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1、第第4节节能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用叶绿体中的色素叶绿素叶绿素（3/43/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（1/41/4）主要吸收蓝主要吸收蓝紫光和红光紫光和红光主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）一。捕获光能的色素和结构一。捕获光能的色素和结构叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体的结构结构结构结构由两个以上的由两个以上的类囊体类囊体组成，含组成，含色素色素和和酶酶外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质含多种光合作用所必需的含多种光合作用所必需的酶酶、少量、少量的的DN
2、ADNA温温故故二、光合作用的原理和应用1 1、光合作用的概念、光合作用的概念指绿色植物通过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水转化成储存着能量转化成储存着能量的的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。2 2、光合作用的实质、光合作用的实质合成有机物，储存能量合成有机物，储存能量结论：植物可以更新空气结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，却没有得到相有人重复了普利斯特利的实验，却没有得到相同的结果，怎么回事？同的结果，怎么回事？17791779年，荷兰的英格豪年，荷兰的英格豪斯斯普利斯特利的实验只有在普利斯特利的实验只有
3、在阳光照射阳光照射下才能成功；植物体下才能成功；植物体只有绿叶才能只有绿叶才能更新空气更新空气。到到1785年，发现了空气的组年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出成，人们才明确绿叶在光下放出的是的是O2，吸收的是吸收的是CO2。1845年，年，德国科学家梅耶根德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指据能量转化与守恒定律明确指出出：植物在进行光合作用时，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。把光能转化成化学能储存起来。光光能能化化学学能能储存在什储存在什么物质中么物质中？德国德国梅耶梅耶一一半半曝曝光光，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186418
4、64年萨克斯的实验年萨克斯的实验结论结论: :绿色叶片在光的作用下产生了淀粉绿色叶片在光的作用下产生了淀粉第一步，把植物放在暗处第一步，把植物放在暗处2424小时。这样做的小时。这样做的目的是什么？目的是什么？( (是为了让叶片中原有的营养物质消耗掉，是为了让叶片中原有的营养物质消耗掉，第二步，将同一叶片一半曝光一半遮光，光第二步，将同一叶片一半曝光一半遮光，光下培养一段时间。这又是为什么呢？下培养一段时间。这又是为什么呢？( (一半曝光一半遮光是为了进行对照，一半曝光一半遮光是为了进行对照，这遵循了这遵循了对照原则，对照原则，第三步，剪下叶片，用酒精进行脱色处理。这一第三步，剪下叶片，用酒精
5、进行脱色处理。这一步教材中并未交待，有进行的必要吗？步教材中并未交待，有进行的必要吗？( (有，脱色后，可使最后的实验结果更清晰，有，脱色后，可使最后的实验结果更清晰，这这同样是为了消除无关变量的影响。同样是为了消除无关变量的影响。) )这也是这也是为了消除原有营养物质这一无关变量的影响为了消除原有营养物质这一无关变量的影响。）。）光照与否便是该实验的实验变量。）光照与否便是该实验的实验变量。） 第四步，用碘液处理。结果曝光一半第四步，用碘液处理。结果曝光一半叶变蓝，遮光一半不变蓝。根据以上实叶变蓝，遮光一半不变蓝。根据以上实验，我们能得出怎样的结论呢？验，我们能得出怎样的结论呢？( (绿色叶
6、片在光合作用中产生了淀粉。绿色叶片在光合作用中产生了淀粉。) )教教师师点点拨拨正是因为设置了巧妙的对正是因为设置了巧妙的对照，所以才得出了以上的实验照，所以才得出了以上的实验结论。在设置对照时一定要遵结论。在设置对照时一定要遵循单一变量原则。循单一变量原则。培养探究习惯培养探究习惯在生物实验中的广泛应在生物实验中的广泛应用，科学家在知道了光合作用的原料、用，科学家在知道了光合作用的原料、条件、场所、产物之后，对光合作用又条件、场所、产物之后，对光合作用又开始了深层次的思考与探究。开始了深层次的思考与探究。随着科学技术的发展进步，特别是随着科学技术的发展进步，特别是同位素标记法同位素标记法 同
7、位素可用于追同位素可用于追踪物质的运行和变化踪物质的运行和变化规律。用同位素标记规律。用同位素标记的化合物，化学性质的化合物，化学性质不会改变。科学家通不会改变。科学家通过追踪同位素标记的过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化化合物，可以弄清化学反应的详细过程。学反应的详细过程。这种科学研究方法叫这种科学研究方法叫做做同位素标记法同位素标记法。第第一一组组光合作用产生的光合作用产生的O2来自于来自于H2O。H2180C02H20C18O2第第二二组组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成
8、的？20世纪世纪40年代，年代，卡尔文卡尔文(M.Calvin)用用14C标记的标记的CO2供供小球藻进行光合作小球藻进行光合作用实验，追踪检测用实验，追踪检测其放射性。探明其放射性。探明CO2中的中的C 在光合作用在光合作用中转化成有机物的中转化成有机物的转化途径。转化途径。卡尔文循环卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O)反应物、条件、反应物、条件、场所、生成物场所、生成物CO2H2O（CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体糖类糖类（二）光合作用过程（二）光合作用过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据: :反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能条件条件 ：光、光、 色素、色素、酶酶场所：
9、场所：物质物质变化变化水的光解：水的光解：ATP的合成：的合成：叶绿体类叶绿体类囊体薄膜上囊体薄膜上H2O H+O2光光ADPPi +能量能量 ATP酶酶光能光能1.光反应阶段光反应阶段捕获捕获光能光能能量转变：能量转变：ATP中活跃的化学能中活跃的化学能产物：产物：H、ATP、O2可见光可见光ADP+PiATP2H2OO24H酶酶吸收吸收光解光解光反应光反应光合作用的过程：光合作用的过程：基粒类囊体薄膜上基粒类囊体薄膜上色色素素条件：条件： 不需光，需多种酶不需光，需多种酶场所：场所： 基质中基质中物质物质变化变化CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATP中活跃
10、中活跃的化学能的化学能2.暗反应阶段暗反应阶段C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+Pi能量转变：能量转变：有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能产物：产物：（CH2O） 、 ADP 、 PiC52C3ADP+PiATP4H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2能能固定固定还还原原酶酶暗反应暗反应光合作用的过程：光合作用的过程：叶叶绿体基体基质中中可见光可见光ADP+PiATP2H2OO2酶酶吸收吸收光反应光反应色色素素基粒基粒类囊体薄膜上囊体薄膜上光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应阶段与暗反应阶段的比较项目项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区区别别场所场所条件条件物质物质变化
11、变化能量能量转化转化类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中光光、色素、色素、酶酶酶酶、H 、ATP(有无光均可有无光均可)1. 水的光解水的光解1. CO2的固定的固定2. C3的还原的还原联联系系1、光反应为暗反应的进行提供、光反应为暗反应的进行提供H和和ATP2、暗反应水解、暗反应水解ATP生成生成ADP和和Pi为光反为光反应应的物质的物质ATP合成提供原料合成提供原料.2.ATP的合成的合成3.ATP水解水解光能光能 ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATPATP中中活跃的化学能活跃的化学能有机物中有机物中稳定的化学能稳定的化学能 请分析光下的植物突然停止光照后，
12、请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的其体内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量化合物的含量如何变化？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 CO2+ H2O光能光能叶绿体叶绿体C C6 6H H1212O O6 6+ H+ H2 2O+ OO+ O2 23.3.光合作用反应式光合作用反应式 (1)66 126CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿
13、体叶绿体(2)光合作用反应式（计算式）光合作用反应式（计算式）光合作用实质光合作用实质能量变化：能量变化：物质变化：物质变化：整个光合作用过程中的物质变化和整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？能量变化分别是什么？ 把简单的无机把简单的无机物转变为复杂的有机物物转变为复杂的有机物 把光能转变成把光能转变成储存在有机物中的化学储存在有机物中的化学能能（三）光合作用原理的应用（三）光合作用原理的应用1 1。影响光合作用的因素有哪些呢？。影响光合作用的因素有哪些呢？COCO2 2、水份、光照、水份、光照、温度、矿质元素等温度、矿质元素等2 2。提高农作物光合作用强度的措施。提高农作物光合
14、作用强度的措施1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、施用农家肥，适当提高、施用农家肥，适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、白天适当提高温度，晚上适当降温、白天适当提高温度，晚上适当降温5 5、合理灌溉、合理灌溉6 6、合理施肥、合理施肥2 2、合理密植，间作套种、合理密植，间作套种（三）光合作用原理的应用（三）光合作用原理的应用1、光合作用强度、光合作用强度（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。（2）表示方法：）表示方法：一定时间内原料消耗量（CO2的消耗量）或产物生成量（糖类的生产量、O2的生成量） 。2、光合速率、光合速率
15、（1）真正光合速率（实际光合速率）：）真正光合速率（实际光合速率）：常用O2产生量、 CO2固定量、CO2利用量或有机物的产生量来表示（2）净光合速率：常用）净光合速率：常用O2释放量、释放量、CO2吸收量或有机物积累量、有机物的产量吸收量或有机物积累量、有机物的产量来表示来表示 例：当光合作用强度呼吸作用强度时 光合作用CO2固定量=呼吸作用产生CO2量+大气吸收大气吸收CO2量量 光合作用产生O2量=呼吸作用O2消耗量+大气O2释放量 光合作用有机物产生量呼吸作用有机物消耗量=光合作用有机物积累量（3）测定方法：）测定方法：呼吸速率：呼吸速率：将植物置于黑暗中，测定容器内CO2增加量、 O
16、2减少量或有机物减少量净光合速率：净光合速率：将植物置于光下，测定容器中CO2减少量、 O2加量或有机物的增加量3、探究影响光合作用的因素：（1）.光照：光照：(光合作用的动力光合作用的动力)光照强度、光照时间、光光照强度、光照时间、光质质适当提高光照强度、延长光照时间适当提高光照强度、延长光照时间促进光反应，产生更多的促进光反应，产生更多的ATP和和HCO2释放释放CO2吸收吸收光照强度光照强度ABC（2）.CO2浓度：浓度：光合作用的原料之一光合作用的原料之一适当提高空气中适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行浓度，促进暗反应进行CO2浓度光合速率一般情况下，光照增加，绿色植物光合作用增
17、强，但一般情况下，光照增加，绿色植物光合作用增强，但在光照最强的夏季中午，由于气孔关闭，光合作用不但不在光照最强的夏季中午，由于气孔关闭，光合作用不但不增强，反而下降。原因是：增强，反而下降。原因是： A供供给给光合作用光解的水数量不足光合作用光解的水数量不足B水光解水光解产产生的生的氢氢的数量不足的数量不足C叶叶绿绿体利用光能合成的体利用光能合成的ATP数量不足数量不足D暗反暗反应应所所需要需要CO2的的不足不足（3）.H2O：（4）.温度：（5）.矿质元素：光合速率温度原料之一原料之一影响酶活性影响酶活性叶绿素的组成元素叶绿素的组成元素g2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2H
18、NO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌三、化能合成作用三、化能合成作用自养生物：自养生物：如：绿色植物，蓝藻等如：绿色植物，蓝藻等异养生物：异养生物：人、动物、真菌、大多数细菌人、动物、真菌、大多数细菌光能自养型光能自养型化能自养型化能自养型能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放某些无机物氧化时所释放的能量的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌等少数种类的细菌化能合成作用化能合成作用2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝
19、化细菌硝化细菌 6CO 6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量酶酶如：硝化细菌等如：硝化细菌等下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用于于_ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需能量来自所需能量来自_图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_， H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5C3糖类糖类
