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第四节能量之源光与光合作用,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.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。,重点难点,1.教学重点 （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.教学难点 （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。,有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。 1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？ 2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？,问题探讨,能量最终来源于光能。,光能转化为化学能被细胞所吸收的过程 称为光合作用。,叶绿体中的色素对植物起着非常重要的作用。叶绿体中含有哪些色素呢?,实验：绿叶中色素的提取和分离,一、实验原理 提取色素的原理是什么？（1min） 分离色素的原理是什么？（1min） 二、实验步骤 用自己的话对于实验的过程进行描述（3min）,实验原理：,1.提取：色素能溶解在丙酮或酒精等有机 溶剂中，所以可用无水乙醇提取色素。,2.分离： 各种色素都能溶解层析液中，且溶解度不同,溶解度大，扩散速度快 溶解度小，扩散速度慢,实验：绿叶中色素的提取和分离,实验步骤：,1.研磨,材料:5g新鲜绿叶,药品,SiO2使研磨充分,CaCO3 防止色素被破坏,10ml无水乙醇溶解色素,实验：绿叶中色素的提取和分离,（一）.提取色素,2.过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（基部放置单层尼龙布 ），获取绿色滤液，及时用棉塞将试管口封严。,单层尼龙布,过滤叶脉及 二氧化硅等,防止乙醇挥发,（二）.制备滤纸条,画铅笔细线,将干燥的定性滤纸剪成稍小于试管长与直径的滤纸条，将一端减去两角，并在距这一端1厘米处用铅笔画一条细线。,剪角的目的：防止两侧色素扩散快，色素带不整齐,（三）.画滤液细线,用毛细吸管（我们使用的是盖玻片）吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线，,要求：细、齐、直。,待滤液干后，重复1-2次，,目的：积累更多色素，使色素分离效果更明显。,（四）分离色素：纸层析法,层析液不能触 及滤液细线,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,溶解度大，扩散速度快 溶解度小，扩散速度慢,2. 色素分离,实验结果：,讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？,我们学习过叶绿体是通过里面的色素吸收光能的，是否所有的光都能吸收呢？还有，叶绿体的色素成分又是怎样的呢？,光合作用利用的是光能，那是不是所有的光能都能被利用呢？,光是辐射能的一种形式，光有着不同的波长，光靠光波进行传递。我们眼睛能看到的称为可见光，其波长为390-760nm。,小实验,一个三棱镜可以将光线折射为七彩的光谱，这就是所谓的可见光谱，它包括七种颜色，分别是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,积极思考,恩 格尔曼实验的结果,分析：这一巧妙的实验说明了什么？,好氧型细菌,水绵,光合色素,吸收可见的太阳光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,实验表明：叶绿素a和b在蓝光和红光部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。,类胡萝卜素,1 /4,3 /4,二、绿叶中色素的种类和作用,主要吸收蓝紫光,主要吸收红光和蓝紫光,1.为什么大多植物的叶片是绿色的？,想一想:,2.为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？,3.枫叶为什么是红色的？,枫叶的颜色不是由于叶绿体中的色素，是由于液泡中的花青素的作用,1研磨绿叶时要加入碳酸钙，其目的是 ( ) A使各种色素溶解在丙酮中 B使研磨充分 C防止色素分子被破坏 D加速研磨,2对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述正确的是 ( ) A将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨 B用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀地划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划23次 C把划好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散 D色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇是为了溶解色素,C,D,3下图所示“叶绿体中色素的提取和分离”实验的装置正确的是 ( ) 4纸层析法分离叶绿体色素时,滤纸上最下端的色素名称和颜色分别是 ( ) A橙黄色的胡萝卜素 B黄色的叶黄素 C蓝绿色的叶绿素a D黄绿色的叶绿素b,B,D,这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？,三、叶绿体的结构和功能,(一)叶绿体的结构,色素 酶,基粒：,由两个以上的类囊体堆叠而成，类囊体薄膜上含有色素和酶,基质：,含多种光合作用所必需的酶,速记,捕获光能的色素的种类有哪些？这些色素对光的吸收有何差别？ 实验：提取叶绿素和分离叶绿素的原理是什么？二氧化硅，碳酸钙，无水乙醇的作用分别是？ 简述实验的过程。 叶绿体的结构包括哪几部分？色素分布在哪里？和光合作用有关的酶分布在哪里？ 叶绿体的功能是什么？,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。,二、光合作用的原理,第二课时,探究光合作用，科学家们用了200多年的 时间，经过无数次的实验。目前，对光合作用更深层次的探索还在进行。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。,光合作用的探究历程,美国,古代,古希腊,亚里士多德,土壤减少的重量等于植物增加的重量,17世纪,比利时,海尔蒙特,植物增重来自水,1771年,英国,普利斯特利,植物可以更新空气,1779年,荷兰,英格豪斯,植物只有在光下绿色部分可以更新空气（500多次实验）,1785年,由于发现了空气的组成,绿叶在光下放出氧气,1864年,德国,萨克斯,光合作用能产生淀粉,1880年,恩格尔曼,在光下叶绿体放出氧气,1939年,美国,鲁宾和卡门,氧气来自于水,1940年,美国,卡尔文,CO2的碳转化成有机物中的碳,17世纪比利时的海尔蒙特实验,五年后,结论：植物增重来自水分,+74.7kg,0.057kg,通过实验，海尔蒙特推翻了亚里士多德的错误观点，那他的实验结论完全正确吗？,从柳树生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？,光、空气,1771年，英国的科学家普利斯特利实验,思考：,1.该实验装置中玻璃罩有什么作用？ 2.第一组实验中蜡烛熄灭、老鼠的死亡说明了什么？加入了植物后的实验说明了什么？ 3.前后实验的对比可以得出什么结论？ 4.普利斯特利的实验看似简单，但后人做时很多时候不能成功，这是为什么呢 ？,1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验发现了其中的秘密。,1、只有在光下植物才 能更新空气。,2、植物体只有绿叶在 光 下才能更新空气。,植物究竟更新了空气中的什么成分？,直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确：在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳,1864年，德国植物学家萨克斯实验,天竺葵,在暗处放置2-3天,1864年萨克斯的实验,1864年，萨克斯(德)的实验,（置于暗处几小时） 思考：目的是什么？,为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽,1864年，（德）萨克斯的实验,绿色叶片中光合作用中产生了淀粉,1880年，美国科学家恩格尔曼实验,思考,1:为什么选用水绵做为实验材料？ 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。 2:实验一为什么要在黑暗且没有空气的环境中进行？ 排除氧气和光的干扰 3:为什么先用极细光束照射水绵？而后又让水绵完全暴露在光下的目的是？ 在叶绿体上形成光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。 与在黑暗处形成对照，再次验证实验结果 4:本实验还有什么巧妙之处？ 用好氧细菌可以确定释放氧气的多少。,鲁宾和卡门做的同位素标记实验,光合作用产生的氧气全部来自于水， 而不是来自CO2,这一实验证实了：,20世纪40年代，美国的科学家卡尔文发现了卡尔文循环，探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径,卡尔文循环,光合作用的全过程,供氢,供能,还原,多种酶参加催化,（CH2O）,2C3,C5,固定,CO2,光反应过程,暗反应过程,（在类囊体的薄膜上进行）,（在叶绿体的基质中进行）,思考：1.暗反应为什么称之为“暗”反应？ 2.当光合作用的光反应过程被人为阻断，你认为暗反应会停止吗？反过来，当暗反应过程被人为阻断，你认为光反应会怎样变化？ 3.暗反应在光下能不能进行？,光反应,水的光解：,ATP的形成：,光合作用,暗反应,C O 2的固定：,C3的还原：,C 5,光反应和暗反应的比较,场所,条件,物质变化,能量变化,光反应,暗反应,联系,类囊体薄膜,叶绿体基质中,光、色素、酶、水、ADP 、Pi,H、ATP、酶、 CO2 、C5,光能ATP中活跃的化学能,ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能,1、光反应为暗反应准备了还原H和能量ATP；,2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi；,3、暗反应虽不直接受光影响，但受光反应阶段H和ATP限制。,酶,CO2中C的转移途径： H2O中H转移途径：,CO2,C3,（CH2O）,H2O,H,（CH2O）,绿色植物通过 吸收 ，将CO2和H2O合成为 并释放出 ，同时也将太阳能转化为 储存在 和其他有机物中，这一过程称为光合作用。,2、什么是光合作用？,3、总反应式：,CO2+H2O,叶绿体,光能,糖类,(CH2O)+O2,叶绿体,光能,有机物,O2,化学能,糖类,4、光合作用的实质,5、光合作用的意义是什么？,物质转化：CO2 + H2O （CH2O）+ O2 能量转化：光能 ATP （CH2O）,活跃的化学能,稳定的化学能,1.叶绿体四种色素 （1）在滤纸中从上到下的顺序： （2）各色素的颜色，主要吸收什么光? （3）色素分布在：类囊体薄膜上 2.光合作用的过程 （1）光反应的产物：O2、H、ATP，其中 H ATP提供暗反应所需。,解题规律总结,解题规律总结,(2)光反应与暗反应关系: 光反应要在类囊体膜上有光的条件下进行, 为暗反应 提供H和ATP 暗反应在叶绿体基质中有光或无光下都能进行，消耗了光反应的产物,促进光反应的进行,3、光合作用量变分析公式: (1)如果停止光照： (2)如果停止二氧化碳：,ATP减少,ADP增多,C3增多,C5减少,C5增多,C3减少,ATP增多,ADP减少,（1）叶绿素a和叶绿素b的颜色分别是_和_。 （2）叶绿素吸收光能进行光反应，产物是_、_和_ （3）把14CO2加入含叶绿素的细胞中，14C的转移途径是 _。 A.二氧化碳三碳化合物淀粉葡萄糖 B.二氧化碳三碳化合物葡萄糖淀粉 C.二氧化碳五碳化合物葡萄糖淀粉 D.二氧化碳五碳化合物淀粉葡萄糖,蓝绿色 黄绿色,O2 H ATP,B,1、请按时间先后顺序排列下列事件 （ ） 德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉 美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气全部来自参加反应的水 英国科学家普里斯特利指出植物可以更新空气 美国科学家恩吉尔曼用水绵做实验证明氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 A. B. C. D.,C,课堂巩固练习,2、1864年，德国科学家萨克斯把绿叶放在暗处几小时，然后将其一半曝光，一半遮光，过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现只有曝光的那一半叶片呈深蓝色，这个实验证明光合作用（ ） 需要光合作用 需要光 需要叶绿素 放出氧 制造淀粉 A、 B、 C、 D、,C,3、下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量比是（ ） A12B21 C89D98,C,6、在光合作用中,糖类是在 中形成的，氧气是在 中形成的，ATP是在 中形成的，CO2是在 固定的。,5、光合作用的实质是：把 和 转变为有机物， 把 转变成 ，贮藏在有机物中。,二氧化碳,水,光能,化学能,暗反应,光反应,暗反应,光反应,4光合作用过程的正确顺序是（ ） 二氧化碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能 水的光解 三碳化合物被还原 A. B. C. D.,D,4 能量之源光与光合作用,影响光合作用的主要外界因素： 1）光照的强弱 2）CO2 的浓度 3）温度的高低 4）矿质元素的供应,光合作用原理的应用,影响光合作用的因素及在生产实践中的应用 （1）光对光合作用的影响,光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。,光照时间,植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增加,光照强度,叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。,光的波长,1、光照强度，其他条件不变（温度，CO2浓度）,光照:光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。,6,10,12,15,18,7,8,9,11,13,14,16,17,A,B,C,D,E,光合作用的强度,时,（1）为什么7-10时光合作用强度不断增强？,（2）为什么12时左右光合作用强度明显减弱？,（3）为什么14-17时光合作用强度不断下降？,在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下， 光合作用的强度随光照加强而增强的。,温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱,光照强度不断减弱,夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光合作用强度曲线图,生产上使田间通风良好，供应充足的CO2,在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。,（3）CO2浓度,生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，以积累有机物。,温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光合速率降低。与温度影响酶的活性一致。,（2）温度,（4）矿质元素离子（无机盐离子）（影响叶绿素的形成和酶的形成） 例如：N，P，K，Mg等,2、CO2浓度（其他条件不变）,CO2浓度为B时，光合强度最大,O,增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”,CO2是光合作用的两种原料之一,小 结,提高农作物光合速率的方法有： 1、控制光照； 2、控制温度； 3、提供适量的必需矿质元素； 4、提供适量的二氧化碳；,例1:一株盆栽植物放在特定装置内,保持适宜 温度,当持续光照，提供一定浓度CO2一 段时间后,突然停止光照，立即测定,叶 绿素内C3和C5的含量，预测在停止光照 前后,两种化合物的变化 _。,C3增加，C5减少,如果停止CO2的供应呢？C3和C5如何变化？ _。,C5增加，C3减少,为提高温室中农作物的产量，在长时间大雾笼罩的天气，最好应采取的措施是（ ） A盖上黑色塑料薄膜 B适当降低温室温度 C适当提高温室温度 D充入大量的O2,B,生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（ ）。,A,能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,化能合成作用,自养生物:,以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物） 糖类中储存着的能量。,异养生物:,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。,所需的能量来源不同（光能、化学能）,例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,一、光合作用的场所-叶绿体 叶绿体中色素的种类、颜色及作用 二、光合作用的过程 1.光反应：,水的光解,ATP的合成,2.暗反应,二氧化碳的固定,二氧化碳的还原,四、光合作用的实质 1.物质的转化 2.能量的转化 五、光合作用的意义与应用,三、光合作用的概念和总反应式,光合作用,根据下图生物体新陈代谢的图解回答有关问题：,(1)写出图中数字所代表的各项生理过程的名称： _，_，_， _。 (2)能进行或的生物属于_型生物， 如_和_。,光合作用,化能合成作用,无氧呼吸,有氧呼吸,自养,绿色植物,硝化细菌,下图表示氧气浓度对培养液中的草履虫、乳酸菌和酵母菌 呼吸作用的影响，呼吸曲线a、b、c分别代表了（ ）,A酵母菌、乳酸菌、草履虫 B酵母菌、草履虫、乳酸菌 C乳酸菌、酵母菌、草履虫 D草履虫、乳酸菌、酵母菌,B,若用呼吸酶抑制剂处理小肠绒毛上皮，则明显影响其细胞吸收哪组物质（ ） A.氧气、甘油 B脂肪酸、水 C.葡萄糖、水 D.钾离子、氨基酸 在光合作用中，不需要酶参与的过程是（ ） A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能 C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成,D,B,下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，不正确的是 （ ） A光合作用和呼吸作用总是同时进行 B光合作用形成的糖类能在呼吸作用中被利用 C光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用 D光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行,C,光合作用暗反应阶段中直接利用的物质是（ ） AO2和C3化合物 B叶绿体色素 CH20和O2 D氢H和ATP,D,下列关于光合作用强度的叙述，正确的是（ ） A叶片从幼到老光合作用强度不变 B森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异 C光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的 D在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同,B,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,D,一定时间，绿色植物在一定强度的_的照射下，放出的氧最多( ) A白光 B红光和蓝紫光 C蓝紫光和绿光 D红光和绿光,A,将一株植物培养在H218O中并进行光照，过一段时间后18O存在于（ ） A光合作用生成的水中 B仅在周围的水蒸气中 C仅在植物释放的氧气中 D植物释放的氧气和周围的水蒸气中,D,将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是 A C3增加，葡萄糖减少（ ） BC3与葡萄糖都减少 C C3与葡萄糖都增加 DC3突然减少，葡萄糖突然增加,A,下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中B是 ，它来自于 的分解。 图中C是它被传递到叶绿体的 部位，用于 图中D是，在叶绿体中合成D所需的能量来自 图中的H表示， H为I提供,光,H2O,B,A,C,D,E+Pi,F,G,CO2,J,H,I,2,水,H,基质,C3的还原,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,当 突然停止光照时，F G 。（填增加或减少）,增加,减少,
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