5.4能量之源—光與光合作用一課時(shí)

1、,在生命活動(dòng)中最終的能量來源是：,？,太陽(yáng)能,第4節(jié) 能量之源 光與光合作用,C,一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),1、實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離 原理：葉綠體中的色素可以溶解在無水乙醇中，可以用來提取色素。不同色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙上的擴(kuò)散速度有差別，可以 用來分離色素。,1、提取色素：,方法與步驟,選取新鮮綠色的葉片,使濾液中色素含量高,研磨時(shí)加入10mL無水乙醇、少許的Sio2 CaCo3,溶解色素、研磨充分和保護(hù)葉綠素,迅速、充分研磨,防止溶劑揮發(fā)并充分溶解色素,盛放濾液的小試管管口加棉塞,防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化,制備濾紙條,濾紙預(yù)先干燥處理,使層析液在濾紙條上的擴(kuò)散速度快

2、,濾紙條的一端剪去兩角,防止層析液在濾紙條的邊緣處擴(kuò)散過快,畫濾液細(xì)線,直、細(xì)、齊,濾液細(xì)線干燥后重復(fù)畫23次,使分離的色素帶清晰，便于觀察,分離色素,濾液細(xì)線不能觸及層析液,防止色素直接溶解到燒杯內(nèi)的層析液中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果：,葉綠素a (藍(lán)綠色),類胡蘿卜素,葉綠素,胡蘿卜素（橙黃色）,葉黃素（黃色）,葉綠素b（黃綠色）,1 /4,3 /4,色素的種類,思考：,1.綠葉中的色素是怎樣被提取出來的？又是怎樣被分離開的？ 2.濾紙上的濾液細(xì)線，為什么不能觸及層析液？ 3.濾紙上的色素由上到下的順序是什么？每種色素的顏色是？,橙黃色,黃色,藍(lán)綠色,黃綠色,最少,較少,最多,較多,最高,較高,較低,最低

3、,最快,較快,較慢,最慢,吸收可見光，用于光合作用,2.色素的功能：,光被色素吸收,色素的吸收光譜圖,葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光,類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光,葉綠素a和合葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉紅素主要吸收藍(lán)紫光。 注：因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。,結(jié)論：,問題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？,1817年，兩位法國(guó)科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，當(dāng)時(shí)并不清楚葉綠素在植物細(xì)胞中的分布情況。 1865年，德國(guó)植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個(gè)細(xì)胞中，而是集中在一個(gè)更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠

4、體。,3、葉綠體,葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖,外膜,內(nèi)膜,基粒,基質(zhì),每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。,而每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上的類囊體，多者可達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積。,4、資料分析：葉綠體的功能,1,裝片中好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。,裝片中好氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。,氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。,2,結(jié)論：,葉綠體的被光束照射到的部位是光合作用的場(chǎng)所,結(jié)論：,現(xiàn)象：,現(xiàn)象：,沒有空氣黑暗,極 細(xì) 光 束,完 全 光 照,1883年

5、生物學(xué)家恩格爾曼,討論：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？,（1）、用水綿作實(shí)驗(yàn)材料，有細(xì)而長(zhǎng)的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。,（2）、將臨時(shí)裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。,（3）、用極細(xì)的光束照射，并且用好氧菌進(jìn)行檢測(cè)，能準(zhǔn)確的判斷水綿細(xì)胞中放O2 部位。,（4）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的。,結(jié)論:,葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。,二、光合作用的原理和應(yīng)用,1、光合作用的概念,指綠

6、色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。,2、光合作用的實(shí)質(zhì),合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量,光合作用探究歷程,植物可以更新空氣,只有在光照下只有綠葉才可 以更新空氣,植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成 了化學(xué)能儲(chǔ)存起來,綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉,氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是 光合作用的場(chǎng)所。,光合作用釋放的氧來自水。,光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2,普利斯特利,英格豪斯,R.梅耶,薩克斯,恩格爾曼,魯賓 卡門,卡爾文,結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。,17世紀(jì)海爾蒙特栽培的柳樹實(shí)驗(yàn),結(jié)論：植物可以更新空氣,有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，得到相反的結(jié)果，所以有

7、人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？,1779年，荷蘭的英格豪斯,普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽(yáng)光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。,到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧氣,光,？,光能,化學(xué)能,儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中？,德國(guó)梅耶,1864年，德國(guó)薩克斯實(shí)驗(yàn),讓一張葉片一半 曝光一半遮光,綠葉在光下制造淀粉。,用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。,光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？,結(jié)論,第一組,光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二組,1802,02,美國(guó)魯賓

8、和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）,結(jié)論,光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？,美國(guó)卡爾文,用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。,結(jié)論：CO2中的C在有機(jī)物,光合作用的定義,綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并釋放出O2的過程。,總結(jié)光合作用的反應(yīng)式,反應(yīng)物、條件、場(chǎng)所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,糖類,光合作用過程,光反應(yīng),暗反應(yīng),劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能,光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？ 暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？,有光才能反應(yīng),有光、無光都能反應(yīng),能量變化,光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳T

9、P中活躍的化學(xué)能,（還原劑）,ATP的合成：,物質(zhì)變化,光、色素、酶,條件：,葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上,場(chǎng)所：,條件：,場(chǎng)所：,物質(zhì)變化,條件：,場(chǎng)所：,能量變化,物質(zhì)變化,條件：,場(chǎng)所：,H2O的光解：,暗反應(yīng)階段,CO2的固定：,C3的還原：,葉綠體的基質(zhì)中,H 、ATP、酶,場(chǎng)所：,條件：,物質(zhì)變化,能量變化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,葉綠體基質(zhì) 多種酶,糖類,H,比較光反應(yīng)、暗反應(yīng),光反應(yīng)階段,暗反應(yīng)階段,條件,場(chǎng)所,物質(zhì)變化,能量變化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,葉綠體類囊體膜,葉綠體基質(zhì)中,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； C3的還

10、原,ATP中活 躍化學(xué)能,光能,ATP中活 躍化學(xué)能,有機(jī)物中穩(wěn) 定化學(xué)能,光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供H和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi 。,原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的轉(zhuǎn)移途徑：,碳的轉(zhuǎn)移途徑：,光能,ATP中活躍的化學(xué)能,(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能,CO2,C3,（CH2O）,6、光合作用的實(shí)質(zhì),把二氧化碳和水合成糖類等有機(jī)物。,三、環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響,1、影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素,光照面積 必需元素 土壤中水分 葉齡,溫度,光照強(qiáng)度,CO2濃度,光合作用是在 的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響 ； B

11、點(diǎn)表示： ； BC段表示： ；,酶的活性,酶,此溫度條件下，光合速率最高,超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降,圖中A點(diǎn)含義： ； B點(diǎn)含義： ； C點(diǎn)表示： ； 若甲曲線代表陽(yáng)生植物，則乙曲線代表 植物。,光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用,光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等，稱為光補(bǔ)償點(diǎn),光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)，稱為光飽和點(diǎn),陰生,圖中A點(diǎn)表示： 。,CO2濃度達(dá)到植物所需的最大值，光合速率不再上升,四、化能合成作用,自養(yǎng)生物,以光為能源，以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。例如綠色植物。,異養(yǎng)生物,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生

12、命活動(dòng)。例如人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌。,化能合成作用,利用環(huán)境中某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物。少數(shù)的細(xì)菌，如硝化細(xì)菌。,光能自養(yǎng)生物,化能自養(yǎng)生物,所需的能量來源不同（光能、化學(xué)能）,例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌,細(xì)胞代謝類型：,同化作用： 自養(yǎng) 異養(yǎng),異化作用 需氧 厭氧,光、水、二氧化碳、適宜的溫度、酶、色素,有光無光都可，適宜的溫度、氧氣、酶,光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能、貯存在有機(jī)物中,有機(jī)物中的化學(xué)能釋放出來、部分轉(zhuǎn)移到ATP中,將無機(jī)物合成有機(jī)物,將有機(jī)物分解為無機(jī)物,光合作用的產(chǎn)物作為細(xì)胞呼吸的物質(zhì)基礎(chǔ)，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳和水可為光合作用利用,含葉綠體的

13、細(xì)胞,所有活細(xì)胞,葉綠體,細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和葉綠體,1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供給暗反應(yīng)。,2.光合作用的實(shí)質(zhì)是：把_和_轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物，把_轉(zhuǎn)變成_,貯藏在有機(jī)物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧氣是在_中形成的，ATP是在_中形成的，CO2是在_固定的。,水的光解,形成ATP,H,ATP,CO2,H2O,光能,化學(xué)能,暗反應(yīng),光反應(yīng),光反應(yīng),暗反應(yīng),練一練,下圖是光合作用過程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問題：,圖中A是_,B是_,它來自于_的分解。 圖中C是_，它被傳遞到葉綠體的_部位，用于_ 。 圖中D是_，在葉綠體中合成D所需的能量來自_ 圖中G_,

14、F是_,J是_ 圖中的H表示_， H為I提供_,2,水,H,基質(zhì),用作還原劑，還原C3,ATP,色素吸收的光能,光反應(yīng),H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖類,1、在光合作用的暗反應(yīng)過程中，沒有被消耗掉的是（ ） A、H B、C5化合物 C、ATP D、CO2,B,2、與光合作用光反應(yīng)有關(guān)的是（ ） H2O ATP ADP CO2 A. B. C. D.,A,3、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是 A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上

15、升 D. 上升；下降；下降,C,4、光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段， 下列說法正確的是（ ） A.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) B.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行光反應(yīng) C.葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) D.葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng),不進(jìn)行光反應(yīng),D,5、光合作用過程中，產(chǎn)生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為 ( ) 外膜 內(nèi)膜 基質(zhì) 類囊體膜 A B C D,B,6、光合作用過程的正確順序是（） 二氧化碳的固定 氧氣的釋放 葉綠素吸收光能水的光解三碳化合物被還原 A. B. C. D. 7、在暗反應(yīng)中，固定二氧化碳的物質(zhì)是（） 三碳化合物五碳化合物 氧氣,8、在

16、光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水 中，過一段時(shí)間后，分析18O放射性標(biāo)記，最先 A、在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn) B、在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn) C、在植物體內(nèi)的淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)中均可發(fā)現(xiàn) D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn),D,9、某科學(xué)家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)移途徑是（ ） A、CO2 葉綠體 ATP B、CO2 葉綠素 ATP C、CO2 乙醇 糖類 D、CO2 三碳化合物 糖類,D,10、在光合作用過程中，能量的轉(zhuǎn)移途徑是 A、光能 ATP 葉綠素 葡萄糖 B、光能 葉綠素 ATP 葡萄糖 C、光能 葉綠素 CO2 葡萄糖 D、光能 ATP CO2 葡萄

17、糖,B,1研磨綠葉時(shí)要加入碳酸鈣，其目的是 ( ) A使各種色素溶解在丙酮中 B使研磨充分 C防止色素分子被破壞 D加速研磨,2對(duì)“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)中，下列描述正確的是 A將5g新鮮完整的菠菜葉，放入研缽中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨 B用毛細(xì)吸管吸取少量濾液；沿鉛筆線處小心均勻地劃出一條濾液細(xì)線，并連續(xù)迅速地重復(fù)劃23次 C把劃好細(xì)線的濾紙條插入層析液中，并不斷搖晃，以求加快色素在濾紙條上的擴(kuò)散 D色素分子是有機(jī)物，不溶于水，所以研磨過程中加入丙酮是為了溶解色素,C,D,4下圖所示“葉綠體中色素的提取和分離”實(shí)驗(yàn)的裝置 正確的是 ( ) 5紙層析法分離葉綠體色素

18、時(shí),濾紙上最下端的色素名稱和顏色分別是 ( ) A橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍(lán)綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b 6在圓形濾紙的中央，滴上葉綠體的色素濾液進(jìn)行色素分離，會(huì)看到近似同心的四圈色素環(huán)，排在最外圈的色素是 ( ) A橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍(lán)綠素的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b,B,D,A,7陽(yáng)光通過三棱鏡能顯示出七種顏色的連續(xù)光譜。如果將一瓶葉綠素提取液放在光源和三棱鏡之間，連續(xù)光譜中就會(huì)出現(xiàn)一些黑色條帶，這些條帶應(yīng)位于 A綠光區(qū) B紅橙光區(qū)和綠光區(qū) C藍(lán)紫光區(qū)和綠光區(qū) D紅橙光區(qū)和藍(lán)紫光區(qū),8用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長(zhǎng)狀況相同的天竺葵，光照相同時(shí)間后，罩內(nèi)O2最多的是 ( ) A綠色罩 B黑色罩 C無色罩 D藍(lán)紫色罩,D,C,若白天光照充足，下列哪種條件對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)有利 A.晝夜恒溫25 B.白天溫度25，夜間溫度15 C.晝夜恒溫15 D.白天溫度30，夜間溫度15,D,用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長(zhǎng)狀況相同的天竺葵，光照相同的時(shí)間后，罩內(nèi)O2最少的是 A綠色罩 B紅色罩 C藍(lán)色罩 D紫色罩,A,下列措施中，不會(huì)提高溫室蔬菜產(chǎn)量的是（