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1、第四节第四节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构第第5章章 细胞的能量供应和利细胞的能量供应和利用用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用光合作用光合作用是怎样一个反应过程呢？是怎样一个反应过程呢？福安二中阮建英福安二中阮建英其其(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色)(蓝绿色蓝绿色)思考：叶绿体中色素的作用？思考：叶绿体中色素的作用？(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色)(蓝绿色蓝绿色)吸收吸收蓝紫蓝紫光光吸收吸收红光、红光、蓝紫蓝紫光光光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获不同种色素的作用是否相同呢？不同种色素的作
2、用是否相同呢？光照到物体表光照到物体表面后，该物体又将面后，该物体又将这种颜色的光反射这种颜色的光反射出来，就是我们所出来，就是我们所见到的颜色。对植见到的颜色。对植物而言，除了部分物而言，除了部分橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部分绿光被反射外，分绿光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。（二）光合作用的过程（二）光合作用的过程内膜内膜外膜外膜基质基质多种酶多种酶基粒基粒囊状结构囊状结构 色素色素和和酶酶 温故而知新温故而知新基粒基粒外膜外膜内膜内膜基质基质 类囊体类囊体二、光合作用的原理和应用二、
3、光合作用的原理和应用 光光 合合 作作 用用光合作用：光合作用：是绿色植物通过叶绿体，利是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物并化成储存着能量的有机物并且释放出氧气的过程。且释放出氧气的过程。COCO2 2 H H2 2O O叶绿体叶绿体光光有机物有机物 O O2 2 公元前公元前3 3世纪，亚里士多德世纪，亚里士多德提出，植物生长在土壤中，土壤提出，植物生长在土壤中，土壤是构成植物体的原材料。是构成植物体的原材料。一、光合作用的发现一、光合作用的发现1648海尔蒙特1771年普利斯特利1939美国鲁宾1880恩格尔曼1864萨克斯194
4、0卡尔文一、光合作用的发现一、光合作用的发现16481653年年1785发现空气组成1845德国梅耶光电2.5Kg82.5Kg5年年 土壤土壤100Kg 土壤土壤 99.9 Kg这说明了什么？这说明了什么？探究一探究一:1648164816531653年年结论：植物可以更新空气结论：植物可以更新空气实验组实验组探究二：普利斯特利的实验探究二：普利斯特利的实验1771年年 英英国国科科学学家家普普里里斯斯特特利利对照组对照组荷兰的英格豪斯的实验荷兰的英格豪斯的实验英格豪斯的英格豪斯的英格豪斯的英格豪斯的实验实验实验实验(500(500多多多多次植物更新次植物更新次植物更新次植物更新空气的实验空气
5、的实验空气的实验空气的实验)他的实验结论是什么？他的实验结论是什么？为什么有的人能够成功，而有的人却不能？为什么有的人能够成功，而有的人却不能？结论：光合作用的条件结论：光合作用的条件 光光探究三探究三:1864:1864年年 萨克斯实验萨克斯实验探究四探究四：恩格尔曼实验恩格尔曼实验1880年，恩格尔曼实验光合作用的场所是叶绿体,产物是氧气。18801880年美国科学家恩格尔曼的实验年美国科学家恩格尔曼的实验 光照下光照下极细光束极细光束照射照射好氧细菌好氧细菌讨论：讨论：讨论：讨论：恩吉尔曼的实验在设计上有什么巧妙之处？恩吉尔曼的实验在设计上有什么巧妙之处？恩吉尔曼的实验在设计上有什么巧妙
6、之处？恩吉尔曼的实验在设计上有什么巧妙之处？黑暗中黑暗中 二二是是将将临临时时装装片片放放在在黑黑暗暗并并且且没没有有空空气气的的环环境境中中，排排除除环境中光线和氧的影响；环境中光线和氧的影响；讨讨讨讨论论论论：恩恩恩恩吉吉吉吉尔尔尔尔曼曼曼曼的的的的实实实实验验验验结结结结果果果果是是是是什什什什么么么么？得得得得出出出出此此此此结结结结论论论论的的的的理由是什么？理由是什么？理由是什么？理由是什么？结论结论结论结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行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。因为好氧细菌只集中在叶绿体受光部位的光合作用的场所。因为好氧细菌只集中
7、在叶绿体受光部位的周围。周围。恩吉尔曼的实验在设计上的巧妙之处是：恩吉尔曼的实验在设计上的巧妙之处是：恩吉尔曼的实验在设计上的巧妙之处是：恩吉尔曼的实验在设计上的巧妙之处是：一是选用水绵用为实验材料，便于观察和分析研究；一是选用水绵用为实验材料，便于观察和分析研究；四四是是进进行行黑黑暗暗和和曝曝光光的的对对比比实实验验，从从而而明明确确实实验验结结果果完完全是由光照引起的。全是由光照引起的。三三是是选选用用极极细细的的光光束束照照射射，并并且且用用好好氧氧细细菌菌进进行行检检测测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；绿藻绿藻 C18O2H2
8、O O2（二）（二）鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验探究五：鲁宾、卡门的实验探究五：鲁宾、卡门的实验绿藻绿藻 CO2H218O18O2（一）（一）探究五：鲁宾、卡门的实验探究五：鲁宾、卡门的实验光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳?光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）A气体无放射性，气体无放射性，B气体具有放射性；而且等体气体具有放射性；而且等体积二者的质量比为积二者的质量比为89。光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。二氧化碳。提出问题提出问题设计实验设
9、计实验结果分析结果分析得出结论得出结论作出假设作出假设实施实验实施实验恩吉尔曼实验的结果恩吉尔曼实验的结果分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？叶绿体中的色素对不同波长的吸收的叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，主要吸收强度不同，主要吸收红光红光与与蓝紫光蓝紫光，几乎不吸收几乎不吸收绿光绿光积积极极思思考考内膜内膜外膜外膜基质基质多种酶多种酶基粒基粒囊状结构囊状结构 色素色素和和酶酶 温故而知新温故而知新 实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素a a和和和和b b在蓝光和红光在蓝光和红光在蓝光和红光在蓝光和红光部分都有很高的吸收峰，叶绿
10、体中的胡萝部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝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。卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获不同种色素的作用是否相同呢？不同种色素的作用是否相同呢？(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色)(蓝绿色蓝绿色)思考：叶绿体中色素的作用？思考：叶绿体中色素的作用？(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色)(蓝绿色蓝绿色)吸收吸收蓝紫蓝紫光光吸收吸收红光、红光、蓝紫蓝紫光光 光照到物体表光照到物体表面后，该物体又将面后，该
11、物体又将这种颜色的光反射这种颜色的光反射出来，就是我们所出来，就是我们所见到的颜色。对植见到的颜色。对植物而言，除了部分物而言，除了部分橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部分绿光被反射外，分绿光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。光合作用的魅力光合作用的魅力光下情境：光下情境：阳光下最大的魔术阳光下最大的魔术图片图片1988年，又一项有关光合作用的研究成果获年，又一项有关光合作用的研究成果获得了诺贝尔奖。得奖的评语中称得了诺贝尔奖。得奖的评语中称“光合作用是地光合作用是地球上最重要的化学反应球上最重要
12、的化学反应”。光合作用产生的有机光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？物又是怎样合成的呢？2020世纪世纪4040年代，美国年代，美国科学家卡尔文利用放科学家卡尔文利用放射性同位素射性同位素1414C C标记的标记的1414COCO2 2做实验研究这一做实验研究这一问题。最终探明问题。最终探明COCO2 2中中的碳在光合作用中转的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的化成有机物中的碳的途径，这一途径称为途径，这一途径称为卡尔文循环卡尔文循环。19611961年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主多重策略，突破难点多重策略，突破难点叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体中的色素中的色素中的色素中的色素2C2C3 3
13、CC5 5HH2 2OOOO2 2HHATPATPADP+PiADP+PiCC6 6HH1212OO6 6多种酶多种酶多种酶多种酶参加催化参加催化参加催化参加催化酶酶酶酶COCO2 2水的光解水的光解水的光解水的光解还还还还 原原原原固固固固 定定定定光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应暗反应暗反应 水的光解水的光解水的光解水的光解 ATPATP的形成的形成的形成的形成 COCO2 2的固定的固定的固定的固定 三碳化合物的还原三碳化合物的还原三碳化合物的还原三碳化合物的还原酶酶酶酶 列表比较光合作用的两个阶段列表比较光合作用的两个阶段 光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物
14、质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶、H2O 酶、酶、C5、CO2、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中ATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供HH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi。2H2O 光光 4H+O2色素、酶色素、酶光光ADP+Pi ATP色素、酶色素、酶CO2的固定的固定:CO2+C5 2C3酶酶C3的还原的还原:C3(CH2O)C5HATP酶酶酶酶 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能电能
15、电能联系联系多重策略，突破难点多重策略，突破难点（2）光合作用的实质：（二个转化）光合作用的实质：（二个转化）6CO212H2O C6H12O66O26H2O总结提升：总结提升：（1）师生共同写出光合作用总反应方程式：）师生共同写出光合作用总反应方程式：电能电能 化学能化学能无机物无机物有机物有机物 光能光能 光能光能叶绿体叶绿体（三）影响光合作用强度的环境因素（三）影响光合作用强度的环境因素光合作用强度：光合作用强度：一般是指植物在单位时间一般是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类等的内通过光合作用制造糖类等的数量。数量。6CO212H2O C6H12O66O26H2O光能光能叶绿体叶绿体
16、酶酶酶酶叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体中的色素中的色素中的色素中的色素2C2C3 3CC5 5HH2 2OOOO2 2HHATPATPADP+PiADP+PiCC6 6HH1212OO6 6多种酶多种酶多种酶多种酶参加催化参加催化参加催化参加催化COCO2 2还还还还 原原原原固固固固 定定定定酶酶酶酶水的光解水的光解水的光解水的光解光能光能光能光能光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应暗反应暗反应（三）影响光合作用强度的环境因素（三）影响光合作用强度的环境因素光合作用过程图解光合作用过程图解温度温度pH强度强度频率频率空气空气中的中的浓度浓度浇水浇水Mg2+施肥施肥影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素光照强度：光照强度：光质：光质：日变化：日变化：光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但光照增加到一时光合作用随之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。定程度，光合作用速率不再增加。白光（复色光）光合作用能力最强，单色光白光（复色光）光合作用能力最强，单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光
