能量之源-光与光合作用公开课

1、 5-4 能量之源能量之源 光与光合作用光与光合作用 太阳光中有能量，我们制造太阳光中有能量，我们制造 出太阳能电池板可以捕获其中的出太阳能电池板可以捕获其中的 能量并转化为电能。能量并转化为电能。 绿色植物也能捕获并转化太绿色植物也能捕获并转化太 阳光中的能量，那么，绿叶中通阳光中的能量，那么，绿叶中通 过什么物质或结构过什么物质或结构捕获并转化捕获并转化光光 能呢？能呢？ 一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素 （一）实验：绿叶中色素的（一）实验：绿叶中色素的提取提取和和分离分离（P97-98） 玉米中有时会有玉米中有时会有白花苗白花苗。白花苗由于不能进行光合作用，。白花苗由于不能进行光合作

2、用， 待种子中储存的养分耗尽就会死亡。待种子中储存的养分耗尽就会死亡。 1、实验原理：、实验原理： 2、目的要求、目的要求： 3、材料用具、材料用具： 4、方法步骤、方法步骤： （二）绿叶中色素对光的吸收特点（二）绿叶中色素对光的吸收特点 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 与社会联系与社会联系 根据上述不同色素对不同波长的光的吸收特点，根据上述不同色素对不同波长的光的吸收特点， 想一想，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜想一想，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜 色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？ 18171817年，两位法国科学家首次从植物中

3、分离年，两位法国科学家首次从植物中分离 出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中 的分布情况。的分布情况。 18651865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在 光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分 布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更布在植物的整个细胞中，而是集中在一个个更 小的结构里，后来人们称之为小的结构里，后来人们称之为叶绿体叶绿体。 二、叶绿体的结构二、叶绿体的结构 1、形态：、形态：扁椭球形或球形扁椭球形或球形 2、结构：、结构：(电镜下电镜下) 小资料: 每个基

4、粒都含有两个以上的类囊体，多着甚至达 100个以上，极大的扩展了受光面积。据计算，1g菠菜 叶片中的类囊体的总面积竟达60m2左右。 三、叶绿体的功能三、叶绿体的功能 水绵水绵+ +好氧细菌好氧细菌 黑暗黑暗 无空气无空气 极细光束照射极细光束照射 完全暴露光下完全暴露光下 v 实验过程 1 1、氧气是叶绿体释放出来的、氧气是叶绿体释放出来的 2 2、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 v 实验结论 v 实验的巧妙之处 好氧细菌集中在叶绿体好氧细菌集中在叶绿体 被光束照射的部位被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体好氧细菌分布于叶绿体 所有受光部位所有受光部

5、位 黑暗处用极细光束照射黑暗处用极细光束照射 暴露在光下暴露在光下 1 1 、选材、选材 水绵 水绵具有具有带状叶绿体，大，易观查带状叶绿体，大，易观查 好氧细菌好氧细菌可确定氧气释放的部位可确定氧气释放的部位 2 2 、先放在黑暗无空气的环境中：先放在黑暗无空气的环境中： 3 3 、极细的光束照射极细的光束照射 排除环境中光和氧气的影响。排除环境中光和氧气的影响。 有光照部位有光照部位 无光照部位无光照部位 形成对照形成对照 暴露在光下暴露在光下 再次形成对照再次形成对照 2000多年前多年前 亚里士多德亚里士多德 (Aristotle) 问题：问题：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需

6、的物质来自何处？ 认为认为：构成植物构成植物 体的原料是土壤体的原料是土壤 植物增加的重量植物增加的重量=土壤减少的重量土壤减少的重量 四、光合作用的探究历程四、光合作用的探究历程 一段时间后一段时间后 一段时间后一段时间后 普利斯特利实验普利斯特利实验 结论结论：植物可以更新空气植物可以更新空气 不足：没有认识到光在其中的作用不足：没有认识到光在其中的作用 实验重复了实验重复了500500多多次次 B组组 A组组 结论：只有在光照下、只有绿叶才可以结论：只有在光照下、只有绿叶才可以 更新空气更新空气 17851785年，发现了空气的组成，科年，发现了空气的组成，科 学家在明确绿叶在光下学家在

7、明确绿叶在光下放出放出的气体的气体 是是氧气氧气，吸收吸收的是的是二氧化碳二氧化碳 3、 光合作用过程中光能去了哪里？光合作用过程中光能去了哪里？ 一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片在暗处放置几小的叶片 暗处理暗处理(饥饿处理饥饿处理) 曝光曝光 结论结论 目的？目的？ 碘蒸汽处理碘蒸汽处理 遮光遮光 形成自身对照形成自身对照 光合作用产生淀粉光合作用产生淀粉 ：消耗掉叶片中的淀粉：消耗掉叶片中的淀粉 光是光合作用的必要条件光是光合作用的必要条件 光合作用中释放的光合作用中释放的O O2 2全部来自全部来自H H2 2O O 结论：结论： 方法：方法：同位素标记（同位素标

8、记（P102P102） 光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？光合作用的原料，产物，场所和条件是什么？ 你能用一个反应式表示出来吗你能用一个反应式表示出来吗? 五、光合作用的过程五、光合作用的过程 1、总反应式总反应式 2、概念（概念（P101） 3、过程、过程 正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，短时间内正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，短时间内 C3、C5、H 、ATP含量如何变化？含量如何变化？ 若突然停止若突然停止CO2的供应呢？的供应呢？ H ATP C5 C3 C3 C5H ATP 六、光合作用原理的应用六、光合作用原理的应用 光合作用强度（光合作用强度（P104）：）

9、： 光合作用强度表示方法光合作用强度表示方法: 单位时间内单位时间内原料消耗或产物生成的量原料消耗或产物生成的量 影响光合作用强度的因素：影响光合作用强度的因素： 自身因素自身因素遗传因素、叶龄、叶面积遗传因素、叶龄、叶面积 环境因素环境因素光照光照、温度、温度、CO2浓度、浓度、 水分、矿质元素水分、矿质元素 光合速率光合速率:是光合作用强度的指标，它是指单是光合作用强度的指标，它是指单 位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。位时间内单位面积的叶片合成有机物的速率。 (一一)光照强度光照强度 （1）实验原理：）实验原理： （2）方法步骤：）方法步骤： （3）实验结论：）实验结论： （1）各

10、种强度（速率）的表示（册）各种强度（速率）的表示（册P69）：）： 呼吸强度：呼吸强度： 净光合强度（表观光合）：净光合强度（表观光合）： 总光合强度（实际、真正光合）：总光合强度（实际、真正光合）： （2）曲线图：）曲线图： 光照强度光照强度 吸收吸收 COCO2 2 释放释放 COCO2 2呼吸呼吸 净光合净光合 总光合总光合 光照强度为光照强度为0，不光合，不光合， 只呼吸，只呼吸，OA=呼吸速率呼吸速率 （恒定，因为温度不变）（恒定，因为温度不变）。 A A点：点： ABAB段：段：光合速率光合速率 呼吸速率呼吸速率（净光合（净光合00） 总光合速率总光合速率= =呼吸速率呼吸速率+

11、+净光合速率净光合速率 C C点：点： 光合速率达最大值光合速率达最大值 该点所示光强为该点所示光强为光饱和点光饱和点（光合达最大时所需最小光强）（光合达最大时所需最小光强） 内：内： 外：外： 酶活性、数量，色素含量酶活性、数量，色素含量 COCO2 2浓度、温度、水、矿浓度、温度、水、矿 （平移坐标）（平移坐标） 光合速率光合速率 注意：注意： 应用：应用：适当增加光照强度，可以提高光合作用强度适当增加光照强度，可以提高光合作用强度 各点（段）对应气体交各点（段）对应气体交 换情况（板书）换情况（板书） 阳生、阴生植物的比较阳生、阴生植物的比较 光照强度光照强度 吸收吸收 COCO2 2

12、释放释放 COCO2 2 阳生阳生 阴生阴生 改变条件：改变条件： 例如，该曲线是在某一例如，该曲线是在某一COCO2 2浓度下的，当浓度下的，当适当提高适当提高COCO2 2浓浓 度时度时B B、C C点如何移动？点如何移动？B B点左移、点左移、C C点右上移点右上移 应用：间作套种，充分利用应用：间作套种，充分利用 光能、空间光能、空间 COCO2 2浓度浓度 吸收吸收 COCO2 2 释放释放 COCO2 2呼吸呼吸 净光合净光合 总光合总光合 只呼吸，只呼吸，OA=呼吸速率呼吸速率 （恒定）（恒定）。 A A点：点： ABAB段：段：光合速率光合速率 呼吸速率呼吸速率 C C点：点：

13、 光合速率达最大值，该点所示光合速率达最大值，该点所示COCO2 2浓度为浓度为COCO2 2饱和点饱和点 （光合达最大时所需最小（光合达最大时所需最小COCO2 2浓度）浓度） 内：内： 外：外： 酶活性、数量，色素含量酶活性、数量，色素含量 光照强度、温度、水、矿光照强度、温度、水、矿 (二二)CO2浓度浓度 注意：注意： 坐标平移后曲线坐标平移后曲线 应用：应用： 合理密植，应合理密植，应“正其行，通其风正其行，通其风” 增施农家肥增施农家肥 大棚可饲养小动物，施放干冰大棚可饲养小动物，施放干冰 (三三)温度温度 A A、B B、C C三种温度条件下植物积累有机物最多三种温度条件下植物积

14、累有机物最多 的是哪种温度？的是哪种温度？ (四四)矿质元素（水）矿质元素（水） 光合速率光合速率 矿质元素矿质元素 烧苗烧苗（水淹（水淹无氧呼吸）无氧呼吸） （水）（水） 曲线分析：OA段为幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不 断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合 作用速率不断增加。 AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体的叶绿素都处于稳 定状态，光合速率也基本稳定。 BE段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏， 光合速率也随之下降。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，都 是根据其原理，降低其细胞呼吸消耗有机物。 (五五)叶龄叶龄 光合速率光合速率 叶龄叶龄 曲线分析

15、：曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为点时，限制光合速率的因素应为 横坐标所表示的因素，随着此因素的不断加强，横坐标所表示的因素，随着此因素的不断加强， 光合速率不断提高。当到光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表点时，横坐标所表 示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想 提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他 因子的方法。因子的方法。 (六六)多因子影响（练习册多因子影响（练习册P72） 日变化：日变化：在一天中由于光照和温度在发生变化，在一天中由于光照和温度在发生变化， 在一天中的光合速率也在发生变化。

16、如图（在一天中的光合速率也在发生变化。如图（5）。）。 该图夏天的一个晴天。该图夏天的一个晴天。 放出放出 CO2 的量的量 B A DCFEH G I 吸收吸收 CO2 的量的量 图（图（5） 12：00 6：0018：00 时间时间 放出放出 CO2 的量的量 B A DCFEH G I 吸收吸收 CO2 的量的量 图（图（5） 12：00 6：00 18：00 时间时间 1、AB段：段： 2、BC段：段： 3、C点：点： 植物在晚上只进行呼吸作用植物在晚上只进行呼吸作用 放出的放出的COCO2 2 吸收的吸收的COCO2 2，即呼吸作用，即呼吸作用 光合作用光合作用 光合作用光合作用=

17、=呼吸作用呼吸作用 4、CD段：段： 5、DE段段： 光照增强光合作用增强，光合作用光照增强光合作用增强，光合作用呼吸作用呼吸作用 温度升高，蒸腾作用增强，气孔关闭，温度升高，蒸腾作用增强，气孔关闭，CO2 供应不足，而影响暗反应的速率。在供应不足，而影响暗反应的速率。在E点出点出 现最严重的现最严重的“午休午休”现象现象。 6、EF段：段： 7、FH段：段： 放出放出 CO2 的量的量 B A DCFEH G I 吸收吸收 CO2 的量的量 图（图（5） 12：00 6：0018：00 时间时间 温度逐渐降低，光合速率逐渐恢复。温度逐渐降低，光合速率逐渐恢复。 随着光照减弱，光合作用逐渐下降

18、。随着光照减弱，光合作用逐渐下降。 8、H点：点： 9、HG段：段： 光合速率光合速率=呼吸速率呼吸速率 光合速率光合速率呼吸速率呼吸速率 10：开始：开始(消失消失)光合作用的点：光合作用的点： 放出放出 CO2 的量的量 B A DCFEH G I 吸收吸收 CO2 的量的量 图（图（5） 12：00 6：0018：00 时间时间 B（G） 11：一天当中有机物积累最多的点：一天当中有机物积累最多的点：H 八、化能合成作用八、化能合成作用 光照 面积 应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早， 使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物， 造成不必要的浪费。造成不必要的浪费。 曲线分析：曲线分