能量之源光与光合作用54

1 俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么呢？我们来看一组数据：地球表面上的绿色植物每年大约制造4400 亿吨有机物；地球表面上的绿色植物每年储存的能量约 为7111018kJ，这个数字大约相当于 240000个三门峡水电站所发出的电力2光合作用探究历程场所作用原理实战演练 太阳能太阳能 太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的呢 绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？31 1、16421642年：比利时年：比利时海尔蒙特的实验海尔蒙特的实验2 2、17711771年：英年：英普里斯特利的实验普里斯特利的实验3 3、18641864年：德年：德萨克斯的实验萨克斯的实验4 4、18801880年：美年：美恩吉尔曼的实验恩吉尔曼的实验5 5、2020世纪世纪3030年代：美年代：美鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验一、光合作用探究历程4五年后五年后海尔蒙特的实验柳树增重柳树增重 74.4774.47 kgkg土壤减少土壤减少 0.060.06 kgkg 水分是建造植物体的原料水分是建造植物体的原料2.5 Kg5普里斯特利实验6绿色植物在光照下产生了氧气绿色植物在光照下产生了氧气1、蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要 的是什么气体？2、这个实验说明什么问题？7萨克斯的实验萨克斯的实验暗处理暗处理光照光照在暗在暗处放处放置几置几小时小时碘蒸气碘蒸气一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光81、为什么对天竺葵先进行暗处理？2、为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？绿叶在光合作用中产生了淀粉绿叶在光合作用中产生了淀粉 9恩吉尔曼的实验101、为什么选用水绵做为实验材料？2、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？氧气是叶绿体产生的氧气是叶绿体产生的叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所 11 返回返回光合作用氧来源的探究12最后最后,由美国科学家由美国科学家卡尔文卡尔文利用利用1414C C做试验研究：做试验研究：用用1414C C标记的标记的1414COCO2 2，供小球藻进行光合作用，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了然后追踪检测其放射性，最终探明了COCO2 2中的中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为一途径称为卡尔文循环卡尔文循环。

在在19611961年获得诺贝年获得诺贝尔化学奖尔化学奖13问题探讨问题探讨 为什么植物的叶片大多是绿色的，但有为什么植物的叶片大多是绿色的，但有时叶片也会发黄？时叶片也会发黄？因为绿叶中所含的色素主要是叶绿素，因为绿叶中所含的色素主要是叶绿素，但也有其它的一些色素但也有其它的一些色素试验回顾及问题探讨试验回顾及问题探讨 绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为什么叶绿素呈绿色？什么叶绿素呈绿色？二二、捕获光能的色素、捕获光能的色素14叶绿体中色素的提取和分离叶绿体中色素的提取和分离 【实 验】15一、实验原理一、实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素可提取叶绿体中色素2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用因而可用层析液将不同的色素分离层析液将不同的色素分离。

16二、实验程序二、实验程序 17方法与步骤：方法与步骤：称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙(防止色素被破坏细胞液呈微酸性在研磨时叶肉细胞被破坏，其中的细胞液渗出来而平常的叶绿素所处的环境是微碱性的，所以叶绿素碰到细胞液有可能会被破坏)与10ml无水乙醇（溶解色素）在研钵中快速研磨将研磨液进行过滤182.2.制备滤纸条：制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤纸条的一端剪去一个角，并在距这端将滤纸条的一端剪去一个角，并在距这端1cm1cm处处用铅笔画一条细的横线用铅笔画一条细的横线3.3.画滤液细线：画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线等滤液干后再画铅笔线均匀地画出一条细线等滤液干后再画一两次4.4.分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入烧分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口注注意：不能让滤液细线接触层析液意：不能让滤液细线接触层析液19实验结果：实验结果：20叶绿素溶液叶绿素溶液吸收可见光，用于光合作用吸收可见光，用于光合作用2.2.色素的功能：色素的功能：21色素的吸收光谱图色素的吸收光谱图 400 500 600 700nm 400 500 600 700nm 1001005050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素可 见 光 区叶叶绿绿素素：吸吸收收蓝蓝紫紫光光和和红红光光类类胡胡萝萝卜卜素素：吸吸收收蓝蓝紫紫光光22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 色色占占3/4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与光合作用有关的这些色素都存在于叶绿体与光合作用有关的这些色素都存在于叶绿体中类囊体的薄膜上中类囊体的薄膜上23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，并且在白天也开灯讨讨 论论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24外膜外膜内膜内膜基粒基粒基基质质每个基粒都由一每个基粒都由一个个圆饼状的囊个个圆饼状的囊状结构堆叠而成状结构堆叠而成这些囊状结构称这些囊状结构称为为类囊体类囊体吸收吸收光能的四种色素光能的四种色素就分布在类囊体就分布在类囊体的薄膜上的薄膜上而每个基粒都含有而每个基粒都含有两个以上的类囊体，两个以上的类囊体，多者可达多者可达100个以个以上叶绿体内有如上叶绿体内有如此多的基粒和类囊此多的基粒和类囊体，极大地扩大了体，极大地扩大了受光面积受光面积三三、叶绿体的结构、叶绿体的结构25结论结论:叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它内是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的吸收光能的色素分子色素分子，还有许多进行，还有许多进行光合作用所必需的光合作用所必需的酶酶。

26巩固练习巩固练习色素种类颜色扩散速度吸收光的颜色叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色橙黄色橙黄色黄色黄色较慢较慢较快较快最慢最慢最快最快蓝紫光和蓝紫光和红光红光蓝紫光蓝紫光2.2.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的（叶绿体的（）A.A.内膜上内膜上 B.B.基质中基质中 C.C.类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上 D.D.各部位上各部位上C27巩固练习巩固练习3.3.用纸层析法能够将叶绿体的四种色素分开的原因是（用纸层析法能够将叶绿体的四种色素分开的原因是（）A.A.四种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同四种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同B.B.四种色素随滤液在滤纸上扩散速度不同四种色素随滤液在滤纸上扩散速度不同C.C.四种色素随滤液在滤纸条上渗透速度不同四种色素随滤液在滤纸条上渗透速度不同D.D.四种色素随层析液在滤纸条上渗透速度不同四种色素随层析液在滤纸条上渗透速度不同A4.4.在叶绿体提取和分离试验中，特别要注意不能让层析液在叶绿体提取和分离试验中，特别要注意不能让层析液没及滤液细线，原因是（没及滤液细线，原因是（）A.A.滤纸条上的集中色素不能扩散滤纸条上的集中色素不能扩散B.B.色素沿滤纸条的扩散速度太慢，色素分离不明显色素沿滤纸条的扩散速度太慢，色素分离不明显C.C.层析液妨碍色素的溶解层析液妨碍色素的溶解D.D.色素被层析液溶解不能向上扩散色素被层析液溶解不能向上扩散D28巩固练习巩固练习5.5.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是（叙述正确的是（）A.A.叶绿体的色素都分布在囊状结构的膜上叶绿体的色素都分布在囊状结构的膜上B.B.叶绿体的色素分别在外膜和内膜上叶绿体的色素分别在外膜和内膜上C.C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D.D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上A6.6.把绿叶的色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的把绿叶的色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是（另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域是（）A.A.红光和蓝紫光区红光和蓝紫光区 B.B.黄光和蓝紫光区黄光和蓝紫光区 C.C.绿光和红光区绿光和红光区 D.D.黄光和绿光区黄光和绿光区A297.7.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（件是（）A.A.光照，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液光照，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液B.B.光照，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液光照，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液C.C.黑暗，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液黑暗，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液D.D.黑暗，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液黑暗，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液B8.8.下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验原理的叙述，下列关于叶绿体中色素的提取和分离实验原理的叙述，正确的是（正确的是（）A.A.加入少许二氧化硅可防止在研磨时叶绿体中的色素受到加入少许二氧化硅可防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏破坏B.B.用无水乙醇将叶绿体中的色素进行分离用无水乙醇将叶绿体中的色素进行分离C.C.滤纸条上的最上面色素带呈黄绿色滤纸条上的最上面色素带呈黄绿色D.D.溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散越快溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散越快D30思考与讨论思考与讨论：1.1.光合作用的原料、产物、场所和条件是什光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？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 2314 4、光合作用化学反应式：、光合作用化学反应式：5 5、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？分类依据是什么？）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？能量变化如何？四、光合作用的过程四、光合作用的过程32光光 反反 应应条件：条件：叶绿体叶绿体中的色中的色素素光能光能H2O水在光下分解水在光下分解O2H光、酶、色素光、酶、色素过程：过程：场所：场所：类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上物质物质物质物质H2O光光酶酶H+O2ADP+Pi+光能光能酶酶ATP能量能量能量能量光能光能光能光能ATPATP中活跃化学能中活跃化学能中活跃化学能中活跃化学能ADP+Pi酶酶ATP33暗暗 反反 应应co2C5 固固 定定2c3H供氢供氢酶酶(CH2O)糖类糖类 场所：场所：条件：条件：过程：过程：叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质酶酶酶酶多种酶多种酶参加催化参加催化co2+C5酶酶2c32c3酶酶(CH2O)C5H ATPATP酶酶ADP+Pi+能量能量物物物物质质质质能量能量能量能量ATPATP中活跃的化学能转化为中活跃的化学能转化为糖类糖类中稳定的化学能中稳定的化学能 还还 原原酶酶酶酶ATP供能供能ADP+Pi34色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)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，必光合作用的第一阶段，必须有光才能进行须有光才能进行光合作用的第二阶段，有没光合作用的第二阶段，有没有光都可以进行有光都可以进行35光合作用动画光合作用动画36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基粒类囊体薄膜上基粒类囊体薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素、酶、水、光、色素、酶、水、ADP PiADP PiHH、ATPATP、酶、酶、COCO2 2、C C5水的光解水的光解ATPATP的生成的生成COCO2 2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 有机物中稳定的化学有机物中稳定的化学能能1、光反应为暗反应准备了还原剂H和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。

37原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：能量的转移途径：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）from386 6、光合作用的实质、光合作用的实质把二氧化碳和水合成糖类等有机物把二氧化碳和水合成糖类等有机物把二氧化碳和水合成糖类等有机物把二氧化碳和水合成糖类等有机物光能光能光能光能 ATP ATP中化学能中化学能中化学能中化学能 有机物中化学能有机物中化学能有机物中化学能有机物中化学能 合成有机物合成有机物 储存能量储存能量39影响影响光合作用强度光合作用强度的因素？的因素？光照的长短与强弱；光的成分；光照的长短与强弱；光的成分；CO CO2 2的浓度；温度的浓度；温度的高低、必需矿物质元素（的高低、必需矿物质元素（N N、P P、MgMg）、水分等1、适当、适当提高提高CO2的浓度（温室大棚）；的浓度（温室大棚）；2、增加增加光照时间和光照强度；光照时间和光照强度；3、白天适当、白天适当增加增加温度，夜间适当温度，夜间适当降低降低温度；温度；4、农作物、农作物间距间距合理，选择适当的合理，选择适当的光源光源等；等；5、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；6、合理、合理灌溉灌溉，提供适当水分。

提供适当水分增加农作物产量的几点做法：增加农作物产量的几点做法：五、光合作用原理的应用五、光合作用原理的应用40化能合成作用化能合成作用自养生物自养生物 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）为原料合成糖类（糖类（有机物有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量糖类中储存着由光能转换来的能量例如例如绿色植物绿色植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的有机物现成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、真菌及大多数的细菌人、动物、真菌及大多数的细菌化能合成作用化能合成作用 利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量无机物氧化时所释放的能量来来制造有机物少数的制造有机物少数的细菌，如硝化细菌细菌，如硝化细菌光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）所需的能量来源不同（光能、化学能）41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条件下如条件下如果将环境中果将环境中C0C02 2含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的的C C3 3化合物、化合物、C C5 5化合物和化合物和ATPATP含量的变化情况依次是含量的变化情况依次是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.D.上升；下降；下降上升；下降；下降C42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原原子，子，1414C C的转移途径是（的转移途径是（）A A、COCO2 2 叶绿体叶绿体 ATP ATP B B、COCO2 2 叶绿素叶绿素 ATP ATP C C、COCO2 2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、COCO2 2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D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 CO CO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP CO ATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B43若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A.A.昼夜恒温昼夜恒温25 25 B.B.白天温度白天温度1515，夜间温度，夜间温度1515 C.C.昼夜恒温昼夜恒温15 15 D.D.白天温度白天温度2525，夜间温度，夜间温度1515 D用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O O2 2最少的是最少的是 A A绿色罩绿色罩 B B红色罩红色罩C C蓝色罩蓝色罩 D D紫色罩紫色罩A下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）A A、增大、增大O O2 2浓度浓度 B B、增大、增大COCO2 2浓度浓度 C C、增强光照、增强光照 D D、调节室温、调节室温A441 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的是（）HH2 2O ATP ADP COO ATP ADP CO2 2A.B.C.D.A.B.C.D.A454 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 DB466 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47。