公開課能量之源光及光合作用

第4節(jié)能量之源——光與光合作用1、捕獲光能的色素和構造2、光合作用的原理和應用本節(jié)內(nèi)容：第一頁，共66頁。我們知道，玉米中有時會出現(xiàn)白化苗。白化苗由于不能進展光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡?？梢姽夂献饔门c細胞中的色素有關。1、捕獲光能的色素第二頁，共66頁?！緦嶒灐咳~綠體中色素的提取和別離二、實驗程序

一、實驗原理三、方法與步驟四、實驗結果五、實驗關鍵六、本卷須知下面這個實驗，主要目的是探究綠葉中含有幾種色素和學習對色素進展提取和別離的方法，并設法將這些色素別分開。第三頁，共66頁。一、實驗原理1.葉綠體中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以用無水乙醇可提取葉綠體中色素。2.色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴散得慢，因此可用層析液將不同的色素別離。第四頁，共66頁。二、實驗程序

乙醇第五頁，共66頁。三、方法與步驟提取色素1.選材時應注意選擇鮮嫩、色濃綠、無漿汁的葉片。如菠菜葉、棉花葉、洋槐葉等。五、實驗關鍵第六頁，共66頁。別離綠葉中的色素濾液細線層析液濾紙條2.畫濾液細線時應以細、齊、直為標準，重復畫線時必須等上次畫線枯燥后再進展，重復2-3次。3.層析時不要讓濾液細線觸及層析液。第七頁，共66頁。四、實驗結果討論：濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？2023/1/128橙黃色黃色藍綠色黃綠色四條，說明有四種色素，寬窄代表色素含量第八頁，共66頁。色素帶從上到下依次是:橙黃色黃色藍綠色黃綠色葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素(含量約占總量的3/4)葉綠素類胡蘿卜素(含量約占總量的1/4)綠葉中的色素兩類:葉綠素和類胡蘿卜素第九頁，共66頁。光合色素的種類光合色素的作用①絕大多數(shù)色素分子具有吸收、傳遞光能的作用②少數(shù)葉綠素a具有轉(zhuǎn)化光能的作用第十頁，共66頁。六、本卷須知1.因丙酮和層析液都是易揮發(fā)且有一定毒性的有機溶劑，所以研磨要快，搜集的濾液要用棉塞塞住，層析時要加蓋，盡量減少有機溶劑的揮發(fā)。2.在研磨時要加少許二氧化硅，目的是為了研磨充分，有利于色素的提??；加少許碳酸鈣的目的是為了防止研磨過程中，葉綠體中的色素受到破壞。3.別離色素時，一定不要讓濾紙條上的濾液細線接觸到層析液，這是因為色素易溶解在層析液中，導致色素帶不明晰，影響實驗效果。第十一頁，共66頁。2、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素溶液比照分析第十二頁，共66頁。色素的吸收光譜圖400500600700nm10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可見光區(qū)葉綠素：吸收藍紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍紫光第十三頁，共66頁。葉綠素a和合葉綠素b主要吸收藍紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。注：因為葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現(xiàn)綠色。結論：問題：這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位？第十四頁，共66頁。1865年，德國植物學家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細胞中，而是集中在一個更小的構造里，后來人們稱之為葉綠體。3.葉綠體的構造和功能第十五頁，共66頁。葉片中的葉肉細胞綠葉葉肉細胞亞顯微構造形式圖葉綠體亞顯微構造形式圖捕捉光能的色素存在于細胞中的什么部位？第十六頁，共66頁。水綿第十七頁，共66頁。討論：恩格爾曼實驗在設計上有什么巧妙之處？〔1〕、用水綿作實驗材料，有細而長的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細胞中，便于觀察和分析研究?！?〕、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實驗能順利進展?！?〕、用極細的光束照射，并且用好氧菌進展檢測，能準確的判斷水綿細胞中放O2部位。〔4〕、進展黑暗〔部分光照〕與曝光的對照實驗，從而明確實驗結果完全是由光照引起的。第十八頁，共66頁。葉綠體是進展光合作用的場所，它內(nèi)部的宏大膜外表上，不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進展光合作用所必需的酶。第十九頁，共66頁。光合作用的探究歷程人們得出這一認識經(jīng)歷了漫長的探究歷程，科學家們用了200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的認識。如今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科學探究的樂趣。第二十頁，共66頁。植物為什么會生長？古希臘亞里士多德認為根吸收土壤中的養(yǎng)分土壤減少的重量=植物增加的重量第二十一頁，共66頁。結論：水分是植物建造自身的原料。17世紀海爾蒙特栽培柳樹的實驗五年后海爾蒙特的實驗設計有什么不足的地方？第二十二頁，共66頁。1771年普利斯特利實驗一段時間后第二十三頁，共66頁。結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？普利斯特利第二十四頁，共66頁。1779年，荷蘭的英格豪斯

普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。

到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧氣光光能化學能儲存在什么物質(zhì)中？德國梅耶？500屢次實驗才發(fā)現(xiàn)第二十五頁，共66頁。1864年，薩克斯(德)的實驗〔置于暗處幾小時〕考慮：目的是什么？一半遮光一半曝光為了使綠葉中原有的有機物消耗殆盡“半葉法〞第二十六頁，共66頁。酒精脫綠酒精目的：除去綠色防止綠色影響實驗現(xiàn)象第二十七頁，共66頁。1864年，〔德〕薩克斯的實驗用碘處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光的一半那么沒有顏色變化。綠葉在光下制造淀粉。結論第二十八頁，共66頁。一半曝光，一半遮光1864年薩克斯的實驗暗處理光照碘蒸汽處理酒精脫色用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光的一半那么沒有顏色變化。在暗處放置幾小時后“半葉法〞第二十九頁，共66頁。光合作用釋放的O2中的O來自CO2還是H2O？水二氧化碳氧氣光第三十頁，共66頁。第一組光合作用產(chǎn)生的O2中的O全部來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門實驗〔同位素標記法〕結論培養(yǎng)小球藻第三十一頁，共66頁。

返回光合作用氧氣來源的探究〔１８３９年〕第三十二頁，共66頁?？栁摹裁绹秤?4C標記14CO2，供小球藻進展光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。同位素標記法光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的？光合產(chǎn)物中有機物的碳來自CO2第三十三頁，共66頁。第三十四頁，共66頁。光合作用的定義

綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程?？偨Y光合作用的反響式反響物、條件、場所、生成物CO2＋H2O〔CH2O〕＋O2光能葉綠體糖類第三十五頁，共66頁。光合作用過程光反響暗反響劃分根據(jù):反響過程是否需要光能光反響在白天可以進展嗎？夜間呢？暗反響在白天可以進展嗎？夜間呢？有光才能反響有光、無光都能反響第三十六頁，共66頁。光反響階段光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能〔復原劑〕ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫姷幕瘜W能貯存在ATP中場所：條件：物質(zhì)變化能量變化必須有光才能進展第三十七頁，共66頁。暗反響階段方法：同位素標記法、層析法卡爾文和他的實驗裝置第三十八頁，共66頁。暗反響階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的復原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中

ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP、酶場所：條件：物質(zhì)變化能量變化有光、無光都能反響＋C5第三十九頁，共66頁?？茖W家阿爾農(nóng)在對葉綠體照光時還發(fā)現(xiàn)：只要供給了ATP和[H]，黑暗中葉綠體也可將CO2轉(zhuǎn)化為糖類。CO2轉(zhuǎn)化為糖類需要ATP和[H]，但不一定需要光。分析資料1探究問題得出結論這段材料說明了什么？第四十頁，共66頁。(·課標卷Ⅰ，29)為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學家以生長狀態(tài)一樣的某種植物為材料設計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件一樣、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135s，處理完畢時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%。B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75ms(毫秒)；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組(對照組)：光照時間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。A、B、C三組處理相比，隨著________的增加，使光下產(chǎn)生的________可以及時利用與及時再生，從而進步了光合作用中CO2的同化量。光照和黑暗交替頻率ATP和復原型輔酶Ⅱ〔[H]〕第四十一頁，共66頁?？栁倪x擇了同位素標記法,用14C標記的C02,研究放射線依次出如今哪些化合物中,進而推出一條反響道路。他向反響體系中充入一定量的14C標記的C02,光照后檢測反響。幾分之一秒的時候,他發(fā)現(xiàn)95%的放射性出如今一種三碳化合物中。當給光照在5秒時，檢測到五碳化合物〔C5〕和糖類〔CH2O〕。分析資料2探究問題得出結論請推測出C02的轉(zhuǎn)移途徑？第四十二頁，共66頁。卡爾文不斷研究終于發(fā)現(xiàn)，供給光與CO2時，C3和C5很快到達飽和，并保持穩(wěn)定，但當改變其中一個條件后，二者濃度出現(xiàn)規(guī)律性變化：停頓供給CO2，C3降低，C5升高；停頓光照，C3升高，C5降低。C3和C5互相轉(zhuǎn)化，卡爾文循環(huán)。分析資料3探究問題得出結論C3和C5終究有什么聯(lián)絡?第四十三頁，共66頁。CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的復原葉綠體基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖類卡爾文循環(huán)O2第四十四頁，共66頁。比較光反響、暗反響光反響階段暗反響階段條件場所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的復原

ATP中活躍化學能光能ATP中活躍化學能有機物中穩(wěn)定化學能光反響是暗反響的根底，為暗反響提供[H]和ATP，暗反響為光反響提供ADP和Pi。

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體第四十五頁，共66頁。色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定復原酶光反響暗反響光合作用總過程：+H2O+H2O第四十六頁，共66頁。光合作用原理的應用影響光合作用強度的因素？CO2的濃度，光照的長短與強弱；光的成分；溫度的上下、必需礦物質(zhì)元素、水分等。例：適當進步CO2的濃度〔溫室大棚〕，增加光照時間和光照強度，農(nóng)作物間距合理，選擇適當?shù)墓庠吹?。第四十七頁，?6頁?；芎铣勺饔米责B(yǎng)生物以光為能源，以CO2和H2O〔無機物〕為原料合成糖類〔有機物〕，糖類中儲存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。例如綠色植物。異養(yǎng)生物

只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌?；芎铣勺饔?/p>

利用環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物所需的能量來源不同〔光能、化學能〕第四十八頁，共66頁。光反響H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成

：暗反響CO2的還原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶總結：光第四十九頁，共66頁。原料和產(chǎn)物的對應關系：〔CH2O〕CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉(zhuǎn)移途徑：碳的轉(zhuǎn)移途徑：光能ATP中活潑的化學能(CH2O)中穩(wěn)定的化學能CO2C3〔CH2O〕第五十頁，共66頁。以下圖是光合作用過程圖解，請分析后答復以下問題：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______部位，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_______，H為I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基質(zhì)用作復原劑，復原C3ATP色素吸收的光能光反響[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類第五十一頁，共66頁。1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_______和____________;形成的________和__________提供給暗反響。2.光合作用的本質(zhì)是：把______和_______轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物，把_______轉(zhuǎn)變成_______,貯藏在有機物中。3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧氣是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。水的光解形成ATP[H]ATPCO2H2O光能化學能暗反響光反響光反響暗反響練一練第五十二頁，共66頁。1、在光合作用的暗反響過程中，沒有被消耗掉的是〔〕A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、與光合作用光反響有關的是〔〕①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A3、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。假如將環(huán)境中C02含量突然降至極低程度，此時葉肉細胞內(nèi)的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C第五十三頁，共66頁。4、光合作用的過程可分為光反響和暗反響兩個階段，以下說法正確的選項是〔〕A.葉綠體類囊體膜上進展光反響和暗反響B(tài).葉綠體類囊體膜上進展暗反響，不進展光反響C.葉綠體基質(zhì)中可進展光反響和暗反響D.葉綠體基質(zhì)中進展暗反響,不進展光反響D5、光合作用過程中，產(chǎn)生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內(nèi)膜③基質(zhì)④類囊體膜A．③②B．③④C．①②D．④③B第五十四頁，共66頁。6、光合作用過程的正確順序是〔〕①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被復原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤7、在暗反響中，固定二氧化碳的物質(zhì)是〔〕Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧氣ＤＢ第五十五頁，共66頁。8、在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過一段時間后，分析18O放射性標記，最先〔〕A、在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn)B、在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn)C、在植物體內(nèi)的淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)中均可發(fā)現(xiàn)D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn)D第五十六頁，共66頁。9、某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)移途徑是〔〕A、CO2葉綠體ATPB、CO2葉綠素ATPC、CO2乙醇糖類D、CO2三碳化合物糖類D10、在光合作用過程中，能量的轉(zhuǎn)移途徑是A、光能ATP葉綠素葡萄糖B、光能葉綠素ATP葡萄糖C、光能葉綠素CO2

葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B第五十七頁，共66頁。再見第五十八頁，共66頁。1.用這種方法有什么好處？這樣做對光合作