【课件】光合作用和能量转化+课件高一上学期生物人教版必修1.pptx

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1、第5章 细胞的能量供应和利用第4节 光合作用与能量转化本节聚焦捕获光能的色素和结构光合作用的原理光合作用原理的应用【问题探讨】【问题探讨】影影响响光光合合作作用用的的因因素素很很多多，既既有有植植物物自自身身条条件件，也也有有外外界界环环境境条条件件。二二氧氧化化碳碳浓浓度度、营营养养液液和和温温度度是是影影响响植植物物生生长长的的重重要要外外部部条条件件，因因此此要要进进行行控控制制，以以便便让让植植物物达达到到最佳的生长状态。最佳的生长状态。1.1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？靠人工光源生产蔬菜有什么好处？用用人人工工光光源源生生产产蔬蔬菜菜，可可以以避避免免由由于于自自然然环环境境中中

2、光光照照强强度度不不足足导导致致光光合合作作用用强强度度低低而而造造成成的的减减产产。同同时时，人人工工光光源源的的强强度度和和不不同同色色光光是是可可以以调调控控的的，可可以以根根据据植植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。2.2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？植物工厂在自然界，万物生长靠太阳。太阳光能的在自然界，万物生长靠太阳。太阳光能的输入输入、捕获捕获和和转化转化，是生物圈得以维持运转的基础。，是生物圈得以维持运转的基础。光合作用光合作用是是唯一能够捕获和转化光能的生

3、物学唯一能够捕获和转化光能的生物学途径途径。因此，有人称光合作用是。因此，有人称光合作用是“地球上最重要地球上最重要的化学反应的化学反应”。那那么么，植植物物捕捕获获光光能能需需要要依依靠靠的的物物质质和和结结构构是是什什么么呢呢？H2OCO2C6H12O6 O2绿色植物能够捕获光能一、捕获光能的色素和结构 叶片叶片作为高等植物进行光合作为高等植物进行光合作用的主要作用的主要器官器官，通常都是，通常都是绿色绿色的，说明其中有绿色的色素。的，说明其中有绿色的色素。白化苗白化苗不能进行光合作用，无不能进行光合作用，无法制造有机养料。待种子中储存的法制造有机养料。待种子中储存的营养成分耗尽就会死亡。

4、营养成分耗尽就会死亡。光能的捕获与叶片中的色素有关植物的叶片中含有哪些色素呢？怎样提取这些色素呢？自主学习：观看视频，并思考以下几个问题1.1.色素色素提取提取和和分离分离的原理分别是什么？的原理分别是什么？2.2.研磨过程中加入研磨过程中加入无水乙醇、无水乙醇、SiOSiO2 2、CaCOCaCO3 3的作用是什么？的作用是什么？3.3.将滤液收集到试管中后，为什么要用将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞棉塞将试管口塞严？将试管口塞严？4.4.滤纸条滤纸条一端为什么要剪去两角？一端为什么要剪去两角？5.5.画画滤液细线滤液细线时应注意什么？时应注意什么？6.6.为什么不能让滤液细线触及为什么

5、不能让滤液细线触及层析液层析液？严？【探究实践】绿叶中色素的提取和分离(一一)色素的提取色素的提取1.1.实验原理实验原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_中。中。无水乙醇无水乙醇2.2.材料用具材料用具【探究实践】绿叶中色素的提取和分离实验材料：实验材料：新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）实验仪器：实验仪器：试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，试管，棉塞，试管架，研钵，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，药匙，量筒药匙，量筒(10mL)(10mL)，天平等。，天平等。实验试剂：实验试剂：无水乙醇无水乙醇(也可用体积分数为也

6、可用体积分数为9595的乙醇加入适量的无水碳酸钠代替）的乙醇加入适量的无水碳酸钠代替）、二氧化硅和碳酸钙。、二氧化硅和碳酸钙。3.3.实验方法实验方法绿叶绿叶二氧化硅和碳酸钙二氧化硅和碳酸钙无水乙醇无水乙醇单层尼龙布单层尼龙布棉塞棉塞4.4.实验结果：实验结果：得到多种光合色素的混合液得到多种光合色素的混合液(一一)色素的提取色素的提取3.3.实验方法实验方法绿叶绿叶二氧化硅和碳酸钙二氧化硅和碳酸钙无水乙醇无水乙醇单层尼龙布单层尼龙布棉塞棉塞SiOSiO2 2：有助于研磨充分有助于研磨充分CaCOCaCO3 3：防止研磨中色素被破坏防止研磨中色素被破坏迅速：迅速：防止溶剂挥发防止溶剂挥发充分：

7、充分：充分释放溶解色素充分释放溶解色素棉塞：棉塞：防止乙醇挥发、色素氧化防止乙醇挥发、色素氧化无水乙醇：无水乙醇：溶解色素，多次少量加入溶解色素，多次少量加入不能用纱布或滤纸代替：不能用纱布或滤纸代替：易吸附色素易吸附色素新鲜新鲜幼嫩幼嫩的的绿叶：绿叶：中色素含量高，实验效果明显。中色素含量高，实验效果明显。4.4.实验结果：实验结果：得到多种光合色素的混合液得到多种光合色素的混合液(一一)色素的提取色素的提取3.3.实验方法实验方法绿叶绿叶二氧化硅和碳酸钙二氧化硅和碳酸钙无水乙醇无水乙醇单层尼龙布单层尼龙布棉塞棉塞4.4.实验结果：实验结果：得到多种光合色素的混合液得到多种光合色素的混合液色

8、素提取液颜色过浅的原因：色素提取液颜色过浅的原因：使用放置数天的使用放置数天的菠菜叶菠菜叶，滤液，滤液中叶绿素的含量太少；中叶绿素的含量太少；没有加没有加二氧化硅二氧化硅，研磨不充分，研磨不充分，色素未能充分提取出来；色素未能充分提取出来；一次性加入大量的一次性加入大量的无水乙醇无水乙醇；未加未加碳酸钙碳酸钙或加入过少，色素或加入过少，色素分子被破坏。分子被破坏。(一一)色素的提取色素的提取(二二)色素的分离色素的分离层析液层析液溶解度溶解度扩散扩散更快更快各种色素在各种色素在_中的中的_不同；不同；溶解度高溶解度高的随层析液在滤纸条上的的随层析液在滤纸条上的_,_,反之则慢。反之则慢。1.1

9、.实验原理：实验原理：2.2.分离色素的方法：分离色素的方法：纸层析法纸层析法3.3.步骤：步骤：避免层析液在边缘扩散过快避免层析液在边缘扩散过快(边缘效应边缘效应)，使其同步到达细线使其同步到达细线将干燥的定性滤纸剪成能放入烧杯中的将干燥的定性滤纸剪成能放入烧杯中的滤纸滤纸条条在滤纸条一端在滤纸条一端剪去两角剪去两角:在距在距去角一端去角一端1cm1cm处用处用铅笔铅笔画一条细的横线画一条细的横线铅笔线铅笔线剪两角剪两角(1)(1)制备滤纸条制备滤纸条滤纸的边缘扩散的更快防止色素带不整齐(二二)色素的分离色素的分离层析液层析液溶解度溶解度扩散扩散更快更快各种色素在各种色素在_中的中的_不同；

10、不同；溶解度高溶解度高的随层析液在滤纸条上的的随层析液在滤纸条上的_,_,反之则慢。反之则慢。1.1.实验原理：实验原理：2.2.分离色素的方法：分离色素的方法：纸层析法纸层析法3.3.步骤：步骤：(2)(2)画滤液细线画滤液细线将滤液倒入培养皿，用将滤液倒入培养皿，用毛细吸管毛细吸管吸取少量滤吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画出一条细线。液，沿铅笔线均匀画出一条细线。等等滤液干后滤液干后再画一到两次。再画一到两次。为了积累更多的色为了积累更多的色素，使分离后的素，使分离后的色色素带更明显。素带更明显。要求：细、直、齐；重复23次使色素带不重叠、使色素带不重叠、平整、不弯曲平整、不弯曲1cm层析液原

11、理原理：溶解度高的色素随层析液在滤纸上溶解度高的色素随层析液在滤纸上扩散得快扩散得快;反之，则慢。反之，则慢。(二二)色素的分离色素的分离层析液层析液溶解度溶解度扩散扩散更快更快各种色素在各种色素在_中的中的_不同；不同；溶解度高溶解度高的随层析液在滤纸条上的的随层析液在滤纸条上的_,_,反之则慢。反之则慢。1.1.实验原理：实验原理：2.2.分离色素的方法：分离色素的方法：纸层析法纸层析法3.3.步骤：步骤：(3)(3)分离滤液中的色素分离滤液中的色素将滤纸条将滤纸条有滤液细线有滤液细线的一端插入的一端插入层析液层析液。1 1、为何滤液细线不能触及层析液？、为何滤液细线不能触及层析液？2 2

12、、为何要盖上培养皿？、为何要盖上培养皿？防止色素溶解在层析液中防止色素溶解在层析液中防止层析液挥发，因其易挥发且有毒防止层析液挥发，因其易挥发且有毒层析液层析液培养皿培养皿滤液细线滤液细线 层析液层析液滤纸上有几条色素带？滤纸上有几条色素带？不同的色素带分别对应哪些色素？不同的色素带分别对应哪些色素？从上而下的排序说明了什么？从上而下的排序说明了什么？4 4条条不同条带的宽窄说明了什么？不同条带的宽窄说明了什么？含量不同（含量不同（abab黄黄 胡）胡）溶解度不同溶解度不同（胡胡 黄黄abab）胡胡萝卜素（橙黄色）萝卜素（橙黄色）叶叶黄黄素（黄色）素（黄色）叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色

13、）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）(二二)色素的分离色素的分离4.4.分离结果：分离结果：滤纸条未见色素带的原因？滤纸条未见色素带的原因？忘记画滤液细线忘记画滤液细线；划滤液细线的；划滤液细线的次次数太少数太少，滤纸条上的色素含量少；，滤纸条上的色素含量少；滤液细线接触到层析液滤液细线接触到层析液，使得色素，使得色素溶解于层析液中；溶解于层析液中；如果在圆形滤纸的中央点如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象行层析，会看到什么现象？会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为会出现四个同心圆的色素带，从外往里依次为：胡萝卜素（橙黄）、叶黄素（黄

14、）、叶绿素a（蓝绿）、叶绿素b（黄绿）叶绿素类胡萝卜素（含量约（含量约3/43/4）（含量约（含量约1/41/4）叶绿素a（蓝绿色）含量最多含量最多叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）扩散速度最快扩散速度最快叶黄素（黄色黄色）叶绿素过程过程操作内容操作内容操作目的操作目的提提取取色色素素材料材料叶片要新鲜、深绿叶片要新鲜、深绿使滤液中色素含量高使滤液中色素含量高试剂试剂二氧化硅二氧化硅利于绿叶的充分研磨利于绿叶的充分研磨碳酸钙碳酸钙防止研磨过程中色素被破坏防止研磨过程中色素被破坏无水乙醇无水乙醇溶解色素溶解色素关键步骤关键步骤研磨要迅速、充分研磨要迅速、充分提取较多色素、防止溶剂挥发提取较多色

15、素、防止溶剂挥发盛滤液的试管口加棉塞盛滤液的试管口加棉塞防止溶剂挥发防止溶剂挥发用单层尼龙纱布过滤而不用用单层尼龙纱布过滤而不用滤纸滤纸防止色素吸附在滤纸上防止色素吸附在滤纸上分分离离色色素素试剂试剂层析液层析液分离色素分离色素关键步骤关键步骤滤纸条的一端剪去两角滤纸条的一端剪去两角防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快滤液细线重复画若干次，滤液细线重复画若干次，且要求细、直、齐且要求细、直、齐使分离的色素带清晰使分离的色素带清晰滤液细线不能触及层析液滤液细线不能触及层析液防止色素溶解到层析液中防止色素溶解到层析液中实验中的材料试剂及操作目的实验中的材料试剂及操作

16、目的光是一种电磁波；可见光的波长是光是一种电磁波；可见光的波长是400-760nm400-760nm；不同波长的光，颜色不同；不同波长的光，颜色不同；波长波长小于小于400nm400nm的光是的光是紫外光；紫外光；波长波长大大于于760nm760nm的光是的光是红外光；红外光；一般情况下，光合作用所利用的光都一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光是可见光.图：自然光通过三棱镜图：自然光通过三棱镜图：自然光经过色素提取液后通过三棱镜图：自然光经过色素提取液后通过三棱镜绿叶中色素的作用：吸收可见光现象：色光带变暗，现象：色光带变暗，且且蓝紫光蓝紫光和和红光红光大部分被吸收大部分被吸收1.色素的吸

17、收光谱一、捕获光能的色素和结构 实实验验结结果果表表明明：叶叶绿绿素素a a和和叶叶绿绿素素b b主主要要吸吸收收蓝蓝紫紫光光和和红红光光，胡胡萝萝卜卜素素和和叶叶黄黄素素主主要要吸吸收收蓝蓝紫紫光光，这这4 4种种色色素素吸吸收收的的光光波波长长有有差差别别，但是都可以用于光合作用。但是都可以用于光合作用。图图5-12叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱1.色素的吸收光谱2.色素的功能：吸收、传递和转换光能吸收、传递和转换光能3.影响叶绿素合成的因素：正常韭菜韭黄(1)(1)光照：光照：(2)(2)温度：温度：光是叶绿素合成的必要条件，植光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑

18、暗条件会发生物在黑暗条件会发生黄化现象黄化现象低温抑制叶绿素合成；低温抑制叶绿素合成；破坏已有叶绿素分子破坏已有叶绿素分子(3 3)矿质元素：矿质元素：(N(N、MgMg：叶绿素的组分；：叶绿素的组分；FeFe、CuCu、MnMn、ZnZn：叶绿素酶促合成的辅因子：叶绿素酶促合成的辅因子)分析：为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？而有的叶片为什么呈红色？由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色。低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。秋天降温时，植物体为适应寒冷，体内积累较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素逐渐降解，叶

19、子呈现红色来一场叶片内部的探索来一场叶片内部的探索(2)(2)结构结构外表：外表：_内部内部_：含有少量的含有少量的DNADNA和和RNARNA_：由：由_堆叠而成堆叠而成(3)(3)功能：功能：进行进行_的场所的场所双层膜双层膜基质基质基粒基粒类囊体类囊体光合作用光合作用(4)(4)物质基础物质基础思考：类囊体堆叠成基粒有思考：类囊体堆叠成基粒有什么意义呢？什么意义呢？决定决定外膜内膜基粒基质类囊体类囊体薄膜上类囊体薄膜上色素分布：色素分布：酶分布：酶分布：类囊体薄膜上和叶绿体基质中类囊体薄膜上和叶绿体基质中1g1g菠菜叶片中的类囊体总面积竟有菠菜叶片中的类囊体总面积竟有60m60m2 2左

20、右左右类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积类囊体堆叠形成基粒，极大地扩展了受光面积(1)(1)形态：形态：一般呈一般呈 。扁平的椭球形或球形扁平的椭球形或球形4.叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？【思考讨论】叶绿体的功能资料资料1 1 恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验1 1水绵水绵需氧细菌需氧细菌极细光束照射极细光束照射完全曝光完全曝光黑暗黑暗 无空气无空气需氧细菌集中于叶绿需氧细菌集中于叶绿体体被光束照射的部位被光束照射的部位好氧细菌分布于叶好氧细菌分布于叶绿体绿体所有受光部位所有受光部位【思考讨论】叶绿体的功能集集中中分分布布在在叶叶绿绿体体被被光光束束照照射

21、射到到的部位的部位分分布布在在叶叶绿绿体体所有受光部位所有受光部位叶绿体吸收光能，进行光合作用，释放氧气叶绿体吸收光能，进行光合作用，释放氧气讨论讨论2 2 在选材、实验设计上有在选材、实验设计上有何何巧妙之处？巧妙之处？资料资料1 1 恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验1 1讨论讨论1 1 恩格尔曼恩格尔曼此此实验的结论是？实验的结论是？黑暗无空气的设计，排除了黑暗无空气的设计，排除了氧气和光氧气和光的干扰的干扰4 4、进行、进行黑暗黑暗(局部光照局部光照)和和曝光曝光对比实验，从对比实验，从而明确实而明确实验结果完全是光照引起的。验结果完全是光照引起的。3 3、极细的光束照射：、极细的光束照射：

22、叶绿体上可分为光照多和光照少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。的部位，相当于一组对比实验。1.1.选材：选材：（1 1）水绵：细长的螺旋带状叶绿体，易于观察现象）水绵：细长的螺旋带状叶绿体，易于观察现象（2 2）好氧细菌：准确显示出氧气产生的部位）好氧细菌：准确显示出氧气产生的部位2.2.设计：设计：【思考讨论】叶绿体的功能资料资料1 1 恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验2 2用透过三棱镜的光照射水绵临时用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌装片，发现大量的需氧型细菌聚集聚集在在红光红光和和蓝紫光蓝紫光区域。区域。讨论讨论4 4 综上所述，你认为叶绿体有何功能

23、？综上所述，你认为叶绿体有何功能？叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧（叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧（P101P101）好氧细菌水绵好氧细菌讨论讨论3 3 大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？为什么？水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。适于好氧细菌在此区域分布。【思考讨论】叶绿体的功能资料资料2 2 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。在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种

24、进行光合作用所必需的酶。光合作用的场所是叶绿体光合作用的场所是叶绿体叶绿体能吸收光能用于光叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气合作用释放氧气恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验其他实验证据（如有机物其他实验证据（如有机物的合成部位在叶绿体）的合成部位在叶绿体）不能说明不能说明说明说明说明说明1954年科学家才确认光合作用全过程均发生在叶绿体课堂小结19世纪末甲醛对植物有甲醛对植物有毒害作用毒害作用，而且，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖甲醛不能通过光合作用转化成糖。COCO2 2O O2 2C C+H H2 2O O甲醛甲醛(CH(CH2 2O)O)糖糖1928年科学界普遍认为，在光合作用中，科学界普

25、遍认为，在光合作用中，COCO2 2分子的分子的C C和和O O被分开，被分开，O O2 2被释被释放，放，C C与与H H2 2O O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。初步判断：氧来自二氧化碳的氧来自二氧化碳的可能性较小可能性较小，较可能来源于水。，较可能来源于水。【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验实验结论：【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验叶绿体中叶绿体中H H2 2O O的光解产生的光解产生O O2 2实验一：希尔反应离体的叶绿体悬浮液像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水

26、的像这样，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光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应希尔反应。离体叶绿体离体叶绿体铁盐铁盐(或其他氧化剂或其他氧化剂)2H2H2 2O O4H4H+O+O2 2 +4e4e-光照光照希尔反应：希尔反应：材料：材料：离体叶绿体离体叶绿体处理：处理：离体叶绿体悬浮液离体叶绿体悬浮液+氧化剂，不通入氧化剂，不通入COCO2 2，给予光照，给予光照结果：结果：叶绿体释放了叶绿体释放了O O2 2O O2 2H H+离体的叶绿体悬浮液讨论1 希尔实验中加入铁盐的作用是什么？希尔实验中加入铁盐的作用是什么？作为作为氧化剂氧化剂，结合，结合H H2 2O

27、O分解产生的分解产生的H H+和和e e-4Fe4Fe3+3+2H+2H2 2O O 4Fe 4Fe2 2+4H+4H+O+O2 2 光能离体叶绿体讨论2 叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么？叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么？P103P103NADP+酶酶H+e-+NADPHNADPHNADPH的合成：的合成：实验一：希尔反应能够说明。能够说明。悬浮液中有悬浮液中有H H2 2O O，没有合成糖的另一种必需原料，没有合成糖的另一种必需原料C CO O2 2，说明，说明水的光解是一个相对独立的反应阶段。水的光解是一个相对独立的反应阶段。不能说明。不能说明。没有排除叶绿体中其他物质的干扰没有排除

28、叶绿体中其他物质的干扰，也并，也并没有没有直接观察到氧元素的转移。直接观察到氧元素的转移。讨论1 能否能否说明光合作用产生的说明光合作用产生的O O2 2中的中的O O元素全部都来自元素全部都来自H H2 2O O？讨论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？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？思考：光合作用生成的光合作用生成的O O2 2中的中的O O元素到底来自元素到底来自H H2 2O O还是还是COCO2 2？如何设计实验？如何设计实验？同位素示踪法实验一：希尔反应实验结论：【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验【思考讨论】探索光合作用原理的部分

29、实验光光照射下的照射下的小球藻悬浮液小球藻悬浮液CO2H2O C18O2H218O18O2O2甲组甲组乙组乙组鲁宾鲁宾(S.Ruben)(S.Ruben)和和卡门卡门(M.Kamen)(M.Kamen)用用同位素示踪同位素示踪的方法，研究了光合的方法，研究了光合作用中作用中氧的来源氧的来源。光合作用产生的光合作用产生的O O2 2来自于来自于H H2 2O O，不来源于，不来源于COCO2 2实验二：鲁宾和卡门实验对比实验对比实验相相互互对照对照【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验实验三：阿尔农实验119541954年，年，美国科学家美国科学家阿尔农阿尔

30、农等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体光照时发现，当向反应体系光照时发现，当向反应体系供给供给ADPADP、PiPi时，体系中就会有时，体系中就会有ATPATP的产生的产生。19571957年，他发现这一过程总是年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随与水的光解相伴随。光照、ADP、PiATP、O2水光解实验结论：光照下，水光解同时光照下，水光解同时ADPADP和和PiPi合成合成ATPATP材料：材料：离体叶绿体离体叶绿体处理：处理：供给供给ADPADP、PiPi，给予光照，给予光照结果：结果：叶绿体生成叶绿体生成ATPATP，同时水光解产生了氧气，同时水光解产

31、生了氧气【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验实验四：卡尔文实验1实验思路：实验思路：同位素标记同位素标记1414COCO2 2，研究，研究C C的转移路径的转移路径材料：材料：小球藻小球藻处理：处理：光照、提供光照、提供1414COCO2 2；不同时间；不同时间(几十秒、几几十秒、几秒内、秒内、1 1秒以内秒以内)把小球藻放入煮沸的酒精中，立把小球藻放入煮沸的酒精中，立刻杀死小球藻再用纸层析法分离产物，最后鉴定刻杀死小球藻再用纸层析法分离产物，最后鉴定放射性物质放射性物质结果：结果：先出现先出现1414C C3 3，最后出现，最后出现1414C C5 5

32、和和1414C C6 6这说明C的转移路径：CO2C3C5C6实验结论：光合产物中有机物的碳来自光合产物中有机物的碳来自COCO2 2【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验实验四：卡尔文实验11961年12月10日获第61届诺贝尔化学奖其他中间产物其他中间产物5秒后60秒后【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验【思考讨论】探索光合作用原理的部分实验实验六：阿尔农实验219541954年，美国科学家阿尔农的年，美国科学家阿尔农的离体叶绿体实验离体叶绿体实验过程及结果：过程及结果：组别组别条件条件过程过程现象现象1 1黑暗黑暗提供提供COCO2 2，NADPH

33、NADPH、ATPATP产生产生(CH(CH2 2O)O)2 2黑暗黑暗提供提供COCO2 2，不提供，不提供NADPHNADPH、ATPATP不产生不产生(CH(CH2 2O)O)3 3光照光照提供提供COCO2 2，不提供，不提供NADPHNADPH、ATPATP产生产生(CH(CH2 2O)O)实验结论：COCO2 2转化成转化成(CH(CH2 2O)O)需要需要_反应提供反应提供_和和_光光 NADPH NADPH ATP ATP1.1.光合作用的概念：光合作用的概念：2.2.光合反应光合反应总总反应式：反应式：6 6COCO2 21212H H2 2O O C C6 6H H1212

34、O O6 66 6O O2 2+6 6H H2 2O O光能光能叶绿体叶绿体二、光合作用的原理和应用绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，将，将二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储转化成储存着能量的存着能量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。注：注：（CHCH2 2O O）表示表示糖类糖类，光，光合作用产物一部分是合作用产物一部分是淀粉淀粉，一部分是一部分是蔗糖蔗糖.(P104).(P104)叶绿体是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？叶绿体是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？叶绿体是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？叶绿体是如何将化学能储存在糖类

35、等有机物中的？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？二、光合作用的原理和应用类囊体腔叶绿体基质类囊体膜上的一系列物质变化过程类囊体膜上的一系列物质变化过程3.ATP3.ATP特点：特点：(1)(1)ATPATP不稳定不稳定：末端磷酸基团具有较高的转移势能：末端磷酸基团具有较高的转移势能(2)(2)ATPATP水解水解的过程是的过程是释放能量释放能量的过程的过程：1molATP1molATP水解释放的能量高达水解释放的能量高达3

36、0.54kJ30.54kJ；水解时释放能量在水解时释放能量在20.92kJ/mol20.92kJ/mol以上的化合物叫以上的化合物叫高能化合物高能化合物。ATPATP是一种是一种高能磷酸化合物高能磷酸化合物酶酶腺嘌呤核糖磷酸基团ATPADP+Pi酶酶O2NADP+H+H2O光解光解光光反应阶段类囊体薄膜类囊体薄膜NADPH3.3.光合作用的过程光合作用的过程光合作用第一个阶段的化学反应，光合作用第一个阶段的化学反应，必须有光必须有光才能进行才能进行光反应阶段二、光合作用的原理和应用光、色素、酶、光、色素、酶、H H2 2O O类囊体薄膜类囊体薄膜ADP ADP Pi Pi 能量能量 ATPAT

37、P酶酶条件：条件：场所：场所：水的光解：水的光解：ATPATP的合成：的合成：物质变化：物质变化：NADPHNADPH的形成：的形成：能量转变：能量转变：H H2 2O +O +O O2 2光光色素色素2H2H+光能转变为光能转变为NADPHNADPH和和ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能NADPNADP+H+H+2e+2e-NADPH NADPH酶酶3.3.光合作用的过程光合作用的过程二、光合作用的原理和应用(1)(1)光反应阶段光反应阶段2C3CO2（CH2O）多种酶参加反应固定固定暗反应阶段叶绿体基质叶绿体基质还原还原C5光合作用第二个阶段的化学反应，光合作用第二个阶段的化学反应，

38、有光没有光都能进行有光没有光都能进行暗光反应阶段卡尔文循环3.3.光合作用的过程光合作用的过程二、光合作用的原理和应用叶绿体基叶绿体基质质酶、酶、NADPH NADPH、ATPATP、二氧化碳、二氧化碳 COCO2 2的固定：的固定：C C3 3的还原：的还原：ATPATP、NADPHNADPH中的化学能中的化学能有机物中的化学能有机物中的化学能ADP+PiATPNADP+能量能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量能量条件：条件：场所：场所：物质变化：物质变化：能量转变：能量转变：（2 2）暗反应阶段）暗反应阶段COCO2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶2C

39、2C3 3酶酶ATPATP、NADPHNADPH(CH(CH2 2O)O)C C5 53.3.光合作用的过程光合作用的过程二、光合作用的原理和应用O22C3CO2C5NADPHATPADP+PiNADP+光反应光反应暗反应暗反应H H2 20 0必须有光必须有光有无光都可有无光都可（类囊体的薄膜）（类囊体的薄膜）（叶绿体基质）（叶绿体基质）3.3.光合作用的过程光合作用的过程二、光合作用的原理和应用光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区区别别反应场所反应场所反应速度反应速度反应条件反应条件物质变化物质变化能量变化能量变化联系联系叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体的类囊体薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质

40、中需要光、色素、与光反应有关的酶需要光、色素、与光反应有关的酶有光或无光均可、有光或无光均可、COCO2 2、ATPATP、NADPH NADPH、多种酶、多种酶光能光能为为ATP和和NADPH中活跃的中活跃的化学能化学能ATPATP和和NADPHNADPH中中活跃活跃的化学能的化学能有机物中有机物中稳定稳定的化学能的化学能水的光解：水的光解：H2O 2H+O2+2e-合成合成NADPH：NADP+H+2e-NADPH合成合成ATP：ADP+Pi+能量能量 ATP光光酶酶CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3酶酶C5的再生：的再生：C3 C5C3还原：还原：C3 （CH2O）酶酶ATP、N

41、ADPH 酶酶ATP、NADPH光反应和暗反应的区别和联系光反应为暗反应提供还原剂光反应为暗反应提供还原剂(NADPH)(NADPH)和能量和能量(NADPH(NADPH和和ATP)ATP)碳反应为光反应提供碳反应为光反应提供NADPNADP+、ADPADP、PiPi较快较快较缓慢较缓慢H的转移：的转移：H2O NADPH(CH2O)+H2O C的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）O的转移：的转移：CO2 C3 (CH2O)+H2OH2O O2 6CO2+12H2O光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2CO2H2O (CH2O)O2光能光能叶绿体叶绿体二、光合作用的原理和应用

42、4.4.光合作用中元素的转移光合作用中元素的转移条件条件光照由强到弱光照由强到弱COCO2 2供应不变供应不变光照由弱到强光照由弱到强COCO2 2供应不变供应不变COCO2 2供应由充足到供应由充足到不足，光照不变不足，光照不变 COCO2 2供应由不足到供应由不足到充足，光照不变充足，光照不变 C C3 3含量含量C C5 5含量含量NADPHNADPH和和ATPATP的含量的含量（CHCH2 2O O）的合成量）的合成量条件骤变对光合作用中条件骤变对光合作用中各物质各物质(短时间内短时间内)的影响的影响增加增加减少减少减少减少减少减少减少减少增加增加增加增加增加增加减少减少增加增加增加增

43、加减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加条件条件光照由强到弱光照由强到弱COCO2 2供应不变供应不变光照由弱到强光照由弱到强COCO2 2供应不变供应不变COCO2 2供应由充足到供应由充足到不足，光照不变不足，光照不变 COCO2 2供应由不足到供应由不足到充足，光照不变充足，光照不变 C C3 3含量含量C C5 5含量含量NADPHNADPH和和ATPATP的含量的含量（CHCH2 2O O）的合成量）的合成量增加增加减少减少减少减少减少减少减少减少增加增加增加增加增加增加减少减少增加增加增加增加减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加条件条件光照由强到弱光照由强到弱COCO2 2供

44、应不变供应不变光照由弱到强光照由弱到强COCO2 2供应不变供应不变COCO2 2供应由充足到供应由充足到不足，光照不变不足，光照不变 COCO2 2供应由不足到供应由不足到充足，光照不变充足，光照不变 C C3 3含量含量C C5 5含量含量NADPHNADPH和和ATPATP的含量的含量（CHCH2 2O O）的合成量）的合成量增加增加减少减少减少减少减少减少减少减少增加增加增加增加增加增加减少减少增加增加增加增加减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响1.实验原理：根据单位根据

45、单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与光合光合作用强度的关系。作用强度的关系。叶片含有空气，叶片含有空气，上浮上浮抽气抽气叶片叶片下沉下沉叶片叶片上浮上浮光合作用光合作用产生O O2 2O O2 2充满细胞间隙2.材料用具：打孔器、打孔器、5W LED5W LED台灯、米尺、烧杯、绿叶等台灯、米尺、烧杯、绿叶等二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响3.方法步骤：(1)打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因

46、素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响(2)将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响(3)将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响(4)取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%2%的NaHCO3溶液）5.向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于强、中、弱光下二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作

47、用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响5.分组实验：分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中 并调整40W台灯距离（10、20、30cm）吸收热量，排除干扰吸收热量，排除干扰盛水玻璃柱的用处？盛水玻璃柱的用处？二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响 项目项目 烧杯烧杯 小圆形叶片小圆形叶片加富含加富含CO2的清水的清水光照强度光照强度叶片叶片浮起浮起数量数量110片片20 mL强强多多210片片20 mL中中中中310片片20 mL弱弱少少在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强

48、度也不断增强。实验结论实验结论二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响4.实验结果：二、光合作用的原理和应用【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响【探究实践】探究环境因素对光合作用强度的影响自变量光照强弱光照强弱因变量光合作用强度光合作用强度无关变量要求相同且适宜要求相同且适宜检测方法相同时间小圆形相同时间小圆形叶片浮起的数量叶片浮起的数量控制方法不同瓦数的灯或相同瓦数不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离台灯离实验装置的距离温度等用中间的盛水玻璃柱用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰吸收热量排除干扰三、化能合成作

49、用营养类型营养类型光能自养光能自养6CO6CO2 2+12H+12H2 2O OC C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2+6H+6H2 2O O光能光能叶绿体叶绿体（光合作用）（光合作用）化能化能自养自养自养型自养型异异养型养型寄生、腐生、捕食寄生、腐生、捕食不能制造有机物，利用环境中不能制造有机物，利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持生命来维持生命活动。活动。(人、动物、真菌、大部分细菌人、动物、真菌、大部分细菌)利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化无机物氧化时释放的能量将时释放的能量将COCO2 2和和H H2 2O(O(无机物无机物)合成糖类合成糖类(有机物有机物)

50、。如如:硝化细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌、硫细菌、铁细菌等。等。（化能合成作用）（化能合成作用）以以光光为能源为能源，以，以无机物无机物为原料合成为原料合成有机物有机物（糖类），并储存能量。（糖类），并储存能量。如如绿色植物。绿色植物。三、化能合成作用2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O能量能量酶酶硝硝化化细细菌菌【专题】影响光合作用的因素及应用1.1.光合作用强度光合作用强度(1)(1)概念：概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量植物在单位时间内通