能量之源-光与光合作用

据统计：

①地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物；

②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。第4节

能量之源——光和光合作用正常苗白化苗这说明光合作用需要色素去捕获光能。一、捕获光能的色素和结构(一)实验——绿叶中色素的提取和分离：(二)绿叶中色素的种类和作用(三)捕获光能的结构——叶绿体（一）实验——绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取色素的原理：P97分离色素方法：纸层析法原理：P97方法与步骤:提取色素制备滤纸条画滤液细线色素分离观察结果（纸层析法）方法与步骤:（1）提取绿叶中的色素:5g绿叶（剪碎）+少许SiO2+CaCO3+10ml无水乙醇,迅速充分研磨,过滤(尼龙布）.为了研磨得充分溶解并提取色素防止在研磨时色素受到破坏提取色素：制备滤纸条画滤液细线：色素分离观察结果5g绿叶（剪碎）+少许SiO2

+CaCO3+10ml无水乙醇迅速充分研磨过滤收集绿色滤液，加盖：(纸层析法):方法与步骤:剪去两角的目的:防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快保证滤液细线中有较多的色素待滤液干后，再画一两次。①滤液细线不能触及层析液②加盖：防止层析液挥发防止色素溶于层析液胡萝卜素叶绿素a叶黄素叶绿素b类胡萝卜素

叶绿素

1/4

3/4

黄绿色蓝绿色橙黄色黄色观察结果：讨论：滤纸条上色带的数目、宽窄、排序？色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度胡萝卜素橙黄色最少最高最快叶黄素黄色较少较高较快叶绿素a蓝绿色最多较低较慢叶绿素b黄绿色较多最低最慢结果分析：一、捕获光能的色素和结构(一)实验——绿叶中色素的提取和分离：(二)绿叶中色素的种类和作用(三)捕获光能的结构——叶绿体1、色素的种类：叶绿素类胡萝卜素叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿体色素（3/4）（1/4）（3/4）（1/4）②①③④叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱2、色素的作用：叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？吸收光能、传递光能、转化光能（只有少量叶绿素a)外膜内膜基粒基质(三)捕获光能的结构——叶绿体1、叶绿体的分布主要：叶肉细胞中其他：幼嫩茎、果实等器官的一些细胞中保卫细胞基粒类囊体吸收光能的色素分布于类囊体的薄膜上极大地扩展了受光面积2、含有的成分：(1)色素：分布于

；

(2)与光合作用有关的酶，分布在叶绿体

。(3)少量的

；DNA和RNA基粒类囊体的薄膜上基粒类囊体上、基质中3、叶绿体的功能⑴阅读资料分析中的内容，回答：①恩格尔曼实验的结论是什么？

②恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？氧气是叶绿体在光下释放出来的，叶绿体是植物进行光合作用的场所。③在叶绿体类囊体上和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。说明：

。叶绿体是进行光合作用的场所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。Ⅰ、实验材料选择a

和b

。a的优点是

；b的优点是

。Ⅱ、没有空气的黑暗环境排除了

和

干扰。Ⅲ、用极细的光束照射，叶绿体上可分为

和

的部位，相当于一组

实验。Ⅳ、临时装片暴露在光下的实验再一次

。水绵好氧细菌叶绿体呈螺旋式带状，便于观察可确定释放氧气多的部位氧气光光照多光照少对比验证实验结果叶绿体是进行光合作用的完整单位光合色素位于基粒上含光合酶位于基粒上和基质中1、含有的成分看：2、结构上看：叶绿体内部有许多基粒，每个基粒中有许多个类囊体极大地扩展了受光面积光合作用的原理和应用光合作用的定义光合作用的探究历程光合作用的过程光合作用原理的应用化能合成作用光合作用的定义光合作用是指

通过

，利用

，把

和

转化成

，并且释放出

的过程。绿色植物叶绿体光能二氧化碳水储存着能量的有机物氧气结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。开始时5年后实验前后的差值柳树的质量2.3kg76.7kg干土的质量90.8kg90.7kg+74.4kg－0.1kg17世纪比利时海尔蒙特柳苗栽培实验直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料，而没有考虑植物能否从空气中得到什么。普利斯特利（英）实验1771

结论：绿色植物可以更新空气普利斯特利没有发现光在植物更新空气中的作用。①普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功。②植物体只有绿叶才能更新空气。2、英格豪斯实验（1779年）

此时，人们尚不了解植物吸收和放出的究竟是什么气体。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，吸收的是二氧化碳提出问题：光能哪里去了？1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出：植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。提出问题：光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？即植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片萨克斯（德）实验1864

暗处理光照碘蒸汽处理目的：消耗掉叶片中的营养物质结论：光合作用的产物除氧气外还有淀粉酒精脱色光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水。提出问题：随着技术的进步，人们对同位素有了更多了解，这为解决氧气来自水还是二氧化碳提供了研究手段。同位素标记法可用于追踪物质的运行和变化规律用同位素标记的化合物，化学性质不会改变同位素标记法：科学家通过追踪

的化合物，可以弄清

的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。同位素标记化学反应光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢？CO2C18O2H2O光照下的球藻悬液H218OO218O21939年鲁宾、卡门同位素标记法研究氧的同位素：18O结论：光合作用释放的氧气来自水。返回光合作用氧气来源的探究（１８３９年）提出问题：光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？研究方法：同位素标记法碳的同位素：14C美国科学家卡尔文实验：实验材料：小球藻（一种单细胞的绿藻）用14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。卡尔文循环卡尔文循环年代科学家结论1771年普利斯特利植物可以

.1779年英格豪斯只有在

只有

才可以更新空气1845年梅耶光合作用把

转化成

.1864年萨克斯绿叶通过光合作用产生

.1939年鲁宾和卡门光合作用释放的氧气是来自

.194

年卡尔文光合作用产生的有机物中的碳来自

.更新空气光照下绿叶光能化学能淀粉水CO220世纪40年代1880年恩格尔曼：光合作用的场所是叶绿体植物可以更新空气条件：光、绿叶吸收CO2，放出O2光能转换成化学能储存起来产物：淀粉(CH2O)同位素标记法：H218O→18O214CO2→有机物中的碳光合作用：原料：CO2和H2O叶绿体光能产物：有机物和氧气光合作用反应式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体＊＊＊＊条件：酶场所：一段时间后一段时间后1、1771年普利斯特利实验现象：结论：1864年德国科学家萨克斯

未遮光部分变成蓝色。淀粉是光合作用的产物之一。光合作用的过程：1、写出光合作用的总反应式：2、根据是否需要光，光合作用的过程可以概括地分为

和

两个阶段。3、读懂教材103页光合作用过程的图解4、填表比较光合作用过程中的两个阶段光反应暗反应光合作用的反应式：光能叶绿体CO2+H2O*（CH2O）+O*26CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体叶绿体色素2H2O水的光解叶绿体色素O2[H]ADP＋Pi酶ATP2C3多种酶参加催化供氢供能还原CH2O暗反应光反应CO2C5固定色素光能1.光反应阶段酶光、色素、叶绿体内的类囊体膜上水的光解：H2O[H]+O2光能酶（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为ATP中活跃的化学能光反应色素ADP+PiATP2H2OO2酶吸收光解光能4[H]2.暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi叶绿体的基质中多种酶、条件：场所：物质变化：能量变化：

ATP中活跃的化学能转变为糖类等

有机物中稳定的化学能2C3酶[H]、ATP暗反应2C3CH2OC5多种酶固定还原CO2ADP+PiATP酶能[H]暗反应糖类(CH2O)光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系叶绿体内基粒类囊体薄膜上叶绿体基质中光、酶、色素多种酶、[H]、ATP水的光解ATP的合成二氧化碳的固定三碳化合物（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为暗反应提供还原剂[H]和供能物质ATP暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系叶绿体类囊体薄膜上

叶绿体基质中光、色素和酶不需光、多种酶、ATP、[H]光反应为暗反应提供还原剂[H]和能量ATP暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATP

ADP+Pi

→ATP光

酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3C3的还原2C3(CH2O)

酶

酶ATP[H]3、光反应阶段和暗反应阶段的比较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请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？[H]

↓

ATP↓还原受阻C3

↑C5↓CO2↓固定停止C3↓C5↑

（CH2O）CO2C52C3[H]酶固定还原供氢供能ATPCO2中C的转移途径：H2O中H转移途径：CO2C3（CH2O）H2O[H]（CH2O）光合作用原理的应用探究：环境因素对光合作用强度的影响增加农作物产量的措施之一提高光合作用的强度（1）影响光合作用的因素有哪些？光照、CO2、温度、水、矿质元素等（2）如何定量表示光合作用的强度？探究：环境因素对光合作用强度的影响1、实验原理光合作用的强度可通过测定一定时间内

的数量来定量的表示。内因：酶、色素等外因：叶肉细胞中叶绿体的数量；叶绿体中基粒的数量等原料的消耗或产物生成CO2消耗量O2的生成量参考案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响⑴实验材料的选择及处理：同种生长旺盛的绿叶打孔器小圆形叶片30片让叶片内部气体逸出（方法）放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用大小相同，避开大的叶脉⑵分析变量：自变量：

控制方法：

因变量：

观察方法：

无关变量：光照强弱改变台灯与烧杯之间的距离光合作用强度（O2的产生量）同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量…②烧杯中清水：等量，有足够的CO2【增加农作物产量的措施

——提高光合作用的强度】1、光照的控制2、控制温度的高低：3、适当提高环境中

的浓度CO2晴天：白天适当提高温度，夜间适当降低温度，增大昼夜温差。延长光照时间，增大光照强度（108页）四、思维拓展新疆的哈密地区