能量之源光與光合作用導(dǎo)學(xué)案完整版本(含答案)

1、5.4能量之源一光與光合作用學(xué)案綠體【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、說明光合作用以及對它的認(rèn)識過程一2、嘗試探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境"_學(xué)習(xí)重點、難點3、說出光合作用原理的應(yīng)用一_一4、簡述化能合成作用【知識點導(dǎo)讀】一、光合作用的概念光合作用是綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物,并且釋放出氧氣的過程。(1) 光合作用的生物：綠色植物，此外還有藍(lán)藻(原核生物)(2) 光合作用的場所：葉綠體1、結(jié)構(gòu)：雙層膜基粒：由類囊體堆疊而成,含有與光合作用有關(guān)的酶和色素基質(zhì)：含有與光合作用有關(guān)的酶_2、光合作用的色素和酶 色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上，光合作用的酶分布在類囊體薄

2、膜和葉綠體基質(zhì)中。 色素的作用是吸收，傳遞和轉(zhuǎn)化光能,葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，對綠當(dāng)吸收最少，類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。 影響植物合成葉綠素的因素包括：光照，溫度，必需元素Mg,N,Fe.二、光合作用的探究歷程(1) 直到18世紀(jì)中期，人們一直以為只有土壤中的水分是植物建造自身的原料。(2) 1771年，英國的普利斯特利的實驗證實:植物可以更新因蠟燭燃燒或動物呼吸而變得污濁的空氣。(3) 1779年，荷蘭的英格豪斯證明了光和綠葉在更新空氣中不可缺少。(4) 1864年，德國的薩克斯的實驗證實了光合作用的產(chǎn)物有淀粉。(5) 1880年，恩杰爾曼的實驗證明了光合作用釋放的氣體是Q且光合作用的場

3、所是由(6) 1939年，美國的魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法證明了光合作用釋放的氧氣來自O(shè)(7) 20世紀(jì)40年代，美國的卡爾文利用同位素示蹤技術(shù)最終探明了二氧化碳中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的途徑。普利斯特利的實驗:實驗在陽光下，密封的玻璃罩里一段時間后實驗一燃燒的蠟燭蠟燭熄滅小鼠小鼠死亡實驗二植物+燃燒的蠟燭不熄滅植物+小七鼠/、死亡實驗結(jié)論：植物可以更新空氣英格豪斯的實驗:實驗一實驗現(xiàn)象：實驗一沒有光照時，小鼠死亡，有光照時，小鼠不死亡實驗二沒有光照時，蠟燭不熄滅，有光照時，蠟燭熄滅。實驗結(jié)論：植物只有在有光的條件下，才能更新空氣實驗結(jié)論：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的

4、場所薩克斯實驗:火腺?小+”鈣收包*，加小通）魯賓、卡門實驗:實驗現(xiàn)象：遮光部分未變?yōu)樗{(lán)色,未遮光部分被加入碘液變藍(lán)色。實驗結(jié)論：光合作用的產(chǎn)物除了氧氣還有淀粉延伸拓展：酒精是一種有機(jī)溶劑，它可以溶解葉綠體當(dāng)中的葉綠素，為什么在薩克斯的實驗中需要用酒精對植物葉片進(jìn)行脫色處理呢？溶解色素恩格爾曼實驗：實驗現(xiàn)象：當(dāng)水用18O標(biāo)記是，產(chǎn)生的氧氣是：2o；當(dāng)二氧化碳用18O標(biāo)記時,產(chǎn)生的氧氣是16o。實驗結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的氧氣來自水，而不是來自二氧化碳中的氧三、光合作用的過程小知識：水綿具有細(xì)而長的葉綠體，在水綿中呈螺旋狀分布；好氧菌喜歡聚集在氧氣多的地方。實驗現(xiàn)象：在黑暗無空氣環(huán)境下，好氧細(xì)菌聚集

5、在葉綠體被光束照射到的附近部位；在完全暴露在光下時，好氧菌分布在在葉綠體所有受光部位。能量變化:ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能（3）光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)的進(jìn)行提供H和ATPo暗反應(yīng)為光反應(yīng)的進(jìn)行提供ATP和Pi?？傊夥磻?yīng)和暗反應(yīng)是兩個既相互制約又緊密聯(lián)系，是缺一不可的整體。四、影響光合作用的因素及在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用AB段為壯葉,（一）光合作用的場所：葉綠體（與光合作用有關(guān)的酶分布于基粒的及基質(zhì)中；光合作用色素分布于類囊體薄膜上）（二）光合作用的過程：光反應(yīng)階段：部位：類囊體薄膜條件：光、色素、酶、HO、ADPPi過程：/水的光解：（為暗反應(yīng)供H和供能）物質(zhì)變化IAT

6、P的形成（為暗反應(yīng)供能）能量變化：光能一ATP中活躍的化學(xué)能暗反應(yīng)階段：部位：葉綠體基質(zhì)條件：多種酶，H,ATP，CO,C5（一）影響光合作用的內(nèi)部因素（1）同一植物的不同生長發(fā)育階段根據(jù)植物在不同生長發(fā)育階段光合作用速率不同，適時適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以使植物茁壯成長。（2）同一葉片的不同生長發(fā)育時期曲線分析：。儆為幼葉，隨幼葉的生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體、葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷增加葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。BC®為老葉，隨著葉齡的增加，葉片內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘

7、葉，莖葉蔬菜及時換新葉，這樣可減少其細(xì)胞呼吸對有機(jī)物的消耗。（二）影響光合作用的外部因素（1）光的主要影響（光的波長，光照強(qiáng)度，光照時間均有影響）；光質(zhì)：葉綠體中的色素對復(fù)合光（白光）的吸收效率最高；單色光中主要吸收紅光和藍(lán)光,綠光吸收的最少。應(yīng)用：對溫室大棚要用無色透明玻璃。光照強(qiáng)度：植物的光合作用強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著光照強(qiáng)度的增加而增加,但當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定程度時，植物的光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)。過程:一cor物質(zhì)卷化2的固定：3的還原：（H做還原劑，消耗ATP，CHO指糖類）速率。應(yīng)用：溫室栽培可適當(dāng)提高溫度，也可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室

8、的溫度，以降低細(xì)胞呼吸,保證植A點：光照強(qiáng)度為0,此時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,釋放的CO2M表明此時的呼破強(qiáng)度。(對應(yīng)圖1)AB段：隨著光照強(qiáng)度加強(qiáng)，光合作用逐漸加強(qiáng)、CO2釋放量逐漸減少,一部分用于光合作用；為弱光條件下呼吸作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度(注意不括A、B兩點)。對應(yīng)圖2B點：呼吸作用釋放的CO3部用于光合作用,即光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度，稱B點對應(yīng)的光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點。(植物白天的光照強(qiáng)度在光補(bǔ)償點以上，植物才能正物有機(jī)物的積累。(3)CO舔度：曲線分析：圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO濃度的增加而增大，但當(dāng)CO濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。圖1中A點表示CO2

9、補(bǔ)償點，即光合作用速率等于呼吸作用速率時的COM收co工度，圖2中A'點表示進(jìn)行光合作用所需飽和點。應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過大CO詠度，提高光合作用速率。常生長)。此時限制光合作用的因素主要是光照強(qiáng)度。合作用速率等于零。對應(yīng)圖3BCS：光照強(qiáng)度不斷增加，光合作用強(qiáng)度也增大。作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。凈光合作用速率=實際作用速率一呼吸作用速率。對應(yīng)圖4C點：對應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點，光合作用強(qiáng)度凈光光合光合到C點以上就不再加強(qiáng)了，此時的光合作用強(qiáng)度是受暗反應(yīng)系統(tǒng)中酶的活性和COM度的限制總光合量、凈光合量與呼吸量的關(guān)系可用公式表示:總光合量=凈光合量+呼吸量光照時間：(2)溫度：溫度主

10、要是通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性和氣孔的開閉而影響光合作用|4co?濃度圖1CO2勺最低濃度?！罢湫?，通其風(fēng)”圖2B和B'點都表示CO2,增施農(nóng)家肥等增應(yīng)用：溫室：燃燒液化石油氣，使用二氧化碳發(fā)生器。大田：確保良好通風(fēng)；增施有機(jī)肥料；深施“碳錢”(NH4HCO3)(4)水：影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制CO進(jìn)入葉片，從而間接影響光合作用。應(yīng)用：合理灌溉(5)礦質(zhì)元素：(不足：光合作用不能順利進(jìn)行)N:光合酶及NADP+ATP的重要組分P:NADP+ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能K:促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg葉綠素的重要

11、組分曲線的含義：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高可呈致植物滲透失水而萎焉,從而導(dǎo)致光合作用速率下降。應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時地、適量地增施肥料，可以提高作物的光合作用。(6)多因子對光合速率影響的分析：P點時，限制光合作用速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子；Q點時，橫坐標(biāo)所表示的因素，不再是影響光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可適當(dāng)提高圖示中的其他因子。七七TooO32光照黑度制度,一杯強(qiáng)此中強(qiáng)光-低強(qiáng)配島班度C6中熱度C。*低濃度c<h光合速率六、化能合成作用：1、利用體外環(huán)境中某些無機(jī)物

12、氧化時釋放出來的能量來制造有機(jī)物的物質(zhì)合成方式。如：硝化細(xì)菌，不能利用光能，但能將土壤中的氨NH氧化成亞硝酸HNQ進(jìn)而將亞硝酸HNOM化成硝酸HNQ利用這兩個化學(xué)反應(yīng)釋放出的化學(xué)能，將二氧化碳和水合成糖類。2、常見的生物：硝化細(xì)菌，鐵細(xì)菌，硫細(xì)菌等。這類細(xì)菌屬于自養(yǎng)生物。三、葉綠素的提取和分離實驗（一）實驗原理：（1）色素的提?。壕G葉中的色素能夠溶解在無水乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑中。（2）色素的分離：各種色素都能溶解在層析液中，但在層析液中的溶解度不同:溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上擴(kuò)散快_,反之則慢，因而色素就會隨著層析液在濾紙條上的上的擴(kuò)散而分離開。（二）實驗流程：（1）提取綠葉中的色素

13、：稱取5g綠色葉片，先剪碎，再加入少許碳酸鈣和二氧化硅一,然后加入10mL無水乙醇，并進(jìn)行充分、迅速的研磨,然后過濾至試管中，用棉塞塞嚴(yán)試管口。（2）制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成長和寬略小于試管的濾紙條，將濾紙條的一段剪去兩角，并在距這一端1cm處用鉛筆畫一條細(xì)且直的橫線。（3）畫濾液細(xì)線：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液；畫線；（4）分離綠葉中的色素：將3mL層析液倒入試管，插入濾紙條（有層析液），隨后用棉塞塞緊試管。觀察現(xiàn)象：層析的結(jié)果：四條色素帶從上往下依次為:橙黃色（胡蘿卜素）一黃色（三）實驗注意事項研磨時加入無水乙醇的作用研磨時加入二氧化硅的作用研磨時加入碳酸鈣的作用是素受到破壞研磨要迅速

14、、充分的原因是迅速：防止溶劑揮發(fā)待濾液細(xì)線干后，重復(fù)23次濾液細(xì)線的一端朝下,濾液細(xì)線不能觸及胡蘿卜素，葉黃素，葉綠素a,葉綠素b葉黃素）一藍(lán)綠色（葉綠素a）一黃綠色（葉綠素b）溶解色素研磨充分防止在研磨過程中,葉綠保證獲得更多的色素,過濾后，盛濾液的試管及時用棉塞將管口塞嚴(yán)的目的是防止乙醇揮發(fā)制備濾紙條時,上擴(kuò)散均勻。要剪去兩角的原因是使色素在濾紙條畫濾液細(xì)線的要求是細(xì)且直防止色素帶重疊，使色素分子均勻分布在一條直線上，做到擴(kuò)散起點一致。重復(fù)劃23次，是為了增加濾液細(xì)線上的色素分子數(shù)量，使實驗效果更加明顯分離時，一定不能讓層析液沒及濾紙條上的濾液細(xì)線的原因是致色素帶不清晰分離后出現(xiàn)的色素帶的

15、寬度可以代表色素的色素易溶解于層析液中，導(dǎo)含量。色素帶與濾液細(xì)線的位置代表色素的溶解度。在層析液中溶解度最高的色素：胡蘿卜素;溶解度最低的色素：葉綠素b含量最多的色素：葉綠素a;含量最少的色素：胡蘿卜素;通過閱讀教材，完成【知識點導(dǎo)讀】之后，你存在什么樣的疑惑或者問題，書寫在下面的區(qū)域，我們在課上的研討以及展示環(huán)節(jié)共同完成A.葉綠體外膜B.類囊體C.葉綠體基質(zhì)D.葉綠體內(nèi)膜【檢測區(qū)】7.如果做一個實驗要測定藻類植物是否進(jìn)行光反應(yīng)，最簡單的方法是:1 .在圓形濾紙的中央，點上綠葉色素的提取液進(jìn)行層析，隨著層析液從濾紙的中央向四周A.糖類的生成量B.二氧化碳吸收量C.氧氣釋放量D.五碳化合物的生成

16、量D .暗反應(yīng)必須依靠光反應(yīng)擴(kuò)散，形成四個色素環(huán)帶，排在最里圈的色素是（）A.橙黃色B.黃綠色C.藍(lán)綠色D.黃色2 .紙層析法分離葉綠體色素時，濾紙條最上端的色素名稱和顏色分別是（A.葉2素a、藍(lán)綠色B.葉綠素b、黃綠色C.胡蘿卜素、橙黃色D.葉黃素、黃色3 .將提取的葉綠素色素濾液裝入試管中，讓一束白光穿過該濾液后經(jīng)三棱鏡對光進(jìn)行色散,哪條光譜的顏色最明顯（A.綠光B.黃光C.紅橙光、藍(lán)紫光D.紅光4 .把下列藥物選入相應(yīng)的空白處保護(hù)葉綠素（）溶解各種色素（）為研磨充分（）促使各種色素在濾紙上擴(kuò)散（）A.丙酮B.碳酸鈣C.二氧化硅D.層析液5 .在進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離的實驗時不讓層析液

17、沒及濾液細(xì)線的原因是（）A.濾紙上幾種色素會擴(kuò)散不均勻而影響實驗結(jié)果B.濾紙上的濾液細(xì)線會變粗而使色素太分散C.色素會溶解在層析液中而使實驗失敗D.濾紙上的幾種色素會混合起來不分散6 .光合作用中形成ATP的部位是：（8.下列關(guān)于光反應(yīng)與暗反應(yīng)過程的敘述，正確的是A.光反應(yīng)和暗反應(yīng)都產(chǎn)生ATPB.光反應(yīng)產(chǎn)生ATP和暗反應(yīng)合成糖類都屬物質(zhì)代謝C.光反應(yīng)需要光而不需要酶，暗反應(yīng)不需要光而需要酶知識總結(jié)（生物隨身讀）、光反應(yīng)和暗反應(yīng)的異同:項目光反應(yīng)暗反應(yīng)場所葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)條件光、色素和酶不需光和色素，需多種酶物質(zhì)變化。水的光解鞏L乳E+QrATP曲膨成，ADP+Pi+光能虹PCDC

18、Qfl的固定，門%十q生T2Q®CB的還原=CH-鳥能量變化光能fATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能一有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑一一H,提供能量一一ATP)、影響光合作用的主要環(huán)境因素分析:條件GCH和ATP(CH。CO2濃度不變，停止光照增加減少減少或沒有減少或沒有CO2濃度不變，突然光照減少增加增加增加光照不變，增加CO濃度增加減少減少增加光照不變，降低CO濃度減少增加增加減少或沒三、綠色植物體內(nèi)H2O?口CO2的元素在光合作用和細(xì)胞呼吸過程中轉(zhuǎn)化:（1） HO中H和O的轉(zhuǎn)化a.H的轉(zhuǎn)移途徑H.0*H2GH&2一HQ光合作用有氧呼吸b.。的轉(zhuǎn)移途徑能量方面：112(>