光合作用的原理

1、1 光合作用的原理光合作用的原理 （第（第1課時(shí)）課時(shí)）23由此可見(jiàn)：對(duì)絕大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，活細(xì)由此可見(jiàn)：對(duì)絕大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，活細(xì)胞所需能量的最終源頭來(lái)自太陽(yáng)的光能。胞所需能量的最終源頭來(lái)自太陽(yáng)的光能。 太陽(yáng)的光能通過(guò)什么太陽(yáng)的光能通過(guò)什么途徑進(jìn)入植物體內(nèi)呢？途徑進(jìn)入植物體內(nèi)呢？41光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程 2光合作用的過(guò)程光合作用的過(guò)程學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：5元貝駕考 http:/ 元貝駕考2016科目一 科目四金手指考試 http:/ 金手指駕駛員考試61、人類是怎樣認(rèn)識(shí)到光合作用原理的？、人類是怎樣認(rèn)識(shí)到光合作用原理的？2、什么是光反應(yīng)階段？什么是暗反應(yīng)階、什么是光反應(yīng)階段？什么

2、是暗反應(yīng)階段？段？3、光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段區(qū)別和聯(lián)系、光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段區(qū)別和聯(lián)系?本節(jié)聚焦本節(jié)聚焦7葉片中的葉肉細(xì)胞葉片中的葉肉細(xì)胞綠葉綠葉 葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖 葉綠體亞顯微葉綠體亞顯微 結(jié)構(gòu)模式圖結(jié)構(gòu)模式圖81.下列標(biāo)號(hào)各代表：下列標(biāo)號(hào)各代表： 2.在在上分布有光合作用所需的上分布有光合作用所需的 和和 ，在，在中也分布有光中也分布有光合作用所需的合作用所需的 。 基質(zhì)基質(zhì)酶酶 外膜外膜內(nèi)膜內(nèi)膜類囊體膜類囊體膜基?；Ｉ厣孛该?葉綠體亞顯微葉綠體亞顯微 結(jié)構(gòu)模式圖結(jié)構(gòu)模式圖.9色素色素葉綠素葉綠素類胡蘿卜素類胡蘿卜素葉綠素葉綠素主要吸收主要吸收紅光紅

3、光和和藍(lán)紫光藍(lán)紫光吸收太陽(yáng)光吸收太陽(yáng)光中的可見(jiàn)光中的可見(jiàn)光類胡蘿卜素類胡蘿卜素主要主要吸收吸收藍(lán)紫光藍(lán)紫光葉綠素葉綠素a a葉綠素葉綠素b b葉黃素葉黃素胡蘿卜素胡蘿卜素（藍(lán)綠色）（藍(lán)綠色）（黃綠色）（黃綠色）（橙黃色）（橙黃色）（黃色）（黃色）3、葉綠體中色素的種類和作用、葉綠體中色素的種類和作用10光合光合作用作用H20C0202糖類糖類(CH20)等有機(jī)物等有機(jī)物是能源是能源物質(zhì)物質(zhì)光光葉葉綠綠體體11水水二氧化碳二氧化碳有機(jī)物有機(jī)物氧氣氧氣能量能量葉綠體葉綠體光合作用的概念：光合作用的概念：觀察下圖，給出光合作用的概念觀察下圖，給出光合作用的概念12什么是光合作用？什么是光合作用？光合

4、作用是指綠色植物通過(guò)光合作用是指綠色植物通過(guò)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(chǔ)存著能量的轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)有機(jī)物物，并且釋放出，并且釋放出氧氣氧氣的過(guò)程。的過(guò)程。 場(chǎng)所場(chǎng)所條件條件產(chǎn)物產(chǎn)物原料原料13人們得出這一認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的探索歷程，人們得出這一認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的探索歷程，科學(xué)家們用了科學(xué)家們用了200多年的時(shí)間，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)多年的時(shí)間，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)才對(duì)光合作用有了一個(gè)比較清楚次的實(shí)驗(yàn)才對(duì)光合作用有了一個(gè)比較清楚的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在我們就沿著科學(xué)家們探尋的的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在我們就沿著科學(xué)家們探尋的足跡，去體驗(yàn)他們認(rèn)識(shí)問(wèn)題的思維過(guò)程和足跡，去體驗(yàn)他們認(rèn)識(shí)問(wèn)題的思維過(guò)

5、程和科學(xué)探索的樂(lè)趣?？茖W(xué)探索的樂(lè)趣。14（一）光合作用的探究歷程：（一）光合作用的探究歷程：1、普利斯特利實(shí)驗(yàn)、普利斯特利實(shí)驗(yàn)2、英格豪斯實(shí)驗(yàn)、英格豪斯實(shí)驗(yàn)3、梅耶觀點(diǎn)、梅耶觀點(diǎn)4、薩克斯實(shí)驗(yàn)、薩克斯實(shí)驗(yàn)5、恩格爾曼實(shí)驗(yàn)、恩格爾曼實(shí)驗(yàn)6、魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)、魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)7、卡爾文實(shí)驗(yàn)、卡爾文實(shí)驗(yàn)自主探究自主探究15植物為什么會(huì)生長(zhǎng)？植物為什么會(huì)生長(zhǎng)？18世紀(jì)中期前人們世紀(jì)中期前人們一直一直認(rèn)為是由于根認(rèn)為是由于根吸收土壤中的養(yǎng)分。吸收土壤中的養(yǎng)分。1617711771年普利斯特利的實(shí)驗(yàn)?zāi)昶绽固乩膶?shí)驗(yàn)17一半曝光，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1864186

6、4年薩克斯的實(shí)驗(yàn)?zāi)晁_克斯的實(shí)驗(yàn)暗處理暗處理光照光照酒精酒精脫色脫色碘蒸汽處理碘蒸汽處理181880年年 恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)隔絕空氣隔絕空氣黑暗，用極細(xì)光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水綿和好氧水綿和好氧細(xì)菌的裝片細(xì)菌的裝片結(jié)果：結(jié)果：19 返回返回1939年魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)20光合作用產(chǎn)生的有機(jī)光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？物又是怎樣合成的呢？2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代，美國(guó)科年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文利用放射性學(xué)家卡爾文利用放射性同位素同位素1414C C標(biāo)記的標(biāo)記的1414COCO2 2做做實(shí)驗(yàn)研究這一問(wèn)題。最實(shí)驗(yàn)研究這一問(wèn)題。最終探明終探明COCO2 2中的碳在光合中

7、的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的途徑，這一途徑的碳的途徑，這一途徑稱為稱為卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)。19611961年諾貝年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主爾化學(xué)獎(jiǎng)得主211、普利斯特利實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么普利斯特利實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?為什么他的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成為什么他的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗，試想一下可能的原因是什么？功，有時(shí)失敗，試想一下可能的原因是什么？2、英格豪斯實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么英格豪斯實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?英格豪斯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與前英格豪斯的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與前人相比人相比,改進(jìn)在什么地方改進(jìn)在什么地方?3、梅耶結(jié)論是什么梅耶結(jié)論是什么?依據(jù)是什么依據(jù)是什么? 4、薩克斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行一薩克

8、斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行一晝夜的暗處理？此實(shí)驗(yàn)是否采取了對(duì)照實(shí)驗(yàn)？如果是其晝夜的暗處理？此實(shí)驗(yàn)是否采取了對(duì)照實(shí)驗(yàn)？如果是其 對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別是什么對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組分別是什么?在用碘蒸氣鑒定之前在用碘蒸氣鑒定之前,提醒提醒同學(xué)們別忘了對(duì)葉片進(jìn)行脫色同學(xué)們別忘了對(duì)葉片進(jìn)行脫色? 5、恩格爾曼實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么恩格爾曼實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么? 6、魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?采用了什么方法實(shí)驗(yàn)采用了什么方法實(shí)驗(yàn)?共同探究共同探究228、自主探究：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用、自主探究：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用的過(guò)程中需要二氧化碳。的過(guò)程中需要二氧化碳。7、人類對(duì)光合作用的探究歷程來(lái)

9、看，生物、人類對(duì)光合作用的探究歷程來(lái)看，生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)有什么聯(lián)系？與技學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)有什么聯(lián)系？與技術(shù)手段的進(jìn)步有什么關(guān)系？試舉例說(shuō)明。術(shù)手段的進(jìn)步有什么關(guān)系？試舉例說(shuō)明。23科學(xué)探究的一般過(guò)程科學(xué)探究的一般過(guò)程提出問(wèn)題提出問(wèn)題作出假設(shè)作出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果分析結(jié)果表達(dá)與交流表達(dá)與交流（光合作用需要二氧化碳嗎？）（光合作用需要二氧化碳嗎？）（光合作用需要二氧化碳）（光合作用需要二氧化碳）（設(shè)計(jì)方案、預(yù)期結(jié)果（設(shè)計(jì)方案、預(yù)期結(jié)果）（按預(yù)定方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）（按預(yù)定方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)）（分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論（分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論）（總結(jié)，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并適當(dāng)交流

10、）（總結(jié)，寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并適當(dāng)交流）24分析：分析：A A 裝置內(nèi)存在裝置內(nèi)存在COCO2 2B B 裝置中不存在裝置中不存在COCO2 2探究光合作用需要探究光合作用需要COCO2 2實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置251、光合作用的反應(yīng)式、光合作用的反應(yīng)式CO2 + H2O* （CH2O）+O2*光能光能葉綠體葉綠體二、光合作用的基本過(guò)程二、光合作用的基本過(guò)程262、光合作用過(guò)程2728H2O類囊體膜類囊體膜酶酶Pi ADPATP光、色素、酶光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體膜上葉綠體內(nèi)的類囊體膜上水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：1.光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段條件條件 ：場(chǎng)所：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：物質(zhì)變化：能量變化

11、：能量變化：光能光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能化學(xué)能貯存在貯存在ATP中中HADPPi 能量能量 酶酶ATPH2O H + O2光能光能（還原劑）（還原劑）色素、酶色素、酶29CO2糖類糖類 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)三碳化合物三碳化合物 2C3 基質(zhì)基質(zhì)多種酶多種酶H2O類囊體膜類囊體膜酶酶Pi ADPATPH302.暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段CO2C5 2C3酶酶C3的還原：的還原：條件：條件：場(chǎng)所：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：物質(zhì)變化：能量變化：能量變化：葉綠體的基質(zhì)中葉綠體的基質(zhì)中CO2的固定：的固定：脂質(zhì)脂質(zhì)ATP ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

12、糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能多種酶多種酶ATPH 、ADP+Pi2C3 (CH2O)+H2O酶酶CO2 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)三碳化合物三碳化合物 2C3 基質(zhì)基質(zhì)多種酶多種酶H糖糖31比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)區(qū)別別場(chǎng)所條件反應(yīng)時(shí)間短促、以毫微秒計(jì)較緩慢（有機(jī)物的合成量取決于暗反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短）反應(yīng)產(chǎn)物與光的關(guān)系與溫度的關(guān)系物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系聯(lián)系光合作用的實(shí)光合作用的實(shí)質(zhì)質(zhì)葉綠體類囊體結(jié)構(gòu)薄膜上葉綠體類囊體結(jié)構(gòu)薄膜上葉綠體液態(tài)基質(zhì)中葉綠體液態(tài)基質(zhì)中光、葉綠體色素、酶光、葉綠體色素、酶許多酶，不受光限制許多酶，不受光限制O O2 2、NADPHNADP

13、H、ATPATP(CH2O)、H H2 2O O、ADPADP、PiPi、C C5 5需光需光不需光，但有光照樣能進(jìn)行不需光，但有光照樣能進(jìn)行與溫度無(wú)直接關(guān)系與溫度無(wú)直接關(guān)系與溫度關(guān)系密切與溫度關(guān)系密切1 1、水的光解、水的光解2 2、ATPATP的合成的合成1 1、C OC O2 2的固定的固定2 2、 C C3 3的還原的還原ATPATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供HH和和ATPATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADPADP和和PiPi，二者相互影響，二者相互影響把把CO2和和H2O轉(zhuǎn)變成有機(jī)物

14、并放出氧氣光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物并放出氧氣光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能光能光能 活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能32 請(qǐng)分析光下的植物突然停止光照后，其體請(qǐng)分析光下的植物突然停止光照后，其體內(nèi)的內(nèi)的C5化合物和化合物和C3化合物的含量如何變化？化合物的含量如何變化？停止停止光照光照光反應(yīng)光反應(yīng)停止停止請(qǐng)分析光下的植物突然停止請(qǐng)分析光下的植物突然停止CO2的供的供應(yīng)后，其體內(nèi)的應(yīng)后，其體內(nèi)的C5化合物和化合物和C3化合物化合物的含量如何變化？的含量如何變化？H ATP還原還原受阻受阻C3 C5 CO2 固定固定停止停止C3 C5 能力提升能力提升 （CH2O）CO2C52C3H酶酶固定固定還還原原供氫供氫供能供能

15、ATP33下下 圖是光合作用過(guò)程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題：圖是光合作用過(guò)程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題：圖中圖中B是是， 它來(lái)自于它來(lái)自于的分解。的分解。圖中圖中C是是，它被傳遞到葉綠體的，它被傳遞到葉綠體的 部位，用于部位，用于 。圖中圖中D是是，在葉綠體中合成，在葉綠體中合成D所需的能量來(lái)自所需的能量來(lái)自 圖中的圖中的H表示表示， H為為I提供提供光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基質(zhì)基質(zhì)C3的還原的還原ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反應(yīng)光反應(yīng)H和和ATP一展身手一展身手34CO2 + H2O* （CH2O）+ O2*光能光能葉綠體葉綠體產(chǎn)物中氧原子、碳原子和氫原子的

16、來(lái)源？產(chǎn)物中氧原子、碳原子和氫原子的來(lái)源？6CO2 + 12H2O* C6H12O6 +6 H2O + 6O2*光能光能葉綠體葉綠體（1）（2）光合作用完整反應(yīng)式光合作用完整反應(yīng)式(計(jì)算式計(jì)算式)及元素來(lái)龍去脈及元素來(lái)龍去脈積極思維積極思維35下圖是小球藻進(jìn)行光合作用示意圖，圖下圖是小球藻進(jìn)行光合作用示意圖，圖中物質(zhì)中物質(zhì)A A與物質(zhì)與物質(zhì)B B的分子量之比是（的分子量之比是（ ）BC18O2AH2OCO2H218O光照射光照射下的小下的小球藻球藻 A. A. ： B. B. ： C. C. ： D. D. ：36課堂小結(jié)課堂小結(jié)光合作用光合作用光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程光合作用的概

17、念光合作用的概念過(guò)程過(guò)程光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段區(qū)別與聯(lián)系371圖示德國(guó)科學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn)圖示德國(guó)科學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn),在葉片照光在葉片照光24小時(shí)后小時(shí)后,經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有經(jīng)脫色、漂洗并用碘液處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的部分呈藍(lán)色。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明錫箔覆蓋的部分呈藍(lán)色。本實(shí)驗(yàn)說(shuō)明（ ） 光合作用需要光合作用需要CO2 光合作用需要光光合作用需要光 光合作用需要葉綠素光合作用需要葉綠素 光合作用放出氧光合作用放出氧光合作用制造淀粉光合作用制造淀粉 A B C D C課堂反饋課堂反饋383、光合作用實(shí)質(zhì)是、光合作用實(shí)質(zhì)是 ( ) A把二氧化碳轉(zhuǎn)變成把二氧化碳轉(zhuǎn)變成ATP B產(chǎn)生

18、化學(xué)能，貯藏在產(chǎn)生化學(xué)能，貯藏在ATP中中 C把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，貯藏在把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能，貯藏在ATP中中 D無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能D2、光合作用過(guò)程中，產(chǎn)生、光合作用過(guò)程中，產(chǎn)生ADP和消耗和消耗ADP 的部位在葉綠體中依次為的部位在葉綠體中依次為 ( ) 外膜外膜 內(nèi)膜內(nèi)膜 基質(zhì)基質(zhì) 類囊體膜類囊體膜 A B C DB思考思考:葉綠體中葉綠體中ATP向哪運(yùn)輸向哪運(yùn)輸?ADP向哪運(yùn)輸向哪運(yùn)輸?39 4.4.光合作用的過(guò)程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)光合作用的過(guò)程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，下列說(shuō)法正確的是（兩個(gè)階段，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.A.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)葉綠體類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)B.B.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行葉綠體類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行 光反應(yīng)光反應(yīng)C.C.葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)D.D.葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng)葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng), ,不進(jìn)行光反應(yīng)不進(jìn)行光反應(yīng)D405某科學(xué)家用含碳的同位素某科學(xué)家用含碳的同位素14C的二氧化碳的二氧化碳來(lái)追蹤光合作用中碳原子在下列分子中的轉(zhuǎn)移，來(lái)追蹤光合作用中碳原子在下列分子中的轉(zhuǎn)移，最可能的途徑是（最可能