《能量之源-光與光合作用》教學(xué)PPT課件【高中生物人教版必修1】

第五章·第四節(jié)能量之源—光與光合作用1.說(shuō)出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能;2.說(shuō)出綠葉中色素的種類和作用;3.進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)操作;4.說(shuō)明光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過(guò)程及相互關(guān)系;5.嘗試探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。本節(jié)聚焦第1課時(shí)捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)正常苗白化苗正常幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料。白化苗不能進(jìn)行光合作用，無(wú)法制造有機(jī)養(yǎng)料。新課導(dǎo)入為什么正常幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料，而白化苗不能進(jìn)行光合作用，無(wú)法制造有機(jī)養(yǎng)料？

光合作用需要色素去捕獲光能問(wèn)題探討提取原理分離原理（一）實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離一、捕獲光能的色素1.實(shí)驗(yàn)原理綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇（或丙酮）中，用無(wú)水乙醇提取色素。紙層析法：綠葉中色素在層析液(汽油)中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，這樣，綠葉中的色素就在擴(kuò)散過(guò)程中分離開(kāi)。講授新課①研磨材料:5g鮮葉藥品SiO2——有助于研磨充分CaCO3

——防止色素被破壞無(wú)水酒精——溶解色素（1）提取色素2.實(shí)驗(yàn)步驟②過(guò)濾：獲取綠色濾液（試管口加棉花防揮發(fā)）講授新課①準(zhǔn)備濾紙條鉛筆線畫(huà)鉛筆細(xì)線濾液細(xì)線畫(huà)濾液細(xì)線要求：細(xì)直齊重復(fù)2—3次（2）分離色素②畫(huà)濾液細(xì)線講授新課③紙層析插濾紙條層析液培養(yǎng)皿★層析液不能沒(méi)及濾液線胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b★培養(yǎng)皿加蓋防揮發(fā)講授新課胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色黃色黃綠色藍(lán)綠色類胡蘿卜素（含量約1/4）葉綠素（含量約3/4）功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果講授新課（二）色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光類胡蘿卜素溶液對(duì)比分析講授新課葉綠素中的吸收光譜0400500600700nm50100葉綠素b葉綠素a講授新課色素的吸收光譜圖10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光【結(jié)論】400500600700nm可見(jiàn)光區(qū)講授新課綠葉中的色素葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中色素的種類主要吸收藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光主要吸收及吸收的光譜色素的功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能課堂小結(jié)B從新鮮的菠菜葉片提取葉綠體色素，發(fā)現(xiàn)提取液明顯偏黃綠色，最可能的原因是（）A．加入的石英砂太多B．沒(méi)有加入碳酸鈣C．用脫脂棉過(guò)濾不徹底D．一次加入過(guò)多無(wú)水乙醇典型例題外膜內(nèi)膜基粒基質(zhì)類囊體類囊體薄膜上類囊體薄膜和基質(zhì)二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能色素分布：酶分布：1.葉綠體結(jié)構(gòu)講授新課葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。而每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上的類囊體，多者可達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積。講授新課1880年恩格爾曼實(shí)驗(yàn)水綿好氧細(xì)菌黑暗處理極細(xì)光束照射暴露在光下2.葉綠體功能講授新課1880年恩格爾曼實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。水綿好氧細(xì)菌2.葉綠體功能講授新課1.為什么選用水綿和好氧細(xì)菌做為實(shí)驗(yàn)材料？2.為什么選用黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境？

水綿不僅有細(xì)而長(zhǎng)的帶狀葉綠體，而且螺旋分布于細(xì)胞中，便于進(jìn)行觀察分析研究。好氧細(xì)菌能指示釋放氧的部位。先選用黑暗并且沒(méi)有空氣的環(huán)境，是為了排除實(shí)驗(yàn)中光線和氧的影響，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的巧妙之處講授新課3.為什么先用極細(xì)光束照射水綿，而后又讓水綿完全曝露在光下？能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之做對(duì)照，從而證明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是光照引起的，并且氧是由釋放出來(lái)的。葉綠體恩格爾曼實(shí)驗(yàn)的巧妙之處講授新課下列關(guān)于葉綠體的描述，正確的是（

）A．葉綠體中的類胡蘿卜素主要吸收紅光和藍(lán)紫光B．光學(xué)顯微鏡可以觀察到類囊體C．葉綠體外表的雙層膜上具有葉綠素和酶D．基粒由類囊體堆疊而成D典型例題1.綠葉中的色素種類實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離

2.綠葉中色素吸收的光譜3.存在：葉綠體二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能1.形態(tài)一、捕獲光能的色素2.結(jié)構(gòu)3.類囊體與色素分布4.功能：光合作用的場(chǎng)所

課堂總結(jié)第2課時(shí)光合作用的探究歷程和過(guò)程

光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放氧氣的過(guò)程。人們得出這一認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的探索歷程；對(duì)光合作用更深層次的探索，目前仍在進(jìn)行。新課導(dǎo)入2000多年前，亞里士多德認(rèn)為植物體由“土壤汁”構(gòu)成，即植物生長(zhǎng)發(fā)育所需物質(zhì)完全來(lái)自土壤。一、光合作用的探究歷程亞里士多德觀點(diǎn)新課講授五年后+74.4kg－0.057kg1642年范·赫爾蒙特實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物增重來(lái)自水分開(kāi)始時(shí)柳樹(shù)的質(zhì)量2.3kg干土的質(zhì)量90.8kg只澆雨水5年后改變量76.7kg90.743kg新課講授1771年普利斯特利的實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后一段時(shí)間后一段時(shí)間后一段時(shí)間后結(jié)論：植物可以更新空氣請(qǐng)指出此實(shí)驗(yàn)的漏洞沒(méi)有設(shè)置對(duì)照組,排除光照對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾新課講授1179年英格豪斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)論1：只有在光下植物才能更新空氣。結(jié)論2：植物體的綠葉在光下才能更新空氣。新課講授1845年梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

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(xué)能儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中？新課講授1864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用還產(chǎn)生淀粉暗處理半曝光碘蒸汽處理1．為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行暗處理？2.這個(gè)實(shí)驗(yàn)是否設(shè)置了對(duì)照？實(shí)驗(yàn)中所需控制的單一變量是什么？新課講授1880年恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)黑暗環(huán)境極細(xì)光束暴露在光下結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所，光合作用需要光照。新課講授結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來(lái)自水1939年魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)同位素標(biāo)記法C18O2

CO2H2OH218O光照下的球藻懸液ABO218O2新課講授20世紀(jì)40年代美國(guó)卡爾文用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)?？偨Y(jié)光合作用的反應(yīng)式CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體糖類新課講授光合作用的探索歷程年代科學(xué)家結(jié)論1771年普利斯特利植物可以更新空氣1779年英格豪斯植物只有在陽(yáng)光照射下且存在綠葉才能更新空氣1845年梅耶植物進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)1864年薩克斯光合作用制造了淀粉1941年魯賓、卡門光合作用釋放的氧氣來(lái)自水

20世紀(jì)40年代卡爾文探明CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑1880年恩格爾曼葉綠體是光合作用的場(chǎng)所新課講授1.場(chǎng)所：葉綠體2.動(dòng)力：光3.原料：二氧化碳水4.產(chǎn)物：糖類氧氣通過(guò)以上的研究和探索，你知道光合作用的場(chǎng)所、動(dòng)力、原料、產(chǎn)物是分別是什么嗎？新課講授典型例題某植物葉片不同部位的顏色不同，將該植物在黑暗中放置48h后，用錫箔紙遮蔽葉片兩面，如圖所示。在日光下照光一段時(shí)間，去除錫箔紙，用碘染色法處理葉片，觀察到葉片有的部位出現(xiàn)藍(lán)色，有的沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色。其中，沒(méi)有出現(xiàn)藍(lán)色的部位是（）A.a、b和dB.a、c和eC.c、d和eD.b、c和eB二、光合作用的過(guò)程新課講授條件：光、色素、酶場(chǎng)所：反應(yīng)水的光解：ATP的合成：類囊體薄膜上H2O[H]+O2光葉綠體中的色素ADP＋Pi＋光能ATP酶光能能量轉(zhuǎn)變：ATP中活躍的化學(xué)能產(chǎn)物：[H]、O2、ATP光合作用第一個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行概念：

光反應(yīng)新課講授條件：不需光，需多種酶場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)中過(guò)程CO2的固定：CO2＋C52C3酶三碳化合物的還原：ATP中活躍的化學(xué)能ATPADP+PiC3+[H](CH2O)+C5酶能量轉(zhuǎn)變：有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能產(chǎn)物：（CH2O）、ADP、Pi概念：光合作用的第二個(gè)階段中的化學(xué)反應(yīng)，有光無(wú)光都可以進(jìn)行

暗反應(yīng)新課講授

聯(lián)系比較光反應(yīng)、暗反應(yīng)光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的還原

ATP中活躍化學(xué)能光能ATP中活躍化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。新課講授光合作用反應(yīng)式元素轉(zhuǎn)移：O元素:H2＊O

＊O2C元素:＊CO2＊C3＊

(CH2O)新課講授在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是（）A.紅光，ATP下降B.紅光，未被還原的C3上升B.綠光，[H]下降D.綠光，C5上升C典型例題光合作用的意義①把無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物------制造有機(jī)物的“綠色工廠”②將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機(jī)物中-------巨型能量轉(zhuǎn)換站③維持了大氣成分的基本穩(wěn)定

------空氣凈化器新課講授三、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(wú)機(jī)物氧化分解時(shí)所釋放的能量來(lái)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新課講授光能H2OCO2還原（CH2O）葉綠體

色素供氫酶供能多種酶參加催化暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)）2C3C5固定ADP+PiATP酶光下分解O2[H]光反應(yīng)（葉綠體類囊體薄膜）課堂總結(jié)第3課時(shí)光合作用原理的應(yīng)用光2H2OO24[H]ADP+PiATP酶供能光解2C3酶C5還原固定CO2(CH2O)色素影響光合作用強(qiáng)度的因素有哪些？新課導(dǎo)入一、光合作用強(qiáng)度1.概念

通常用光合速率表示，指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造糖類的量2.表示方法單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量單位時(shí)間內(nèi)光合作用放出O2的量3.計(jì)算

真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率新課講授二、影響光合作用強(qiáng)度的因素內(nèi)因外因遺傳因素光、二氧化碳、溫度、水、礦質(zhì)元素等環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(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，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過(guò)程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來(lái)下沉的葉片上浮，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。新課講授自變量的設(shè)置因變量的檢測(cè)無(wú)關(guān)變量的控制強(qiáng)、中、弱三種光照

同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出；放入黑暗處待用。

控制變量新課講授選取生長(zhǎng)健全、年齡近似、厚薄均勻的成長(zhǎng)葉片數(shù)片，用直徑約1cm的打孔器打小圓片30片（注意避開(kāi)大的葉脈）吸入清水堵住注射器前端的小孔并緩慢拉動(dòng)活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出。重復(fù)幾次。將內(nèi)部氣體逸出的葉片，放入燒杯中，放在暗處備用。這些葉片因?yàn)榧?xì)胞間隙充滿了水，所以全部沉到水底取3只小燒杯，分別倒入20mL富含CO2的清水分別放入10片葉片，然后進(jìn)行不同強(qiáng)度的光照。觀察浮起葉片的數(shù)量。

實(shí)驗(yàn)步驟新課講授燒杯光照距離光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量140W5CM強(qiáng)多240W30CM中中340W50CM弱少

實(shí)驗(yàn)結(jié)果新課講授光合作用強(qiáng)度0光照強(qiáng)度在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增大而加快，超過(guò)一定值后光合作用強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論新課講授三、光合作用的影響因素及應(yīng)用①同一植物的不同生長(zhǎng)發(fā)育階段應(yīng)用：根據(jù)植物在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段光合作用速率不同，適時(shí)適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以使植物茁壯成長(zhǎng)。

內(nèi)因新課講授②同一葉片的不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期農(nóng)作物、果樹(shù)管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉，莖葉蔬菜及時(shí)換新葉，可減少細(xì)胞呼吸對(duì)有機(jī)物的消耗。曲線分析：老葉，隨葉齡增加，葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。OA段：幼葉，葉面積不斷增大，葉綠體、葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷增加；AB段：壯葉，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率基本穩(wěn)定；BC段：應(yīng)用：新課講授1.光光照強(qiáng)度光質(zhì)紅光＞藍(lán)紫光＞綠光光照時(shí)間B：光補(bǔ)償點(diǎn)光合速率和呼吸速率相等時(shí)的光強(qiáng)度。C2：光飽和點(diǎn)光合速率達(dá)到最強(qiáng)時(shí)所需的最低的光強(qiáng)度。a(凈光合速率)=b(總光合速率)–c(呼吸速率)應(yīng)用：間作套種、合理密植ABC1光照強(qiáng)度0C2cab光合速率

外因新課講授甲圖對(duì)應(yīng)

；乙圖對(duì)應(yīng)

；丙圖對(duì)應(yīng)

；丁圖對(duì)應(yīng)

。乙丙丁甲A點(diǎn)A→B點(diǎn)B點(diǎn)光照強(qiáng)度大于B點(diǎn)典型例題(2)CO2濃度CO2補(bǔ)償點(diǎn)：光合速率與呼吸速率相等時(shí)的外界CO2濃度CO2飽和點(diǎn)：光合速率最大等時(shí)所需的最小外界CO2濃度應(yīng)用：“正其行，通其風(fēng)”新課講授(3)溫度應(yīng)用：適當(dāng)提高晝夜溫差光合作用最適溫度一般低于呼吸作用最適溫度，故溫度過(guò)高對(duì)提高產(chǎn)量不利。新課講授(4)H2O及礦質(zhì)元素應(yīng)用：合理施肥和灌溉P點(diǎn)之前P點(diǎn)到Q之間Q點(diǎn)之后限制因素為橫坐標(biāo)所表示的因子橫坐標(biāo)因子和其他因子共同影響限制因素為圖示外的其他因子新課講授（5）多因素綜合影響30℃20℃10℃光照強(qiáng)度光合速率PQ光合速率溫度PQ高CO2濃度中CO2濃度低CO2濃度新課講授解釋光合作用的日變化：光合速率0時(shí)間（h）6789101112131415161718ABCDE（1）為什么7－10時(shí)光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)？（2）為什么12點(diǎn)左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱？（3）為什么14－17時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷下降？如圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答：光照不斷增強(qiáng)溫度和光強(qiáng)很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少光強(qiáng)不斷下降典型例題三倍體西瓜由于含糖量高且無(wú)籽，備受人們青睞。下圖是三倍體西瓜葉片凈光合速率（以CO2吸收速率表示）與胞間CO2濃度（Ci）的日變化曲線，以下分析正確的是()A.與11：00時(shí)相比，13:00時(shí)葉綠體中合成C3的速率相對(duì)較高B.14:00后葉片的Pn下降，導(dǎo)致植株積累有機(jī)物的量開(kāi)始減少C.17:00后葉片的Ci快速上升，導(dǎo)致葉片暗反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于光反應(yīng)速率D.葉片的Pn先后兩次下降，主要限制因素分別是CO2濃度和光照強(qiáng)度D典型例題光合作用原理的應(yīng)用

6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2原料條件產(chǎn)物CO2濃度

水分

光照

礦質(zhì)元素

溫度光合速率(光合強(qiáng)度)：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位葉面積的光合作用量（如釋放多少O2、消耗多少CO2、合成多少淀粉）課堂總結(jié)1.甲、乙、丙、丁四位同學(xué)，在利用新鮮綠色菠菜葉為實(shí)驗(yàn)材料，用層析法進(jìn)行葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于操作不同，而得到了以下四種不同的層析結(jié)果。下列分析錯(cuò)誤的是(

)CA．甲可能誤用蒸餾水作提取液B．乙可能是研磨時(shí)加入無(wú)水乙醇過(guò)多C．丙可能是正確操作得到的理想結(jié)果D．丁可能是因?yàn)檠心r(shí)未加入CaCO3課堂練習(xí)2.下列有關(guān)葉綠體的說(shuō)法正確的是(

)A．葉綠體增大膜面積的方式與線粒體相同B．葉綠體中的