【課件】光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第五章細胞的能量供應(yīng)和利用萬物生長靠太陽。太陽光能的輸入、捕獲和轉(zhuǎn)化是生物圈得以維持運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。那么植物捕獲光能的特定物質(zhì)和結(jié)構(gòu)是什么？問題探討第一課時捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。

綠葉中究竟有哪些色素呢？一、捕獲光能的色素1.實驗原理①.綠葉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（萃取法）。②.色素都能溶解在層析液中，但不同的色素在層析液中溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙條上的擴散得快，反之則慢。因此，綠葉中的色素隨層析液在濾紙條上的擴散速度不同，將不同的色素分離（紙層析法）。探究?實踐（一）實驗——綠葉中色素的提取與分離新鮮的綠葉（深綠，色素含量高。如菠菜的綠葉）無水乙醇（可用體積分數(shù)95%的乙醇，加入適量無水碳酸鈉，除去乙醇中水分）層析液（石油醚∶丙酮∶苯=20∶2∶1）二氧化硅和碳酸鈣2.實驗材料用具（一）實驗——綠葉中色素的提取與分離3.1提取色素3.實驗步驟稱取5g鮮葉，去主葉脈，剪碎，放入研缽中加少許的二氧化硅和碳酸鈣與5-10ml無水乙醇，迅速研磨將研磨液倒入玻璃漏斗中進行過濾(單層尼龍布)將濾液收集到試管中，用棉塞塞嚴(防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化)（一）實驗——綠葉中色素的提取與分離3.2制備濾紙條將干燥的定性濾紙剪成寬度小于試管直徑、長度小于試管長度的濾紙條，將濾紙條的一端剪去兩個角（減少邊緣效應(yīng)，使層析液在濾紙條上擴散均勻平直），并在距這端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。1cm鉛筆線要剪去兩角3.實驗步驟3.3畫濾液細線用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線（細，齊，直）。等濾液干后再畫一到兩次（增加色素含量）。3.實驗步驟3.4分離色素將適量的層析液倒入燒杯中，將濾紙條(有濾液細線的一端朝下)輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口（防止層析液揮發(fā)）。注意：不能讓濾液細線接觸層析液（防止色素溶解在層析液中）層析液培養(yǎng)皿3.實驗步驟3.5觀察與記錄胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b3.實驗步驟從上到下：胡、黃、a、b4.實驗結(jié)果(P98)葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素（一）實驗——綠葉中色素的提取與分離色素的功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能光譜和色素的吸收光譜(P98)太陽光穿過三棱鏡時，不同波長的光會分散開，形成不同顏色的光帶稱為光譜。分別讓不同顏色的光照射色素溶液，可以得到色素的吸收光譜。葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜葉綠素a和葉綠素b主要吸收

；胡蘿卜素和葉黃素主要吸收

。藍紫光和紅光藍紫光（二）色素吸收的光譜（P99）1、葉片呈現(xiàn)綠色的原因綠葉中的色素對綠光吸收最少，綠光反射進入眼睛的量最多，所以葉片看起來是綠色的。與生活的聯(lián)系2、秋季為什么變黃了？秋季溫度降低，葉綠素分子在低溫下被破壞，而類胡蘿卜素較穩(wěn)定，所以顯出類胡蘿卜素的顏色。3、溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？選無色透明的塑料薄膜；補充光源最好選藍紫光和紅光。二、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)類囊體類囊體薄膜上

光合色素分布：1.葉綠體結(jié)構(gòu)(P100)

葉綠體除了吸收光能外，還有什么功能呢？

極細光束

均勻光照極細光束照射完全曝光好氧細菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細菌分布于葉綠體所有受光部位水綿好氧細菌黑暗無空氣恩格爾曼的實驗一2、葉綠體的功能結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察確定釋放氧氣多的部位葉綠體上可分為光照多和光照少的部位（對比實驗）再次驗證實驗結(jié)果排除氧氣和光的干擾三棱鏡好氧細菌聚集在紅光和藍紫光的區(qū)域照射水綿結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光綜合得出：葉綠體是光合作用的場所恩格爾曼的實驗二2、葉綠體的功能光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在此波長光照射下，葉綠體釋放氧氣多，因此好氧細菌在此區(qū)域分布2、葉綠體是進行光合作用所必需的結(jié)構(gòu)嗎？葉綠體分布有色素分子和進行光合作用有關(guān)的酶（p101）問題探究1、葉綠體進行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)？

藍細菌等沒有葉綠體也能進行光合作用捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)綠葉中色素的提取和分離葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進行光合作用實驗原理實驗過程實驗結(jié)論無水乙醇，層析液葉綠素類胡蘿卜素紅光藍紫光藍紫光色素葉黃素胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b（藍綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）含量約占3/4含量約占1/4形態(tài)結(jié)構(gòu):

功能:

葉綠體是進行光合作用的場所

課堂小結(jié)：

恩格爾曼的兩個實驗完成《師說分冊三》檢測案19（P205-206）課后作業(yè)第二課時光合作用的原理和應(yīng)用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化

指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。1、光合作用的概念（一）光合作用(P102)CO2+H2O（CH2O)+O2

光能葉綠體2、光合作用的反應(yīng)式探究光合作用原理的部分實驗(P102)思考?討論（二）光合作用的原理1、19世紀末：CO2O2+H2O（CH2O）甲醛縮合2、1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化為糖。?探究光合作用原理的部分實驗思考?討論3、1937年，希爾發(fā)現(xiàn)，在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O，沒有CO2），在光照下可以釋放出氧氣。希爾反應(yīng)：離體的葉綠體在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)。（二）光合作用的原理H2O離體葉綠體光能O2結(jié)論：水的光解產(chǎn)生氧氣。氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進行的(P103)。探究光合作用原理的部分實驗思考?討論4、1941年，魯賓和卡門用同位素示蹤法，研究了光合作用中氧氣的來源。CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O18O2O2結(jié)論：光合作用釋放的氧來自水。（二）光合作用的原理探究光合作用原理的部分實驗思考?討論5、1954年，美國阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實驗：在給葉綠體光照時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi等物質(zhì)時，體系中就會有ATP出現(xiàn)。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。

結(jié)論：在光照時，葉綠體中生成了ATP。H2OO2+2H++能量光照葉綠體嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系：ADP+PiATP（二）光合作用的原理上述實驗表明：光合作用釋放的氧氣中氧元素來自于水。氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進行的(P103)。光合作用過程是否需要光能劃分：光反應(yīng)和暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）。1、光反應(yīng)階段光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進行，這個階段叫作光反應(yīng)階段。類囊體膜上的色素光能H2O

水在光下分解O2NADPH([H])ADP+Pi酶ATP光、色素、酶、水葉綠體的類囊體薄膜上水的光解：2H2O4NADPH+O2光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP酶場所：條件：物質(zhì)變化:能量變化:光能ATP中活躍的化學(xué)能1、光反應(yīng)階段2、暗反應(yīng)階段光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進行，這個階段叫作暗反應(yīng)階段。CO2

（CH2O）

酶？？？卡爾文對暗反應(yīng)的探究（p104）20世紀40年代,卡爾文：光照射下的小球藻懸液14CO2O2（14CH2O）同位素示蹤法(14CH2O)14CO22、暗反應(yīng)階段CO2C5

固

定2C3NADPH供氫酶(CH2O)淀粉、蔗糖多種酶參與還原酶ATP供能ADP+Pi卡爾文循環(huán)CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：葉綠體的基質(zhì)中ATPNADPH、ADP+Pi2C3

（CH2O）+H2O+C5酶NADPH、ATP、酶、CO2場所：條件：物質(zhì)變化:能量變化:ATP中活躍的化學(xué)能有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能2、暗反應(yīng)階段3、光合作用過程圖解（p106）光反應(yīng)階段（葉綠體類囊體薄膜）暗反應(yīng)階段（葉綠體基質(zhì)）ADP+PiNADP+CO22C3C5（CH2O）多種酶參加催化固

定還原ATPNADPH光能類囊體薄膜的色素O2水的光解H2O4、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系暗反應(yīng)光反應(yīng)比較項目能量變化聯(lián)系物質(zhì)變化條件場所類囊體薄膜上葉綠體的基質(zhì)需光,色素和酶不需光和色素;需酶穩(wěn)定的化學(xué)能光能活躍的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+2H2O4H++O2↑光解CO2+C52C3酶ADP+Pi+能量ATP酶2C3(CH2O)+C5ATP、[H]酶③H的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)①C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）②O的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O25、光合作用中元素的轉(zhuǎn)移（三）光合作用原理的應(yīng)用光合作用強度：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量（p105）。探究光照強弱對光合作用強度的影響探究?實踐2、影響光合作用的因素（三）影響光合作用的因素光照強度CO2的濃度H2O礦質(zhì)元素（Mg合成葉綠素）溫度外因：內(nèi)因：酶的數(shù)量色素的含量葉齡不同（1）光照強度A點：只進行細胞呼吸，CO2釋放量表明此時的呼吸強度。B點：光補償點，即光合作用強度=細胞呼吸強度。C點：光合作用強度最大。C點之前限制光合作用因素是光照強度，C點之后限制因素是CO2、溫度等光補償點光飽和點AB段：光合<呼吸BC段：光合>呼吸DD點：光飽和點，增加光照強度光合作用強度不再增加。1.間作(幾種作物同時期播種)、套種(幾種作物不同時期播種)2.輪作(幾種作物輪換種植)3.合理密植,增加光合作用面積4.溫室大棚,使用無色透明玻璃應(yīng)用：光補償點光飽和點D（1）光照強度（2）CO2濃度C點：CO2補償點（光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度）；D點：CO2飽和點（光合作用強度不再隨CO2濃度增加而增加時的CO2濃度）。應(yīng)用：1.多施有機肥或農(nóng)家肥2.溫室栽培植物時還可使用CO2發(fā)生器等.3.大田中還要注意通風(fēng)透氣.B點

：進行光合作用所需CO2的最低濃度ABCD0吸收CO2釋放CO2CO2濃度（3）溫度溫度過高時植物氣孔關(guān)閉或酶活性降低，光合速率會減弱。應(yīng)用：1.適時播種2.溫室中,白天適當(dāng)提高溫度,

晚上適當(dāng)降溫3.植物“午休”現(xiàn)象CO2H2OO2酶的最適溫度一天的時間O光合作用強度121311ABCDE91015161714

夏季晴天的中午氣溫高，植物為防止蒸騰失水而關(guān)閉氣孔，CO2吸收減少，進而降低光合速率。“午休”現(xiàn)象：P106頁光照強度N、P：NADP+和ATP的重要組分Mg：葉綠素的重要組分（4）礦質(zhì)元素應(yīng)用：合理施肥

（5）水

1.水是光合作用的原料2.水是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)3.水直接影響氣孔的開閉,間接影響CO2進入應(yīng)用：預(yù)防干旱合理灌溉光合作用速率：一定時間內(nèi)、單位面積CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等產(chǎn)物生成量來表示。植物在進行光合作用的同時，還進行呼吸作用。實際