第三節(jié)光合作用

1、第二節(jié) 光合作用人們得出這一認識經(jīng)歷了漫長的探索歷程，人們得出這一認識經(jīng)歷了漫長的探索歷程，科學家們用了科學家們用了200多年的時間，經(jīng)過無數(shù)多年的時間，經(jīng)過無數(shù)次的實驗才對光合作用有了一個比較清楚次的實驗才對光合作用有了一個比較清楚的認識?，F(xiàn)在我們就沿著科學家們探尋的的認識。現(xiàn)在我們就沿著科學家們探尋的足跡，去體驗他們認識問題的思維過程和足跡，去體驗他們認識問題的思維過程和科學探索的樂趣?？茖W探索的樂趣。18世紀以前，人們一直認為植物生長發(fā)育所需物質完全來自土壤。圖圖A A圖圖B B圖圖C C圖圖D D干燥土壤干燥土壤 90.8kg90.8kg小柳樹小柳樹 2.25kg2.25kg只用雨水澆

2、灌只用雨水澆灌五年后柳樹長大五年后柳樹長大 土壤烘干后稱重土壤烘干后稱重實驗過程：實驗過程：實驗前實驗前實驗后實驗后變化變化土壤干重土壤干重 90.800kg90.743kg-0.057kg柳柳 樹樹 2.25kg76.70kg+74.75kg海爾蒙特實驗海爾蒙特實驗 A A組組: : B B組組: :17711771年年,(,(英英) )普里斯特利的實驗普里斯特利的實驗暗處放置暗處放置2424小時小時光照光照2 2小時小時酒精脫色酒精脫色滴加碘液滴加碘液光光合合作作用用產產生生淀淀粉粉問題問題1 1：薩克斯的實驗目的是什么？：薩克斯的實驗目的是什么？問題問題2 2：為什么對植物：為什么對植物

3、進行一晝夜的暗處理？進行一晝夜的暗處理？問題問題3 3：為什么讓葉片的一：為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？半曝光，另一半遮光呢？驗證光合作用的產物驗證光合作用的產物為了將葉片中原有的淀粉運走耗盡為了將葉片中原有的淀粉運走耗盡進行對照進行對照恩吉爾曼的水綿光合作用實驗恩吉爾曼的水綿光合作用實驗 1實驗證明實驗證明：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。22.2.第二組向同種綠色植物提供第二組向同種綠色植物提供H H2 21818O O和和COCO2 2 1. 1.第一組向綠色植物提供第一組向綠色植物提供C C1818O O2 2和和 H H2 2O O 。 C18O2+H2O C

4、O2+H218OO2 證明：光合作用釋放的證明：光合作用釋放的O2全部來自于全部來自于H2O19301930年，年，( (美美) )魯賓和卡門魯賓和卡門18O2光合作用產生的有機光合作用產生的有機物又是怎樣合成的呢？物又是怎樣合成的呢？2020世紀世紀4040年代，美國科年代，美國科學家卡爾文利用放射性學家卡爾文利用放射性同位素同位素1414C C標記的標記的1414COCO2 2做做實驗研究這一問題。最實驗研究這一問題。最終探明終探明COCO2 2中的碳在光合中的碳在光合作用中轉化成有機物中作用中轉化成有機物中的碳的途徑，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)。196119

5、61年諾貝年諾貝爾化學獎得主爾化學獎得主回眸光合作用的的探究歷程 1771年，英國普利斯特利（J. Priestly) 1779年，荷蘭英格毫斯（J. Ingen - housz) 1864年，德國薩克斯（J. Von Sachs) 1939年，美國魯賓(S. Ruben)和卡門(M. Kamen) 1948年，美國卡爾文（M. Calvin)CO2+H2O光能光能（CH2O） +O2葉綠體葉綠體反應物反應物產物條件場所 (一一)實驗：實驗：綠葉中色素的提取和分離綠葉中色素的提取和分離 1.實驗原理：實驗原理： 色素提取的原理：綠葉中的色素都色素提取的原理：綠葉中的色素都是有機物，能溶解在是有

6、機物，能溶解在 中中,從而分離出來。從而分離出來。無水乙醇等有機溶劑無水乙醇等有機溶劑二、捕獲光能的色素和結構二、捕獲光能的色素和結構 色素分離的原理：不同的色素在層析液色素分離的原理：不同的色素在層析液中的溶解度不同，中的溶解度不同， 的隨層析液在濾紙上的隨層析液在濾紙上擴散得快，反之則慢。因而，不同的色素會形成擴散得快，反之則慢。因而，不同的色素會形成不同的色素帶。不同的色素帶。 2.實驗過程：實驗過程： 提取色素提取色素制備濾紙條制備濾紙條畫濾液細線畫濾液細線 觀察結果觀察結果溶解度高溶解度高分離色素分離色素3.分離方法：分離方法： 。紙層析法紙層析法過程過程操作事項操作事項操作目的操作

7、目的 提提取取色色素素選取新鮮綠色的葉片選取新鮮綠色的葉片使濾液中色素含量高使濾液中色素含量高研磨時加入研磨時加入10 mL溶解葉片中的色素溶解葉片中的色素研磨時加少許研磨時加少許研磨充分和保護色素研磨充分和保護色素快速、充分研磨快速、充分研磨防止防止 ，并充分溶解色素并充分溶解色素盛放濾液的試管管口盛放濾液的試管管口用棉塞塞緊用棉塞塞緊防止溶劑揮發(fā)和色素分防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化子被氧化無水乙醇無水乙醇二氧化硅、碳酸鈣二氧化硅、碳酸鈣溶劑揮發(fā)溶劑揮發(fā)過程過程操作事項操作事項操作目的操作目的分分離離色色素素濾紙事先干燥處理濾紙事先干燥處理使層析液在濾紙條上使層析液在濾紙條上的擴散速度快的擴

8、散速度快濾紙條一端濾紙條一端防止層析液在濾紙條防止層析液在濾紙條的邊緣擴散過快的邊緣擴散過快濾液細線要直、細、濾液細線要直、細、齊齊使分離的色素帶使分離的色素帶濾液細線干燥后濾液細線干燥后增加色素量，使色素增加色素量，使色素更帶清晰更帶清晰濾液細線不能觸及層濾液細線不能觸及層析液析液防止色素溶解到層析防止色素溶解到層析液中液中剪去兩角剪去兩角平整、不重平整、不重疊疊重復畫重復畫23次次葉綠體中色素的種類：葉綠體中色素的種類：葉綠素葉綠素a(a(藍綠色）藍綠色）葉綠素葉綠素b b（黃綠色）（黃綠色）葉綠素葉綠素（3/43/4）類胡蘿卜素類胡蘿卜素（1/41/4）胡蘿卜素（橙黃色）胡蘿卜素（橙黃色

9、）葉黃素（黃色）葉黃素（黃色）功功 能：能：吸收、傳遞和轉化光能吸收、傳遞和轉化光能葉綠體葉綠體色素色素吸收可見吸收可見的太陽光的太陽光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光葉綠素主要吸葉綠素主要吸收紅光、藍紫收紅光、藍紫光光1.1.為什么樹葉一般都呈綠色？為什么樹葉一般都呈綠色？ 葉綠素占葉綠體色素的葉綠素占葉綠體色素的3/43/4，葉綠素對綠，葉綠素對綠光吸收量少，綠光被反射出來，葉綠體呈現(xiàn)綠光吸收量少，綠光被反射出來，葉綠體呈現(xiàn)綠色。色。2.2.秋天為什么葉子會變黃？秋天為什么葉子會變黃？ 葉綠素解體。葉綠素解體。2.2.不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身不同顏色的藻類吸

10、收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光。海水的淺層的綠藻吸收的顏色是反射出來的光。海水的淺層的綠藻吸收紅光和藍紫光較多，反射出綠光；海水深層的紅紅光和藍紫光較多，反射出綠光；海水深層的紅藻吸收藍紫光和綠光較多，反射出了紅光；褐藻藻吸收藍紫光和綠光較多，反射出了紅光；褐藻反射出黃色的光。反射出黃色的光。【探索二【探索二 】 光合作用的具體過程可以分為幾個階段？光合作用的具體過程可以分為幾個階段？光反應階段光反應階段暗反應階段暗反應階段必須有光能才能進行必須有光能才能進行二、光合作用的過程二、光合作用的過程光反應光反應暗反應暗反應【探索三【探索三】光反應可以光反應可以包含幾個反包含幾個反應？

11、其原料應？其原料和產物分別和產物分別是什么？反是什么？反應場所是什應場所是什么？么？【探索四【探索四】暗反應可以暗反應可以分為幾個階分為幾個階段？其原料段？其原料和產物分別和產物分別是什么？是什么？思考：暗反應為什么稱之為思考：暗反應為什么稱之為“暗暗”反應？反應？ 暗反應在光下能不能進行？暗反應在光下能不能進行？H 2 O 光光 2H+1/2O 2酶酶A D P + Pi +能量能量A T P光光反反應應水的光解：水的光解：ATPATP的形成：的形成：光光合合作作用用酶酶 2 C 3C O 2 +C 5H ATP酶酶C 6 H12 O 62 C 3暗暗反反應應C O 2的固定：的固定：C O

12、 2的還原：的還原： 光反應光反應暗反應暗反應部部 位位條條 件件物質轉化物質轉化能量轉化能量轉化聯(lián)聯(lián) 系系光反應為暗反應提供光反應為暗反應提供HH和和ATPATP類囊體的薄膜類囊體的薄膜葉綠體的基質中葉綠體的基質中葉綠體色素酶葉綠體色素酶許多酶，不受光限制許多酶，不受光限制水轉變成水轉變成HH和氧和氧氣；生成氣；生成ATPATPC OC O2 2轉變?yōu)檗D變?yōu)镃 C3,3,經(jīng)經(jīng)C OC O2 2的的還原為有機物還原為有機物光能轉化為光能轉化為ATPATP中活躍的化學能中活躍的化學能ATPATP中活躍的化學能轉化中活躍的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定化學能為有機物中穩(wěn)定化學能【總結【總結】光反應與暗反

13、應的區(qū)別與聯(lián)系光反應與暗反應的區(qū)別與聯(lián)系總反應反應式總反應反應式:6C O2+12H2 O葉綠體葉綠體光能光能C 6 H12 O6 + 6 H2 O+6 O2光合作用的實質光合作用的實質:1.1.物質轉化：物質轉化： 無機物無機物有機物有機物2.2.能量轉化：能量轉化：光能光能有機物中的化學能有機物中的化學能 光合作用的意義光合作用的意義: :1.1.生物界中有機物的來源生物界中有機物的來源3.3.調節(jié)大氣中氧氣和二氧化碳的含量調節(jié)大氣中氧氣和二氧化碳的含量2.2.生物生命活動能量的最終來源生物生命活動能量的最終來源4.4.對生物的進化有重要作用對生物的進化有重要作用四、影響光合作用的因素四、

14、影響光合作用的因素植物自身因素植物自身因素環(huán)境因素對光合作用的影響環(huán)境因素對光合作用的影響1 1）光照）光照2 2）溫度）溫度3 3）二氧化碳濃度）二氧化碳濃度4 4）水分）水分5 5）礦質元素）礦質元素自養(yǎng)生物自養(yǎng)生物異養(yǎng)生物異養(yǎng)生物光能自養(yǎng)生物光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物（綠色植物）（綠色植物）（硝化細菌等）（硝化細菌等）一、場所一、場所-葉綠體葉綠體葉綠體中色素的種類、顏色及作用葉綠體中色素的種類、顏色及作用二、光合作用的過程二、光合作用的過程1.1.光反應光反應水的光解水的光解ATP的合成的合成2.2.暗反應暗反應二氧化碳的固定二氧化碳的固定二氧化碳的還原二氧化碳的還原四、光合

15、作用的實質四、光合作用的實質 1.1.物質的轉化物質的轉化 2.2.能量的轉化能量的轉化五、光合作用的意義與應用五、光合作用的意義與應用三、光合作用的概念和總反應式三、光合作用的概念和總反應式0204060801001205點7點9點11點13點15點17點 上圖是在盛夏的某一晴天，一晝夜中某植物對上圖是在盛夏的某一晴天，一晝夜中某植物對COCO2 2的的吸收和釋放狀況的示意圖。據(jù)圖回答問題：吸收和釋放狀況的示意圖。據(jù)圖回答問題：1.1.圖中圖中D DE E段段COCO2 2吸收量逐漸減少是吸收量逐漸減少是 ，以至光反應產生的以至光反應產生的 和和 逐漸減少，逐漸減少，從而影響了暗反應從而影響

16、了暗反應 強度，使強度，使 化合物數(shù)量化合物數(shù)量減少，影響了減少，影響了COCO2 2固定。固定。光照強度逐步減弱光照強度逐步減弱ATPNADPH還原作用還原作用五碳五碳DECBA2.2.圖中曲線中間圖中曲線中間C C處光合作用強度暫時降低，可能是處光合作用強度暫時降低，可能是（ ） A.A.光照過強，暗反應跟不上，前后脫節(jié)，影響整體光照過強，暗反應跟不上，前后脫節(jié)，影響整體 效果效果 B.B.溫度較高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了較溫度較高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了較 多的有機物多的有機物 C.C.溫度高，蒸騰作用過強，氣孔關閉，影響了溫度高，蒸騰作用過強，氣孔關閉，影響了COCO2 2 原料的供應原料的供應 D.D.光照過強，氣溫過高，植物缺水嚴重而影響光合光照過強，氣溫過高，植物缺水嚴重而影響光合 作用的進行作用的進行C1.1.光合作用中，糖類、氧氣、光合作用中，糖類、氧氣、ATPATP分別是在分別是在 、 、 階段形成的。階段形成的。2.2.某科學家用某科學家用1414C C的二氧化碳來追蹤光合作用