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1、第第4 4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用地球上生物地球上生物能量的最终来源：能量的最终来源： 太阳能太阳能问题探讨问题探讨 有些蔬菜大棚内悬挂发有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。光的灯管，并且在白天也开灯。 讨讨 论论1.1.这种方法的好处是？不同颜色的这种方法的好处是？不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗光照对植物的光合作用会有影响吗？2.2.能否用绿光灯管来补充光源能否用绿光灯管来补充光源？为什么？为什么？ 太阳光中有能量，太阳光中有能量，我们制造出太阳能电我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的池板可以捕获其中的能量并转化为电能。能量并转
2、化为电能。 绿色植物也能绿色植物也能捕捕获并转化太阳光中的获并转化太阳光中的能量能量，那么，绿叶中，那么，绿叶中通过什么物质或结构通过什么物质或结构捕获并转化光能呢？捕获并转化光能呢？正常幼正常幼苗能进苗能进行光合行光合作用制作用制造有机造有机养料养料白化苗白化苗不能进不能进行光合行光合作用，作用，无法制无法制造有机造有机养料养料因为有能捕获光能的色素因为有能捕获光能的色素绿叶中的色素有哪些、其绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为什么叶绿颜色各怎样？为什么叶绿素呈绿色？素呈绿色？一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素实验：绿叶中色素的实验：绿叶中色素的提取和分离提取和分离一、实验原理一、实验原理
3、1.叶绿体中的色素能溶解在有机叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用溶剂无水乙醇中，所以用无水无水乙醇可提取叶绿体中色素乙醇可提取叶绿体中色素。2.根据色素在层析液中溶解度不根据色素在层析液中溶解度不同，进而随层析液在滤纸上的同，进而随层析液在滤纸上的扩散速度不同，可用扩散速度不同，可用层析液将层析液将不同的色素分离不同的色素分离。绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离操作步骤：操作步骤：1、提取色素、提取色素2、制备滤纸条、制备滤纸条3、画滤液细线、画滤液细线4、分离色素、分离色素5、观察与记录、观察与记录实验实验方法与步骤：方法与步骤：1.提取色素：称取5g左右的绿叶，剪碎
4、，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的有机酸，防止色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。2.2.制备滤纸条：制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端成滤纸条，将滤纸条的一端剪去两个剪去两个角角，并在距这端，并在距这端1cm1cm处用铅笔画一条处用铅笔画一条细的横线。细的横线。3.3.画滤液细线：画滤液细线：用毛细吸管吸取少量用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。等等滤液干后再画一两次滤液干后再画一两次。（。（画线一定画线一定要细、直、齐要细、直、齐）4.4.
5、分离绿叶中的色分离绿叶中的色素：素： 有滤液细线的一端有滤液细线的一端朝下轻轻插入层析朝下轻轻插入层析液中，随后用棉塞液中，随后用棉塞塞紧试管口。注意：塞紧试管口。注意：不能让滤液细线接不能让滤液细线接触层析液（防止色触层析液（防止色素溶解到层析液中素溶解到层析液中而得不到清晰的色而得不到清晰的色素带）素带）实验结果：实验结果：叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素（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）绿绿叶叶中中的的色色素素叶绿素和类胡萝
6、卜素的吸收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱2 2、色素对光吸收的特点、色素对光吸收的特点叶绿素：叶绿素：主要吸收主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光类胡萝卜素：类胡萝卜素：主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光问题探讨问题探讨 有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。灯管，并且在白天也开灯。1.1.这种方法的好处是？不同颜色的光这种方法的好处是？不同颜色的光 照对植物的光合作用会有影响吗？照对植物的光合作用会有影响吗？2.2.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？能否用绿光灯管来补充光源？为什么？可以提高光合作用强度；不同颜可以提高光合作用强度；不同颜色的光会
7、影响植物的光合作用。色的光会影响植物的光合作用。不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光叶绿素叶绿素 类胡类胡萝卜素萝卜素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色橙黄色橙黄色黄黄 色色吸收蓝紫光吸收蓝紫光和红光和红光吸收蓝紫光吸收蓝紫光一、捕获光能的色素一、捕获光能的色素问题：这些捕获光能的色素存在问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？于细胞中的什么部位？二、叶绿体的结构二、叶绿体的结构18171817年，两位法国科学家首次从植年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶物中分离出叶绿素，当时并不清
8、楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。绿素在植物细胞中的分布情况。18651865年，德国植物学家萨克斯研究年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为后来人们称之为叶绿体叶绿体。叶叶绿绿体体结结构构模模式式图图外膜外膜内膜内膜基粒基粒基基质质每个基粒都由一个每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些构堆叠而成。这些囊状结构称为囊状结构称为类囊类囊体体。吸收光能的四吸收光能的四种色素就分布
9、在种色素就分布在类类囊体的薄膜上。囊体的薄膜上。而每个基粒都含有两而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多个以上的类囊体，多者可达者可达100个以上。个以上。各基粒间通过膜状结各基粒间通过膜状结构相连。构相连。叶绿体内有叶绿体内有如此多的基粒和类囊如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受体，极大地扩大了受光面积。光面积。资料分析：叶绿体的功能资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体装片中好氧细菌向叶绿体被被光束照射到光束照射到的部位集中。的部位集中。装片中好氧细菌分布在装片中好氧细菌分布在叶绿叶绿体所有受光部位的周围体所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体叶绿
10、体是光合作用的场所。是光合作用的场所。2结论：结论：被被光束照射到的部位叶绿光束照射到的部位叶绿体体是光合作用的场所是光合作用的场所结论：结论：现象：现象：没有没有空气空气黑暗黑暗 极极 细细 光光 束束 完完 全全 光光 照照结论结论:叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的许多吸收光能的色素分子色素分子，还有许，还有许多进行光合作用所必需的多进行光合作用所必需的酶酶。没有叶绿体的生物都无法进行光合作没有叶绿体的生物都无法进行光合作用吗？用吗？结论：水分是植物结论：水分是植物建造自身的原料建造自身的
11、原料。1717世纪世纪海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳树实验：栽培的柳树实验：三、光合作用的探究历程三、光合作用的探究历程结论：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，得到有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，认为植物跟动物一样能使相反的结果，认为植物跟动物一样能使空气变污浊。这一结论引起人们的注意。空气变污浊。这一结论引起人们的注意。17791779年，荷兰的英格豪斯做了年，荷兰的英格豪斯做了500500多次植多次植物更新空气的实验，结果发现：物更新空气的实验，结果发现： 普利斯普利斯特利的实验只有在特利的实验只有在阳光照射阳光照射下才能成功；下才能成功；植物体只有
12、绿叶才能植物体只有绿叶才能更新空气更新空气。 直到直到1785年，发现了空气年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是下放出的是O2，吸收的是吸收的是CO2。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？1845年德国年德国梅耶梅耶18641864年，德国植物学家萨克斯的实验：年，德国植物学家萨克斯的实验：黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光绿叶在绿叶在光光下制造下制造淀粉淀粉。用碘蒸气处理这片叶，用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。没有颜
13、色变化。光合作用释放的光合作用释放的O2来自来自CO2还是还是H2O？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18020219411941年美国年美国鲁宾和卡门鲁宾和卡门实验（同位素标记法）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的？ 最后由美国科学家卡尔文利用最后由美国科学家卡尔文利用1414C C做试验做试验研究：用研究：用1414C C标记的标记的1414COCO2 2，供小球藻进行光合，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了作用，然后追踪检测其放射性，最终探
14、明了COCO2 2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径途径，这一途径称为，这一途径称为卡尔文循环卡尔文循环。在在19611961年获得诺年获得诺贝尔化学奖贝尔化学奖三、光合作用三、光合作用指指绿色植物绿色植物通过通过叶绿体叶绿体，利用，利用光光能能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存转化成储存着能量的着能量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧氧气气的过程。的过程。光合作用的概念光合作用的概念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，储存能量思考与讨论：思考与讨论： 1.1.光合作用的原料、产物、场所和光合作用的原料、产物、场所
15、和条件是什么？其化学反应式是？条件是什么？其化学反应式是？ 原料原料 CO CO2 2和和H H2 2O O； 产物产物 糖类和糖类和O O2 2； 场所场所叶绿体；叶绿体；条件条件光光 酶；酶；光合作用的反应式是：光合作用的反应式是：COCO2 2 + H+ H2 2O O 光能光能叶绿体叶绿体（CHCH2 2O O） + O+ O2 21 1、光合作用化学反应式：、光合作用化学反应式：2 2、光合作用过程、光合作用过程光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体CO2 2 + H2 2 * O （CH2 2O)+ * O2 2（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依）光合作用分为哪几个阶段？分类依
16、据是什么？据是什么？（2）每个阶段反应的条件、场所、物质）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？变化、能量变化如何？四、光合作用的过程四、光合作用的过程H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶光、色素、酶叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：H2O H + O2光能光能ATP的合成：的合成：ADPPi 能量（能量（光能光能） ATP酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中H场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化进入叶进入叶绿体基绿体基质，参质，参与暗反与暗反应应
17、供暗反应供暗反应使用使用暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATPH 、ADP+Pi叶绿体的叶绿体的基质基质中中 ATP中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等等 有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)酶酶糖类糖类H 、ATP、酶、酶场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPH色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2
18、O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：光合作用的第一阶段，光合作用的第一阶段，必须有光才能进行必须有光才能进行光合作用的第二阶段，光合作用的第二阶段，有没有光都可以进行有没有光都可以进行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联系联系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、酶色素、酶多种酶多种酶水的光解水的光解ATPATP的生成的生成 CO2CO2的固定的固定C C3 3的还原的还原光能光能ATPATP中活跃的化学能中活跃的
19、化学能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳定的有机物中稳定的化学能化学能1、光反应为暗反应准备了还原剂H和能量ATP；2 2、暗反应为光反应补充消耗掉的、暗反应为光反应补充消耗掉的ADPADP和和PiPi。原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O碳的转移途径：碳的转移途径：光能光能ATPATP中中活跃活跃的化学能的化学能(CH2O)中中稳定稳定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）fromfromfromfrom能量的转移途径：能量的转移途径：自养生物自养生物 以以光光为能源，以为能源，以CO2和和H2O（无机物无机物）为原料合成
20、糖类（为原料合成糖类（有机物有机物），糖类中储存），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如着由光能转换来的能量。例如绿色植物绿色植物。1.光能自养生物光能自养生物 利用环境中某些利用环境中某些无机物氧无机物氧化时所释放的能量化时所释放的能量来制造有机来制造有机物。少数的物。少数的细菌，如硝化细菌细菌，如硝化细菌。2.化能自养生物化能自养生物异养生物异养生物 只能利用环境中只能利用环境中现成现成的有机物的有机物来维持自身的生来维持自身的生命活动。例如命活动。例如人、动物、人、动物、真菌及大多数的细菌真菌及大多数的细菌。 光合作用光合作用有氧呼吸有氧呼吸场所场所条件条件物质变化物质变化能量变化能量变
21、化实质实质联系联系比较光合作用、呼吸作用比较光合作用、呼吸作用光光、色素、酶、色素、酶、H2O和和CO2叶绿体叶绿体细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体O2、酶、酶、H2O、C6H12O6无机物无机物有机物有机物有机物有机物无机物无机物 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能糖类等有机物中稳糖类等有机物中稳定化学能定化学能C6H12O6等有机物稳等有机物稳定的化学能定的化学能 ATP中活中活 跃化学能跃化学能和热能和热能合成有机物，储存合成有机物，储存能量能量分解有机物，释放分解有机物，释放能量能量光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）；）；呼吸作用为
22、光合作用提供原料（呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）五、光合作用原理的应用五、光合作用原理的应用1 1、光照强度、光照强度 2 2、COCO2 2浓度浓度3 3、温度、温度4 4、水和矿质元素、水和矿质元素影响光合速率的因素影响光合速率的因素例：适当提高例：适当提高CO2的浓度（温室大的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源农作物间距合理，选择适当的光源等。等。1、增加增加光照时间和光照强度光照时间和光照强度；2、适当适当提高提高CO2的浓度（温室大棚）的浓度（温室大棚）；3、白天适当、白天适当增加增加温度，夜间适当温度，夜间适
23、当降低降低温温度；度；4、合理、合理施肥施肥，提供必要的矿物质元素；，提供必要的矿物质元素；5、合理、合理灌溉灌溉，提供适当水分。，提供适当水分。6、农作物合理密植（间种、套种），增大光、农作物合理密植（间种、套种），增大光合作用面积合作用面积增加农作物产量的几点做法：增加农作物产量的几点做法：1.1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ _ 和和_;_;形成的形成的_和和_ _ 提供给暗反应。提供给暗反应。2.2.光合作用的实质是：把光合作用的实质是：把_和和_转变转变为有机物，把为有机物，把_转变成转变成_,_,贮藏在有贮藏在有机物中。机物中。3.3.在光合作
24、用中，葡萄糖是在在光合作用中，葡萄糖是在_中形成中形成的，氧气是在的，氧气是在_中形成的，中形成的，ATPATP是在是在_中形成的，中形成的，CO2CO2是在是在_固定的。固定的。水的光解水的光解形成形成ATPHATPCO2H2O光能光能化学能化学能暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应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
25、中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_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C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类1 1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（的是（ ） A A、H BH B、C C5 5化合物化合物 C C、ATP DATP D、COCO2 2B2 2、与光合作用光反应有关的是（、与光合作用光反应有关
26、的是（ ）H H2 2O ATP ADP COO ATP ADP CO2 2A. B. C. D.A. B. C. D.A3 3、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C0C02 2条件条件下。如果将环境中下。如果将环境中C0C02 2含量突然降至极低水平，此时叶含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的肉细胞内的C C3 3化合物、化合物、C C5 5化合物和化合物和ATPATP含量的变化情况依含量的变化情况依次是次是A. A. 上升；下降；上升上升；下降；上升 B. B. 下降；上升；下降下降；上升；下降 C. C. 下降；上升；上升下降；上升；上升 D.
27、D. 上升；下降；下降上升；下降；下降C4 4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（段，下列说法正确的是（ ） A.A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C.C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.D.叶绿体基质中进行暗反应叶绿体基质中进行暗反应, ,不进行光反应不进行光反应D5、光合作用过程中，产生、光合作用过程中，产生ADP和消耗和消耗ADP的的 部位在叶绿体中依次
28、为部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜外膜 内膜内膜 基质基质 类囊体膜类囊体膜 A A B B C C D DB6 6、光合作用过程的正确顺序是、光合作用过程的正确顺序是（）二氧化碳的固定二氧化碳的固定 氧气的释放氧气的释放 叶绿素吸收光能叶绿素吸收光能水的光解水的光解三碳化合物被还原三碳化合物被还原A. B. A. B. C. D.C. D.7 7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）三碳化合物五碳化合物三碳化合物五碳化合物氧气氧气8 8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有1818O O的水中，过一段时间后，分析的水中
29、，过一段时间后，分析1818O O放射性标记，放射性标记，最先（最先（ ）A A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B B、在植物体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现C C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现现 D D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现D9 9、某科学家用含有、某科学家用含有1414C C的的COCO2 2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C C原子，原子，1414C C的转移途径是（的转移途径是（ ） A A、CO2 CO2 叶绿体叶绿体 ATPATP B B、CO2 CO2 叶绿素叶绿素 ATPATP C C、CO2 CO2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、CO2 CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D1010、在光合作用过程中，能量的转移途径是、在光合作用过程中，能量的转移途径是A A、光能、光能 ATP ATP 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 B B、光能、光能 叶绿素叶绿素 ATP ATP 葡萄糖葡萄糖 C C、光能、光能 叶绿素叶绿素 COCO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP COATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B
