第四節(jié)-能量之源-----光和光合作用1

1、五年后五年后1642年，海爾蒙特(J.B. van Helmont)74.470.06水分水分是建造植物體的是建造植物體的唯一唯一原料原料2.5 Kg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.用這種方法可以提高光合作用強(qiáng)度。用這種方法可以提高光合作用強(qiáng)度。因?yàn)槿~綠素吸收最多的是光譜中的藍(lán)因?yàn)槿~綠素吸收最多的是光譜中的藍(lán)紫光和紅光。不同顏色的光照對(duì)植物紫光和紅光。不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用會(huì)有影響。的光合作用會(huì)有影響。2.因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，所以不使用綠色的塑因?yàn)槿~綠素對(duì)綠光吸收最少，所以不使用綠色的塑料薄膜或補(bǔ)充綠色光源。料薄膜或補(bǔ)充綠色光源。一一 、捕獲光能的色素

2、和結(jié)構(gòu)、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)綠葉中色素的提取和分離綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)原理：提取(無水乙醇)、分離(層析液)目的要求：綠葉中色素的提取和分離及色素的種類材料用具：新鮮的綠葉、定性濾紙等、無水乙醇等方法步驟： 1.提取綠葉中的色素 2.制備濾紙條 3.畫濾液細(xì)線 4.分離綠葉中的色素 5.觀察和記錄討論： 1.濾紙條上色帶的數(shù)目、排序、寬窄？ 2.濾紙條上的濾液細(xì)線，為什么不能觸及層析液？( (三三) )方法與步驟方法與步驟稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的石英砂（充分研磨）和碳酸鈣 (中和細(xì)胞中的酸，防止鎂從葉綠素分子中移出)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研

3、磨液進(jìn)行過濾。色素的作用：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能色素的作用：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能葉綠素葉綠素a（藍(lán)綠色）（藍(lán)綠色）葉綠素葉綠素b（黃綠色）（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉黃素（黃色）葉綠素葉綠素類胡蘿卜素類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫主要吸收藍(lán)紫光和紅光光和紅光主要吸收藍(lán)主要吸收藍(lán)紫光紫光1、捕獲光能的色素、捕獲光能的色素2 2、捕獲光能的結(jié)構(gòu)、捕獲光能的結(jié)構(gòu)色素酶（3）場(chǎng)所：基粒的類囊體薄膜）場(chǎng)所：基粒的類囊體薄膜（1）形態(tài)：扁平的橢圓形、球形）形態(tài)：扁平的橢圓形、球形（2）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)葉綠體葉綠體 1880年：德國(guó)科學(xué)家年：德國(guó)科學(xué)家恩恩格爾曼格爾曼用水綿進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)，用

4、水綿進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)好氧菌好氧菌只集中在葉綠體只集中在葉綠體被光束照射到的部位，從而被光束照射到的部位，從而證明證明恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)3、葉綠體的功能、葉綠體的功能（1）光合作用的場(chǎng)所）光合作用的場(chǎng)所（2）具有巨大的膜）具有巨大的膜（3）基粒的類囊體薄膜含有色素與酶）基粒的類囊體薄膜含有色素與酶二二 光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的原理和應(yīng)用（一）光合作用的探究歷程（一）光合作用的探究歷程v18世紀(jì)中期以前：世紀(jì)中期以前：植物植物所需所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都從土壤中獲得都從土壤中獲得,與空氣無關(guān)與空氣無關(guān).1771年：年：英國(guó)普里斯特利實(shí)驗(yàn)指出英國(guó)普里斯特利實(shí)驗(yàn)指出植物可以更新空氣

5、植物可以更新空氣.1864年年:德國(guó)薩克斯實(shí)驗(yàn)證明德國(guó)薩克斯實(shí)驗(yàn)證明綠色葉片在光合作用中產(chǎn)綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉生了淀粉.1880年年:德國(guó)恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)證明德國(guó)恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)證明,氧是由葉綠體釋放氧是由葉綠體釋放出來的出來的,葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所場(chǎng)所.20世紀(jì)世紀(jì)30年代：年代：:美國(guó)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)證明美國(guó)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)證明光合作用釋放的氧光合作用釋放的氧全部來自水全部來自水.20世紀(jì)世紀(jì)40年代年代美國(guó)卡爾文實(shí)驗(yàn)證明美國(guó)卡爾文實(shí)驗(yàn)證明CO2中的碳轉(zhuǎn)化為有中的碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳機(jī)物中的碳二、光合作用的探究歷程二、光合作用的探究歷程1775年年

6、荷蘭英格豪斯光下荷蘭英格豪斯光下植物可以更新空氣植物可以更新空氣1、光合作用的原料：、光合作用的原料：2、光合作用的產(chǎn)物：、光合作用的產(chǎn)物：3、光合作用的條件：、光合作用的條件：4：光合作用的場(chǎng)所：光合作用的場(chǎng)所：二氧化碳二氧化碳 、水、水有機(jī)物、氧氣有機(jī)物、氧氣光光葉綠體葉綠體CO2+H2O* （CH2O）+O*2光光葉綠體葉綠體光合作用的反應(yīng)式光合作用的反應(yīng)式光合作用的過程光合作用的過程探究一：看探究一：看3-8光合作用過程圖解，探究下列內(nèi)容光合作用過程圖解，探究下列內(nèi)容1、，根據(jù)是否需要（、，根據(jù)是否需要（ ），光合作用分為（），光合作用分為（ ）和（和（ ） 。2、光反應(yīng)在葉綠體的（、

7、光反應(yīng)在葉綠體的（ ）進(jìn)行。）進(jìn)行。3、葉綠體中的色素的作用：吸收（、葉綠體中的色素的作用：吸收（ ）；促進(jìn)水分子）；促進(jìn)水分子（ ），將水分子分解成（），將水分子分解成（ ）和（）和（ ）；）；促進(jìn)促進(jìn)ADP和和Pi生成（生成（ ）。）。4、光反應(yīng)生成的（、光反應(yīng)生成的（ ）和（）和（ ）為暗反應(yīng)提供）為暗反應(yīng)提供兩個(gè)必要條件。兩個(gè)必要條件。光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng)光能光能基粒類囊體薄膜光能光解光解氧氣氫H ATP氫HATP探究二：看探究二：看3-8光合作用過程圖解，探究下列內(nèi)容光合作用過程圖解，探究下列內(nèi)容氫【 H 】 ATP釋放的能量1、暗反應(yīng)在有（ ）和無（ ）的環(huán)境下都可以進(jìn)行。2、

8、暗反應(yīng)在葉綠體的（ ）中進(jìn)行。3、暗反應(yīng)分為兩個(gè)過程（ ）和（ ）。4、二氧化碳的固定是指：（ ）和（ ）生成（ ）。5、二氧化碳的還原是指；（ ）被（ ）還原，接受（ ）。一些（ ）形成（ ），另一些（ ）又形成（ ）。6、光反應(yīng)和暗反應(yīng)都需要（ ）的催化。光光光基質(zhì)基質(zhì)二氧化碳固定二氧化碳固定二氧化碳還原二氧化碳還原 CO2C5C3C3C3有機(jī)物C3C5酶酶光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段的比較光反應(yīng)階段與暗反應(yīng)階段的比較項(xiàng)目項(xiàng)目光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段場(chǎng)所場(chǎng)所條件條件物質(zhì)變化物質(zhì)變化能量變化能量變化葉綠體基粒類葉綠體基粒類囊體薄膜囊體薄膜葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)光光,色素和酶色素和酶H

9、，ATP 、酶、酶2H2O 光光 4H+O2CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3C3的還原：的還原：2C3 （CH2O） H，ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫姷幕饽苻D(zhuǎn)變?yōu)榛顫姷幕瘜W(xué)能，儲(chǔ)存在學(xué)能，儲(chǔ)存在ATP中中光光ADP+Pi ATP酶酶ATP中活潑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖中活潑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP ADP+Pi +能量能量 酶酶探究三：辯識(shí)探究三：辯識(shí)3-8光合作用過程圖解，探究下列內(nèi)容光合作用過程圖解，探究下列內(nèi)容1、如何判斷光合作用已經(jīng)開始進(jìn)行？、如何判斷光合作用已經(jīng)開始進(jìn)行？2、光合作用過程中能量的轉(zhuǎn)換過程、光合作用過程中能量的轉(zhuǎn)換過程 ？3、

10、光合作用過程中碳的轉(zhuǎn)移途徑？、光合作用過程中碳的轉(zhuǎn)移途徑？4、光合作用的產(chǎn)物中，氧氣、葡萄糖中的碳、葡萄糖中的氫、光合作用的產(chǎn)物中，氧氣、葡萄糖中的碳、葡萄糖中的氫、葡萄糖中的氧依次分別來自什么物質(zhì)？葡萄糖中的氧依次分別來自什么物質(zhì)？5、光合作用過程中，當(dāng)、光合作用過程中，當(dāng)CO2突然下降時(shí)，（突然下降時(shí)，（ ）隨著突然）隨著突然升高，（升高，（ ）隨著突然下降。）隨著突然下降。氧氣的釋放氧氣的釋放光能ATP的活潑化學(xué)能 有機(jī)物中的穩(wěn)定化學(xué)能CO2 C3 （CH2 O）水的光解、二氧化碳、水的光解、二氧化碳水的光解、二氧化碳、水的光解、二氧化碳 C3 C5光合作用的概念光合作用的概念：光合作用

11、是指綠色植物通過光合作用是指綠色植物通過葉綠體葉綠體，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物有機(jī)物，并且釋放出并且釋放出氧氧 的過程。的過程。物質(zhì)變化：物質(zhì)變化：把把CO2和和H2O轉(zhuǎn)變成有機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物能量變化：能量變化：把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝光合作用的實(shí)質(zhì)光合作用的實(shí)質(zhì)三、光合作用原理的應(yīng)用三、光合作用原理的應(yīng)用1、合理利用光能、合理利用光能（1）延長(zhǎng)光合作用的時(shí)間（每年種植和收獲）延長(zhǎng)光合作用的時(shí)間（每年種植和收獲2次或多次）次或多次）（2）增加光合

12、作用的面積（合理密植）增加光合作用的面積（合理密植）（3）接受白色光照）接受白色光照2、適當(dāng)增加二氧化碳濃度、適當(dāng)增加二氧化碳濃度3、適宜的外界溫度、適宜的外界溫度探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響實(shí)驗(yàn)原理：利用真空滲入法排除葉內(nèi)細(xì)胞間隙的空氣，充以實(shí)驗(yàn)原理：利用真空滲入法排除葉內(nèi)細(xì)胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出放出O2，由于，由于O2在水中的溶解度很小，而在細(xì)胞間積累，在水中的溶解度很小，而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮，根據(jù)上浮所需的時(shí)間長(zhǎng)短，即結(jié)果使原來下沉的葉片上

13、浮，根據(jù)上浮所需的時(shí)間長(zhǎng)短，即能比較光合作用的強(qiáng)弱。能比較光合作用的強(qiáng)弱。實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：燒燒杯杯光照光照（日光燈）（日光燈）距離距離光照光照強(qiáng)度強(qiáng)度葉子圓片上浮所需時(shí)間葉子圓片上浮所需時(shí)間第一片第一片第二片第二片第三片第三片第四片第四片140W5CM240W30CM340W50CM觀察與記錄觀察與記錄一、不同光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響一、不同光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響結(jié)論：結(jié)論：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)燒杯燒杯溫度溫度葉子圓片上浮所需時(shí)間葉子圓片上浮所需時(shí)間第一片第一片第二片第二片第三片第三片第四片第四片11

14、0 245 3 80觀察與記錄觀察與記錄二、不同溫度對(duì)光合作用的影響二、不同溫度對(duì)光合作用的影響結(jié)論：結(jié)論：在一定溫度范圍內(nèi)，光合作用的強(qiáng)度隨著溫度的升高而增強(qiáng)在一定溫度范圍內(nèi)，光合作用的強(qiáng)度隨著溫度的升高而增強(qiáng)燒燒杯杯二氧化碳濃度二氧化碳濃度葉子圓片上浮所需時(shí)間葉子圓片上浮所需時(shí)間第一片第一片第二片第二片第三片第三片第四片第四片1飽和的CO2溶液2不飽和的CO2溶液觀察與記錄觀察與記錄三、不同三、不同CO2濃度對(duì)光合作用的影響濃度對(duì)光合作用的影響結(jié)論：結(jié)論：光合作用的強(qiáng)度隨光合作用的強(qiáng)度隨CO2濃度的增大而增強(qiáng)濃度的增大而增強(qiáng)生物的同化作用類型v1、自養(yǎng)型：、自養(yǎng)型：將無機(jī)物合成為有機(jī)物將無

15、機(jī)物合成為有機(jī)物v2、異養(yǎng)型：、異養(yǎng)型：只能利用現(xiàn)成的有機(jī)物只能利用現(xiàn)成的有機(jī)物v（1）光合作用：以）光合作用：以光能光能為合成有機(jī)物的能為合成有機(jī)物的能量來源量來源綠色植物：綠色植物：光合細(xì)菌：光合細(xì)菌：(如紅硫菌如紅硫菌)CO2 + H2O （CH2O）+ O2 光光葉綠體葉綠體CO2 + 2H2S （CH2O）+ 2S + H2O光光酶酶v如硝化作用：如硝化作用：硫細(xì)菌：硫細(xì)菌：CO2 + 2H2O （CH2O）+ O2 + H2O酶酶2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + 能量能量亞硝酸細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌2HNO2 + O2 2HNO3 + 能量能量硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌CO2 + 2H2O （CH2O）+ O2 + H2O酶酶2H2S + O2 2S + 2H2O + 能量能量2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 + 能量能量