第四節(jié)能量之源---光與光合作用

1、第四節(jié)第四節(jié)能量之源能量之源-光與光合作用光與光合作用1 捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)2 光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的原理和應(yīng)用(一一)捕獲光能的色素捕獲光能的色素1、能量的最終來(lái)源：、能量的最終來(lái)源：2、捕獲光能的色素：、捕獲光能的色素：幾乎全部幾乎全部來(lái)源來(lái)來(lái)源來(lái)光能光能1）葉綠體中色素種類：）葉綠體中色素種類：2）色素對(duì)光的吸收：）色素對(duì)光的吸收：哪四種？含量哪四種？含量? 顔色？顔色？光光700400紅光紅光藍(lán)紫光藍(lán)紫光葉綠體中色素吸收光譜葉綠體中色素吸收光譜700700400400綠葉綠葉光光700400紅光紅光藍(lán)紫光藍(lán)紫光藍(lán)紫光藍(lán)紫光- 紅光紅光葉綠素葉綠素a葉綠素葉

2、綠素b(二二)葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體的結(jié)構(gòu)1、分布：、分布：2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 保證葉綠體保證葉綠體相對(duì)獨(dú)立相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行代謝活動(dòng)進(jìn)行代謝活動(dòng)由由類囊體類囊體堆疊而成，增大膜面積，堆疊而成，增大膜面積，有利于有利于酶酶和和色素色素的附著。的附著。有有DNA、光合作用、光合作用酶酶植物植物的的葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞和和幼嫩的莖幼嫩的莖光合作用的場(chǎng)所光合作用的場(chǎng)所3、功能：、功能：1）雙層膜：）雙層膜：2）基粒：基粒： 3）基質(zhì)：基質(zhì)： 極極 細(xì)細(xì) 光光 束束黑暗中黑暗中光照下光照下恩格爾曼實(shí)驗(yàn)示意圖恩格爾曼實(shí)驗(yàn)示意圖結(jié)結(jié)論論帶狀葉帶狀葉綠體綠體細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)基質(zhì)1)光光是光合作用的是光合作用的條件條件

3、;2)氧氣氧氣是由是由葉綠體葉綠體釋放出來(lái)的釋放出來(lái)的;3)葉綠體葉綠體是進(jìn)行光合作用的是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)場(chǎng)所所（一）光合作用的探究過(guò)程（一）光合作用的探究過(guò)程是指綠色植物通過(guò)是指綠色植物通過(guò)葉綠體葉綠體，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水水轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物機(jī)物，并且釋放出，并且釋放出氧氧的過(guò)程。的過(guò)程。1、定義：、定義：2、發(fā)現(xiàn)過(guò)程、發(fā)現(xiàn)過(guò)程(書(shū)書(shū)P101)二、光合作用的原理和應(yīng)用二、光合作用的原理和應(yīng)用場(chǎng)所場(chǎng)所條件條件原料原料產(chǎn)物產(chǎn)物產(chǎn)物產(chǎn)物？蠟燭不熄滅蠟燭不熄滅小鼠不會(huì)死亡小鼠不會(huì)死亡1 1、普里斯特利實(shí)驗(yàn)、普里斯特利實(shí)驗(yàn)結(jié)論結(jié)論：植物能更新空氣（

4、能產(chǎn)生氧氣）植物能更新空氣（能產(chǎn)生氧氣）ABC不易熄滅不易熄滅易易熄滅熄滅2、英格豪斯的實(shí)驗(yàn)、英格豪斯的實(shí)驗(yàn)AB結(jié)論：結(jié)論：光光是植物光合作用的是植物光合作用的條件條件1）饑餓饑餓/暗暗處理處理(消耗掉葉片內(nèi)儲(chǔ)存的淀粉消耗掉葉片內(nèi)儲(chǔ)存的淀粉)光合作用能光合作用能產(chǎn)生產(chǎn)生淀粉，淀粉，需要需要光。光。3 3、薩克斯實(shí)驗(yàn)、薩克斯實(shí)驗(yàn)2）對(duì)照對(duì)照處理處理3）脫綠脫綠處理處理（酒精水浴加熱溶解色素酒精水浴加熱溶解色素）4）加）加碘液碘液5）觀察現(xiàn)象）觀察現(xiàn)象6）結(jié)論）結(jié)論過(guò)過(guò)程程結(jié)結(jié)果果4 4、魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)、魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)結(jié)論：結(jié)論： 釋放的釋放的氧氣氧氣來(lái)自來(lái)自水水方法：方法：同位素標(biāo)記法同位素標(biāo)記

5、法（追蹤物質(zhì)的運(yùn)行追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化過(guò)程）和變化過(guò)程）例例1.下圖是小球藻進(jìn)行光合作用示意圖，圖中下圖是小球藻進(jìn)行光合作用示意圖，圖中物質(zhì)物質(zhì)A與物質(zhì)與物質(zhì)B的分子量之比是（的分子量之比是（ ）C18O2AH2OCO2BH218O光照光照射下射下的小的小球藻球藻A： B： ：例例2在光合作用實(shí)驗(yàn)中，如果所用的水中有在光合作用實(shí)驗(yàn)中，如果所用的水中有0.20%的水分子含的水分子含18O，二氧化碳中有，二氧化碳中有0.68%的二氧的二氧化碳分子含化碳分子含18O，那么，植物進(jìn)行光合作用釋放的，那么，植物進(jìn)行光合作用釋放的氧氣中，含氧氣中，含18O的比例為的比例為 （ ） A 0.20% B 0.

6、44% C 0.64% D 0.88%A A色素與酶色素與酶ADP+PiATP酶酶供能供能供氫供氫酶酶還原還原CO22C3固定固定C5多種酶多種酶參與參與光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段O2H2OH水在光下水在光下分解分解（二）光合作用的過(guò)程（二）光合作用的過(guò)程(CH(CH2 2O)O)糖類糖類H2O基?；；|(zhì)基質(zhì)條條 件件 物質(zhì)變化物質(zhì)變化能量變化能量變化總反應(yīng)式總反應(yīng)式實(shí)實(shí) 質(zhì)質(zhì)類囊體薄膜類囊體薄膜上上(基?；?葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)中中（1）水的光解）水的光解(2) ATP形成形成ADP+Pi+光光能能 ATP 酶酶2H2O O2 + H（1） CO2的固定的固定CO2 +C5

7、 2C3酶酶（2）C3的還原的還原C3 (CH2O)酶酶ATP, H光光，色素色素，酶酶許多有關(guān)的許多有關(guān)的酶酶ATP的的活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成(CH2O)中的中的穩(wěn)定化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和和H，暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充，暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充ADP、Pi。 沒(méi)有光反應(yīng)就沒(méi)有暗反應(yīng)，反之依然。沒(méi)有光反應(yīng)就沒(méi)有暗反應(yīng)，反之依然。CO2+H2O* (CH2O) +O2* 光能光能葉綠體葉綠體反應(yīng)部位反應(yīng)部位光能光能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成ATP中的中的活躍化活躍化學(xué)能學(xué)能聯(lián)聯(lián) 系系思考：晚上能進(jìn)行暗反應(yīng)嗎？思考：晚上能進(jìn)行暗反應(yīng)嗎？無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物 有機(jī)物，光能有機(jī)物，光能

8、化學(xué)能化學(xué)能思考：光合作用中思考：光合作用中H、C、O元素的轉(zhuǎn)移途徑元素的轉(zhuǎn)移途徑H H2 2O O中中H H的轉(zhuǎn)移途徑：的轉(zhuǎn)移途徑：H2 2O中中O的轉(zhuǎn)移途徑：的轉(zhuǎn)移途徑： CO2 2中中C、 O的轉(zhuǎn)移：的轉(zhuǎn)移：H2OH（CH2O）CO2C3（CH2O）H2OO2 CO2 + H2O* 光能光能葉綠體葉綠體（CH2O） + O2* 同位素標(biāo)記法同位素標(biāo)記法示蹤示蹤元素的轉(zhuǎn)移途徑元素的轉(zhuǎn)移途徑三、光照、三、光照、 CO2濃度變化對(duì)光合作用中濃度變化對(duì)光合作用中H、ATP、C3、C5及（及（CH2O）的影響）的影響(CH(CH2 2O)O)糖類糖類色素與酶色素與酶ADP+PiATP酶酶供能供能供

9、氫供氫酶酶還原還原CO22C3固定固定C5多種酶多種酶參與參與光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段O2H2OH水在光下水在光下分解分解2、其它條件適宜、其它條件適宜歸納：歸納：1、C3與與C5成成負(fù)相關(guān)負(fù)相關(guān)關(guān)系關(guān)系光光C3（CH2O）光光C3（CH2O）C3（CH2O）C3（CH2O）CO2CO2四、光合作用與呼吸作用的關(guān)系四、光合作用與呼吸作用的關(guān)系1 1從物質(zhì)和能量的變化上來(lái)看，是正好相反的兩從物質(zhì)和能量的變化上來(lái)看，是正好相反的兩個(gè)過(guò)程，但它們并個(gè)過(guò)程，但它們并不是簡(jiǎn)單的逆轉(zhuǎn)不是簡(jiǎn)單的逆轉(zhuǎn)。 光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用 區(qū)區(qū) 別別場(chǎng)所場(chǎng)所 條件條件 物質(zhì)變化物質(zhì)變化 能量變化

10、能量變化 聯(lián)聯(lián)系系葉綠體葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體線粒體光、色素等光、色素等酶酶光能光能 化學(xué)能化學(xué)能無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物 有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物 無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物化學(xué)能化學(xué)能 其它能量其它能量光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用O2、有機(jī)物、有機(jī)物CO2、能量、能量2H的來(lái)源和去路（）光合作用：來(lái)源于 ，用于 _，形成 。呼吸作用：來(lái)源于 ，用于 _，形成 。 水的光解水的光解還原還原C3葡萄糖葡萄糖葡萄糖和丙酮酸的分解葡萄糖和丙酮酸的分解還原還原O2水水3、 ATP的來(lái)源和去路的來(lái)源和去路光合作用：光合作用：來(lái)源于 ，用于 ；呼吸作用：來(lái)源于 ，用于 _。 光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段還原還原C3有氧

11、呼吸有氧呼吸三個(gè)階段三個(gè)階段各項(xiàng)生命各項(xiàng)生命活動(dòng)活動(dòng)1 1、溫度：、溫度：暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)暗反應(yīng)是酶促反應(yīng)五、影響光合作用因素五、影響光合作用因素思考思考1：AB段、段、B點(diǎn)、點(diǎn)、BC段含義？段含義？思考思考2：溫度由：溫度由A升為升為B與由與由C降為降為B,光合作用光合作用強(qiáng)度如何變化？強(qiáng)度如何變化？應(yīng)用：應(yīng)用：冬天，溫室載培時(shí)可適當(dāng)提高溫度；冬天，溫室載培時(shí)可適當(dāng)提高溫度； 夏天，溫室載培時(shí)可適當(dāng)降低溫度。夏天，溫室載培時(shí)可適當(dāng)降低溫度。思考思考3：溫度對(duì)呼吸作用的影響？：溫度對(duì)呼吸作用的影響？呼吸作用呼吸作用T1T2思考：植物生長(zhǎng)的最適溫度、光合作用的最適思考：植物生長(zhǎng)的最適溫度、光合作

12、用的最適溫度與呼吸作用最適溫度三者有何關(guān)系？溫度與呼吸作用最適溫度三者有何關(guān)系？此時(shí)有機(jī)物的此時(shí)有機(jī)物的積累量積累量最大最大應(yīng)用：應(yīng)用：白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度，有利于有機(jī)物積累。有利于有機(jī)物積累。思考思考1：A點(diǎn)、點(diǎn)、AB段、段、B點(diǎn)含義？點(diǎn)含義？思考思考2：B點(diǎn)的限制因點(diǎn)的限制因素是什么？素是什么？外因：外因：內(nèi)因：內(nèi)因：光光 溫度溫度光反應(yīng)光反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)物酶酶1 1、通風(fēng)透光：、通風(fēng)透光：充分利用光能，提供充足充分利用光能，提供充足C0C02 2量量2 2、增施農(nóng)家肥：、增施農(nóng)家肥：被微生物的分解，釋放被微生物的分解，釋放C0C02 23 3、

13、使用、使用C0C02 2發(fā)生器：發(fā)生器：釋放較多的釋放較多的C0C02 22 2、 COCO2 2濃度：濃度：光合作用的光合作用的原料原料應(yīng)用：應(yīng)用：3 3、水分、水分1 1）水是光合作用的）水是光合作用的原料原料。2 2）是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的）是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的溶劑溶劑。3 3）水分還能）水分還能影響氣孔影響氣孔的開(kāi)閉，間接的開(kāi)閉，間接影響影響CO2CO2進(jìn)入。進(jìn)入。應(yīng)用：應(yīng)用：及時(shí)灌溉及時(shí)灌溉 1 1） N N：是是酶、酶、ATPATP、葉綠素、葉綠素組成元素組成元素 2 2） P P：是是ATPATP、葉綠體膜、葉綠體膜的重要成分的重要成分 3 3） MgMg：是是葉綠素葉綠素的的組成

14、元素組成元素4.4.必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)應(yīng)用：應(yīng)用：適時(shí)、適量增施肥料適時(shí)、適量增施肥料光照強(qiáng)度：光照強(qiáng)度： 光質(zhì)：光質(zhì)： 光照時(shí)間：光照時(shí)間：5、光：、光： （1）影響方面：）影響方面： （2 2）光照對(duì)植物的影響）光照對(duì)植物的影響光合作用是光化學(xué)反應(yīng)光合作用是光化學(xué)反應(yīng)（分（分陽(yáng)生陽(yáng)生和和陰生陰生植物）植物）主要吸收紅光和藍(lán)紫光主要吸收紅光和藍(lán)紫光輪作可延長(zhǎng)光照時(shí)間輪作可延長(zhǎng)光照時(shí)間思考思考1：A點(diǎn)、點(diǎn)、AB段、段、B點(diǎn)含義點(diǎn)含義思考思考2：B點(diǎn)的限制因素是什么點(diǎn)的限制因素是什么例例:如圖所示如圖所示A、B分別為某植物細(xì)胞二種細(xì)胞分別為某植物細(xì)胞二種細(xì)胞器器,af分別為某種

15、氣體，據(jù)圖回答。分別為某種氣體，據(jù)圖回答。1)當(dāng)當(dāng)A和和B只發(fā)生只發(fā)生c、d生理現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明生理現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明_ _ 。2）較強(qiáng)光照時(shí)）較強(qiáng)光照時(shí),A發(fā)生了發(fā)生了a、b生理現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明生理現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明_。3）當(dāng)）當(dāng)B發(fā)生了發(fā)生了e、f生理現(xiàn)生理現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明象時(shí)，說(shuō)明_。光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度 = 呼吸作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度(光合作用光合作用O2生成量生成量 = 呼吸作用呼吸作用O2消耗量消耗量)(光合作用光合作用O2生成量生成量 = a + c )4）如圖示只發(fā)生）如圖示只發(fā)生e、f生理現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)

16、明？生理現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明？光光合合作作用用產(chǎn)產(chǎn)O2量量CO2固定量固定量C6H12O6產(chǎn)量產(chǎn)量= =光光合合作作用用O2釋放量釋放量CO2吸收量吸收量C6H12O6積累量積累量+ +耗耗O2量量CO2生成量生成量C6H12O6消耗量消耗量呼呼吸吸作作用用總光合作用量總光合作用量 = = 凈光合作用量?jī)艄夂献饔昧?+ + 呼吸作用量呼吸作用量 (實(shí)際實(shí)際/真正）真正） （測(cè)量測(cè)量/凈凈） CO2 CO2吸收量吸收量 CO2 CO2釋放量釋放量在黑暗中呼吸所在黑暗中呼吸所放出的放出的CO2CO2量量?jī)魞艄夤夂虾献髯饔糜每偪偣夤夂虾献髯饔糜昧苛抗夂献饔脧?qiáng)度光合作用強(qiáng)度等等于于呼吸作用強(qiáng)度呼吸作用強(qiáng)度總光

17、合作用量總光合作用量 = = 凈光合作用量?jī)艄夂献饔昧?+ + 呼吸作用量呼吸作用量d能夠利用體外環(huán)境中的能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用來(lái)制造有機(jī)物的合成作用 例如：例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等等2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2

18、2能量能量六、化能合成作用六、化能合成作用例：下表是用紅外線測(cè)量?jī)x對(duì)某植物釋放氣體例：下表是用紅外線測(cè)量?jī)x對(duì)某植物釋放氣體進(jìn)行測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)。進(jìn)行測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)。300C一定光照一定光照10 h 黑暗黑暗5h150C黑暗黑暗5h釋放釋放CO2110 mg釋放釋放O2640 mg 釋放釋放CO2220 mg若該植物處于白天平均溫度若該植物處于白天平均溫度300C，晚上平均溫度，晚上平均溫度150C ，有效日照有效日照15。請(qǐng)計(jì)算。請(qǐng)計(jì)算（1）該植物一晝夜內(nèi)共制造有機(jī)物）該植物一晝夜內(nèi)共制造有機(jī)物_mg，白天積，白天積累有機(jī)物累有機(jī)物_mg ，一晝夜積累有機(jī)物，一晝夜積累有機(jī)物_mg 。（2）該植

19、物在夜晚維持生命活動(dòng)需要）該植物在夜晚維持生命活動(dòng)需要_KJ能量。能量87例題例題2：如圖是驗(yàn)證水生植物進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置圖，錐：如圖是驗(yàn)證水生植物進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)裝置圖，錐形瓶中放入天然水和新鮮水草，瓶口用帶有導(dǎo)管的橡皮塞塞形瓶中放入天然水和新鮮水草，瓶口用帶有導(dǎo)管的橡皮塞塞緊。一段時(shí)間后緊。一段時(shí)間后U形管內(nèi)左側(cè)液面的高度變化和錐形瓶中液體形管內(nèi)左側(cè)液面的高度變化和錐形瓶中液體的的PH變化分別是變化分別是_、_。提示：提示：水中水中H2 CO3CO2 + H2O降低降低降低降低例題：如圖所示各坐標(biāo)中的縱軸表示水稻根對(duì)鉀離子的吸收量，橫軸分別例題：如圖所示各坐標(biāo)中的縱軸表示水稻根對(duì)鉀離子的吸收量，橫軸分別表示各種有關(guān)條件。請(qǐng)據(jù)圖回答：表示各種有關(guān)條件。請(qǐng)據(jù)圖回答：1）A與與B相比，說(shuō)明水稻根對(duì)鉀離子的吸收過(guò)程與相比，說(shuō)明水稻根對(duì)鉀離子的吸收過(guò)程與_有關(guān)。有關(guān)。2）從）從B來(lái)看，在一定范圍內(nèi)提高溫度，可提高來(lái)看，在一定范圍內(nèi)提高溫度，可提高_(dá)，從而使根代謝旺盛。從而使根代謝旺盛。3）從）從C來(lái)看，外界溶液鉀離子子濃度達(dá)到一定水平后，再繼續(xù)升