教育专题：54能量之源——光与光合作用.ppt

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1、（一）实验（一）实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离 1、实验原理：、实验原理：（1）提取：）提取：溶解法（无水乙醇）。溶解法（无水乙醇）。（2）分离：）分离：纸层析法（层析液）：四种色素在纸层析法（层析液）：四种色素在层析液层析液 中的中的溶解度溶解度不同，溶解度越高，扩散越快。不同，溶解度越高，扩散越快。2、实验步骤：、实验步骤：一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构实验结果分析：实验结果分析：胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色（黄绿色)类胡萝卜素类胡萝卜素（1/4）叶绿素叶

2、绿素（3/4）主要吸收主要吸收蓝蓝紫紫光光蓝蓝紫紫光、光、红红光光类囊体类囊体(二二)叶绿体的结构叶绿体的结构色素：色素：分布在类囊体的薄膜上。分布在类囊体的薄膜上。酶：酶：与光合作用有关的酶分布于类囊体、基质上。与光合作用有关的酶分布于类囊体、基质上。外膜外膜内膜内膜类囊体类囊体基粒基粒基质基质扩大了受光面积扩大了受光面积二、光合作用的探究历程二、光合作用的探究历程1.1.光合作用：光合作用：是指绿色植物通过是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水转化成水转化成储存着能量的储存着能量的有机物有机物，并且，并且释释放出氧气放出氧气的过程。的过程。实验一：实验

3、一：普利斯特利普利斯特利实验实验结论：结论：植物可以更新空气。植物可以更新空气。实验二：实验二：英格豪斯英格豪斯实验实验实验过程：重复植物更新空气的实验实验过程：重复植物更新空气的实验 推理：推理：1845年德国科学家年德国科学家梅耶梅耶结论：结论：普利斯特利实验只有在普利斯特利实验只有在光照光照下才能成功；下才能成功；植物体只有植物体只有绿叶绿叶才能更新污浊的空气。才能更新污浊的空气。结论：结论：植物在光合作用时把光能转变成了化学能植物在光合作用时把光能转变成了化学能 储存起来储存起来一一半半曝曝光光，一一半半遮遮光光在在暗暗处处放放置置几几小小的的叶叶片片实验三：实验三：萨克斯萨克斯遮光实

4、验遮光实验暗处理暗处理光照光照碘蒸汽处理碘蒸汽处理目的：消耗掉叶目的：消耗掉叶片中的营养物质片中的营养物质结论：结论：光合作用产生了淀粉光合作用产生了淀粉酒精脱色酒精脱色对照？对照？极极 细细 光光 束束实验四：实验四：恩格尔恩格尔曼水绵实验曼水绵实验结论：结论：光合作用释放氧气，叶绿体是光合作用的场所光合作用释放氧气，叶绿体是光合作用的场所。叶叶绿绿体体对照？对照？恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？实验选材：实验选材：水绵和好氧细菌。水绵和好氧细菌。水绵水绵的叶绿体呈螺旋的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用式带状，便于观察；用好氧细菌好氧细菌可确定释放氧气多可

5、确定释放氧气多的部位；的部位；极细的光束极细的光束：叶绿体上可分为光照多和光照少的部：叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；位，相当于一组对比实验；没有空气的黑暗环境：没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干扰；排除了氧气和光的干扰；临时装片暴露在光下：临时装片暴露在光下：的实验再一次验证实验结果。的实验再一次验证实验结果。CO2 C18O218O2O2小球藻小球藻（一）（一）小球藻小球藻（二）（二）实验五：实验五：鲁宾、卡门鲁宾、卡门同位素标记实验同位素标记实验结论：结论：光合作用释放的光合作用释放的O2全部来自参加反应全部来自参加反应的的水水。H218OH2O实验六：实验六

6、：卡尔文卡尔文实验实验年代年代科学家科学家结论结论1771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气1779英格豪斯英格豪斯只有在光照下植物可以更新空气只有在光照下植物可以更新空气1845R.梅耶梅耶植物在光合作用时把光能转变成植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来了化学能储存起来1864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所光合作用的场所1939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的氧来自水。光合作用释放的氧来自水。20世纪世纪40年代年代卡尔文卡尔文光合产物中有机物

7、的碳来自光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用探索历程光合作用探索历程光合作用的过程：光合作用的过程：1、写出光合作用的总反应式：、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、根据是否需要光，光合作用的过程可以概括地分为概括地分为 和和 两个阶段。两个阶段。3、读懂教材、读懂教材103页光合作用过程的图解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、填表比较光合作用过程中的两个阶段光反应光反应暗反应暗反应光合作用的反应式：光合作用的反应式：光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O*（CH2O）+O*26CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体

8、叶绿体叶叶绿绿体体色色素素2H2O水的光解水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2HADP Pi酶酶ATP2C3多种酶参多种酶参加催化加催化供氢供氢供能供能还还原原CH2O暗反应光反应CO2C5固固定定色色素素光光能能1.光反应阶段光反应阶段酶酶光、光、色素、色素、叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上水的光解：水的光解：H2O H +O2光能光能 酶酶（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi 能量能量（光能光能）ATP酶酶条件条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：光能光能转变为转变为ATP中活跃的中活跃的化学能化学能光反应光反应色素色素ADP+PiATP2H2OO2

9、酶酶吸收吸收光解光解光能光能4H2.暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C C3 3的还原的还原：ATPH、ADP+Pi叶绿体的基质中叶绿体的基质中多种酶、多种酶、条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：ATP中活跃的化学能中活跃的化学能转变为糖类等转变为糖类等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能2C3酶酶H、ATP暗暗反应反应2C3CH2OC5多种酶多种酶固定固定还原还原CO2ADP+PiATP酶酶能能H暗暗反应反应糖类糖类(CH2O)光反应阶段暗反应阶段进行进行部位部位条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化联系联系叶绿体内基粒类囊

10、体叶绿体内基粒类囊体薄膜上薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中光、酶、色素光、酶、色素多种酶、多种酶、H、ATP水的光解水的光解ATP的合成的合成二氧化碳的固定二氧化碳的固定三碳化合物（三碳化合物（C3）的还原）的还原ATPATP中活中活 跃化学能跃化学能光光能能ATPATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中有机物中稳定化学稳定化学能能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供还原剂还原剂HH和和供能物质供能物质ATPATP暗反应产生的暗反应产生的ADPADP和和PiPi为光反应合成为光反应合成ATPATP提供原料提供原料光反应阶段暗反应阶段进行进行部位部位条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化联系联系

11、叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质中叶绿体基质中光、光、色素和酶色素和酶不需光不需光、多种酶、多种酶、ATPATP、HH光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供还原剂还原剂HH和和能量能量ATPATP暗反应产生的暗反应产生的ADPADP和和PiPi为光反应合成为光反应合成ATPATP提供原料提供原料水的光解水的光解 2H2O4H+O2合成合成ATP ADP+Pi ATP光光 酶酶光能光能CO2的固定的固定CO2+C5 2C3C3的还原的还原 2C3 (CH2O)酶酶 酶酶ATP H3、光反应阶段和暗反应阶段的比较、光反应阶段和暗反应阶段的比较ATPATP中活中活 跃化学能跃化学能光光

12、能能ATPATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物有机物中稳定中稳定化学能化学能 请分析光下的植物突然停止光照后，其体请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量如何变化？化合物的含量如何变化？停止停止光照光照光反应光反应停止停止请分析光下的植物突然停止请分析光下的植物突然停止CO2的供的供应后，其体内的应后，其体内的C5化合物和化合物和C3化合物化合物的含量如何变化？的含量如何变化？H ATP还原还原受阻受阻C3 C5 CO2 固定固定停止停止C3 C5 （CH2O）CO2C52C3H酶酶固定固定还还原原供氢供氢供能供能ATPCOCO2 2中中C C的转移途

13、径：的转移途径：H H2 2O O中中H H转移途径：转移途径：C CO O2 2C C3 3（C CH H2 2O O）H H2 2O OHH（C CH H2 2O O）（1）光反应阶段光反应阶段：是光合作用第一阶段，在类囊体膜：是光合作用第一阶段，在类囊体膜上并且有光的条件下才能进行。上并且有光的条件下才能进行。光反应光反应H2O 2H+1/2O2水的光解水的光解光合磷酸化光合磷酸化（ATP形成）形成）形成的形成的ATP和和H参与第二阶段的反应。参与第二阶段的反应。在叶绿体中进行的光合作用，可以分为在叶绿体中进行的光合作用，可以分为两个阶段两个阶段：2、光合作用的反应阶段：、光合作用的反应

14、阶段：ADP+Pi+光能光能 ATP酶酶（2）暗反应阶段暗反应阶段：光合作用中第二个阶段的化：光合作用中第二个阶段的化学反应，有没有光都可以进行，称暗反应阶段，学反应，有没有光都可以进行，称暗反应阶段，在叶绿体基质中进行。在叶绿体基质中进行。暗反应暗反应CO2的还原的还原 CO2的固定的固定酶酶CO2+C5 2C32C3+H (CH2O)+C5酶酶ATP光合作用光合作用-能量进入生物圈的枢纽能量进入生物圈的枢纽三、光合作用的原理和应用三、光合作用的原理和应用1、光合作用总反应式：、光合作用总反应式：CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体 第二阶段不需要光的直接参与，是二氧化第二

15、阶段不需要光的直接参与，是二氧化碳转变为糖的过程。在以前这一过程称为碳转变为糖的过程。在以前这一过程称为暗反暗反应应，但现代研究表明这种说法并不正确，应该，但现代研究表明这种说法并不正确，应该称为称为碳反应碳反应。因为在黑暗环境中，碳反应只能。因为在黑暗环境中，碳反应只能进行极短暂的时间，只有在有光的条件下碳反进行极短暂的时间，只有在有光的条件下碳反应才能持续不断地进行，并且光反应中的许多应才能持续不断地进行，并且光反应中的许多反应也不需要光的参与。反应也不需要光的参与。课外拓展课外拓展光合作用的全过程：光合作用的全过程：供氢供氢酶酶ADP+Pi酶酶ATP供能供能还原还原多种酶多种酶参加催参加

16、催化化（CH2O）2C3C5固定固定CO2H2OO2水在光水在光下分解下分解H光反应过程光反应过程暗反应过程暗反应过程叶绿体叶绿体中的色中的色素素光能光能烧烧杯杯光照光照（日光灯）（日光灯）距离距离光光照照强强度度叶子圆片上浮所需时间叶子圆片上浮所需时间第一第一片片第二第二片片第三第三片片第四第四片片140W5CM强强240W30CM 中中340W50CM 弱弱 结论：结论：在一定光照强度范围内，光合作用随在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强。着光照强度的增强而增强。结果记录：结果记录：四、化能合成作用四、化能合成作用1、自养生物、自养生物 以光为能源，以以光为能源，以CO2

17、和和H2O（无机物）（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。着由光能转换来的能量。例如绿色植物。（1）光能自养生物光能自养生物 能以简单的无机物作为营养物质进行生能以简单的无机物作为营养物质进行生活、繁殖的生物，称为自养型生物。活、繁殖的生物，称为自养型生物。（2）化能自养生物化能自养生物 利用环境中某些无机物氧化时所释放利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。这种合成作用称化的能量来制造有机物。这种合成作用称化能合成作用，如硝化细菌。能合成作用，如硝化细菌。2、异养生物、异养生物 只能利用环境中现成的有

18、机物来维持只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。大多数的细菌。课堂小结课堂小结种类种类作用作用叶绿叶绿 素素叶绿素叶绿素a吸收红光、蓝吸收红光、蓝紫光紫光用于用于光合光合作用作用叶绿素叶绿素b类胡萝卜类胡萝卜素素胡萝卜胡萝卜素素吸收蓝紫光吸收蓝紫光叶黄素叶黄素1、光合色素、光合色素叶绿体结构叶绿体结构外膜外膜内膜内膜基粒：类囊体堆叠而成，光反应场所，基粒：类囊体堆叠而成，光反应场所，含色素，酶；含色素，酶；基质：暗反应进程的场所，含各种光基质：暗反应进程的场所，含各种光 合作用所需的酶。合作用所需的酶。年代年代科学

19、家科学家结论结论1771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气1779英格豪斯英格豪斯只有在光照下植物可以更新空气只有在光照下植物可以更新空气1845R.梅耶梅耶植物在光合作用时把光能转变成植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来了化学能储存起来1864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所光合作用的场所1939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的氧来自水。光合作用释放的氧来自水。20世纪世纪40年代年代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的碳来自光合产物中有机物的碳来自C

20、O22、光合作用探索历程、光合作用探索历程光合作用光合作用光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体营养方式营养方式自养自养异养异养光能自养型：光合作用光能自养型：光合作用化能自养型：化能合成作用化能自养型：化能合成作用六、光合作用与呼吸作用六、光合作用与呼吸作用光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用原料原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物产物产物O2、葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物CO2、H2O等等能量能量转换转换贮藏能量的过程贮藏能量的过程光能光能活跃的化学能活跃的化学能稳稳定的化学能定的化学能释放能量的过程释放能量的过程稳定的化

21、学能稳定的化学能活跃活跃的化学能的化学能发生发生部位部位有叶绿体的细胞（叶绿体有叶绿体的细胞（叶绿体）所有活细胞（线粒体、所有活细胞（线粒体、细胞基质）细胞基质）发生发生条件条件光照下才可发生光照下才可发生光光下、暗处均发生下、暗处均发生七、提高植物的光能利用率（产量）七、提高植物的光能利用率（产量）延长光照时间延长光照时间（一年一季一年一季一年一季一年一季一年多季一年多季一年多季一年多季）增大光合面积增大光合面积（间作套种、合理密植间作套种、合理密植间作套种、合理密植间作套种、合理密植）提高光合作用效率提高光合作用效率(适当增加光照强度适当增加光照强度适当增加光照强度适当增加光照强度适当增加适当增加适当增加适当增加COCO2 2浓度浓度浓度浓度 控制好温度控制好温度控制好温度控制好温度 保证水分供应保证水分供应保证水分供应保证水分供应 保证矿质元素的供应保证矿质元素的供应保证矿质元素的供应保证矿质元素的供应)