能量之源-光與光合作用(公開課課件)

一、捕獲光能的色素和結構捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？葉綠體中的色素提取液四種色素對光的吸收葉綠素主要吸收___________類胡蘿卜素主要吸收________藍紫光藍紫光、紅光1.地球表面上的綠色植物每年大約制造了4400億噸有機物！2.地球表面上的綠色植物每年儲存的能量約為7.11×1018KJ，這個數(shù)字相當于24萬個三峽電站每年所發(fā)出的電力，相當于人類在工業(yè)生產、日常生活和食物營養(yǎng)上所需能量的100倍！請看下面的數(shù)據(jù)：由此可見：對絕大多數(shù)生物來說，活細胞所需能量的最終源頭來自太陽的光能。

太陽的光能通過什么途徑進入植物體內呢？第4節(jié)能量之源什么是光合作用？光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。場所條件產物原料一.光合作用的探究歷程人們得出這一認識經歷了漫長的探索歷程，科學家們用了200多年的時間，經過無數(shù)次的實驗才對光合作用有了一個比較清楚的認識?，F(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科學探索的樂趣。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=植物增加的重量五年后1642年海爾蒙特的實驗柳樹增重74.47kg土壤只減少0.06kg結論：植物增重主要來自水分海爾蒙特的實驗設計有什么不足的地方？1771年普利斯特利的實驗結論：綠色植物可以更新空氣普利斯特利的的實驗有時成功，有時失敗，可能的原因是什么？可能是在無光的條件下做的實驗，因為無光時，植物不進行光合作用，只進行細胞呼吸，所以沒有釋放氧氣，而是釋放二氧化碳，所以實驗失?。?779年，荷蘭科學家英格豪斯做了500多次植物更新空氣的實驗，結果發(fā)現(xiàn)：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污濁的空氣。1785年，法國科學家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。在這一過程中，光能哪里去了呢？1845年，德國科學家梅耶根據(jù)能量轉化與守恒定律明確指出，植物在進行光合作用時，把光能轉化成化學能儲存起來。光能轉化成化學能，儲存于什么物質中呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、釋放氧氣的過程中，還產生了什么物質呢？一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片1864年薩克斯的實驗暗處理光照酒精脫色結論:綠色葉片在光合作用中產生了淀粉碘蒸汽處理問題1：薩克斯的實驗目的是什么？問題2：為什么對植物進行一晝夜的暗處理？問題3：為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？驗證光合作用的產物為了將葉片中原有的淀粉運走耗盡進行對照光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用釋放的氧氣到底是來自二氧化碳還是來自水呢？隨著技術的進步，人們發(fā)現(xiàn)了放射性同位素，利用放射性同位素做示蹤原子，為解決氧氣是來自水還是二氧化碳提供了技術手段。1939年，美國的科學家魯賓和卡門利用同位素標記法,用18O做示蹤原子，對光合作用的產物氧氣中氧的來源進行了探究。

返回1939年魯賓和卡門的實驗光合作用產生的有機物又是怎樣合成的呢？20世紀40年代，美國科學家卡爾文利用放射性同位素14C標記的14CO2做實驗研究這一問題。最終探明CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。1961年諾貝爾化學獎得主光合作用的場所究竟在什么地方呢？早在100多年前美國科學家恩格爾曼就以水綿和好氧細菌為實驗材料，很好地解答了這個問題！水綿是常見的淡水藻類每條水綿由許多個結構相同的長筒狀細胞連接而成。水綿很明顯的特點是：葉綠體呈帶狀，螺旋排列在細胞里。恩格爾曼實驗恩格爾曼的實驗說明了什么問題？問題1：為什么選用水綿做為實驗材料？因為水綿不僅有細而長的帶狀葉綠體，而且螺旋分布于細胞中，便于進行觀察和分析研究

問題2.為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？為了排除實驗前環(huán)境中光線和氧的影響，確保實驗的準確性

光合作用的場所是葉綠體光合作用的產物有氧氣！結論:問題3．為什么先用極細光束照射水綿，而后又讓水綿完全暴露在光下？先選極細光束，用好氧細菌檢測，能準確判斷水綿細胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之做對照，從而證明了實驗結果完全是光照引起的，并且氧是由葉綠體釋放出來的。

小結:薩克斯的實驗說明光合作用的產物有淀粉，光合作用的條件需要光；魯賓和卡門的實驗說明了光合作用的產物O2中的氧全部來自原料中的H2O；恩格爾曼的實驗說明了光合作用的場所是葉綠體，光合作用的產物有O2！

思考：光合作用的過程？？

光合作用過程光反應暗反應劃分依據(jù):反應過程是否需要光能光反應在白天可以進行嗎？夜間呢？暗反應在白天可以進行嗎？夜間呢？有光才能反應有光、無光都能反應H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應階段光、色素、酶葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉變?yōu)榛钴S的化學能貯存在ATP中[H]場所：條件：能量變化物質變化進入葉綠體基質，參與暗反應供暗反應使用CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的還原葉綠體基質多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖類卡爾文循環(huán)暗反應階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質中

ATP中活躍的化學能轉變?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：能量變化物質變化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3葉綠體基質多種酶糖類ATP[H]光合作用的全過程葉綠體中的色素供氫酶供能還原多種酶參加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2H2OO2水在光下分解[H]光反應過程碳反應過程光能光反應階段與暗反應階段的比較項目光反應階段暗反應階段區(qū)別場所條件物質變化能量轉化類囊體的薄膜上葉綠體的基質中需光、色素和酶不需光、色素;需多種酶光能轉變?yōu)锳TP中活潑的化學能ATP中活潑的化學能轉化為糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能水的光解：2H2O

光

4[H]+O2光ADP+PiATP酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的還原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶ATPADP+Pi酶聯(lián)系1、光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應的進行提供[H]和ATP2、暗反應是光反應的繼續(xù)，暗反應為光反應的進行提供合成ATP的原料ADP和Pi3、兩者相互獨立又同時進行，相互制約又密切聯(lián)系物質上把CO2和H2O轉變成以糖類為主的有機物能量上把光能轉變成有機物中的化學能最基本的物質代謝和能量代謝5、光合作用的實質自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉變成為自身的組成物質，并儲存了能量的一類生物6、化能合成作用異養(yǎng)生物：不能直接利用無機物制成有機物，只能把從外界攝取的現(xiàn)成的有機物轉變成自身的組成物質，并儲存了能量的一類生物——能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌6、化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量