第2節(jié)_光合作用1

1、第2節(jié) 光合作用地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)從何而來(lái)？ 植物增加的重量=土壤減少的重量植物生長(zhǎng)在土壤中，土壤是構(gòu)建植物體的唯一原料提出疑問(wèn)提出疑問(wèn)提出假設(shè)提出假設(shè)推出結(jié)論推出結(jié)論一、光合作用的研究歷史（一）1642年（比）范赫爾蒙特的柳樹實(shí)驗(yàn)植物增加的重量=土壤減少的重量?柳樹柳樹2.3kg2.3kg泥土泥土干重干重90.8kg90.8kg泥土泥土干干重重 90.7kg90.7kg樹干、枝條樹干、枝條和根和根76.7kg76.7kg植物增加的重量土壤減少的重量提出疑問(wèn)提出疑問(wèn)提出假設(shè)提出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)五年后五年后實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)新的假設(shè)新的假設(shè)解答疑問(wèn)解答疑問(wèn)得出結(jié)論得出結(jié)論

2、分析數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù) 植物增重74.4kg， 土壤減重0.1kg植物增加的重量土壤減少的重量新的疑問(wèn)新的疑問(wèn) 植物增重的物質(zhì)來(lái)自于什么？植物增重的物質(zhì)來(lái)源于水柳樹柳樹2.3kg2.3kg泥土泥土干重干重90.8kg90.8kg泥土泥土干重干重90.7kg90.7kg樹干、枝條樹干、枝條和根和根76.7kg76.7kg五年后五年后（二）1771年（英）普里斯特利的鐘罩實(shí)驗(yàn)提出疑問(wèn)提出疑問(wèn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置裝置A-1裝置裝置B-1如何使因蠟燭燃燒和動(dòng)物呼吸變污濁的空氣得到改善植物能改善變污濁的空氣提出假設(shè)提出假設(shè)實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論得出結(jié)論解答疑問(wèn)解答疑問(wèn)植物能改善變污濁的空氣新

3、的疑問(wèn)新的疑問(wèn) 實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗裝置裝置B裝置裝置A（三）1779年（荷）英格豪斯的鐘罩實(shí)驗(yàn)提出疑問(wèn)提出疑問(wèn)提出假設(shè)提出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論得出結(jié)論解答疑問(wèn)解答疑問(wèn)普里斯特利實(shí)驗(yàn)有成功有失敗光照是植物能夠改善空氣的必要條件光照是實(shí)驗(yàn)成功的必要條件置于暗處幾小時(shí)置于暗處幾小時(shí)（四）1864年（德）薩克斯的半葉法實(shí)驗(yàn)提出疑問(wèn)提出疑問(wèn)提出假設(shè)提出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)光合作用的產(chǎn)物是什么？光合作用的產(chǎn)物是淀粉得出結(jié)論得出結(jié)論解答疑問(wèn)解答疑問(wèn)淀粉是光合作用的產(chǎn)物分析數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)（五）1939年魯賓和卡門的同位素標(biāo)記法實(shí)驗(yàn)提出疑問(wèn)提出疑問(wèn) 光合

4、作用釋放的O2來(lái)自H2O還是CO2解答疑問(wèn)解答疑問(wèn)得出結(jié)論得出結(jié)論分析數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)光合作用釋放的O2全部來(lái)自H2O提出假設(shè)提出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（六）1940s卡爾文的同位素標(biāo)記法實(shí)驗(yàn)提出疑問(wèn)提出疑問(wèn)提出假設(shè)提出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)實(shí)施實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論得出結(jié)論解答疑問(wèn)解答疑問(wèn)CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的途徑CO2經(jīng)過(guò)一系列中間步驟，最終轉(zhuǎn)化為有機(jī)物CO2經(jīng)過(guò)一系列中間步驟，最終轉(zhuǎn)化為有機(jī)物給小球藻懸浮液通14CO2。葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)外膜和內(nèi)膜外膜和內(nèi)膜（一）葉綠體二、葉綠體及其色素類囊體類囊體2、形態(tài)3、結(jié)構(gòu)1、功能進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所基粒基粒實(shí)驗(yàn)八 葉綠體中色

5、素的提取和分離一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)葉綠體色素的提取和分離方法2、了解葉綠體色素的種類三、實(shí)驗(yàn)材料 新鮮菠菜葉片二、實(shí)驗(yàn)原理1、色素提取2、色素分離色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散的速度不同，運(yùn)用紙層析法使色素在擴(kuò)散過(guò)程中分離開來(lái)色素易溶解在有機(jī)溶劑中（一）（一）葉綠體葉綠體色素的色素的提取提取取材取材研磨研磨（二）（二）葉綠體葉綠體色素的色素的分離分離制備濾紙條制備濾紙條（對(duì)稱剪去兩（對(duì)稱剪去兩側(cè)側(cè)）過(guò)濾過(guò)濾毛細(xì)管毛細(xì)管畫畫濾液細(xì)線濾液細(xì)線（細(xì)、（細(xì)、直、直、均勻均勻，重復(fù)多次）重復(fù)多次）紙紙層析層析（濾液細(xì)線不沒(méi)及層析液）（濾液細(xì)線不沒(méi)及層析液）10ml10ml無(wú)水乙醇無(wú)水乙醇分分3 3次次加入加入

6、少量少量石英砂石英砂、碳酸鈣碳酸鈣四、實(shí)驗(yàn)步驟1.5cm1.5cm19.5cm19.5cm1cm1cm5g5g除去主葉脈的葉片，剪碎除去主葉脈的葉片，剪碎濾液細(xì)線濾液細(xì)線層析液層析液胡蘿卜素（橙黃色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉黃素（黃色）葉綠素葉綠素a(a(藍(lán)綠色藍(lán)綠色) )葉綠素葉綠素b(b(黃綠色黃綠色) )紙層析結(jié)果（二）色素葉綠素2、種類1、分布類囊體膜3、功能類囊體膜類胡蘿卜素（2）將光能轉(zhuǎn)化為電能（1）選擇吸收光譜葉綠素a主要吸收藍(lán)紫光主要吸收紅橙光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素葉綠素ATPATP合成酶合成酶氧化的葉綠素氧化的葉綠素a高能高能eH2OeO2H+H+H+H+ADP+PiN

7、ADP+NADPH(CH2O)nH2O三碳化合物還原三碳化合物還原五碳化合物再生五碳化合物再生色素色素光能光能葉綠素葉綠素aO2光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng)（類囊體）（類囊體）卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)高能高能e水的光解水的光解光能光能（葉綠體基質(zhì)）（葉綠體基質(zhì)）三碳化合物三碳化合物五碳化合物五碳化合物CO2CO2固定固定ATP三、光合作用的過(guò)程三、光合作用的過(guò)程H+能量能量活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所場(chǎng)所條件條件物質(zhì)變化物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換聯(lián)系聯(lián)系類囊體類囊體葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)光、色素、酶光、色素、酶酶酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能，儲(chǔ)存的

8、化學(xué)能，儲(chǔ)存在在ATPATP和和NADPHNADPH中中1 1、光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供、光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATPATP和和NADPHNADPH1 1、水的光解、水的光解1 1、COCO2 2的固定的固定3 3、NADPHNADPH形成形成2 2、ATPATP形成形成3 3、五碳化合物再生、五碳化合物再生2 2、三碳化合物還原、三碳化合物還原2 2、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充ADPADP、PiPi和和NADPNADP+ +ATPATP和和NADPHNADPH中活躍的中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為(CH(CH2 2O)O)n n中穩(wěn)定的化學(xué)能中穩(wěn)定的化學(xué)能總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： COCO2

9、 2+2H+2H2 2O O* *(CH(CH2 2O)+HO)+H2 2O+OO+O2 2* * 光能光能葉綠體葉綠體C C3 3C C5 5NADPHNADPH和和ATPATP (CH(CH2 2O)O)n nCOCO2 2供應(yīng)不變供應(yīng)不變停止光照停止光照光照不變光照不變停止停止COCO2 2供應(yīng)供應(yīng)項(xiàng)目項(xiàng)目條件條件減少減少減少減少減少減少增加增加減少減少 增加增加增加增加減少減少（葉綠體）（葉綠體）糖類糖類淀粉淀粉合成合成蔗糖蔗糖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂質(zhì)脂質(zhì)合合成成（葉肉細(xì)胞）（葉肉細(xì)胞）組別組別沸水沸水1%NaHCO1%NaHCO3 32%NaHCO2%NaHCO3 3葉片平均上浮時(shí)間

10、葉片平均上浮時(shí)間(min)(min)5 51010151520202525COCO2 2濃度對(duì)葉圓片平均上浮時(shí)間的影響濃度對(duì)葉圓片平均上浮時(shí)間的影響202010105 5實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論1 1： 隨著隨著COCO2 2濃度濃度增加，光合作用增強(qiáng)。增加，光合作用增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論2 2： 隨著隨著光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)。增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)九 探究影響光合作用的因素二、實(shí)驗(yàn)原理排除葉肉細(xì)胞間隙的空氣（一）衡量光合作用的強(qiáng)弱相同面積的青菜葉片在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光合作用釋放O2的量。（三）真空滲水法（二）比較葉片上浮所需時(shí)間長(zhǎng)短積累在葉肉細(xì)胞間隙葉片上浮O2在水中溶解度小充以水分一

11、、實(shí)驗(yàn)材料青菜葉片葉片下沉（一）制備葉圓片1、用鉆孔器在青菜葉片上（避開主葉脈）打下40片葉圓片將10片葉圓片放入注射器中注射器吸入5mL水，排除注射器中空氣手指堵住前端管口，把活塞用力向后拉34次緩慢輕輕放開手指3、40片下沉的葉圓片放在裝有水的塑料杯中2、利用真空滲水法使葉圓片下沉三、實(shí)驗(yàn)步驟（排除細(xì)胞間隙空氣）（充以水分）探究光照強(qiáng)度的影響探究CO2濃度的影響（二）分組實(shí)驗(yàn)60W光照每只 2%NaHCO3溶液號(hào)： 煮沸后冷卻的水號(hào)： 1%NaHCO3溶液號(hào)： 2%NaHCO3溶液號(hào)： 黑暗 號(hào)： 60W光照號(hào)： 120W光照放入10片下沉的葉圓片 （分散，不重疊）放入10片下沉的葉圓片（

12、分散，不重疊）打開光源水浴記錄葉圓片上浮所需時(shí)間四、影響光合作用的因素光合作用強(qiáng)度（光合速率）：用一定量的植物（如一定量的葉面積）在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行光合作用釋放O2或消耗CO2的量來(lái)表示。環(huán)境因子（一）光光合作用的能量來(lái)源1、影響2、措施（2）溫室 延長(zhǎng)光照時(shí)間 增強(qiáng)光照強(qiáng)度 用 玻璃無(wú)色透明（主要影響 ）光反應(yīng)（1）合理密植光合速率光合速率光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度紅光和藍(lán)紫光紅光和藍(lán)紫光黃光黃光小麥產(chǎn)量與播種量的關(guān)系小麥產(chǎn)量與播種量的關(guān)系（二）CO2濃度 提高CO2濃度（1）溫室 燃燒植物秸稈 使用CO2發(fā)生器（3）合理密植 與豬圈、雞舍、鴨棚連通光合作用的原料2、措施1、影響（主要影響 反應(yīng)）增施有機(jī)肥 養(yǎng)小動(dòng)物 養(yǎng)殖食用菌、農(nóng)家肥暗（2）大田確保通風(fēng)良好適當(dāng)（三）溫度（1）直接影響酶的活性（2）間接影響細(xì)胞呼吸1、影響（2）大田（1）溫室 夜晚 覆蓋地膜 冬天2、措施 適時(shí)播種主要影響 反應(yīng)暗適當(dāng)升溫 夏天 適當(dāng)降溫適當(dāng)降溫（3）間接影響蒸