能量之源---光與光合作用(1、2課時)

1、第第4節(jié)節(jié) 能量之源能量之源光與光合作用光與光合作用（第一課時）（第一課時）Cl捕獲光能的色素捕獲光能的色素一一 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)正常正常幼苗能進(jìn)行光合幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機養(yǎng)料。作用制造有機養(yǎng)料。白化白化苗不能進(jìn)行光合作苗不能進(jìn)行光合作用，無法制造有機養(yǎng)料。用，無法制造有機養(yǎng)料。正常苗正常苗白化苗白化苗（一）、捕獲光能的色素 1、實驗：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。色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙上的擴散速度有差別，可以 用來分離色素。方法與步驟：方法與步驟：（1）提取色素）提取色素稱取5g左右的鮮葉，剪碎，

2、放入研缽中。加少許的石英砂（充分研磨）和碳酸鈣 (研磨中色素被破壞)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進(jìn)行過濾。（2 2）制備濾紙條）制備濾紙條鉛筆線鉛筆線畫鉛筆細(xì)線畫鉛筆細(xì)線（3 3）畫濾液細(xì)線）畫濾液細(xì)線要求：要求：細(xì)、直細(xì)、直、齊齊 重復(fù)重復(fù)2323次次（4） 分離分離濾液中的色素濾液中的色素 原理：原理：溶解度高的隨層析液在濾紙上溶解度高的隨層析液在濾紙上擴散得快擴散得快;反之，則慢。反之，則慢。層析液層析液培養(yǎng)皿培養(yǎng)皿層析液不能沒及濾液線層析液不能沒及濾液線濾液細(xì)線實驗結(jié)果：實驗結(jié)果：藍(lán)綠色藍(lán)綠色黃綠色黃綠色橙黃色橙黃色黃黃 色色（3/4）(1/4)1、擴散速度最快的是什

3、么色素？、擴散速度最快的是什么色素？（擴散速度最快）（擴散速度最快）2、色素帶最寬、最窄的分別是什么色素？、色素帶最寬、最窄的分別是什么色素？（最窄）（最窄）（最寬）（最寬）3、最慢析出的是什么色素？、最慢析出的是什么色素？（擴散速度最慢）（擴散速度最慢）葉綠素溶液葉綠素溶液吸收可見光，用于光合作用吸收可見光，用于光合作用色素的功能：色素的功能：色素的吸收光譜圖色素的吸收光譜圖 400 500 600 700nm 400 500 600 700nm 1001005050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可 見 光 區(qū)葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光類胡蘿卜素：

4、吸收藍(lán)紫光l葉綠素葉綠素a a和葉綠素和葉綠素b b主要吸收主要吸收藍(lán)紫光藍(lán)紫光和和紅光紅光，l胡蘿卜素和葉黃素主要吸收胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光藍(lán)紫光。l因為色素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所因為色素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)以葉片才呈現(xiàn)綠色綠色。 結(jié)論：結(jié)論：問題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中問題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？的什么部位？l18171817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，l18651865年，德國植物學(xué)家薩克斯發(fā)現(xiàn)葉綠素集中在一個更年，德國植物學(xué)家薩克斯發(fā)現(xiàn)葉綠素集中在一個更

5、小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體葉綠體。外膜外膜內(nèi)膜內(nèi)膜基?；Ｈ~綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)每個基粒都由一個個每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。布在類囊體的薄膜上。 而每個基粒都含有兩而每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可個以上的類囊體，多者可達(dá)達(dá)100100個以上。葉綠體內(nèi)個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，有如此多的基粒和類囊體，極大地擴大了受光面積極大地擴大了受光面積。（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能類

6、囊體類囊體 17世紀(jì)世紀(jì)40年代，赫爾蒙特年代，赫爾蒙特(J.B. van Helmont，荷蘭，荷蘭)植物增重主要來自水分植物增重主要來自水分二、光合作用的探究歷程二、光合作用的探究歷程證實：證實：植物可更新污濁的空氣。植物可更新污濁的空氣。1771年（英）普利斯特利的實驗?zāi)辏ㄓⅲ┢绽固乩膶嶒炗腥酥貜?fù)了該實驗卻得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？有人重復(fù)了該實驗卻得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？福安二中福安二中阮建英阮建英探究一：普利斯特利的實驗探究一：普利斯特利的實驗植物可以影響空氣成分嗎？植物可以影響空氣成分嗎？植物可以影響空氣成分。植物可以影響空氣成

7、分。植物能產(chǎn)生動物呼吸和蠟燭燃燒植物能產(chǎn)生動物呼吸和蠟燭燃燒所需要的氣體。所需要的氣體。植物可以更新空氣植物可以更新空氣( (吸收吸收COCO2 2, , 產(chǎn)生產(chǎn)生O O2 2) )。設(shè)計實驗設(shè)計實驗結(jié)果分析結(jié)果分析得出結(jié)論得出結(jié)論小鼠小鼠和點和點燃的燃的蠟燭蠟燭光照，密光照，密閉玻璃罩閉玻璃罩小鼠死亡，蠟燭也熄滅小鼠死亡，蠟燭也熄滅綠色植物綠色植物小鼠存活，蠟燭仍燃燒小鼠存活，蠟燭仍燃燒提出問題提出問題作出假設(shè)作出假設(shè)實施實驗實施實驗結(jié)論：結(jié)論：綠葉在綠葉在光光下吸收下吸收COCO2 2 ，釋放釋放O O2 2。 1779 1779年年, ,荷蘭科學(xué)家英格豪斯確定植物荷蘭科學(xué)家英格豪斯確定植

8、物只有只有綠葉綠葉才能更新空氣并且才能更新空氣并且依賴于光依賴于光。 1782 1782年年, ,拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了空氣的組成。拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了空氣的組成。 18451845年，德國科學(xué)家梅耶指出，植物年，德國科學(xué)家梅耶指出，植物光合作用時，把光合作用時，把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲存儲存起來。起來。光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能時，貯存于什么物質(zhì)中呢？光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能時，貯存于什么物質(zhì)中呢？一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片在暗處放置幾小的葉片18641864年薩克斯的實驗?zāi)晁_克斯的實驗暗處理暗處理光照光照酒精酒精脫色脫色結(jié)論結(jié)論: :綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉綠色葉片在光合作用中

9、產(chǎn)生了淀粉碘蒸汽處理碘蒸汽處理福安二中福安二中阮建英阮建英探究二：薩克斯的實驗探究二：薩克斯的實驗植物光合作用的產(chǎn)物除氧之外還有什么？植物光合作用的產(chǎn)物除氧之外還有什么？植物光合作用的產(chǎn)物還有淀粉。植物光合作用的產(chǎn)物還有淀粉。曝光一側(cè)的葉片經(jīng)過碘液處理后變成藍(lán)色曝光一側(cè)的葉片經(jīng)過碘液處理后變成藍(lán)色,而遮而遮光一側(cè)的葉片經(jīng)過碘液處理后不變藍(lán)。光一側(cè)的葉片經(jīng)過碘液處理后不變藍(lán)。設(shè)計實驗設(shè)計實驗結(jié)果分析結(jié)果分析得出結(jié)論得出結(jié)論提出問題提出問題作出假設(shè)作出假設(shè)植物在光合作用中產(chǎn)生了淀粉植物在光合作用中產(chǎn)生了淀粉 。酒精脫色酒精脫色碘液處理碘液處理實施實驗實施實驗恩格爾曼實驗光合作用釋放的光合作用釋放的

10、O2來自于來自于H2O還是還是CO2？討論：討論：恩格爾曼實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處？恩格爾曼實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處？（1 1）、用水綿作實驗材料，有）、用水綿作實驗材料，有細(xì)而長的帶狀葉綠細(xì)而長的帶狀葉綠體體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。（2 2）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中中，排除了環(huán)境中光線和光線和O2的影響，從而確保的影響，從而確保實驗?zāi)茼樌M(jìn)行。實驗?zāi)茼樌M(jìn)行。（3 3）、用極細(xì)的光束照射，并且用好氧菌進(jìn)）、用極細(xì)的光束照射，并且用好氧菌進(jìn)行檢測，能準(zhǔn)確的判斷水綿行

11、檢測，能準(zhǔn)確的判斷水綿細(xì)胞中放細(xì)胞中放O2 部位。部位。（4 4）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的對照實對照實驗驗，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。 1939年，魯賓和卡門的同位素標(biāo)記實驗?zāi)?，魯賓和卡門的同位素標(biāo)記實驗光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的呢？光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的呢？ 20世紀(jì)世紀(jì)40年代，卡爾文發(fā)現(xiàn)年代，卡爾文發(fā)現(xiàn)CO2的的碳碳在光合作用中轉(zhuǎn)化為在光合作用中轉(zhuǎn)化為有機物有機物中的中的碳碳，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。年代年代科學(xué)家科學(xué)家結(jié)論結(jié)論17711771普利斯特利普利

12、斯特利植物可以更新空氣植物可以更新空氣17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有綠葉才可以更只有綠葉才可以更新空氣新空氣18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用時植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能了化學(xué)能儲存起來儲存起來18641864薩克斯薩克斯綠色葉片光合作用綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉產(chǎn)生淀粉18801880恩格爾曼恩格爾曼氧氧由葉綠體釋放出來。由葉綠體釋放出來。葉綠體葉綠體是是光合作用的場所。光合作用的場所。19391939魯賓魯賓 卡門卡門光合作用釋放的光合作用釋放的氧氧來自來自水水。2020世紀(jì)世紀(jì)4040代代卡爾文卡爾文光合產(chǎn)物中有機物的光合產(chǎn)物

13、中有機物的碳碳來自來自COCO2 2思考：思考：通過對以上幾個實驗的分析，你能對光合作用下通過對以上幾個實驗的分析，你能對光合作用下一個定義了嗎？一個定義了嗎？l生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)的研究進(jìn)展很密切。由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成才明確綠葉在光下吸收二氧化碳，放出氧氣。魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記實驗證明了光合作用放出的氧氣來自于水。卡爾文用同位素示蹤技術(shù)探明了二氧化碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物的途徑，都說明了在科學(xué)發(fā)展中，相關(guān)學(xué)科的互相促進(jìn)，及技術(shù)手段的進(jìn)步對科學(xué)發(fā)展的推動作用。光合作用是指綠色植物通過光合作用是指綠色植物通過葉葉綠體綠體，利用，利用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和水和水轉(zhuǎn)化成儲存著

14、能量的轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機有機物，物，并且釋放出并且釋放出氧氣氧氣的過程。的過程。 場所場所條件條件產(chǎn)物產(chǎn)物原料原料三、光合作用的原理和應(yīng)用（一）光合作用的過程（一）光合作用的過程C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O + 光光量量 （1）場所：）場所：（2）能量轉(zhuǎn)換：）能量轉(zhuǎn)換：（3）反應(yīng)式：）反應(yīng)式：類囊體薄膜類囊體薄膜光能活躍的化學(xué)能（光能活躍的化學(xué)能（ATP）ADPPi能量能量ATP酶酶2H2O4H+O2光能光能 酶酶（1）場所：）場所：（2）能量轉(zhuǎn)換：）能量轉(zhuǎn)換：（3）反應(yīng)式：）反應(yīng)式：葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能CO2的固定：

15、的固定：CO2+C5 2C3酶酶 酶酶ATP HC3的還原：的還原：2C3 （CH2O）第第4節(jié)節(jié) 能量之源能量之源光與光合作用光與光合作用（第二課時）（第二課時）C過程：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較過程：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行進(jìn)行部位部位條件條件物質(zhì)物質(zhì)變化變化能量能量變化變化關(guān)系關(guān)系類囊體的薄膜上類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)中葉綠體基質(zhì)中光、色素和酶光、色素和酶ATPATPH(H(NADPH)多種酶多種酶光能（轉(zhuǎn)換成電能光能（轉(zhuǎn)換成電能再）變成活躍的化學(xué)能再）變成活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)定的化學(xué)能定的化學(xué)能 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供光反應(yīng)為暗反應(yīng)

16、提供HH和和ATPATP暗反應(yīng)產(chǎn)生的暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADPADP和和PiPi為光反應(yīng)合成為光反應(yīng)合成ATPATP提供原料提供原料水的光解水的光解2H2O4H+O2合成合成ATP ADP+Pi ATP光光 酶酶光能光能CO2的固定的固定CO2+C5 2C3三碳的還原三碳的還原2C3 (CH2O) 酶酶 酶酶ATP H色素分子色素分子可見光可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多種酶多種酶酶酶（CH2O）CO2吸收吸收光解光解能量能量固定固定還原還原酶酶光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng) 光合作用的圖解過程光合作用的圖解過程1、當(dāng)、當(dāng)CO2停止供應(yīng)時，停止供應(yīng)時，C3和和C5的含量有如何變化？的含量

17、有如何變化？C3的含量減少的含量減少，C5的含量增多的含量增多2、當(dāng)突然停止光照時，、當(dāng)突然停止光照時，C3和和C5的含量有如何變化？的含量有如何變化？C3的含量增多的含量增多，C5的含量的含量減少減少t濃度濃度012C5C3t濃度濃度012C3C5光合作用原理的應(yīng)用光合作用原理的應(yīng)用外外部部因因素素反應(yīng)條件：反應(yīng)條件：光、溫度光、溫度、必需礦質(zhì)元素、必需礦質(zhì)元素反應(yīng)原料：反應(yīng)原料： CO2濃度濃度、水、水內(nèi)內(nèi)部部因因素素植物種類不同植物種類不同同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同部位的葉片同一植物在不同部位的葉片葉齡葉齡 影響光合作用的主要因素影響光合作用的

18、主要因素圖中圖中A A點含義：點含義： ；B B點含義：點含義： ；C C點表示：點表示： ；若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表 植物。植物。 光照強度為光照強度為0 0，只進(jìn)行呼吸作用，只進(jìn)行呼吸作用光合作用與呼吸作用強度相等，稱為光補償點光合作用與呼吸作用強度相等，稱為光補償點光合作用強度不再隨光照強度增強而增強，稱為光飽和點光合作用強度不再隨光照強度增強而增強，稱為光飽和點陰生陰生光光在生產(chǎn)上的應(yīng)用在生產(chǎn)上的應(yīng)用對光合作用的影響對光合作用的影響外因外因2.2.光質(zhì)光質(zhì)( (光的波長光的波長) )1.1.光照強度光照強度復(fù)色復(fù)色( (白色白色) )光光 最

19、好最好紅光紅光 其次其次藍(lán)紫光藍(lán)紫光 次之次之綠光綠光 最差最差1.1.注重陰、陽生植物間作注重陰、陽生植物間作套種套種2. 2. 一年之內(nèi)輪作一年之內(nèi)輪作, ,延長光延長光合作用時間合作用時間3.3.通過合理密植通過合理密植, ,增加光合增加光合作用面積作用面積4.4.溫室大棚溫室大棚, ,使用無色透明使用無色透明玻璃玻璃5.5.防止?fàn)I養(yǎng)生長過強防止?fàn)I養(yǎng)生長過強, ,導(dǎo)致導(dǎo)致葉面互相遮擋葉面互相遮擋. .光合作用強度光合作用強度0 0呼吸速率呼吸速率光補償點光補償點光飽和點光飽和點BBAACC陰生植物陰生植物B BA AC C陽生殖物陽生殖物光照強度光照強度COCO2 2吸收吸收COCO2

20、2釋放釋放光補償點、光飽和點光補償點、光飽和點 ： 陽生植物陽生植物 陰生植物陰生植物溫溫度度在生產(chǎn)上的應(yīng)用在生產(chǎn)上的應(yīng)用對光合作用的影響對光合作用的影響外因外因1.1.適時播種適時播種2.2.溫室栽培時溫室栽培時, ,白天白天適當(dāng)提高溫度適當(dāng)提高溫度, ,晚上晚上適當(dāng)降溫適當(dāng)降溫（增加晝（增加晝夜溫差）。夜溫差）。溫度會直接影響酶的活性溫度會直接影響酶的活性. .（ 主要是影響暗反應(yīng)）主要是影響暗反應(yīng)）溫度光合速率光合速率溫度溫度102030 40500ABC光合作用是在光合作用是在 的催化下進(jìn)行的，溫度直接影的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響響 ；B B點表示：點表示： ；BCBC段表示：段表示

21、： ； 酶的活性酶的活性酶酶此溫度條件下，光合速率最高此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降COCO2 2濃度濃度在生產(chǎn)上的應(yīng)用在生產(chǎn)上的應(yīng)用對光合作用的影響對光合作用的影響外因外因溫室：溫室：燃燒植物桔桿；燃燒植物桔桿；使用二氧化碳發(fā)使用二氧化碳發(fā) 生器；生器； 與豬舍雞舍鴨棚與豬舍雞舍鴨棚連通。連通。溫室與大田：溫室與大田：確保良好通風(fēng)；確保良好通風(fēng)；增施有機肥料；增施有機肥料；深施深施“碳銨碳銨”。COCO2 2是光合作用的原料是光合作用的原料. .acbdeCO2CO2的補償點的補償點CO2CO2的飽和點的飽和點 提高光合

22、作用在生產(chǎn)中的應(yīng)用小結(jié)：提高光合作用在生產(chǎn)中的應(yīng)用小結(jié)：( 輪作輪作 )( 合理密植：間種、套種合理密植：間種、套種 )3 3、增加光照強度、光質(zhì)、增加光照強度、光質(zhì)（白光）（白光）4 4、增加、增加COCO2 2濃度濃度（施用農(nóng)家肥）（施用農(nóng)家肥）5 5、增加晝夜溫差、增加晝夜溫差自養(yǎng)生物：自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝能夠直接把從外界環(huán)境攝取的取的無機物無機物轉(zhuǎn)變成為自身的轉(zhuǎn)變成為自身的有機物有機物，并并儲存了能量儲存了能量的一類生物。的一類生物。生物的同化作用類型生物的同化作用類型異養(yǎng)生物：異養(yǎng)生物：不能直接利用不能直接利用無機物無機物制成制成有機物有機物，只能把從外界攝取的現(xiàn)成的，只能把從外界攝取的現(xiàn)成的有機物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并有機物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并儲儲存了能量存了能量的一類生物。的一類生物。生物的代謝類型生物的代謝類型同化作用的代謝型同化作用的代謝型異化作用的代謝型異化作用的代謝型化能合成作用化能合成作用