光合作用與能量轉化+高一上學期生物人教版必修1

大海航行靠舵手萬物生長靠能量之源第四節(jié)光合作用與能量轉化（教材P97）光合作用↓植物生長(光照強度、光照時間、光質)葉片中的色素與可能光合作用(捕獲光能)有關1.色素提取和分離的原理分別是什么？2.為何選用新鮮的綠葉，否則會導致什么結果?3.

研磨過程中加入無水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？4.將濾液收集到試管中后，為什么要用棉塞將試管口塞嚴？5.濾紙條一端為什么要剪去兩角？6.畫濾液細線時應注意什么？鉛筆條細線的目的?濾液細線重復畫兩次的目的是什么？7.為什么不能讓濾液細線觸及層析液？自主學習：閱讀課本P97-98，完成《學法》93頁并思考以下幾個問題一、捕獲光能的色素和結構一、捕獲光能的色素步驟：提取色素→制濾紙條→畫濾液細線→分離色素鉛筆線1cm稱5g剪碎少許SiO23mL無水乙醇單層尼龍布濾液細線1.提取色素2.制濾紙條3.畫濾液細線層析液研磨過濾去掉葉柄和粗葉脈細,直,齊層析液不能漫過濾液細線少許CaCO3毛細管提取液實驗綠葉中色素的提取和分離(P98－99)綠葉中色素的提取和分離材料步驟結果原理分離色素——分離綠葉中的色素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b分析一、捕獲光能的色素和結構一、捕獲光能的色素和結構甲、乙、丙、丁四位同學,以新鮮綠色菠菜葉為實驗材料,用層析法進行綠葉中色素的提取和分離實驗時,由于操作不同,而得到了以下四種不同的層析結果。下列分析錯誤的是 (

)A.甲可能誤用蒸餾水作提取液和層析液B.乙可能是因為研磨時加入無水乙醇過多C.丙可能是正確操作得到的理想結果D.丁可能是因為研磨時未加入CaCO3C實驗綠葉中色素的提取和分離(P98－99)A.收集到的濾液綠色過淺的原因分析B.濾紙條色素帶重疊：C.濾紙條看不到色素帶D.濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶：未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。使用放置數(shù)天的菠菜葉稱取的綠葉過少，濾液色素(葉綠素)太少一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低

未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。沒經干燥處理，濾液線不能達到細、齊的要求，使色素擴散不一致造成的。忘記畫濾液細線。濾液細線接觸到層析液，且時間較長，色素全部溶解到層析液中。①忘記加碳酸鈣導致葉綠素被破壞

②所用葉片為“黃葉”色素的吸收光譜葉綠體中的色素提取液葉綠素主要吸收_____________類胡蘿卜素主要吸收_______藍紫光藍紫光、紅光紅光區(qū)、藍紫光區(qū)出現(xiàn)了暗帶一、捕獲光能的色素和結構植物工廠為什么不用發(fā)綠光的光源？綠葉中多種色素有何意義？一、捕獲光能的色素和結構一、捕獲光能的色素和結構思考:海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象是如何造成的？光的波長越長，所含能量越少，穿透能力越弱紅光的穿透能力最弱，藍紫光穿透能力最強淺層水體的藻類主要吸收紅光和藍紫光，吸收綠光很少深層水體的藻類主要吸收藍紫光，吸收的紅光很少綠葉中色素集中在一個個葉綠體中。一、捕獲光能的色素和結構閱讀100頁第二三四段關于葉綠體的結構的內容，回答下列問題：說出此模型中各結構名稱說出光合色素的分布部位說說眾多基粒、類囊體的存在有何意義？為光合色素提供了分布場所，極大地擴展了受光面積為光合作用所需要的酶提供了更多的附著位點一、捕獲光能的色素和結構思考

討論——實驗一選材水綿需氧細菌具有細長的帶狀葉綠體，易于觀察現(xiàn)象準確顯示出氧氣產生的部位處理現(xiàn)象光照下葉綠體可以釋放氧氣極細的光束黑暗中——集中于葉綠體被

光束照射的部位光下——分布于葉綠體所有受光部位水綿需氧細菌準備：把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內排除光線和氧的干擾光照多和光照少的部位形成對比實驗一、捕獲光能的色素和結構思考

討論——實驗二選材水綿需氧細菌具有細長的帶狀葉綠體，易于觀察現(xiàn)象準確顯示出氧氣產生的部位處理準

備：把載有水綿和需氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣的小室內透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片現(xiàn)象葉綠體吸收光能用于光合作用釋放氧需氧細菌水綿需氧細菌一、捕獲光能的色素和結構概念綠色植物通過葉綠體，利用光能，將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。光合作用的原料、產物、場所、條件是什么？原料產物場所條件酶CO2+H2O（CH2O)+O2葉綠體光能葉綠體如何將光能轉化為化學能？糖類等有機物是如何形成的呢？光合作用釋放的氧氣，是來自原料中的水還是二氧化碳？二、光合作用的原理和應用19世紀末甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)→糖→1928年探索光合作用原理的部分實驗二、光合作用的原理和應用1937年希爾反應探索光合作用原理的部分實驗

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。

將照了光的葉綠體移到暗處并供給CO2，則可觀測到糖類合成。思考:葉綠體內參與光合作用的氧化劑是什么？不能，反應體系中可以還存在其他氧元素供體。思考:為使離體的葉綠體保持活性，對懸浮液的要求是？思考:光合作用中O2的釋放和CO2的利用，是可以暫時分離的嗎？都需要光照嗎？等滲溶液思考:除了氧氣，還產生了什么？離體葉綠體鐵鹽(或其他氧化劑)H2O2H++O2光照思考：希爾反應是否說明植物光合作用產生的氧氣中的氧元素全部都來自水？NADP+二、光合作用的原理和應用1941年魯賓和卡門實驗探索光合作用原理的部分實驗實驗思路：用放射性同位素標記來研究物質的去路結論：光合作用產生的O2來自于H2O，不來自CO2小球藻懸濁液CO2H2OC18O2H218O18O2O2甲組乙組二、光合作用的原理和應用探索光合作用原理的部分實驗1954年在光照下，葉綠體可合成ATP。1957年葉綠體合成ATP的過程，總是與水的光解相伴隨。試一試:找出光反應過程中加入的反應物和產物之間的對應關系，嘗試寫出簡單的反應式，嘗試構建光反應過程二、光合作用的原理和應用葉綠體中的光合色素光能H2O

水在光下分解O2H+ADP+Pi酶ATP光、酶、色素類囊體的薄膜上H2O光酶NADPH+O2物質變化ADP+Pi+能量酶ATP能量轉換光能ATP、NADPH中活躍化學能條件：場所：過程：NADP+NADPH2e-→水的光解：ATP的合成：光合作用的過程——光反應酶產物：O2、NADPH、ATP二、光合作用的原理和應用阿爾農實驗材料：離體葉綠體處理：供給ATP、NADPH和CO2，黑暗條件結果：離體葉綠體中有糖類生成結論：黑暗條件下，CO2合成糖類需要ATP和NADPH。探索光合作用原理的部分實驗阿爾農實驗二、光合作用的原理和應用探索光合作用原理的部分實驗1946年卡爾文循環(huán)實驗思路：同位素標記14CO2，研究物質轉化過程材料：小球藻處理：提供光照、14CO2現(xiàn)象：放射性先出現(xiàn)在14C3，最后出現(xiàn)在14C5、（14CH2O）結論：光合產物中有機物的碳來自CO2CO2C3

(CH2O)C5試一試:建立CO2、C3、C5和（CH2O）的轉化關系。二、光合作用的原理和應用探索光合作用原理的部分實驗1946年卡爾文循環(huán)實驗思路：同位素標記14CO2，研究物質轉化過程材料：小球藻處理①：光照下，突然中斷CO2供應現(xiàn)象①：C3急劇減少而C5量增加處理②：充足CO2供應下，突然停止光照現(xiàn)象②：C3濃度急速升高而C5的濃度急速降低結論：C3與C5之間是相互循環(huán)的C52C3還原的C3CO2（CH2O）多種酶二、光合作用的原理和應用CO2C5

固定2C3(CH2O)糖類場所：條件：葉綠體基質多種酶多種酶參加催化還原過程：CO2+C5酶2C3酶(CH2O)+C5NADPH、

ATPATP、NADPH中活躍的化學能糖類中穩(wěn)定的化學能酶ATP供能ADP+Pi卡爾文循環(huán)物質變化(主要）：能量轉換酶NADPH供能供氫NADP+CO2的固定C3的還原光合作用的過程——暗反應二、光合作用的原理和應用反應階段反應部位反應條件物質變化能量變化產

物聯(lián)

系光合作用實質光反應暗反應類囊體薄膜上葉綠體基質必須有光、光合色素、酶有光或無光均可，多種酶光能→ATP和NADPH中活躍的化學能ATP和NADPH中活躍的化學能→穩(wěn)定的化學能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5光反應為暗反應提供ATP和[H]，暗反應為光反應提供ADP、Pi、NADP+把無機物轉變成有機物，把光能轉變成化學能貯存起來二、光合作用的原理和應用練習：完成教材106頁第3題

例1、

光合作用過程中，消耗ATP和產生ATP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內膜③基質④類囊體膜

A．③②B．③④C．①②D．④③B例2、科學家用14C標記二氧化碳，發(fā)現(xiàn)碳原子在一般植物體內光合作用中的轉移途徑是（）A．二氧化碳→葉綠素→葡萄糖B．二氧化碳→ATP→葡萄糖C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖D光合作用的過程——元素去向H的轉移：H2O→NADPH→(CH2O)C的轉移：CO2→C3→(CH2O)O的轉移：CO2→C3→(CH2O)H2O→O2

CO2+H2O光能葉綠體(CH2O)+O2二、光合作用的原理和應用外界條件突然改變，NADPH、C5、ATP等物質的變化分析條件短時間內C3短時間內C5短時間內NADPH和ATP含量(CH2O)合成速率光照強度由強到弱，CO2供應充足且不變光照強度由弱到強，CO2供應充足且不變CO2量由充足到不足，光照充足且不變CO2量由不足到充足，光照充足且不變增加減少減少降低減少增加增加升高減少增加積累降低增加減少減少升高環(huán)境驟變時光合作用中各物質含量的變化分析CO2濃度不變NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照減弱光照增強減少減少減少減少增加增加增加增加二、光合作用的原理和應用環(huán)境驟變時光合作用中各物質含量的變化分析光照不變NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2濃度減少CO2濃度增加減少減少減少減少增加增加增加增加二、光合作用的原理和應用光合作用的強度概念：植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數(shù)量。表示方法：①單位時間內光合作用產生有機物的量

②單位時間內光合作用利用CO2的量

③單位時間內光合作用產生O2的量光合作用原理的應用二、光合作用的原理和應用

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體(色素、酶）①Mg、N等礦質元素；②酶的活性受溫度等影響。光照強度、光質、光照時間；氣體反應物①作為反應物；②水分→氣孔關閉→CO2供應影響光合作用強度的主要環(huán)境因素根據反應式說一說有哪些因素會影響光合作用強度光合作用原理的應用光合作用原理的應用探究光照強度對光合作用強度的影響自變量：光照強弱因變量：光合作用強度檢測方法相同時間小圓形葉片浮起的數(shù)量控制方法不同瓦數(shù)的燈或相同瓦數(shù)臺燈離實驗裝置的距離實驗材料：圓形小葉片實驗原理：抽氣葉片下沉葉片中含有空氣，放入水中會上浮光合作用產生O2O2充滿細胞間隙，葉片上浮實驗設計：①打出葉圓片（避開大葉脈）光合作用原理的應用探究光照強度對光合作用強度的影響實驗步驟：②排出葉圓片中的空氣，置暗處清水中③準備3只小燒杯，裝有富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）⑤記錄葉圓片浮起所用的時間④向小燒杯內加入葉圓片，控制光強濃度過高，會導致葉肉細胞失水過多，影響細胞代謝，光合速率下降光源會產生熱量，導致溫度不同為了保證單一變量，應該加一個盛水玻璃柱或使用冷光源，排除溫度對實驗結果的影響。光合作用原理的應用探究光照強度對光合作用強度的影響總光合速率=凈光合速率+呼吸速率問題：實驗所測是否為葉片實際光合作用強度？O2CO2O2CO2較強光照時總光合速率O2產生、制造量CO2固定、同化、消耗量有機物制造、產生、合成量凈光合速率O2的釋放量CO2的吸收量有機物的積累、增加量呼吸速率O2消耗量CO2產生量有機物消耗量光合作用原理的應用光合作用強度的影響因素——光照強度光照強度ABOCO2吸收量CO2釋放量光補償點光飽和點cbA點：只呼吸不光合O2CO2AB段：呼吸＞光合B點：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合C1、以測定的密閉容器中的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是（）A.光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多C.溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少D.兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等A凈光合速率呼吸速率多施有機肥；大田中要注意通風透氣暗反應C5、光反應CO2濃度光合作用強度O指導實踐：影響光合作用強度的因素——CO2濃度光合作用原理的應用適時播種；溫室栽培時白天適當提高溫度，夜間適當降低溫度。酶的活性指導實踐：影響光合作用強度的因素——溫度光合作用原理的應用酶的活性N：酶、NADPH、ATP、葉綠素等的必需元素P：NADPH、ATP等的必需元素Mg：葉綠素的必需元素根據植物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料；指導實踐：影響光合作用強度的因素——礦質元素光合作用原理的應用水是光合作用的原料；水會影響氣孔關閉，從而影響CO2進入植物體，間接影響光合作用。合理灌溉指導實踐：影響光合作用強度的因素——水光合作用原理的應用（1）光照強度逐漸增大；（2）此時溫度很高，導致氣孔大量關閉，CO2無法進入葉片組織，致使光合作用暗反應受到限制。（3）光照強度不斷減弱（4）光照強度、溫度實例分析：下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線并回答問題（教材106頁第1題）光合作用原理的應用限制光合速率的因素為橫坐標所示的因素，隨該因素的不斷加強，光合速率不斷提高P點之前：Q點：橫坐標所示的因素不再是限制光合速率的因素，影響因素為坐標圖中所標示出的其他因素光合作用強度的多因素影響光合作用原理的應用總結：結合光合作用與呼吸作用的原理，提出提高農作物產量的措施延長光照時間增加光照面積增加光照強度提高CO2濃度白天適當升溫，夜晚適當降溫化能合成作用硝化細菌NH3HNO2+能量HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）能量化能合成：利用環(huán)境中某些無機物氧化時釋放的能量將CO2和H2O（無機物）合成糖類（有機物）的過程?；芎铣勺饔猛饔霉饽茏责B(yǎng)（光合作用）化能自養(yǎng)（化能合成作用）自養(yǎng)型異養(yǎng)型寄生、腐生、捕食光照強度CO2消耗量O光合作用強度用什么表示？

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體單位時間內葉綠體消耗CO2的量單位時間內葉綠體制造O2的量單位時間內葉綠體制造糖類的量怎么測量？能直接測量的是？單位時間內細胞（植株）吸收CO2的量單位時間內細胞（植株）釋放CO2的量單位時間內細胞（植株）積累糖類的量總光合作用（真光合作用)速率：凈光合作用（表觀合作用)速率：細胞呼吸（有氧呼吸）速率-=光照強度CO2消耗量O光照強度CO2吸收量O怎么畫？只進行細胞呼吸C點之前受限因素：光照強度，C點之后受限因素：溫度、CO2濃度等A點：___________________________B點：___________________________C點：___________________________D點：___________________________AB段：____________________BC段：____________________有氧呼吸光合作用速率=有氧呼吸速率光合作用速率達到最大值光合作用速率達到最大值時對應的最小光照強度光補償點光飽和點光<呼光>呼細胞（植株）表現(xiàn)為_____CO2，____O2，_____有機物釋放吸收消耗細胞（植株）表現(xiàn)為_____CO2，____O2，_____有機物吸收釋放積累FEGEF段：________________________________________________FG段：________________________________________________EG段：________________________________________________細胞（植株)單位時間內吸收CO2的量細胞（植株)單位時間有氧呼吸產生CO2的量葉綠體單位時間內消耗CO2的量凈光合速率有氧呼吸速率真光合速率CO2補償點CO2飽和點練習：將某綠色植物放在特定的實驗裝置中，研究溫度對光合作用與呼吸作用的影響（其他實驗條件都是理想的），實驗以