5.4.光合作用的原理和應(yīng)用(第2課時(shí))-上學(xué)期生物人教版必修一

第4節(jié)

光合作用與能量轉(zhuǎn)化第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第2課時(shí)光合作用的原理和應(yīng)用綠葉中色素的種類和功能2.色素的吸收光譜：葉綠素主要吸收

.類胡蘿卜素主要吸收

.藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光對(duì)其他波段吸收量較少吸收最少的是綠光不吸收紅、橙、黃光葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜類囊體色素酶溫故知新

在葉綠體內(nèi)部類囊體的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體薄膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器?！舅伎肌び懻摗刻骄咳~綠體的功能(P100)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)一恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)二討論：1.恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？2.恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有何巧妙之處？3.在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？閱讀恩格爾曼的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)過程與現(xiàn)象，討論完成討論題1—3：2min【思考·討論】探究葉綠體的功能(P100)需氧細(xì)菌集中分布在葉綠體被光束照射到的部位需氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)一葉綠體能吸收光能用于光合作用釋放氧氣2.恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有何巧妙之處？設(shè)計(jì)： 選材：水綿：葉綠體螺旋帶狀，易觀察

好氧細(xì)菌：可確定氧氣產(chǎn)生部位無空氣的黑暗環(huán)境：排除O2和光的干擾對(duì)照設(shè)置：討論：1.恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？極細(xì)的光束：有光與無光對(duì)照暴露陽(yáng)光下：局部有光與完全曝光對(duì)照恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)二用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧型細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域討論：3.為何細(xì)菌集中在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域？光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光在此波長(zhǎng)照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣多4.綜上所述，你認(rèn)為葉綠體有何功能？捕獲光能、進(jìn)行光合作用物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：類囊體薄膜上——色素分子類囊體膜和葉綠體基質(zhì)——光合酶【思考·討論】探究葉綠體的功能(P100)光合作用1.概念：光合作用使指綠色植物通過

，利用

，把

，轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的

，并釋放出

的過程葉綠體光能CO2和H20有機(jī)物O2物質(zhì)變化：能量變化：無機(jī)物→有機(jī)物光能→有機(jī)物的化學(xué)能實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量2.反應(yīng)式：CO2+H2O（CH2O)+O2光能葉綠體

自主閱讀：閱讀課本P102思考.討論，完成資料后的4個(gè)討論：1、希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？為什么？2、希爾的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明水的光解與糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？為什么？3、分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？4、嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1、19世紀(jì)末（甲醛→糖）CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)2、1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用

甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖→初步判斷：O2中的O來自CO2的可能性較小，較可能來源于H2O探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)3、希爾反應(yīng)2H+1/2O2↑討論1：希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的O2中的O全部都來自H2O？為什么？不能,該實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒有直接觀察到氧元素轉(zhuǎn)移。：離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)討論2：希爾的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明水的光解與糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？能

因?yàn)閼腋∫褐袥]有合成糖類的必需原料——CO2，說明未進(jìn)行糖類合成探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)4、魯賓和卡門用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源。CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O18O2O2討論3：分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn)得出什么結(jié)論？光合作用釋放的O2中的氧元素全部來源于H2O，而并不來源于CO2探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)5、

阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP

且這一過程總是與水的光解相伴隨討論4：嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系H2OO2+NADPH

+能量光照葉綠體ADP+PiATP19世紀(jì)末甲醛→糖1928年甲醛對(duì)植物有毒不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾反應(yīng)水的光解產(chǎn)生氧氣1941年魯賓和卡門同位素標(biāo)記法光合作用氧氣來自于水1954年阿爾農(nóng)光照下葉綠體合成ATP該過程總與水的光解相伴1

光合作用的過程光合作用過程復(fù)雜，包括一系列化學(xué)反應(yīng)。依據(jù)是否需要光能分為：光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光合作用第一個(gè)階段必須有光才能進(jìn)行光合作用第二個(gè)階段，又稱“碳反應(yīng)階段”有無光都能進(jìn)行O2光合作用的過程——光反應(yīng)結(jié)合圖5—15，3min閱讀P103光反應(yīng)過程，在課本找到答案并標(biāo)注：1.光反應(yīng)的場(chǎng)所是什么？2.進(jìn)行光反應(yīng)需要什么條件？3.光反應(yīng)過程中有什么物質(zhì)變化?（請(qǐng)用方程式的方式表示）4.光反應(yīng)過程中有什么能量變化？5.嘗試完成右圖6.光反應(yīng)的各種產(chǎn)物有何去向？光能葉綠體中的色素H2O水在光下分解ADP+PiATPNADP+NADPHH+酶酶O2H+CO2是如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖哪兀靠栁牡扔眯∏蛟遄鲈囼?yàn)研究：

用14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測(cè)其放射性，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)（暗反應(yīng)階段）在1961年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)（放射性）同位素標(biāo)記法現(xiàn)象1：

向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2，光照30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，檢測(cè)到了多種帶14C標(biāo)記的化合物，有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)試分析卡爾文實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考1：該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可說明什么？CO2中的C會(huì)轉(zhuǎn)移到C3、C5和C6中思考2：如何確定CO2中的C先轉(zhuǎn)移到C3、C5和C6中的哪個(gè)化合物呢？縮短反應(yīng)時(shí)間現(xiàn)象2：

反應(yīng)進(jìn)行到5秒光照時(shí)，卡爾文等檢測(cè)到同時(shí)含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)試分析卡爾文實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考3：結(jié)合上述現(xiàn)象大致描述CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物過程中，C的轉(zhuǎn)移途徑現(xiàn)象3：

縮短光照時(shí)間到幾分之一秒時(shí)，90%以上的放射性14C集中在一種三碳化合物（C3）CO2C3(CH2O)C5結(jié)合圖5—15，3min閱讀P104暗反應(yīng)過程，在課本找到答案并標(biāo)注：1.暗反應(yīng)的場(chǎng)所是什么？2.進(jìn)行暗反應(yīng)需要什么條件？3.暗反應(yīng)過程中有什么物質(zhì)變化?（請(qǐng)用方程式的方式表示）4.暗反應(yīng)過程中有什么能量變化？5.嘗試完成右圖6.暗反應(yīng)的各種產(chǎn)物有何去向？2C3CO2固定C5多種酶參加催化(CH2O)還

原ADP+PiATP供能（氣孔）NADP+NADPH供氫、供能光合作用的過程——暗反應(yīng)光反應(yīng)碳反應(yīng)條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化必須有光有光或無光均可葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)水光解為O2和H+,ATP和NADPH的合成CO2的固定，C3的還原，ATP和NADPH的分解光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)生成的NADPH和ATP供暗反應(yīng)C3的還原，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+。物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。下圖是光合作用過程圖解，A—J表示物質(zhì)，H、I表示生理過程請(qǐng)分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是____

，它被傳遞到葉綠體的_____，用于_________

。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自______。④圖中G__________,F是____________,J是________。⑤圖中的H表示_______，I表示________，H為I提供__________。Ｏ2水NADPH基質(zhì)還原C3，作還原劑并提供能量ATP光能光反應(yīng)DNAPH和ATP色素C5化合物C3化合物糖類暗反應(yīng)練一練C3、C5、ATP、NADPH含量變化條件停止光照、CO2供應(yīng)不變突然光照、CO2供應(yīng)不變光照不變、停止CO2供應(yīng)光照不變、增加CO2供應(yīng)C3C5ATPNADPH增加減少減少增加減少增加增加減少減少增加增加減少減少增加增加減少自變量光照強(qiáng)弱因變量光合作用強(qiáng)度無關(guān)變量要求相同且適宜檢測(cè)方法相同時(shí)間小圓形葉片浮起的數(shù)量控制方法不同瓦數(shù)的燈或相同瓦數(shù)臺(tái)燈離實(shí)驗(yàn)裝置的距離溫度等用中間的盛水玻璃柱吸收熱量排除干擾探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響二、方法步驟：1.打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響2.將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)氣體逸出探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響3.將處理過圓形小葉片放入清水中，黑暗保存，

小圓形葉片全部沉到水底探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響4.取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響5.分組實(shí)驗(yàn)：分別將10片葉圓片投入3只盛20mLNaHCO3的小燒杯中

并調(diào)整40W臺(tái)燈距離（10、20、30CM）【LED燈作為光源（冷光源，排除溫度干擾），分別用不同光照強(qiáng)度（調(diào)節(jié)光源與燒杯的距離）去照射葉片?！?觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量?；蛏细∠嗤瑪?shù)量的小圓形葉片各實(shí)驗(yàn)裝置所用時(shí)間。探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響

項(xiàng)目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量110片20mL強(qiáng)多210片20mL中中310片20mL弱少6.觀察并記錄結(jié)果三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響任務(wù)二：討論1.如何使小圓葉片內(nèi)的氣體逸出?將小圓形葉片放入注射器中，并讓注射器吸入清水，排出注射器內(nèi)殘留的空氣。用手堵住注射器前端的小孔，并緩緩拉動(dòng)活塞2.將內(nèi)部氣體逸出的小圓形葉片放入黑暗處清水中，將會(huì)發(fā)生什么變化？

因細(xì)胞間隙充滿水而沉到水底3.如何增加清水中的CO2含量？

吹氣，或用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%--2%的NaHCO3溶液探究影響光合作用強(qiáng)度的因素CO2濃度水分光光質(zhì)光照強(qiáng)度光照時(shí)間光照面積酶色素溫度礦質(zhì)元素氣孔開閉情況1.間作套種2.通過輪作,延長(zhǎng)光合作用時(shí)間3.通過合理密植,增加光合作用面積4.溫室大棚,使用無色透明玻璃5.防止?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)過強(qiáng),導(dǎo)致葉面互相遮擋,呼吸強(qiáng)于光合,影響生殖生長(zhǎng)應(yīng)用：一、概念檢測(cè)1.√ ×× 2.D3.提示:按照教材第103頁(yè)圖5-14解答。二、拓展應(yīng)用1.（1）光照強(qiáng)度逐漸增大

（2）此時(shí)溫度很高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2無法進(jìn)入葉片組織，致使光合作用暗反應(yīng)受到限制

（3）光照強(qiáng)度不斷減弱

（4）光照強(qiáng)度、溫度

（5）根據(jù)本題信息，可以利用溫室大棚控制光照強(qiáng)度、溫度的方式，如補(bǔ)光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強(qiáng)度。課后練習(xí)答案2.提示:植物的生活需要水無機(jī)鹽、陽(yáng)光、適宜的溫度、空氣(含有二氧化碳),從給出的信息可以看出,植物生長(zhǎng)的基本條件都是滿足的,因此,只要沒有病蟲害等不利因素,這株植物(幼苗)就能夠生存一段時(shí)間但究竟能夠生存多長(zhǎng)時(shí)間,涉及的問題很多。潮濕的土壤含有水分,植物根系吸收水分后,大部分可通過蒸騰作用散失到空氣中,由于瓶是密閉的,散失到空氣中的水分能夠凝結(jié),回歸土壤供植物體循環(huán)利用。但是,隨著植株的生長(zhǎng),越來越多的水分通過光合作用成為有機(jī)物的組成部分,盡管有機(jī)物能夠通過呼吸作用釋放出二氧化碳和水(這些水既