王小丽-光与光合作用导学案-高一生物.doc

第四节 能量之源光与光合作用【学习目标】1.说出绿叶中色素的种类和作用。 2.说出叶绿体的结构和功能。3.说明光合作用以及对它的认识过程。 4.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。5.说出光合作用原理的应用。 6.简述化能合成作用。【学习重点和难点】1.学习重点（1）绿叶中色素的种类和作用。 （2）光合作用的发现及研究历史。（3）光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。（4）影响光合作用强度的环境因素。2.学习难点（1）光反应和暗反应的过程。 （2）探究影响光合作用强度的环境因素。【知识链接】一方面进一步理解在第三章中为什么把叶绿体比作“养料制造车间”和“能量转换站”，另一方面本节内容也为稳态与环境中生态系统的物质循环和能量流动等内容的学习打下基础【学习过程】一、捕获光能的色素1 实验：绿叶中色素的提取和分离（1）实验原理A 提取：色素能溶解在 中。B 分离：各种色素都能溶解在层析液中，但在层析液中的 不同：溶解度大的色素分子随层析液在滤纸条上扩散得快，反之则慢，所以不同色素可以在滤纸条上因扩散而分开，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素2 绿叶中色素的种类及吸收的光谱 色素种类颜色吸收光谱滤纸条上位置叶绿素(约占3/4)叶绿素a 主要吸收 中下层叶绿素b 最下层类胡萝卜素(约占1/4)胡萝卜素 主要吸收 最上层叶黄素 中上层A 从色素带的宽度知色素含量的多少依次为： 。B 从色素带的位置知色素溶解度的大小依次为： C 在滤纸上距离最近的两条色素带是 ，距离最远的两条色素带是 3 注意事项注意事项目的1 叶片要新鲜，颜色要深绿2 研磨加无水乙醇3 研磨加SiO2 和CaCO3，但加入的SiO2和CaCO3一定要少4研磨要迅速、充分5用棉塞赛紧收集滤液的试管6剪取干燥的定性滤纸，双手尽量不要接触纸面，手要干净、干燥(可以套上塑料袋)，以免污染滤纸。7 滤纸条的一端剪去两角8滤液细线要求细、直、齐9 待滤液干后再画两三次10滤液细线不能触及层析液二、叶绿体的结构和功能1结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外表具 ，内部有基粒和 ，基粒是由 堆叠而成。吸收光能的色素分布于 ，与光合作用有关的酶分布在 。2功能：是进行 的场所。三、光合作用探究历程年代科学家过程(依据)结论或结果1771年普利斯特利(英)植物可以更新空气1779年英格豪斯(荷兰)同普利斯特利的实验过程只有在阳光照射下和有绿叶时植物才可以更新空气1845年梅耶(德国)能量转换和守恒定律植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来1864年萨克斯(德国)黑暗中饥饿处理的绿叶绿色叶片在光合作用中产生淀粉1880年恩格尔曼利用水绵在不同光照条件下对好氧细菌分布的影响氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所1939年鲁宾和卡门(美国)H218OCO2植物18O2C18O2H2O植物O2光合作用释放的氧气来自水20世纪40年代 卡尔文用14C标记CO2探明了CO2转化成有机物的途径即卡尔文循环四、光合作用的过程1光反应(1)场所：叶绿体的 上。(2)条件： 、色素、酶等。(3)物质变化：将水分解为 ，将ADP和Pi合成ATP。(4)能量变化：光能转变为 。2暗反应(1)场所：叶绿体的 中。(2)条件：酶、H、ATP。(3)物质变化：CO2的固定： 。C3的还原： 。(4)能量变化：ATP中活跃的化学能转变为 3光反应和暗反应的区别和联系 项目光反应暗反应实质时间条件场所物质转化(一)物质转化(二)能量转换联系4光合作用与细胞呼吸的区别和联系1）光合作用与细胞呼吸的区别比较项目光合作用细胞 呼吸（有氧呼吸）区别场所进行条件物质变化能量变化影响因素 联 系光合作用为细胞呼吸提供了物质基础有机物和氧气，细胞呼吸过程中释放的能量是光合作用转化光能储存于有机物中的。细胞呼吸产生的CO2（H2O）为光合作用提供了原料，为光合作用的正常进行提供能量（光合作用有关酶的合成、产物的运输等）。2）联系物质方面能量方面总之，光合作用与细胞呼吸既有区别又相互联系，是相辅相成的。5 绿色植物体内H2O和CO2中的元素在光合作用和细胞呼吸过程中转化：H2O中H和O的转化aH的转移途径bO的转移途径 CO2中C和O的转化aC的转移途径b O的转移途径 五、光合作用原理的应用(1)光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造 的数量。(2)影响光合作用强度的因素包括空气中 、土壤中 的多少、光照的 和光的 以及温度的高低等。六、化能合成作用1概念：某些细菌能够利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来制造 的合成作用。2实例：硝化细菌能利用 时所释放的化学能，将 合成糖类。3绿色植物和硝化细菌都能合成有机物，因此属于 生物，而人、动物、真菌及大多数细菌只能利用环境中现成的有机物，属于 生物。【当堂检测】1光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是()A叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应B叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应2在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是()A停止光照B停止光照并降低CO2浓度C升高CO2浓度D降低CO2浓度3叶绿体是植物进行光合作用的场所，下列关于叶绿体结构与功能的叙述正确的是()A叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内BH2O在光下分解为H和O2的过程发生在基质中CCO2的固定过程发生在类囊体薄膜上D光合作用的产物淀粉是在基质中合成的4温室栽培可不受季节、地域限制，为植物的生长发育提供最适宜的条件，有利于提高作物品质和产量。在封闭的温室内栽种农作物，以下哪种措施不能提高作物产量()A.增加室内CO2浓度B.增大室内昼夜温差C.增加光照强度D.采用绿色玻璃盖顶5下列关于“叶绿体色素提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是 ()A提取高等植物叶绿体中的色素 B用纸层析法分离色素C验证叶绿体中所含色素的种类 D了解各种色素的吸收光谱答案和提示（一）问题探讨1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。2.因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。（二）实验1.滤纸条上有4条不同颜色的色带，从上往下依次为：胡萝卜素（橙黄色）、叶黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。这说明绿叶中的色素有4种，它们在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散的快慢也不一样。2.滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。（三）资料分析1.恩格尔曼实验的结论是：氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。2.提示：实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，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；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。3.叶绿体是进行光合作用的场所。（四）旁栏思考题提示：持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。（五）思考与讨论11.光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。光合作用的反应式是：CO2 + H2O (CH2O) + O22.提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。（六）思考与讨论21.光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中物质变化H2O分解成O2和H；形成ATP二氧化碳被固定；C3被H还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi能量转换光能转变为化学能，储存在ATP中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能2.物质联系：光反应阶段产生的H，在暗反应阶段用于还原C3；能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。（七）第一小节练习基础题1.（1）；（2）。2.B。3.结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。拓展题1.植物体吸收光能的色素， 还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中。2.提示：是的。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。（八）第二小节练习基础题1.（1）；（2）。2.B。 3.D。 4.C。 5.D。 6.B。7.光合作用中光反应阶段的能量来源是光能，暗反应阶段的能量来源是ATP。8.白