高中生物必修一第四節(jié)能量之源光與光合作用省公開課一等獎(jiǎng)全國示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

第四節(jié)能量之源－光與光合作用1/43一、捕捉光能色素和結(jié)構(gòu)

1、試驗(yàn)：綠葉中色素提取和分離原理：葉綠體中色素能夠溶解在無水乙醇中，能夠用來提取色素。色素在層析液中溶解度不一樣，在濾紙上擴(kuò)散速度有差異，能夠用來分離色素。2/43方法與步驟１．提取色素稱取5g左右鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許二氧化硅（充分研磨）和碳酸鈣（預(yù)防色素被破壞）與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進(jìn)行過濾。3/43方法與步驟２．制備濾紙條4/43方法與步驟３．畫濾液細(xì)線5/43２方法與步驟４．分離色素6/43試驗(yàn)結(jié)果：7/43綠葉中色素葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b8/43葉綠素溶液吸收可見光，用于光合作用2.色素功效：9/43色素吸收光譜圖

400500600700nm10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可見光區(qū)葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光葉片為何是綠色?10/43葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能四種色素就分布在類囊體薄膜上。而每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上類囊體，多者可達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此多基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積。11/434、資料分析：葉綠體功效1裝片中好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到部位集中。裝片中好氧細(xì)菌分布在葉綠體全部受光部位周圍。氧是由葉綠體釋放出來，葉綠體是光合作用場所。2結(jié)論：葉綠體被光束照射到部位是光合作用場所結(jié)論：現(xiàn)象：現(xiàn)象：沒有空氣黑暗極細(xì)光束完全光照12/43§4能量之源——光與光合作用13/43討論：恩格爾曼試驗(yàn)在設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？（1）、用水綿作試驗(yàn)材料，有細(xì)而長帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。（2）、將暫時(shí)裝片置于黑暗且沒有空氣環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2影響，從而確保試驗(yàn)?zāi)茼樌M(jìn)行。（3）、用極細(xì)光束照射，而且用好氧菌進(jìn)行檢測，能準(zhǔn)確判斷水綿細(xì)胞中放O2

部位。（4）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光對(duì)照試驗(yàn)，從而明確試驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引發(fā)。14/43結(jié)論:葉綠體是進(jìn)行光合作用場所，它內(nèi)部巨大膜表面上，不但分布著許多吸收光能色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用所必需酶。15/43二、光合作用原理和應(yīng)用光合作用探究歷程（P101－102）16/43結(jié)論：水分是植物建造本身原料。17世紀(jì)海爾蒙特栽培柳樹試驗(yàn)17/43結(jié)論：植物能夠更新空氣有些人重復(fù)了普利斯特利試驗(yàn)，得到相反結(jié)果，所以有些人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？18/431779年，荷蘭英格豪斯普利斯特利試驗(yàn)只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。到1785年，發(fā)覺了空氣組成，人們才明確綠葉在光下放出是O2，吸收是CO2。水二氧化碳氧氣光？光能化學(xué)能儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中？德國梅耶19/431864年，德國薩克斯試驗(yàn)黑暗處理一晝夜讓一張葉片二分之一曝光二分之一遮光綠葉在光下制造淀粉。用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)覺曝光二分之一呈深藍(lán)色，遮光二分之一則沒有顏色改變。光合作用釋放O2來自CO2還是H2O？結(jié)論20/43第一組光合作用產(chǎn)生O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門試驗(yàn)（同位素標(biāo)識(shí)法）結(jié)論光合作用產(chǎn)生有機(jī)物又是怎樣合成？21/43美國卡爾文用14C標(biāo)識(shí)14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中C去向，稱為卡爾文循環(huán)。22/43綠色植物經(jīng)過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量有機(jī)物，并釋放出O2過程?？偨Y(jié)光合作用的反應(yīng)式反應(yīng)物、條件、場所、生成物CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體糖類23/43年代科學(xué)家結(jié)論1771普利斯特利植物能夠更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才能夠更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲(chǔ)存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用場所。1939魯賓卡門光合作用釋放氧來自水。20世紀(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物碳來自CO224/43光合作用化學(xué)反應(yīng)式：光合作用過程光能葉綠體CO2+H2*

O

（CH2O)+*O2（1）光合作用分為哪幾個(gè)階段？分類依據(jù)是什么？（2）每個(gè)階段反應(yīng)條件、場所、物質(zhì)改變、能量改變怎樣？25/43光反應(yīng)葉綠體中色素光能H2O

水在光下分解O2[H]光、酶、色素過程：場所：類囊體薄膜上物質(zhì)H2O光[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活躍化學(xué)能ADP+Pi酶ATP26/43暗反應(yīng)co2C5固定2c3[H]供氫酶(CH2O)[糖類]場所：條件：過程：葉綠體基質(zhì)酶各種酶參加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物質(zhì)能量ATP中活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中穩(wěn)定化學(xué)能還原酶ATP供能ADP+Pi27/43色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]各種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)暗反應(yīng)光合作用總過程：28/43光反應(yīng)和暗反應(yīng)比較場所條件物質(zhì)改變能量改變光反應(yīng)暗反應(yīng)聯(lián)絡(luò)基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜葉綠體基質(zhì)中光、色素、酶、水、ADPPi[H]、ATP、酶、CO2、C5水光解ATP生成CO2固定C3還原光能→ATP中活躍化學(xué)能ATP中活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能1、光反應(yīng)為暗反應(yīng)準(zhǔn)備了還原劑[H]和能量ATP；2、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充消耗掉ADP和Pi。29/43葉綠體處不一樣條件下，C3、C5、［H］、ATP以及(CH2O)合成量動(dòng)態(tài)改變條件C3C5［H］和ATP(CH2O)合成量停頓光照CO2供給不變增加下降降低或沒有降低或沒有光照不變停頓CO2供給降低增加增加降低或沒有光照不變CO2供給不變(CH2O)運(yùn)輸受阻增加降低增加降低30/43原料和產(chǎn)物對(duì)應(yīng)關(guān)系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量轉(zhuǎn)移路徑：碳轉(zhuǎn)移路徑：光能ATP中活躍化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定化學(xué)能CO2C3（CH2O）31/43光合作用原理應(yīng)用影響光合作用強(qiáng)度原因？CO2濃度，光照長短與強(qiáng)弱；光成份；溫度高低、必需礦物質(zhì)元素、水分等。例：適當(dāng)提升CO2濃度（溫室大棚），增加光照時(shí)間和光照強(qiáng)度，農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)光源等。32/43若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表陰生植物。

BC段：隨光照強(qiáng)度不停加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不停加強(qiáng)，C點(diǎn)為光飽和點(diǎn)。A點(diǎn):光照強(qiáng)度為0此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放二氧化碳量可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，二氧化碳釋放量逐步降低，因細(xì)胞呼吸釋放二氧化碳一部分用于光合作用，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度。B點(diǎn)細(xì)胞呼吸釋放二氧化碳全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。B點(diǎn)稱為光賠償點(diǎn)(1)光照強(qiáng)度33/43(2)二氧化碳濃度①曲線分析在一定濃度范圍內(nèi)，隨二氧化碳濃度增加，植物光合作用強(qiáng)度加強(qiáng)。A點(diǎn)：表示進(jìn)行光合作用所需二氧化碳最低濃度。B點(diǎn)：表示二氧化碳飽和點(diǎn)，超出該濃度，光合強(qiáng)度不再增加。②應(yīng)用：對(duì)農(nóng)田里農(nóng)作物應(yīng)合理密植，“正其行，通其風(fēng)；對(duì)溫室作物來說，應(yīng)增施農(nóng)家肥料或使用二氧化碳發(fā)生器。BA光合作用強(qiáng)度34/43(3)溫度①曲線分析光合作用是在各種酶催化下進(jìn)行，溫度直接影響酶活性AB段：在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高，光合作用逐步增強(qiáng)B點(diǎn)表示光合作用最適溫度，此時(shí)光合速率最高；BC段表示，超出了光合作用最適溫度，隨溫度升高，光合作用強(qiáng)度逐步下降。②應(yīng)用：適時(shí)播種；溫室栽培中要保持晝夜溫差。光合作用強(qiáng)度35/43

(4)必需礦質(zhì)元素供給對(duì)光合作用影響

①影響：礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。一定范圍內(nèi)N、P、K等礦質(zhì)元素越多，光合速率越快。N是組成葉綠素、酶、ATP等元素；P是組成ATP等元素，參加葉綠體膜組成；Mg是組成葉綠素元素；K影響糖類合成和運(yùn)輸。②應(yīng)用：合理施肥。

(5)水對(duì)光合作用影響

①影響：水盡管是光合作用原料和化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)，不過水對(duì)光合作用影響在多數(shù)情況下是間接影響。缺水（蒸騰作用過強(qiáng)）造成氣孔關(guān)閉，限制二氧化碳進(jìn)入葉片；缺水引發(fā)葉片內(nèi)淀粉水解加強(qiáng)，可溶性糖過多，光合產(chǎn)物輸出遲緩等。②應(yīng)用：預(yù)防干旱，合理澆灌。36/43自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取無機(jī)物轉(zhuǎn)變成為本身組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量一類生物。四、化能合成作用異養(yǎng)生物：不能直接利用無機(jī)物制成有機(jī)物，只能把從外界攝取現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)變成本身組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量一類生物。37/43能夠利用體外環(huán)境中一些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放能量來制造有機(jī)物合成作用

比如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類細(xì)菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量38/43光合作用與有氧呼吸比較39/4340/43光反應(yīng)暗反應(yīng)有氧呼吸反應(yīng)場所葉綠體基粒類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體反應(yīng)條件光、色素和酶ATP、[H]、酶O2、酶物質(zhì)改變水光解ATP合成CO2固定CO2還原葡萄糖初步分解丙酮酸徹底分解[H]氧化能量改變光能轉(zhuǎn)化為活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能轉(zhuǎn)化為活躍化學(xué)能