第四节能量之源光与光合作用学案

1、第四节 能量之源光与光合作用【 问题探讨 】我们已经知道，无论是动物、植物还是微生物，其生命活动所需的能量由 直接提供，而 的主要 来源是。 细胞呼吸 实质上就是将 糖类等进行 ，释放出 并合成 的过程。这也就是说 ATP 中的能量主要来源于糖类等有机物，那么糖类等有机物中的能量又来自哪里 呢？追根溯源，对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是来自 。 通过 将太阳能转化成细胞能够利用的 。进行光合作用的细胞，首先要能通过 来 光能。那么捕获光能的色素有哪些呢？第一课时 捕获光能的色素 和 叶绿体的结构【教学目标】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能理解

2、叶绿体色素的 提取和分离实验的操作【教学重点】 说出绿叶中色素的种类和作用【教学难点】 绿叶中色素的提取和分离 【自主学习】一、实验： 绿叶中 的 和（一）实验原理 1. 提取：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂 中。2. 分离：根据各种色素在层析液中的 不同， 高的随层析液在滤纸上扩散的 ，反之则 。因而，色素就会随着 在 上的扩散而分离开。（二）目的要求1. 进行绿叶中色素的提取和分离2. 探究绿叶中含有几种色素（三）材料用具材料：的用具：的定性滤纸等。试剂： 、 、 和 。四）方法步骤提取绿叶中的色素：（1） 称取 5g 绿叶，剪碎，放入 中。（ 2） 向研钵中放入 少许和 ， 再加入10m

3、l ，进行迅速、充分的研磨。（ 3） 将研磨液 玻璃漏斗中进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。色素种类颜色吸收光谱滤纸条上位置叶绿素 （约占）主要吸收中下层最下层类胡萝卜素（约占）主要吸收最上层中上层五）实验注意事项 1. 研磨时加入 无水乙醇的作用 是 。2. 剪碎叶片 研磨时 ，加少许 SiO2 有助于 ，加 CaCO3 是为了防止 迅速、充分的研磨是为了防止 ，并充分溶解 。3. 制备滤纸条时，要剪去两角 是为了防止 在 的扩散速度过快。4. 画滤液线时要在画出的一条干后，再画一两次 的目的是使分离的色素带 ，便于观察。5. 画滤液细线的要求 是 。6. 在分离绿叶中的

4、色素时， 不能让滤液线触及层析液 ，是为了防止 直接溶解到烧杯内的层析液中。7. 观察结果，在滤纸条上出现 四条色素带，其中 最宽的是，最窄的是 。色素带的宽度可以代表色素的 。8. 本实验 分离色素的方法 叫做 。二、捕获光能的色素和结构1. 对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是来自 的光能。将光能转换成细胞能够利用的化学能的是 。2. 进行光合作用的细胞，首先要能够捕获 ，绿叶中的色素可分为 和 _ 、 _ 、 _ 四种。其中 为蓝绿色， 为黄绿色， 为橙黄色， 为黄色。 将绿叶中的 4 中色素放在阳光和三棱镜之间，可以看到叶绿素 a 和叶绿素 b 主要吸收 和，胡萝卜素和叶黄素

5、主要吸收 ，这些色素吸收的光能可用于 。叶 片呈现绿色的原因是 。3. _ 首 次 从 植 物 中 分 离 出 叶 绿 素 ， 德 国 研 究 发 现 叶 绿 素 集 中 在中。三、叶绿体的结构1. 形态：一般呈扁平的 或 。2. 结构： 外表有 ， 内部有很多 ，基粒与基粒之间充满基粒 都由一个个圆饼状的 结构堆叠而成，这些囊状结构称为，吸收光能的色素分布在 。3. 功能：叶绿体是进行 的场所，它内部的巨大膜表面上除了分布许多吸收光能的 _ _所必需的酶。当堂练习 】1. 从绿叶中提取色素，选取的最佳叶片应是（A. 肥嫩多汁的叶片 B. 革质叶片 C.2. 绿叶中的色素能够在滤纸上彼此分离开

6、的原因是（ A. 色素提取液中的不同色素已经分层 B. C. 色素在层析液中的溶解度不同 D.）。刚刚长出来的小嫩叶 D. 鲜嫩，颜色浓绿的叶片 ）。阳光的照射使各种色素能彼此分开 丙酮使色素溶解并且彼此分离的扩散速度不同3. 在绿叶中色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其目的是（ ）。A. 防止叶绿素被破坏 B. 使叶片充分研磨C. 使各种色素充分溶解在无水乙醇中 D. 使叶绿素溶解在无水乙醇中4. 下列关于 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验描述中，不属于实验要求的是（ ）。学而不思则惘，思而不学则殆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. 了解各种色素的

7、吸收光谱 D. 验证叶绿体中所含色素的种类5. 在进行 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是( )。A. 滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果 B. 滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散7. 用下列四种光线分别照射四株天竺葵(A) 红光 (B) 白光8. 提取绿叶中色素需要对绿叶进行研磨, 所释放的氧气最少的是( )(C) 绿光(D) 蓝紫, 为了研磨的充分应加的药品是 ( )(A)95% 乙醇 (B)CaCO 3 (C)SiO 29. 绿叶中色素的提取和分离实验过程的步骤是 ( ) 研磨 画滤液细线 过滤(A) (B) (C) 10. 在日光下，植物叶

8、片中的叶绿素 ( )(D) 苯和石油醚纸层析(D) A 大量吸收绿光C主要吸收蓝紫光和绿光B等量吸收不同波长的光D主要吸收蓝紫光和红光11. 在绿叶中色素的提取和分离的实验中通过纸层析法，在滤纸条上出现的四条色素带从上到下依次 是 ( ) ，其颜色依次是：(A) 叶绿素 b, 叶绿素 a, 胡萝卜素 , 叶黄素 (B) 叶绿素 b, 叶绿素 a, 叶黄素 , 胡萝卜素(C) 胡萝卜素 , 叶黄素 , 叶绿素 a, 叶绿素 b (D) 叶黄素 ,胡萝卜素 ,叶绿素 a, 叶绿素 b12. 提取光合色素，进行纸层析分离，对该实验中各种现象的解释正确的是 ( ) A未见色素带，说明材料可能为黄化叶片

9、B色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液C提取液呈绿色是由于含有叶绿素a 和叶绿素 bD胡萝卜素排滤纸最前方，是因为其在提取液中的溶解度最高 13. 关于叶绿体叙述中，正确的是A叶绿体的色素都分布在类囊体的薄膜上C光合作用的酶只分布在叶绿体基质中11层析时 , 要在层析液的大试管加盖的作用是(A) 隔绝空气 (B) 防止层析液挥发B 叶绿体的色素分布在外膜和内膜上 D 光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上 ( ) (C) 防止掉进灰尘(D) 防止液体氧化分解第二课时 光合作用的探究历程 和 光合作用的过程学习目标】1了解光合作用的发现和研究历史，理解该研究历史中所出现的问题及其解决方法2说

10、出光合作用的 光反应、暗反应过程 及 相互关系 。3说出 光合作用和呼吸作用的关系 。学习重点】1理解光合作用研究历史中 所出现的问题及其解决方法 。2说出光合作用的 光反应、暗反应过程 及 相互关系 。学习难点】1光反应和暗反应的过程及相互关系2. 光合作用和呼吸作用的关系。自主学习】、光合作用的探究历程（ 1） 直到 18 世纪中期，人们一直以为只有土壤中的是植物建造自身的原料。（ 2） 1771 年，英国的 的实验证实：植物可以 因蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空 气。但是，他没有发现 在植物更新空气中的作用，而是将空气的更新归因于 。 当时有人重复普里斯特利的实验，却得到完全相反的结论

11、，认为植物跟动物一样能使空气变 。 这一结论引起了人们的关注。（ 3） 1779 年，荷兰英格豪斯证明了和 在更新空气中不可缺少。（ 4） 1785 年，人们明确了绿叶在光下放出的气体是，吸收的是 。那么，这一过程中，光能哪里去了呢？（ 5） 1845 年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把转换成储存起来。光能转化为化学能，储存于什么物质中呢？（ 6） 1864 年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物有。至此，人们知道了光合作用的原料有H2O 和 CO 2，产物有 O2 和淀粉。那么，光合作用释放的氧气到底是来自 H2O 还是 CO 2呢 ？（7） 19

12、41 年，美国的鲁宾和卡门利用同位素标记法设计实验证明了光合作用释放的O2来自。光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？（8） 20 世纪 40 年代，美国科学家 等最终探明了 在光合作用中转化成 的途径。、光合作用的过程通过对上述研究历程，请用一个简单的化学反应式概括光合作用的过程：光合作用十分复杂，根据 ，光合作用可分为 和 两个 阶段。阅读教材 P103-P104 课文、图 5-15 ，完成下列内容：（一 ） 光合作用的过程1、写出各标号的名称： _ _ _ _ _ _ _ _2、光反应为暗反应提供了和 （只填序号） 。3、光反应和暗反应的场所分别是叶绿体的 和 4、光反应发生的反应有：5

13、、暗反应发生的反应有：4、光合作用的总反应式：若光合作用产物为 C6H12O6，则反应式为：（ 二） 比较光合作用的光反应及暗反应两阶段光反应暗反应区 别反应场所反应条件需要光照、色素、酶和水酶、 CO2、H和 ATP CO2 的固定： 水的光解：CO2+C5 酶 2C 3H2O 光 解+ C3 的还原：物质变化ATP的合成：C3 酶 （CH2O） +C5 ATP 分解 ：能量变化ATP 中有机物中实质光能转变为化学能并释放氧气同化 CO2形成（ CH2O），贮存化学能光反应为暗反应的进行提供和。联系暗反应为光反应的进行提供和。总之，光反应和暗反应是两个既相互制约又紧密联系，是缺一不可的整体。

14、（ 三） 对光合作用过程分析（1）原料和产物的对应关系来自HH21821O8O去路C来自（ CH2O）H来自O（2）能量的转移途径：（3）碳的转移途径：卡尔文循环（ 四）光照与 CO2浓度变化对植物细胞内 C3、 C5、H、ATP、（CH2O）合成量的影响条件C3C5 H和 ATP（CH2O）合成量停止光照CO2供应不变突然光照CO2供应不变光照不变 增加 CO2 供应光照不变 增加 CO2 供应光照不变CO2供应不变 运输（ CH2O）受阻三、光合作用和呼吸作用的比较 （一 ） 光合作用与有氧呼吸的关系光合作用有氧呼吸代谢类型场所条件物质变化能量变化实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能

15、量意义实现了物质好能量的转化维持大气中 O2 和 CO2 的相对平衡促进了生物的进化为生命活动供能为体内物质合成提供原料联系物质方面：光合作用为生物的有氧呼吸作用提供 。，有氧呼吸为光合作用提供能量方面：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。（ 二 ） 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： 关于光合作用和呼吸作用，绿色植物在光下进行 和 ，在黑暗中只进 行 。而动物只进行 。无论是动物还是植物，其生命活动所需能量 的主要来源都是 ，而呼吸作用消耗的有机物最初都是由 合成的。（ 1）H2O中 H 和 O的转化aH的转移途径bO的转移途径2）

16、CO2中 C 和 O的转化aC的转移途径b O 的转移途径当堂基础检测】1.光合作用光反应的产物有（）A（CH2O）、NADPH、ATP B NADPH、 CO2、ATPC NADPH、 O2、 ATPD （CH2O）、CO2、H2O2.光反应进行的部位是在叶绿体的（）A外膜B内膜C基质D类囊体膜3.在光合作用过程中，光能转化成化学能发生在（）A暗反应中B光反应中C 光反应和暗反应中D光反应或暗反应中4.暗反应的含义是（）A不需要光的反应B在黑暗中的反应C释放氧的反应D吸收氧的反应5.暗反应进行的部位是在叶绿体的（）A外膜上B内膜上C 基质中D类囊体膜上6.在叶肉细胞中，利用氧和释放氧的细胞器

17、依次为（）A线粒体和核糖体B核糖体和高尔基体 C 高尔基体和叶绿体D线粒体和叶绿体7. 绿色植物光合作用产生 1 分子葡萄糖，需要参与 CO2 固定的 C5 分子数，以及被固定的 CO2 数分别是 （）A.1 ，1 B.6 ，6 C.6 ，1 D.1 ，68. 关于叶肉细胞在光照条件下产生 ATP的描述，正确的是（ ）A无氧条件下，光合作用是细胞 ATP的唯一来源B有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质中都能产生ATPC线粒体和叶绿体合成 ATP都依赖氧D 细胞质中消耗的 ATP均来源于线粒体和叶绿体能力提升】1. 一位科学工作者用含 14C 的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，其转移的途径是

18、（ ）ACO2叶绿素 ATP B CO2三碳化合物 ATPC CO2三碳化合物葡萄糖 D CO2叶绿素葡萄糖2. 对某植株作如下处理： （甲）持续光照 10min，（乙）光照 5s 再暗处理 5s，连续交替进行 20min。若其它条件不 变，则甲、乙两种情况下，植物所制造的有机物总量是： （ ）A. 甲多于乙 B. 甲少于乙 C. 两者相等 D. 无法确定3. 将单细胞绿藻置于 25适宜的光照，和充足的 CO2 条件下培养，经一段时间后，突然停止光照，绿藻体内三碳化 合物含量突然上升，这是由于 （ ）（ 1）暗反应停止，由于没有 H和 ATP供应，三碳化合物不能形成糖类等物质，积累了许多C3。

19、（2）暗反应仍进行， CO2 与 C5结合继续形成 C3（ 3）光反应停止，不能形成 H 和 ATP。（ 4）光反应仍进行，形成 H 和 ATP。A. （ 4）（ 3）（ 2） B. （3）（ 2）（1） C. （4）（2）D. （3）（2）4. 如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图，C点和 B 点相比较，叶肉细胞内的 C3、 C5、ATP和 H的含量发生的变化依次是5.6.7.8.A. 升、升、升、升 B. 降、降、降、 叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断 物相对含量的变化是A C3化合物增多、 C5化合物减少C C3化合物减少、 C5化合物增多 生长于较弱光照

20、下的植物，当提高A. 呼吸作用和暗反应 B. 若白天光照充足，下列哪种条件对作物增产有利A. 昼夜恒温 25 B.白天温度C. 昼夜恒温 15 D.白天温度对某植物测得如下数据：若该植物处于白天均温升、升、升 D. 升、升、降、降CO2气体的供应，短时间内叶绿体中（）B C3化合物增多、 C5 化合物增多D C3化合物减少、 C5 化合物减少CO2浓度时，其光合作用并未随之增强，主要限制因素是（降 C. 降、C3 化合物与 C5化合光反应 C. 暗反应 D.25 ，30 ，30，呼吸作用 （ ） 夜间温度 夜间温度 晚上均温 15，有效日照 15h 环境下，请预测该植物15 25 1d 中积累

21、的葡萄糖为（A、 765mg B1485mg C 、 315mg D540mg第三课时 光合作用原理的应用学习目标】1说出影响光合作用的因素。2理解光照强度和 CO2 浓度等对光合作用强度的影响，并能据此分析简单的问题。 3能举例说明化能合成作用。学习重点】理解光照强度和 CO2 浓度等对光合作用强度的影响，并能据此分析简单的问题。学习难点】理解光照强度和 CO2 浓度等对光合作用强度的影响，并能据此分析简单的问题。自主学习】一、 光合作用原理的应用农业生产上许多增加农作物产量的措施，是为了提高 光合作用的强度 。什么是光合作用强度呢？1、光合作用的强度（ 1）概念：植物在内通过光合作用制造

22、的数量。（ 2）表示方法：用一定时间内或 的数量来定量表示。例如， 单位时间内光合作用产生糖的数量 单位时间内光合作用吸收 CO2 的量 单位时间内光合作用放出 O2 的量2、影响光合作用的因素1） 写出光合作用的总反应式 ：根据光合作用的总反应式分析 ：影响光合作用的细胞内部因素有：影响光合作用的外界因素有：这些因素中主要影响因素是等，农业生产上有哪些提高农作物光合作用强度的措施呢？思考并讨论以下措施，说说它们分别是改变了影响光合作用的什么因素？ 为提高塑料大棚内蔬菜的产量，可以白天适当增加光照，夜间适当降低温度。 冬天或阴雨天可以使用人工光照作补充。 延长光照时间。 有些蔬菜大棚内悬挂发红

23、色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。 合理密植、间作套种等。 白天适当提高温度：如阳关充足的天气温室内的文图调节在25 30之间。 合理灌溉。 大棚内适当通风、施用有机肥、释放干冰等。2） 影响因素1）光照 光照时间： 光照时间越长，产生的光合产物越多。 光质： 复色光（白光）下，光合速率最快；单色光中，红光下光合速率最快，蓝紫光次之，绿光最差。 光照强度：在一定范围内，增加光照强度可提高光合作用强度，但光照强度增加到一定强度，光合作用强度不再加快。光合作用 强度图1图 1 曲线分析：A 点： 表示进行光合作用所需最低光照强度。低于此光照强度，光合作用不能进行。AB 段： 表示随光照强度增强，

24、光合作用强度也逐渐B点： 当光照强度达到 B 点时，光合作用强度达到最大值，此时B 点所示光照强度称为 光饱和点。 此后光合作用强度不再随光照强度增强而增强，主要是受 的限制。图 2 曲线分析：A点： 光照强度为 0 时，只进行，其单位时间内释放的 CO2 量，可表示此时的 细胞呼吸强度AB段： 表示随光照强度加强，光合作用强度逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，因为有一部分用于。这个阶段 光合作用强度细胞呼吸强度。B点： 细胞呼吸释放的 CO2全部用于 ，即 光合作用强度细胞呼吸强度 ，称 B 点的光照强度称为 光补偿点 （植物白天光照强度应在光补偿点以上，植物才能正常生长） 。BC段： 随光

25、照强度不断加强，光合作用强度 。这个阶段 光合作用强度 细胞呼吸强度。C点 ：光合作用强度达到最大值，以后不再增大了，C点的光照强度称为 光饱和点 。C点以后光合作用强度不 再增大，主要是受到了 的限制。应用： 阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配、林带树种 的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。2）CO 2的浓度 放出图2CO2 图 1 曲线分析：A 点： 表示进行光合作用所需 CO2 的最低浓度。低于此浓度，光合作用不能进行。AB 段： 表示随 CO2浓度增大，光合作用强度也逐渐 。B点：当 CO2浓度达到 B点时，光合作用强度达到最大

26、值，此时B点所示 CO2浓度称为 CO2饱和点。 此后光合作用强度不再随 CO2 浓度增高而增强，主要是受的限制。图 2 曲线分析：（此图纵坐标既包含 CO 2的吸收量，又包含 CO2的释放量，由于光合作用吸收CO2，而呼吸作用释放 CO2，所以此曲线需同时考虑光合作用和呼吸作用。 ）A点： CO2浓度低于进行光合作用所需的最低浓度时，只进行 ，其单位时间内释放的 CO2量，可表示此时的 细胞呼吸强度AB段： 表示随 CO2浓度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，因为有一部分用于 这个阶段 光合作用强度 细胞呼吸强度。B点： 细胞呼吸释放的 CO2全部用于 ，即 光合作用强度 细胞

27、呼吸强度 ，称 B 点所示 CO2浓度称为 CO2补偿点 （植物白天 CO2 浓度应在 CO2补偿点以上，植物才能正常生长） 。BC段： 随 CO2浓度不断加强，光合速率 ，这个阶段 光合作用强度 细胞呼吸强度。C点：光合作用强度最大，以后不再增大了， C点所示 CO2浓度称为 CO2饱和点 。 C点以后光合作用强度不再增大，主要是受到了 的限制。 应用：、增施农家肥等增大 CO2 浓度，提高光能利用率。在农业生产上可以通过正其行，通其风'(3) 温度 温度通过影响来影响光合作用强度。在一定范围内 随温度升高，光合作用强度增大；温度过高会使酶活性下降，从而使光合作用强度减小。 曲线分析

28、：AB 段随温度的升高光合作用强度 ；B 点时达到最大；BC 段表示随温度的升高， 光合作用强度 直至光合作用完全停止。 应用： 冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天温室栽培又可适当降低温度。 白天，调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；夜间，适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物 有机物的积累。（ 4）水分 影响：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。另外， 水还影响气孔的开闭 ，间接影响 CO2 进入植 物体 ，所以水对光合作用影响很大 。 应用：根据作物的需水规律合理灌溉。5）矿物质元素矿质元素会 直接 或 间接 影响光合作用。 N、Mg、Fe、Mn 等是合成叶绿素的必

29、需元素； K、P 等参与碳水化 合物代谢； P 参与叶绿体膜的构成及光合作用中间产物的转变和能量传递曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用强度，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物 渗透失水而萎蔫。 应用：学而不思则惘，思而不学则殆 根据作物的需肥规律，适时适量增施肥料，可提高农作物产量。（ 6）叶龄 曲线分析： 随幼叶的生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增加，光合作用速率不断增 加；壮叶的叶面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定；随着 叶龄的增加，叶内的叶绿素被破坏，光合速率随之下降。 应用： 农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据 此原理，可降低细胞呼吸消耗有机物。7）叶面积在一定范围内，总光合作用强度随叶面积增大而增强，但叶面积过大后，会相互遮挡，被挡住光线的叶片只 能进行呼吸作用消耗有机物了，因此总光合作用强度降低。应用：合理密植、间作、套种等。、化能合成作用1概念：利用体外环境中的某些 氧化时所释放的能量来 。例如，硝化细菌，能利用氧化 释放的化学能将 合成糖类，供自身利用。2自养生物：能将无机环境中的 转化为有机物的生物。其中有进行 的生物， 如绿色植物；有进行 的生物，如硝化细菌。异养生物：不能利用 合成 ，只能利用环境中 来维持自身的生命 活动，如人、动