光与光合作用第一课时.ppt
5.45.4能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用有些蔬菜大棚内悬挂红色有些蔬菜大棚内悬挂红色或蓝色的灯，并且白天也或蓝色的灯，并且白天也开灯。开灯。这么做有什么好处？这么做有什么好处？为什么不使用绿色的灯补为什么不使用绿色的灯补充光源？充光源？思考与讨论？思考与讨论？一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构追根溯源，大多数生物的能量来自于哪追根溯源，大多数生物的能量来自于哪里？里？哪种作用方式可以将太阳能转换成化学哪种作用方式可以将太阳能转换成化学能？能？哪些物质能够捕获光能？哪些物质能够捕获光能？什么是白化苗？什么是白化苗？为什么会出现白化苗？为什么会出现白化苗？光合作用与细胞内的哪些物质有关光合作用与细胞内的哪些物质有关呢？呢？1.1.捕获光能的色素捕获光能的色素1.1 绿叶中到底有哪些色素？绿叶中到底有哪些色素？实验：绿叶中色素的提取和分离实验：绿叶中色素的提取和分离实验原理：绿叶中的色素能够溶解在有实验原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，且各种色素在层析机溶剂无水乙醇中，且各种色素在层析液中的溶解度不同液中的溶解度不同三叶木通三叶木通 20052005年年5 5月湖南月湖南无水乙醇无水乙醇 石英砂石英砂CaCO3胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b绿叶中的色素及功能：色素本身的颜色种类叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色选吸收光能红橙光蓝紫光蓝紫光backback1.2 捕捉光能的色素存在于哪里？捕捉光能的色素存在于哪里？1865年德国植物学家萨克斯年德国植物学家萨克斯 叶绿体叶绿体A.叶绿体的结构叶绿体的结构吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上B.叶绿体的功能叶绿体的功能美国科学家美国科学家 恩格尔曼恩格尔曼 实验实验 叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，不仅分布它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。许多进行光合作用所必需的酶。小结：小结：1.植物体进行光合作用捕获光能的植物体进行光合作用捕获光能的 物质是什么？物质是什么？2.捕获光能的色素有哪些？捕获光能的色素有哪些？3.四种色素分别吸收哪些光？四种色素分别吸收哪些光？4.色素分布在细胞内的什么部位？色素分布在细胞内的什么部位？5.叶绿体的功能是什么？叶绿体的功能是什么？一一个个人人从从小小长长大大需需要要吃吃很很多多东东西西，那那么么，一一粒粒种种子子从从发发芽芽到到长长成成一一棵棵高高大大的的植植物物也也需需要要养养料料吗吗？它它需需要要的的养养料料又又是是从从哪哪里里来来的的呢呢？一一粒粒种种子子可可以以长长成成参参天天大大树树,植植物物是是如如何何进进行物质积累的行物质积累的?二、光合作用的探索历程二、光合作用的探索历程实验实验1:1648年海尔蒙年海尔蒙(比利时比利时)柳柳树树实实验验:把把一一棵棵2.3kg2.3kg的的柳柳树树苗苗种种植植在在一一桶桶90.8kg90.8kg的的土土壤壤中中，然然后后只只用用雨雨水水浇浇灌灌而而不不供供给给任任何何其其他他物物质质，5 5年年后后柳柳树树增增重重到到76.7kg76.7kg，而土壤只减轻了，而土壤只减轻了57g57g。植物的物质积累来自水植物的物质积累来自水 实验实验2:1771年普利斯特利年普利斯特利(英国英国)植物可以更新空气实验实验3:1779年英格豪斯年英格豪斯(荷兰荷兰)500500多次植物更新空气的实验结果发现多次植物更新空气的实验结果发现:普普利利斯斯特特利利的的实实验验只只有有在在阳阳光光照照射射下下才才能成功能成功;植物体只有绿叶才能更新污浊的空气植物体只有绿叶才能更新污浊的空气.1785年年,人们才明确绿叶在光下放出的是氧气人们才明确绿叶在光下放出的是氧气,吸收的是二氧化碳吸收的是二氧化碳.1845年年,德国科学家梅耶根据能量转换和守德国科学家梅耶根据能量转换和守恒定律明确指出恒定律明确指出,植物进行光合作用时植物进行光合作用时,把光把光能转化成化学能储存起来能转化成化学能储存起来.实验实验4:1864年萨克斯年萨克斯(德国德国)实验对照暗处曝光消耗营养碘蒸气处理呈深蓝色绿色叶片 绿色叶片暗处消耗营养遮光碘蒸气处理无颜色变化绿色植物的叶片在光合作用的产物除氧气外还有淀粉.实验实验5:1880年年恩吉尔曼恩吉尔曼(德国德国)实验对照将水绵和好氧细菌放在无空气的黑暗环境中,细光束照射水绵,好氧细菌集中在被照叶绿体部位将水绵和好氧细菌暴露在光下,好 氧 细 菌 集中在叶绿体所有受 光 部 位氧是叶绿体所释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所.实验实验6:1939年鲁宾和卡门年鲁宾和卡门(美国美国)实验对照向绿色植物向绿色植物提供提供H216O、C18O2 ,释放的氧是16O2光合作用释放的氧全部来自水向向绿绿色色植植物物提提 供供 H218O、C16O2,释释放放的氧是的氧是18O2 实验实验7:20世纪世纪40年代美国科学家卡尔文年代美国科学家卡尔文实验结论用用C14标标记记的的CO2,供供小小 球球 藻藻 进进行行 光光 合合 作作用用,追追踪踪检检测测 其其 放放 射射性性 14CO2 中的中的碳转化成碳转化成有机物中有机物中的碳的途的碳的途径径卡尔卡尔文循环文循环卡尔文卡尔文三、光合作用的原理和应用三、光合作用的原理和应用 光合作用的原料、产物、场光合作用的原料、产物、场所和条件各是什么？你能用一所和条件各是什么？你能用一个化学反应式表示出来吗？个化学反应式表示出来吗？1.光合作用的反应式光合作用的反应式(CH2O)+*O2CO2+H2*O光能光能叶绿体叶绿体绿色植物阳光下绿色植物阳光下二氧化碳把水加二氧化碳把水加生成淀粉和氧气生成淀粉和氧气光合作用记下啦光合作用记下啦2.光合作用的过程光合作用的过程2.1 光反应阶段光反应阶段A.反应场所：叶绿体类囊体的薄膜上反应场所：叶绿体类囊体的薄膜上 存在色素和酶存在色素和酶B.反应条件：光反应条件：光C.反应过程反应过程2H2O O2+4H光光ADP+Pi ATP物质变化和能量变化物质变化和能量变化2.暗反应阶段暗反应阶段A.反应场所：叶绿体基质中反应场所：叶绿体基质中 B.反应条件：有光反应条件：有光/无光无光C.反应过程中物质变化反应过程中物质变化C52C3酶酶 C6H12O6CO2固定固定还原还原能能H酶酶D.暗反应阶段中的能量变化暗反应阶段中的能量变化 将将ATP分子中高能磷酸键中不稳定的分子中高能磷酸键中不稳定的化学能转变为有机物中稳定的化学能。化学能转变为有机物中稳定的化学能。色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H酶酶酶酶 C6H12O6CO2吸收吸收光解光解固定固定还原还原酶酶光反应光反应(类囊体薄膜上类囊体薄膜上)暗反应暗反应(叶绿体基质叶绿体基质)能能3.光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化光反应光反应暗反应暗反应基粒（类囊体）薄膜基粒（类囊体）薄膜叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素、水、酶光、色素、水、酶H、ATP、CO2、酶、酶水的光解水的光解ATP的生成的生成CO2的固定的固定C3的还原的还原光能光能活跃的化学能活跃的化学能 活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能联系联系前者是后者的基础，后者是前者的继续前者是后者的基础，后者是前者的继续4.光合作用的实质光合作用的实质物质上：物质上：CO2，H2O O2，（，（CH2O）能量上：光能能量上：光能 化学能，化学能，储存在储存在（CH2O）中）中5.光合作用的生物学意义：光合作用的生物学意义：A.提供有机物提供有机物B.能量之源，提供能量能量之源，提供能量C.改变地球的生活、生存环境改变地球的生活、生存环境 氧气的出现对于生物进化来说有重大意义氧气的出现对于生物进化来说有重大意义从物质转变和能量转变的过程来看，光合作从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢6.光合作用原理的应用光合作用原理的应用 (1)概念：植物在概念：植物在单位时间单位时间内通过光合作用制造糖类内通过光合作用制造糖类 的数量的数量 (2)表示方法：测定一定时间内表示方法：测定一定时间内原料原料消耗或消耗或产物产物生成生成 的数量来定量表示的数量来定量表示1.光合作用强度光合作用强度(3)影响因素影响因素:光照强度、光照强度、CO2浓度浓度、H2O含量、含量、温度等温度等2.应用应用控制控制光照的强弱光照的强弱和和温度温度,适当增加作物环境中适当增加作物环境中CO2浓度浓度来提高光合作用强度来提高光合作用强度7、光合作用与呼吸作用的比较比比较项较项目目 光合作用光合作用 呼吸作用（有氧）呼吸作用（有氧）区区别别 反反应场应场所所 绿色植物绿色植物(在叶绿体在叶绿体内进行内进行)所有生物所有生物(主要在线粒体主要在线粒体中进行中进行)反反应应条条件件 只有在光下进行，只有在光下进行，需叶绿素、酶需叶绿素、酶 时刻都在进行时刻都在进行,需多种酶需多种酶物物质变质变化化 无机物无机物有机物：有机物：COCO2 2CC6 6H H1212O O6 6 有机物彻底氧化分解：有机物彻底氧化分解：C C6 6H H1212O O6 6COCO2 2+H+H2 2O O 能量能量变变化化 光能光能贮存在有机贮存在有机物中的化学能物中的化学能 有机物中化学能释放，有机物中化学能释放，一部分贮存在一部分贮存在ATPATP中，中，一部分以热能形式散失一部分以热能形式散失 联联系系 光合作用为呼吸作用提供物质基础，而呼吸作光合作用为呼吸作用提供物质基础，而呼吸作用为光合作用提供能量基础用为光合作用提供能量基础 (四四)化能合成作用化能合成作用1.自养型生物和异养型生物自养型异养型概念类型概念实例直接从外界环境摄取无机物合直接从外界环境摄取无机物合成自身的组成物质并贮存能量成自身的组成物质并贮存能量光能自养型化能自养型不能直接利用无机物合成有机不能直接利用无机物合成有机物物,只能摄取现成的有机物质只能摄取现成的有机物质.人和动物人和动物,真菌真菌(蘑菇青霉),大多数细菌大多数细菌绿色植物藻类硝化细菌2.化能合成作用化能合成作用a.实质: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b.举例:硝化细菌合成有机物的过程如下:1用用下下述述容容积积相相同同的的玻玻璃璃罩罩分分别别罩罩住住大大小小、生生长长状状况况相相同同的的天天竺竺葵葵，光光照照相相同同的的时时间间后后，罩罩内内O2最最少的是少的是 A红色罩红色罩B绿色罩绿色罩C蓝色罩蓝色罩D紫色罩紫色罩B2在在光光合合作作用用实实验验里里，如如果果所所用用的的水水中中有有0.2%的的水水分分子子含含18O，二二氧氧化化碳碳中中有有0.68%的的二二氧氧化化碳碳分分子子含含18O，那那么么，植植物物进进行行光光合合作作用用释释放放的的氧氧气气中中，含含18O的比例为的比例为 A0.20%B0.68%C0.88%D0.48%A3光光合合作作用用过过程程中中，水水的的分分解解及及三三碳碳化化合合物物形形成成葡葡萄萄糖糖所所需需能能量量分别来自分别来自 A呼吸作用产生的呼吸作用产生的ATP和光能和光能B都是呼吸作用产生的都是呼吸作用产生的ATPC光能和光反应产生的光能和光反应产生的ATPD都是光反应产生的都是光反应产生的ATPC4水水稻稻在在适适宜宜的的情情况况下下生生长长，如如改改变变下下列列哪哪一一项项会会使使产产量量增增加加 A增加氧的含量增加氧的含量B增加增加CO2的含量的含量C增加氮的含量增加氮的含量D增加水蒸气的含量增加水蒸气的含量【解解析析】影影响响光光合合作作用用速速度度的的因因素素主主要要有有：水水和和CO2(原原料料)；温温度度(影影响响光光合合作作用用的的酶酶)；光光照照强强度度(影影响响光光反反应应的的速速度度)等。等。B（2004广东高考题）在光合作用的暗反应中广东高考题）在光合作用的暗反应中发生的反应过程有（发生的反应过程有（）A.CO2的固定，的固定，O2的释放的释放B.CO2的固定，糖的生成的固定，糖的生成C.H2O的分解，的分解，O2的释放的释放D.CO2的固定产物（的固定产物（C3化合物）的还原化合物）的还原欲测定植物是否进行光反应，可以检测欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有（是否有（）A.葡萄糖的生成葡萄糖的生成 B.淀粉的生成淀粉的生成 C.O2的释放的释放 D.CO2的吸收的吸收
