公开课《能量之源光与光合作用》ppt课件

第5章 细胞的能量供应和利用,第4节 能量之源光与光合作用 光合作用的探究历程,授课教师：范 斌 龙岩一中,水,二氧化碳,氧气,光,有机物,光合作用,什么是光合作用？,光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,场所,条件,光合作用的探究历程,17世纪40年代，海尔蒙特(J.B. van Helmont，比利时),光合作用的探究历程,回眸历史,每天浇水，5年后,柳树增重80多kg 土壤只减少100g,探究的一般步骤,植物生长的原料来自于水,植物生长的原料是水,与5年前进行对照土壤烘干后称重，只比原来减轻了0.1公斤，树增加了80多公斤,植物生长的原料是什么,每天浇水，5年后,17世纪40年代，海尔蒙特(J.B. van Helmont，比利时),柳树增重80多kg 土壤只减少100g,植物增重主要来自水分,不严密， 没有考虑到空气的影响。,讨论：这个结论严密吗？他忽略了什么？,光合作用的探究历程,探究二：普利斯特利的实验,植物可以净化空气成分吗？,植物可以净化空气成分。,小鼠和点燃的蜡烛,光照，密闭玻璃罩,光照，密闭玻璃罩绿色植物,1771年普利斯特利实验,普利斯特利实验,探究二：普利斯特利的实验,植物可以净化空气成分吗？,植物可以净化空气成分。,植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要的气体。,植物可以更新空气。,小鼠和点燃的蜡烛,光照，密闭玻璃罩,小鼠存活，蜡烛仍燃烧,光照，密闭玻璃罩绿色植物,小鼠死亡，蜡烛也熄灭,光合作用的探究历程,植物可以更新空气,结论：植物可以更新空气,有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？,1779年， 英格豪斯实验,实验重复了500多次,结论：绿叶只有在光照下才能更新空气,光合作用的探究历程,到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,德国梅耶,光合作用的探究历程,只有在光照下绿叶才可以更新空气,植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来,光能,化学能,储存在什么物质中？,1864年，萨克斯实验,阅读P.102第一自然段，思考并讨论： 1.本实验共有几个处理过程？,一半遮光 一半曝光,为了使绿叶中原有的淀粉消耗掉,绿叶中的色素会溶解在有机溶剂（酒精）中，有利于碘液染色后观察叶片颜色变化 。,？,？,如何设置对照？,？,实验中的自变量是什么？,自变量是有无光照。,探究三：萨克斯的实验,植物光合作用的产物除氧之外还有什么产物？,植物光合作用的产物还有淀粉。,曝光一侧的叶片经过碘液处理后变成蓝色,而遮光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。,植物在光合作用中产生了淀粉 (有机物)。,1864年，（德）萨克斯的实验,结论： 绿色叶片中光合作用中产生了淀粉,光合作用的探究历程,绿色叶片光合作用产生淀粉,请参照萨克斯的实验设计实验: 验证2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料,自主探究：,首先分析实验的自变量：,有无CO2,如何让实验空间有无CO2？,密闭容器中用一定浓度NaOH溶液 吸收空气中的CO2 （实验组）,对照组设置：等量的清水（有CO2 ）,实验的无关变量都有哪些？,a.绿色植物是否生长状况相同？ b.光照时间，光照强度 c.叶片中原有的有机物 d.小烧杯中NaOH溶液量和水的量 ,如何排除无关变量？,选长势良好、生长状况相同的同种植物（可选天竺葵） 黑暗处理相同时间 实验组放置适量的NaOH溶液，对照组放置等量的清水 在适宜条件下，光照相同时间,实验结果如何检测？,利用碘遇淀粉变蓝来检测，所以要先对绿叶脱色处理，然后再检测。,分析：,结论：,A 装置内存在CO2 B 装置中不存在CO2,A片变蓝，B叶片未变蓝，CO2是光合作用的原料之一。,验证光合作用需要CO2实验,练习,下面是某同学为了验证“2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写： 实验方法和步骤： 选长势良好、生长状况相同两株盆栽绿色植物，分别放入标记为A和B的两个同等大小的玻璃罩内，每组一株。并取1小杯NaOH溶液和1小杯 分别放置于A和B玻璃罩中。玻璃罩密封不漏气。 将上述植物及装置放在暗室里黑暗处理，其目的是 。 暗处理一定时间后，将装置自暗室中取出，光照若干小时，使其充分进行光合作用。,等量清水,消耗叶片原有的淀粉,练习,下面是某同学为了验证“2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写： 实验方法和步骤： 从两株植物体上分别剪取同等大小的叶片两片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。 将已脱绿的叶片取出用清水处理后，分别平铺在两个培养皿内，并滴加碘液，可观察到A组叶片颜色的变化是 ，B组叶片颜色的变化是 。 实验结论:,2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料。,不出现蓝色,出现蓝色,光合作用的场所究 竟在什么地方呢？,1880年美国科学家恩格尔曼 就以水绵和好氧细菌为实验材 料，很好地解答了这个问题！,水绵是常见的淡水藻类 每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成 水绵很明显的特点是： 叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。,1880年，恩格尔曼实验,讨论P.100“资料分析-资料1”，并完成学案相关内容的填写。,极 细 光 束,无空气、 黑暗中,无空气、 黑暗中,结论： 氧气是叶绿体释放出来的, 叶绿体是进行光合作用的场所,1880年，恩格尔曼实验,讨论P.100“资料分析-资料1”，并完成学案相关内容的填写。,完全曝光,恩格尔曼实验,用极细的光束的照射，叶绿体可分为光照多和光照少的部位，形成对比； 临时装片暴露在光下的实验再次验证实验结果,恩格尔曼实验的巧妙之处:,选择水绵，其叶绿体呈螺旋式带状, 便于观察； 选用好氧细菌可确定释放氧气多的部位,没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰,实验材料：,实验条件：,实验处理：,光合作用的探究历程,氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。,小结:萨克斯的实验说明光合作用 的产物有淀粉，光合作用的条件需 要光；恩格尔曼的实验说明了 光合作用的场所是叶绿体，光合作 用的产物有O2！,光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？ 如何来检测？,科学家用标记亮氨酸注射给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质。然后每隔一段时间进行检测和观察。,3分钟后,17分钟后,117分钟后,同位素标记法,分泌蛋白的合成与运输,同位素标记法 放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种科学研究方法叫做同位素标记法,利用放射性同位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。1939年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。,探究四：鲁宾、卡门的实验,A气体无放射性，B气体具有放射性,光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。,光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳?,光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）,提出问题,设计实验,结果分析,得出结论,作出假设,实施实验,第一组释放的氧气全都是 ， 第二组释放的氧气全都是 。,提出问题：,光合作用的探究历程,鲁宾和卡门的实验 用”同位素标记法”进行探究,作出假设：,实验设计与操作：,分析结果：,得出结论：,释放的O2来自于H2O还是CO2？,释放的O2 来自于CO2。,释放的O2 来自于H2O。,假设1：,假设2：,光合作用释放的O2 来自于 。,返回,1939年美国的鲁宾和卡门的实验,第一组释放的氧气全都是 ， 第二组释放的氧气全都是 。,提出问题：,光合作用的探究历程,鲁宾和卡门的实验 用”同位素标记法”进行探究,作出假设：,实验设计与操作：,分析结果：,得出结论：,释放的O2来自于H2O还是CO2？,释放的O2 来自于CO2。,释放的O2 来自于H2O。,18O2,O2,假设1：,假设2：,光合作用释放的O2 来自于 。,H2O,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,第二组,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,问题： CO2中的碳怎样转化成有机物中的碳呢?,美国卡尔文,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。,C 标记CO2,14,光合作用的探究历程,在1961年获得诺贝尔化学奖,光合作用的探究历程,光合产物中有机物的碳来自CO2,光合作用释放的氧来自水。,光合作用的定义,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。,总结光合作用的反应式,反应物、条件、场所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,课堂演练,1下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24 h后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验说明( ) 光合作用需要CO2 光合作用需要光 光合作用需要叶绿素 光合作用放出氧 光合作用制造淀粉 A B C D,C,21939年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验,下列叙述正确的是 （ ） A为了排除光照的影响该实验要在黑暗条件下进行 BA和B相对分子质量之比为9：8 C设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气 D实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水,D,3.（2009广东理基，43）将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验,着色最浅叶片所在的试管是（ ）,注：“+”表示具有该条件。,课堂演练,A. B. C. D.,D,4.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与 好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予 一定的条件，这些条件是 ( ) A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液 C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液,B,解析 水绵进行光合作用需要光照和CO2,NaHCO3 可为水绵提供CO2。选用没有空气的环境,是为了 排除实验前环境中氧的影响，确保实验的准确性。 先选用极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断 水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水 绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是由光 照引起的，氧是由叶绿体释放出来的。 答案 B,5.下图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图。其中a为实验装置，b为对照装置。有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是（ ）,A.确保植株与外界空气进一步隔绝 B.排除土壤中微生物代谢活动的干扰 C.防止NaOH溶液对植物根系的影响 D.避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉,B,解析 在培育植物的土壤中，存在着许许多多的微生物，它们的呼吸作用会放出CO2，影响实验结果。,6.下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是 ( ),A.Y2的质量大于Y3的质量 B.中小球藻的质量大于中小球藻的质量 C.中水的质量大于中水的质量 D.试管的质量大于试管的质量,C,解析 Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的质量大 于Y3;中小球藻中含有（CH218O）的有机物,而 中小球藻含有（CH2O）的有机物，故中小球 藻质量大于中的；和中的水都为H218O，且 含量相同，因此质量相等；在试管和原有质 量相等的情况下，中释放出的是18O2，而中释 放出的是O2，故剩余重量大于。 答案 C,7. （2011年海南卷）某同学设计了一个探究实验，把培养在完全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内（如下图所示），其中A不密封。B、C密封。B内培养皿中盛有Ba（OH）2溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。,回答问题： （1）根据上述实验设计判断，该实验的目的是 _ 。 （2）从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长量比C中的_ (大、小)，原因是 ；A中的幼苗生长量比C中的_ (大、小)，原是 。,探究二氧化碳浓度对幼苗光合强度（或生长量）的影响,小,缺二氧化碳，影响暗反应的进行,大,二氧化碳较为充足,叶片中的叶肉细胞,绿叶,回顾,叶肉细胞 亚显微结构模式图,叶绿体亚显微 结构模式图,光合作用主要是由植物的哪个部分完成的？,基质,酶,?,光合作用,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,酶,光合作用过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？,有光才能反应,有光、无光都能反应,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,场所：,条件：,物质变化,能量变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,供暗反应使用,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,叶绿体基质 多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质 多种酶,糖类,H,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； C3的还原,ATP中活 跃化学能,光能,ATP中活 跃化学能,有机物中稳 定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原