光與光合作用

第2節(jié)能量之源——光與光合作用

俗話說(shuō)：“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”，為什么呢？我們來(lái)看一組數(shù)據(jù)：①地球表面上的綠色植物每年大約制造4400億噸有機(jī)物；②地球表面上的綠色植物每年儲(chǔ)存的能量約為7．11×1018kJ，這個(gè)數(shù)字大約相當(dāng)于240000個(gè)三門峽水電站所發(fā)出的電力。光合作用探究歷程場(chǎng)所作用原理實(shí)戰(zhàn)演練

太陽(yáng)能？太陽(yáng)的光能又是通過(guò)什么途徑進(jìn)入植物體內(nèi)的呢

綠色植物儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量來(lái)自哪呢？1、1642年：比利時(shí)——海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)2、1771年：英——普里斯特利的實(shí)驗(yàn)3、1864年：德——薩克斯的實(shí)驗(yàn)4、1880年：美——恩吉爾曼的實(shí)驗(yàn)5、20世紀(jì)30年代：美——魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)一、光合作用探究歷程五年后海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)柳樹增重74.47

kg土壤減少0.06

kg水分是建造植物體的原料2.5Kg普里斯特利實(shí)驗(yàn)綠色植物在光照下產(chǎn)生了氧氣1、蠟燭燃燒和小白鼠呼吸需要的是什么氣體？2、這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明什么問(wèn)題？薩克斯的實(shí)驗(yàn)暗處理光照在暗處放置幾小時(shí)碘蒸氣一半曝光，一半遮光1、為什么對(duì)天竺葵先進(jìn)行暗處理？2、為什么讓葉片的一半曝光，

另一半遮光呢？綠葉在光合作用中產(chǎn)生了淀粉恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)1、為什么選用水綿做為實(shí)驗(yàn)材料？2、為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？氧氣是葉綠體產(chǎn)生的葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所

返回光合作用氧來(lái)源的探究最后,由美國(guó)科學(xué)家卡爾文利用14C做試驗(yàn)研究：用14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測(cè)其放射性，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。在1961年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)問(wèn)題探討

為什么植物的葉片大多是綠色的，但有時(shí)葉片也會(huì)發(fā)黃？

因?yàn)榫G葉中所含的色素主要是葉綠素，但也有其它的一些色素。試驗(yàn)回顧及問(wèn)題探討

綠葉中的色素有哪些、其顏色各怎樣？為什么葉綠素呈綠色？二、捕獲光能的色素方法與步驟：稱取5g左右的鮮葉，剪碎，放入研缽中。加少許的石英砂（充分研磨）和碳酸鈣(防止色素被破壞)與10ml無(wú)水乙醇（溶解色素）。在研缽中快速研磨。將研磨液進(jìn)行過(guò)濾。2.制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成濾紙條，將濾紙條的一端剪去一個(gè)角，并在距這端1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線。3.畫濾液細(xì)線：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線。等濾液干后再畫一兩次。4.分離綠葉中的色素：將適量的層析液倒入燒杯中，將濾紙條（有濾液細(xì)線的一端朝下）輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意：不能讓濾液細(xì)線接觸層析液實(shí)驗(yàn)結(jié)果：葉綠素溶液吸收可見光，用于光合作用2.色素的功能：色素的吸收光譜圖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)紫光葉綠素

類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色占3/4吸收藍(lán)紫光和紅光吸收藍(lán)紫光與光合作用有關(guān)的這些色素都存在于葉綠體中類囊體的薄膜上問(wèn)題探討

有些蔬菜大棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管，并且在白天也開燈。討論1.這種方法的好處是？不同顏色的光照對(duì)植物的光合作用會(huì)有影響嗎？2.能否用綠光燈管來(lái)補(bǔ)充光源？為什么？可以提高光合作用強(qiáng)度；不同顏色的光會(huì)影響植物的光合作用。不能；因?yàn)槿~綠素基本上不吸收綠光外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。而每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上的類囊體，多者可達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積。三、葉綠體的結(jié)構(gòu)結(jié)論:葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，它內(nèi)部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。鞏固練習(xí)色素種類顏色擴(kuò)散速度吸收光的顏色葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素藍(lán)綠色黃綠色橙黃色黃色較慢較快最慢最快藍(lán)紫光和紅光藍(lán)紫光2.葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，光能的吸收發(fā)生在葉綠體的（）A.內(nèi)膜上B.基質(zhì)中C.類囊體的薄膜上D.各部位上C鞏固練習(xí)3.用紙層析法能夠?qū)⑷~綠體的四種色素分開的原因是（）A.四種色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同B.四種色素隨濾液在濾紙上擴(kuò)散速度不同C.四種色素隨濾液在濾紙條上滲透速度不同D.四種色素隨層析液在濾紙條上滲透速度不同A4.在葉綠體提取和分離試驗(yàn)中，特別要注意不能讓層析液沒及濾液細(xì)線，原因是（）A.濾紙條上的集中色素不能擴(kuò)散B.色素沿濾紙條的擴(kuò)散速度太慢，色素分離不明顯C.層析液妨礙色素的溶解D.色素被層析液溶解不能向上擴(kuò)散D鞏固練習(xí)5.葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是（）A.葉綠體的色素都分布在囊狀結(jié)構(gòu)的膜上B.葉綠體的色素分別在外膜和內(nèi)膜上C.光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D.光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上A6.把綠葉的色素溶液放在自然光源和三棱鏡之間，從鏡的另一側(cè)觀察連續(xù)光譜中變暗的主要區(qū)域是（）A.紅光和藍(lán)紫光區(qū)B.黃光和藍(lán)紫光區(qū)C.綠光和紅光區(qū)D.黃光和綠光區(qū)A7.為證實(shí)葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝片需要給予一定的條件，這些條件是（）A.光照，有空氣，臨時(shí)裝片中無(wú)碳酸氫鈉稀溶液B.光照，無(wú)空氣，臨時(shí)裝片中有碳酸氫鈉稀溶液C.黑暗，有空氣，臨時(shí)裝片中無(wú)碳酸氫鈉稀溶液D.黑暗，無(wú)空氣，臨時(shí)裝片中有碳酸氫鈉稀溶液B8.下列關(guān)于葉綠體中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)原理的敘述，正確的是（）A.加入少許二氧化硅可防止在研磨時(shí)葉綠體中的色素受到破壞B.用無(wú)水乙醇將葉綠體中的色素進(jìn)行分離C.濾紙條上的最上面色素帶呈黃綠色D.溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上擴(kuò)散越快D思考與討論：

1.光合作用的原料、產(chǎn)物、場(chǎng)所和條件是什么？其化學(xué)反應(yīng)式是？

原料—CO2和H2O；產(chǎn)物—糖類和O2；場(chǎng)所—葉綠體；條件—光酶；光合作用的反應(yīng)式是：CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O24、光合作用化學(xué)反應(yīng)式：5、光合作用過(guò)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)的條件、場(chǎng)所、物質(zhì)變化、能量變化如何？四、光合作用的過(guò)程光反應(yīng)條件：葉綠體中的色素光能H2O

水在光下分解O2[H]光、酶、色素過(guò)程：場(chǎng)所：類囊體的薄膜上物質(zhì)H2O光酶[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活躍化學(xué)能ADP+Pi酶ATP暗反應(yīng)co2C5固定2c3[H]供氫酶(CH2O)[糖類]場(chǎng)所：條件：過(guò)程：葉綠體基質(zhì)酶多種酶參加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物質(zhì)能量ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中穩(wěn)定的化學(xué)能還原酶ATP供能ADP+Pi色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(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(guò)程：光合作用的第一階段，必須有光才能進(jìn)行光合作用的第二階段，有沒有光都可以進(jìn)行光合作用動(dòng)畫光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較場(chǎng)所條件物質(zhì)變化能量變化光反應(yīng)暗反應(yīng)聯(lián)系基粒類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)中光、色素、酶、水、ADPPi[H]、ATP、酶、CO2、C5水的光解ATP的生成CO2的固定C3的還原光能→ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(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)充消耗掉的ADP和Pi。光反應(yīng)H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：光合磷酸化：暗反應(yīng)CO2的還原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶總結(jié)：原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉(zhuǎn)移途徑：碳的轉(zhuǎn)移途徑：光能ATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2C3（CH2O）fromfromfromfrom6、光合作用的實(shí)質(zhì)把二氧化碳和水合成糖類等有機(jī)物。

光能ATP中化學(xué)能有機(jī)物中化學(xué)能

合成有機(jī)物儲(chǔ)存能量影響光合作用強(qiáng)度的因素？光照的長(zhǎng)短與強(qiáng)弱；光的成分；CO2的濃度；溫度的高低、必需礦物質(zhì)元素（N、P、Mg）、水分等。1、適當(dāng)提高CO2的濃度（溫室大棚）；2、增加光照時(shí)間和光照強(qiáng)度；3、白天適當(dāng)增加溫度，夜間適當(dāng)降低溫度；4、農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹龋?、合理施肥，提供必要的礦物質(zhì)元素；6、合理灌溉，提供適當(dāng)水分。增加農(nóng)作物產(chǎn)量的幾點(diǎn)做法：五、光合作用原理的應(yīng)用新陳代謝同化作用把從外界環(huán)境中獲取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)儲(chǔ)存能量異化作用分解自身的一部分組成物質(zhì)，把分解的最終產(chǎn)物排出體外釋放能量同時(shí)進(jìn)行物質(zhì)代謝能量代謝一、新陳代謝的概念同化作用自養(yǎng)生物以光為能源，以CO2和H2O（無(wú)機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來(lái)的能量。例如綠色植物。異養(yǎng)生物只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身的生命活動(dòng)。例如人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌?；芎铣勺饔美铆h(huán)境中某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物。少數(shù)的細(xì)菌，如硝化細(xì)菌。光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物所需的能量來(lái)源不同（光能、化學(xué)能）1、綠色植物的同化作用的過(guò)程如何？2、硝化細(xì)菌是生活在土壤中的一種細(xì)菌，它的同化作用過(guò)程如下：思考其同化作用的類型是什么？2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O23、光合作用和化能合成作用的主要區(qū)別是什么？二、新陳代謝的基本類型（一）同化作用的類型異養(yǎng)型的方式有如下幾種：自養(yǎng)型和異養(yǎng)型有何本質(zhì)區(qū)別？①捕食型：捕食環(huán)境中的各種生物。包括絕大多數(shù)動(dòng)物。

②腐生型：分解生物的遺體、糞便或脫落物來(lái)獲得營(yíng)養(yǎng)。包括絕大多數(shù)真菌、細(xì)菌等微生物

③寄生型：從活生物身上奪取營(yíng)養(yǎng)來(lái)養(yǎng)活自己。如蛔蟲、某些細(xì)菌、病毒等。（二）異化作用的類型1、大多數(shù)生物的異化作用過(guò)程中，將有機(jī)物氧化分解的方式是什么？2、制泡菜時(shí)，要將泡菜壇子密封，這說(shuō)明乳酸菌在異化作用時(shí)分解有機(jī)物的方式是什么？3、需氧型生物能否進(jìn)行無(wú)氧呼吸？厭氧型生物能否進(jìn)行有氧呼吸？4、新陳代謝類型除了以上基本類型外，還有沒有中間過(guò)渡類型？總結(jié)：新陳代謝的基本類型同化作用類型自養(yǎng)型異養(yǎng)型：概念、實(shí)例光能自養(yǎng)型：化能自養(yǎng)型：無(wú)機(jī)物有機(jī)物光能無(wú)機(jī)物有機(jī)物化學(xué)能如：綠色植物如：硝化細(xì)菌異化作用類型需氧型（有氧呼吸型）厭氧型（無(wú)氧呼吸型）兼氧型（既能進(jìn)行有氧呼吸也能進(jìn)行無(wú)氧呼吸）概念、實(shí)例概念、實(shí)例比較本質(zhì)區(qū)別比較新陳代謝全過(guò)程的類型異養(yǎng)厭氧型乳酸菌、破傷風(fēng)桿菌、蛔蟲等少數(shù)生物自養(yǎng)厭氧型綠硫細(xì)菌等極少數(shù)微生物厭氧型異養(yǎng)需氧型絕大多數(shù)動(dòng)物、微生物和極少數(shù)植物自養(yǎng)需氧型各種綠色植物、硝化細(xì)菌等需氧型異養(yǎng)型自養(yǎng)型同化類型異化類型（多選）中耕松土有利于提高農(nóng)作物產(chǎn)量，其原因包括：（）A促進(jìn)根的有氧呼吸，促進(jìn)礦質(zhì)元素的吸收B有利于硝化細(xì)菌的大量繁殖，提高對(duì)NH3的利用率C抑制反硝化細(xì)菌的活動(dòng)，抑制硝酸鹽轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽并形成氮?dú)釪有利于某些固氮微生物的活動(dòng)，提高土壤中的氮素ABCD存在于土壤中及正常人呼吸道內(nèi)的破傷風(fēng)桿菌不會(huì)使人致病，當(dāng)深而窄的傷口感染破傷風(fēng)桿菌后，由于其大量繁殖而致病。破傷風(fēng)桿菌的代謝類型是：（）

A自養(yǎng)需氧型B自養(yǎng)厭氧型C異養(yǎng)需氧型D異養(yǎng)厭氧型D葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_______和____________;形成的________和__________提供給暗反應(yīng)。光合作用的實(shí)質(zhì)是：把______和_______轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物，把_______轉(zhuǎn)變成_______,貯藏在有機(jī)物中。在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧氣是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。水的光解形成ATP[H]ATPCO2H2O光能化學(xué)能暗反應(yīng)光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)練一練下圖是光合作用過(guò)程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題：①圖中A是______,B是_______,它來(lái)自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的______部位，用于_________。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來(lái)自______④圖中G________,F是__________,J是_____________⑤圖中的H表示_______，I表示________，H為I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基質(zhì)用作還原劑，還原C3ATP光能光反應(yīng)[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類暗反應(yīng)將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C某科學(xué)家用含有14C的CO2來(lái)追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)移途徑是（）A、CO2葉綠體ATPB、CO2葉綠素ATPC、CO2乙醇糖類D、CO2三碳化合物糖類D在光合作用過(guò)程中，能量的轉(zhuǎn)移途徑是A、光能ATP葉綠素葡萄糖B、光能葉綠素ATP葡萄糖C、光能葉綠素CO2葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B若白天光照充足，下列哪種條件對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)有利

A.晝夜恒溫25℃B.白天溫度15℃，夜間溫度15℃C.晝夜恒溫15℃D.白天溫度25℃，夜間溫度15℃

D用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長(zhǎng)狀況相同的天竺葵，光照相同的時(shí)間后，罩內(nèi)O2最少的是[]A．綠色罩B．紅色罩C．藍(lán)色罩D．紫色罩A下列措施中，不會(huì)提高溫室蔬菜產(chǎn)量的是（）

A、增大O2濃度B、增大CO2濃度C、增強(qiáng)光照D、調(diào)節(jié)室溫A光合作用的過(guò)程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，下列說(shuō)法正確的是（）A.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)B.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行光反應(yīng)C.葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)D.葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng),不進(jìn)行光反應(yīng)D光合作用過(guò)程中，產(chǎn)生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內(nèi)膜③基質(zhì)④類囊體膜A．③②B．③④C．①②D．④③B光合作用過(guò)程的正確順序是（）①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤