能量之源光與光合作用

第四節(jié)能量之源

——光與光合作用教學(xué)重點(diǎn)-1-

1.綠葉中色素的種類和作用

2.光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史

3.光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。

4.影響光光合作用的環(huán)境因素

5.化能合成作用及生物的代謝類型問題探討-1-有些蔬菜大棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管，并且在白天也開燈。討論1.這種方法的好處是？不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響嗎？2.能否用綠光燈管來補(bǔ)充光源？為什么？可以提高光合作用強(qiáng)度；不同顏色的光會影響植物的光合作用。不能；因?yàn)槿~綠素基本上不吸收綠光-1-問題探討為什么植物的葉片大多是綠色的，但有時葉片也會發(fā)黃？因?yàn)榫G葉中所含的色素主要是葉綠素，但也有其它的一些色素。試驗(yàn)回顧及問題探討綠葉中的色素有哪些、其顏色各怎樣？為什么葉綠素呈綠色？一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)-1-吸收光能的百分比-1-（一）捕獲光能的色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色占3/4吸收藍(lán)紫光和紅光吸收藍(lán)紫光與光合作用有關(guān)的這些色素都存在于葉綠體中類囊體的薄膜上-1-形態(tài)：扁平的橢球形或球形結(jié)構(gòu)：外包雙膜，內(nèi)有許多由內(nèi)囊體（囊狀結(jié)構(gòu)）堆疊而成的基粒（增大了受光面積），基粒間充滿了基質(zhì)。類囊體的薄膜上分布有葉綠素、類胡蘿卜素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶，基質(zhì)中也含有許多與暗反應(yīng)有關(guān)的酶。（二）葉綠體的結(jié)構(gòu)-1-資料分析：（閱讀教材100頁“資料分析”）1.恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？2.恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)方法有什么巧妙之處？2.從資料2可以得出什么推論？氧氣是葉綠體釋放的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，用好氧性細(xì)菌可確定釋放氧氣的部位；沒有空氣的黑暗環(huán)境排出了氧氣和光的干擾；用極細(xì)的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對照實(shí)驗(yàn)；臨時裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果。葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。-1-二、光合作用的原理和應(yīng)用光合作用是指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(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。

-1-（一）光合作用的探究歷程閱讀教材（101~102），并回答下列問題：

1.英國的普利斯特利的意義和不足之處分別是？

2.德國植物學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果證明了什么？

3.魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法的探究實(shí)驗(yàn)的過程及所證明的問題是什么？-1-

1.英國的普利斯特利的意義和不足之處分別是？

2.德國植物學(xué)家薩克斯的實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果證明了什么？植物可以更新空氣，但沒有發(fā)現(xiàn)光的作用。證明了光合作用的產(chǎn)物有淀粉的生成。結(jié)果：暴光部分呈深藍(lán)色，遮光部分無顏色變化實(shí)驗(yàn)過程：綠葉肌餓處理光照（一半暴光，一半遮光）碘蒸氣處理結(jié)論：-1-

3.魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法的探究實(shí)驗(yàn)的過程及所證明的問題是什么？實(shí)驗(yàn)過程證明的問題光合作用釋放的氧氣來自于水的分解-1-思考與討論：

1.光合作用的原料、產(chǎn)物、場所和條件是什么？其化學(xué)反應(yīng)式是？

2.從人類對光合作用的探究歷程來看，生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)有什么聯(lián)系？與技術(shù)手段的進(jìn)步有什么關(guān)系？試舉例說明。

原料—CO2和H2O；產(chǎn)物—

糖類和O2；場所—葉綠體；條件—光合酶；光合作用的反應(yīng)式是：CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2-1-

2.從人類對光合作用的探究歷程來看，生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)有什么聯(lián)系？與技術(shù)手段的進(jìn)步有什么關(guān)系？試舉例說明。生物學(xué)的發(fā)展與物理學(xué)和化學(xué)的研究和進(jìn)展關(guān)系很密切。例如：①到1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確光合作用放出的氣體是O2，吸收的是CO2

；②魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法證明光合作用釋放的氣體O2是來自水，而不是來自CO2

；③卡爾文用同位素示蹤技術(shù)探明了CO2中的碳在光和作用中的轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。-1-（二）光合作用的過程O2[H]ATP暗反應(yīng)光反應(yīng)

酶ADP+Pi供［Ｈ］供能

CO2C6H12O6C3C6H12O6ATP[H]酶

ADP+Pi+能量ATP酶

H2OO2+[H]

能量酶①CO2的固定CO2+C5C3①水的光解②ATP的形成②CO2的還原③ATP的水解-1-光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較過程比較光反應(yīng)暗反應(yīng)進(jìn)行部位進(jìn)行條件物質(zhì)轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系類囊體薄膜上光、色素、酶①水→O2+[H]②ATP的合成①CO2的固定和還原②ATP→ADP+Pi光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為葡萄糖中穩(wěn)定化學(xué)能葉綠體基質(zhì)中多種酶、不受光限制光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP-1-光合作用的總反應(yīng)式光合作用的總反應(yīng)式光合作用的實(shí)質(zhì)6CO2+12H2O光能

葉綠體物質(zhì)代謝能量代謝CO2+H2OC6H12O6+O2光能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能C6H12O6+6O2+6H2OATP中活躍的化學(xué)能-1-（三）光合作用原理的應(yīng)用1.控制光照強(qiáng)度和延長光照時間，合理密植2.控制溫度（增大晝夜溫差）3.增加農(nóng)作物環(huán)境中CO2的濃度增施有機(jī)肥料或NH4HCO3、大棚內(nèi)圈養(yǎng)一些小型動物、種植一些食用菌等。溫度通過影響酶的活性影響暗反應(yīng)來影響光合作用速率提高農(nóng)作物的光和產(chǎn)量主要通過影響光反應(yīng)來影響光合作用-1-光合速率光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度對光合速率的影響陽生植物陰生植物晴天24小時內(nèi)光合作用情況光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)-1-溫度對光合作用和

呼吸作用的影響CO2濃度對光合作用的影響CO2濃度-1-（四）化能合成作用自然界中的某些細(xì)菌，能夠利用環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化分解時所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用稱化能合成作用。2NH3+3O2

硝化細(xì)菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化細(xì)菌（CH2O）+O2生物的代謝類型-1-區(qū)別：能量來源不同光合作用化能合成作用類型共同點(diǎn)：將無機(jī)物合成有機(jī)物，并儲存能量生物：綠色植物、光合細(xì)菌；硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌等異養(yǎng)型動物和人類；營腐生、寄生生活的細(xì)菌和真菌等。生物的代謝類型自養(yǎng)型同化作用的代謝型-1-異化作用的代謝型需氧型厭氧型兼性厭氧型進(jìn)行有氧呼吸，也能進(jìn)行暫時的、部分的無氧呼吸只能進(jìn)行無氧呼吸，氧氣的存在抑制其呼吸作用（如乳酸菌、破傷風(fēng)桿菌）既能進(jìn)行有氧呼吸，也能進(jìn)行無氧呼吸（如酵母菌）小結(jié)-1-

1.光合作用的場所是葉綠體，其內(nèi)囊體的薄膜上含有葉綠素（包括藍(lán)綠色的葉綠素a和黃綠色的葉綠素b，它們主要吸收紅光和藍(lán)紫光)、類胡蘿卜素（包括有橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素，主要吸收藍(lán)紫光）和與光反應(yīng)有關(guān)的酶，是光反應(yīng)的場所；葉綠體基質(zhì)中含有多種酶，是暗反應(yīng)的場所。-1-

2.光合作用的過程過程比較光反應(yīng)暗反應(yīng)進(jìn)行部位進(jìn)行條件物質(zhì)轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系類囊體薄膜上光、色素、酶①水→O2+[H]②ATP的合成①CO2的固定和還原②ATP→ADP+Pi光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為葡萄糖中穩(wěn)定化學(xué)能葉綠體基質(zhì)中多種酶、不受光限制光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP-1-

3.光合作用原理的應(yīng)用：（1）增強(qiáng)光照強(qiáng)度和延長光照時間（增大光反應(yīng)）來增加光合產(chǎn)物。（2）控制溫度（影響暗反應(yīng)）主要是增大晝夜溫差，促進(jìn)合成、減少消耗，使有機(jī)物的積累增加。（3）增大田間CO2濃度，促進(jìn)暗反應(yīng)的進(jìn)行。-1-

4.光合作用與化能合成作用：化能合成作用是指某些細(xì)菌利用環(huán)境中物質(zhì)氧化分解時所釋放的化學(xué)能，將無機(jī)物合成有機(jī)物。進(jìn)行光合作用與化能合成作用的生物都能將無機(jī)物合成有機(jī)物，其區(qū)別是合成作用中的能量來源不同。課堂練習(xí)-1-1.一株綠色植物在單位時間內(nèi),使光合產(chǎn)物最多的光照是()A.紅光B.藍(lán)紫光C.綠光D.白光D2.光合作用過程中,ATP轉(zhuǎn)變?yōu)锳DP的地方是葉綠體的()A.外膜上B.基質(zhì)中C.色素中D.基粒薄膜上D3.用含同位素18O2的水來澆灌植物,經(jīng)光照后,18O

可發(fā)現(xiàn)于（）

A.生成的葡萄糖中B.生成的淀粉中

C.合成的蛋白質(zhì)中D.周圍的空氣中D-1-A4.光反應(yīng)的主要產(chǎn)物是下列哪一組()A.[H]、ATP、O2B.[H]、ADP、H2OC.H2、ADP、O2D.[H]、ADP、O25.光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段,下列敘述正確的是()A.光反應(yīng)不要酶,暗反應(yīng)需要多種酶

B.光反應(yīng)儲存能量,暗反應(yīng)消耗能量

C.光反應(yīng)固定CO2,暗反應(yīng)還原CO2D.光反應(yīng)消耗水,暗反應(yīng)消耗ATPD-1-D6.某科學(xué)家用含碳的同位素14C的CO2來追蹤光合作用中碳原子在下列分子中的轉(zhuǎn)移,最可能的途徑是()A.CO2葉綠素ADPB.CO2葉綠素ATPC.CO2C5

葡萄糖

D.CO2C3葡萄糖-1-

7.將植物培養(yǎng)在適宜的光照，溫度、和充足的CO2條件下：（1）當(dāng)CO2濃度突然降至極低水平時，發(fā)現(xiàn)植物葉片中的五碳化合物含量突然上升，這是因?yàn)開_____缺少時，植物體內(nèi)的五碳化合物不能形成___________。（2）如果在降低CO2的同時，停止光照，則不會出現(xiàn)五碳化合物上升的現(xiàn)象，這是因?yàn)榘捣磻?yīng)所必須的_____和______供應(yīng)不足，使___________不能形成五碳化合物。CO2三碳化合物[H]ATP三碳化合物-1-

8.右圖表示將重量相同的三株小麥幼苗置于三支試管中(試