能量之源光與光合作用

第四節(jié)能量之源

——光與光合作用教學重點-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、暗反應過程及相互關系。

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-有些蔬菜大棚內懸掛發(fā)紅色或藍色光的燈管，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充光源？為什么？可以提高光合作用強度；不同顏色的光會影響植物的光合作用。不能；因為葉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？因為綠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構-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胡蘿卜素葉黃素藍綠色黃綠色橙黃色黃色占3/4吸收藍紫光和紅光吸收藍紫光與光合作用有關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構：外包雙膜，內有許多由內囊體（囊狀結構）堆疊而成的基粒（增大了受光面積），基粒間充滿了基質。類囊體的薄膜上分布有葉綠素、類胡蘿卜素和與光反應有關的酶，基質中也含有許多與暗反應有關的酶。（二）葉綠體的結構-1-資料分析：（閱讀教材100頁“資料分析”）1.恩格爾曼實驗的結論是什么？2.恩格爾曼的實驗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；用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位，相當于一組對照實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗結果。葉綠體是進行光合作用的場所。-1-二、光合作用的原理和應用光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉化成儲存能量的有機物，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.德國植物學家薩克斯的實驗過程及結果證明了什么？

3.魯賓和卡門的同位素標記法的探究實驗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.德國植物學家薩克斯的實驗過程及結果證明了什么？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。結果：暴光部分呈深藍色，遮光部分無顏色變化實驗過程：綠葉肌餓處理光照（一半暴光，一半遮光）碘蒸氣處理結論：-1-

3.魯賓和卡門的同位素標記法的探究實驗的過程及所證明的問題是什么？實驗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？其化學反應式是？

2.從人類對光合作用的探究歷程來看，生物學的發(fā)展與物理學和化學有什么聯(lián)系？與技術手段的進步有什么關系？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，生物學的發(fā)展與物理學和化學有什么聯(lián)系？與技術手段的進步有什么關系？試舉例說明。生物學的發(fā)展與物理學和化學的研究和進展關系很密切。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探明了CO2中的碳在光和作用中的轉化成有機物中碳的途徑。-1-（二）光合作用的過程O2[H]ATP暗反應光反應

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-光反應與暗反應的比較過程比較光反應暗反應進行部位進行條件物質轉化能量轉化聯(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光能轉化為ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能轉化為葡萄糖中穩(wěn)定化學能葉綠體基質中多種酶、不受光限制光反應為暗反應提供[H]和ATP-1-光合作用的總反應式光合作用的總反應式光合作用的實質6CO2+12H2O光能

葉綠體物質代謝能量代謝CO2+H2OC6H12O6+O2光能有機物中穩(wěn)定的化學能C6H12O6+6O2+6H2OATP中活躍的化學能-1-（三）光合作用原理的應用1.控制光照強度和延長光照時間，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的濃度增施有機肥料或NH4HCO3、大棚內圈養(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來影響光合作用-1-光合速率光照強度光照強度對光合速率的影響陽生植物陰生植物晴天24小時內光合作用情況光補償點光飽和點-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菌，能夠利用環(huán)境中的某些無機物氧化分解時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用稱化能合成作用。2NH3+3O2

硝化細菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化細菌（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：將無機物合成有機物，并儲存能量生物：綠色植物、光合細菌；硝化細菌、鐵細菌、硫細菌等異養(yǎng)型動物和人類；營腐生、寄生生活的細菌和真菌等。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行有氧呼吸，也能進行暫時的、部分的無氧呼吸只能進行無氧呼吸，氧氣的存在抑制其呼吸作用（如乳酸菌、破傷風桿菌）既能進行有氧呼吸，也能進行無氧呼吸（如酵母菌）小結-1-

1.光合作用的場所是葉綠體，其內囊體的薄膜上含有葉綠素（包括藍綠色的葉綠素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，主要吸收藍紫光）和與光反應有關的酶，是光反應的場所；葉綠體基質中含有多種酶，是暗反應的場所。-1-

2.光合作用的過程過程比較光反應暗反應進行部位進行條件物質轉化能量轉化聯(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光能轉化為ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能轉化為葡萄糖中穩(wěn)定化學能葉綠體基質中多種酶、不受光限制光反應為暗反應提供[H]和ATP-1-

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

4.光合作用與化能合成作用：化能合成作用是指某些細菌利用環(huán)境中物質氧化分解時所釋放的化學能，將無機物合成有機物。進行光合作用與化能合成作用的生物都能將無機物合成有機物，其區(qū)別是合成作用中的能量來源不同。課堂練習-1-1.一株綠色植物在單位時間內,使光合產(chǎn)物最多的光照是()A.紅光B.藍紫光C.綠光D.白光D2.光合作用過程中,ATP轉變?yōu)锳DP的地方是葉綠體的()A.外膜上B.基質中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.合成的蛋白質中D.周圍的空氣中D-1-A4.光反應的主要產(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和暗反應兩個階段,下列敘述正確的是()A.光反應不要酶,暗反應需要多種酶

B.光反應儲存能量,暗反應消耗能量

C.光反應固定CO2,暗反應還原CO2D.光反應消耗水,暗反應消耗ATPD-1-D6.某科學家用含碳的同位素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，這是因為______缺少時，植物體內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，這是因為暗反應所必須的_____和______供應不足，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