2022-2023学年苏教版（2019）必修一 3.2 光合作用-光能的捕获和转换 课件（25张）

生物（苏教版）高中生物必修一第三章细胞中能量的转换和利用第二节光合作用——光能的捕获和转换“青青园中葵，朝露待日稀。阳春布德泽，万物生光辉。”这首古诗描述的景象，可以说是对“万物生长靠太阳”最唯美的诠释。没有植物的光合作用（photosynthesis)就没有草木威霾、鸟兽成群的和谐景象，更没有我们人类的生存和发展（图4-20)。光合作用的机理是什么？光能是如何被捕获并储存的？人们对光合作用的探究经历了怎样的历程？第3节光合作用——光能的捕获和转换01捕获光能的色素和结构一、解开光合作用之迷发现光合作用发现光合作用1771-1785年，英国化学家普里斯特利（J.Priestley)和荷兰医生英根豪斯（J.Ingenhousz)先后发现，植物在光下能“净化”空气。在此基础上，科学家又进行了一系列探索，逐步认识了光合作用的过程和本质。

[资料1]1864年，德国植物生理学家萨克斯（J.Sachs)做了一个实验：把天竺葵放在暗处几小时，然后选择一片长势旺盛的叶片，一半叶片曝光，另一半遮光。一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现只有曝光的一半呈深蓝色(下图)。由此证明，植物的光合作用产生了淀粉。萨克斯创新的碘染色测定淀粉、数气泡法测定光合速率等实验技术，至今还在实验室应用。发现光合作用萨克斯的实验中，把天竺葵放在暗处几小时的目的是什么？一、解开光合作用之迷[资料2]1881年，德国科学家恩格尔曼（C.Engelmann)把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧菌的临时装片放在无氧的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察，发现需氧菌只集中在叶绿体受光照部位附近（图a)。如果把上述临时装片完全暴露在光下，需氧菌则集中在叶绿体所有受光照部位周围（图b)。发现光合作用一、解开光合作用之迷发现光合作用[资料3]1941年，美国生物化学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)制备了含有少量同位素18O的水和碳酸氢盐，其中碳酸氢盐能为水生植物提供二氧化碳。在适宜光照下，给3组小球藻提供含有不同比率18O的水和碳酸氢盐，一段时间后检测光合产物氧气中含18O的比率，结果见下表。发现光合作用水中18O比率（%）碳酸氢盐中18O比率（%）氧气中18O比率（%）第1组0.850.610.86第2组0.200.400.20第3组0.200.570.20从鲁宾和卡门的实验可以看出，光合作用产生的氧气来自哪种物质？一、解开光合作用之迷绿叶中色素的提取和分离1.实验原理（1）色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。（2）不同种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。2.方法步骤(1)提取绿叶中的色素（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏）(2)制备滤纸条(3)画滤液细线(要重复画一到两次，每次待滤液干后再画)。（4）分离绿叶中的色素（注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。）（5）观察与记录二、捕获光能的色素绿叶中色素的提取和分离

二、捕获光能的色素二、捕获光能的色素1.色素种类和颜色绿叶中的色素叶绿素（含量约占3/4）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b(黄绿色)胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)2.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光二、捕获光能的色素三、叶绿体的结构适于进行光合作用[资料4]1881年，德国科学家恩格尔曼（C.Engelmann)把载有水绵（叶绿体呈螺旋带状分布）和需氧菌的临时装片放在无氧的黑暗环境里，然后用极细的光束照射水绵。通过显微镜观察，发现需氧菌只集中在叶绿体受光照部位附近（图a)。如果把上述临时装片完全暴露在光下，需氧菌则集中在叶绿体所有受光照部位周围（图b)。叶绿体的功能三、叶绿体的结构适于进行光合作用紧接着，他又做了一个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。【资料5】在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。讨论1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？2.恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？4.综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？叶绿体的功能三、叶绿体的结构适于进行光合作用1.恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。

2.在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。三、叶绿体的结构适于进行光合作用02光合作用的过程1.光合作用的概念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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。一、光合作用2.总反应式CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体二、光合作用的原理

[资料6]19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。1937年，英国植物学家希尔（R.Hill)发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O,没有CO2),在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。探索光合作用原理的部分实验思考·讨论讨论1.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？二、光合作用的原理[资料7]1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2,第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。[资料8]1954年，美国科学家阿尔农（D.Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。探索光合作用原理的部分实验思考·讨论讨论3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。1.光合作用两个阶段（1）光反应阶段（光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光才能进行）（2）暗反应阶段（光合作用第二个阶段的化学反应，有没有光都能进行）二、光合作用的原理二、光合作用的原理2.光合作用过程图解3.光合作用过程二、光合作用的原理注：H2O→H++O2NADP++H+→NADPH

联系比较光反应、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。二、光合作用的原理4.比较光反应和暗反应利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来把无