思考】NaHCO3溶液浓度越高圆叶上浮越快吗?
2.提高光能利用率(农作物光合作用产生的有机物中所含的能量/单位土地面积上所接受的太阳能)的方法:延长光合作用时间,如套作;增加光合作用面积,如间作;控制光照强弱;增加CO2的浓度,如增施有机肥;施加矿质元素,如镁。
3.提高产量的方法:在植物栽种过程中,白天适当提高温度,夜间适当降低温度,增大昼夜温差。
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