能量之源光與光合作用

實驗數(shù)據(jù)表明，每年全球通過光合作用大約同化2.0×1014kg碳，如以葡萄糖計算相當于合成4.0×1012到5.0×1012t有機物，可見植物光合作用規(guī)模之巨大。那么，植物生長的有機養(yǎng)料從何而來？眾科學家經(jīng)過不懈努力，逐步揭開了綠色植物的光合作用之謎?？键c一、回眸光合作用的的探究歷程

公元前3世紀，亞里斯多德提出，植物生長在土壤中，土壤是構成植物體的原材料。當前第1頁\共有31頁\編于星期二\13點結論：水分是植物建造自身的原料。17世紀海爾蒙特栽培的柳樹實驗思考：海爾蒙特的實驗設計有什么不足的地方？沒有考慮到空氣對光合作用的影響。當前第2頁\共有31頁\編于星期二\13點結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？當前第3頁\共有31頁\編于星期二\13點1779年，荷蘭的英格豪斯

普利斯特利的實驗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，法國科學家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧氣光？光能化學能儲存在什么物質(zhì)中？德國梅耶當前第4頁\共有31頁\編于星期二\13點一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片1864年薩克斯的實驗暗處理光照酒精脫色結論:綠色葉片在光的作用下產(chǎn)生了淀粉碘蒸汽處理當前第5頁\共有31頁\編于星期二\13點1裝片中好氧細菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。裝片中好氧細菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。2結論：葉綠體的被光束照射到的部位是光合作用的場所結論：現(xiàn)象：現(xiàn)象：沒有空氣黑暗

極細光束

完全光照1880年恩格爾曼實驗討論：恩格爾曼實驗在設計上有什么巧妙之處？材料，環(huán)境處理，對照處理光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？當前第6頁\共有31頁\編于星期二\13點第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）結論光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的？當前第7頁\共有31頁\編于星期二\13點美國卡爾文用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。當前第8頁\共有31頁\編于星期二\13點年代科學家結論1664海爾蒙特1771普利斯特利1779英格豪斯1845R.梅耶1864薩克斯1880恩格爾曼1939魯賓卡門20世紀40代卡爾文水分是植物建造自身的原料植物可以更新空氣只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學能儲存起來綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。光合作用釋放的氧來自水。光合產(chǎn)物中有機物的碳來自CO2小結當前第9頁\共有31頁\編于星期二\13點1．實驗常考易錯點

⑴薩克斯實驗中黑暗處理的目的：消耗掉葉片中原有的淀粉。曝光與遮光形成對照，檢驗試劑為碘蒸氣。

⑵恩格爾曼選用水綿做實驗材料的好處：葉綠體大且呈帶狀，便于觀察，所用細菌異化作用類型為需氧型。

⑶魯賓、卡門用的實驗方法為同位素標記法。

⑷卡爾文選用小球藻做實驗，用同位素標記法揭示了暗反應過程。當前第10頁\共有31頁\編于星期二\13點

⑴薩克斯：自身對照，自變量為是否照光(一半曝光與另一半遮光)，因變量為葉片是否制造出淀粉。

⑵魯賓和卡門：相互對照，自變量為標記物質(zhì)(H218O與C18O2)，因變量為O2的放射性。

⑶普利斯特利：密閉的玻璃罩是否加植物為自變量，蠟燭燃燒時間或小鼠存活時間為因變量。2．上述實驗中對照實驗設置當前第11頁\共有31頁\編于星期二\13點保實驗能夠正常進行。

⑶觀測指標設計得妙：通過好氧細菌的分布進行檢測，從而能夠準確地判斷出水綿細胞中釋放氧的部位。

⑷實驗對照設計得妙：進行黑暗(局部光照)和曝光的對比實驗，從而明確實驗結果完全是由光照引起的。3．恩格爾曼實驗方法的巧妙之處

⑴實驗材料選得妙：用水綿作為實驗材料。水綿不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細胞中，便于觀察和分析研究。

⑵排除干擾的方法妙：實驗成功的關鍵之一在于控制無關變量和減少額外變量，恩格爾曼將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧的影響，從而確當前第12頁\共有31頁\編于星期二\13點BC命題探究題組突破當前第13頁\共有31頁\編于星期二\13點考點四、捕獲光能的色素和葉綠體結構1.實驗：綠葉中色素的提取和分離（P73）1.實驗原理：提取：葉綠體中的色素可以溶解在無水乙醇中，可以用來提取色素。分離：色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙上的擴散速度有差別，可以用來分離色素。2.方法步驟：

1.提取綠葉中的色素2.制備濾紙條

3.畫濾液細線4.分離綠葉中的色素

5.觀察和記錄當前第14頁\共有31頁\編于星期二\13點方法與步驟稱取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(中和細胞中的酸，防止鎂從葉綠素分子中移出)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進行過濾。當前第15頁\共有31頁\編于星期二\13點制備濾紙條當前第16頁\共有31頁\編于星期二\13點畫濾液細線注意：畫濾液細線要重復２－３次，以便色素帶清晰；濾液細線要細、直，防止色素帶重疊；當前第17頁\共有31頁\編于星期二\13點色素分離及實驗結果1.濾紙上的濾液細線，為什么不能觸及層析液？2.濾紙上的色素由上到下的順序是什么？每種色素的顏色是？寬窄不同說明了什么？當前第18頁\共有31頁\編于星期二\13點綠葉中的色素有4種，可以歸納為兩類：綠葉中的色素葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）（含量最多）（溶解度最大）（溶解度最小）思考：色素真的能吸收光能嗎？當前第19頁\共有31頁\編于星期二\13點葉綠素溶液吸收可見光，用于光合作用2.色素的功能：當前第20頁\共有31頁\編于星期二\13點色素的吸收光譜圖400500600700nm10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可見光區(qū)葉綠素：吸收藍紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍紫光思考：樹葉為什么是綠色？問題探討。問題：這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位？當前第21頁\共有31頁\編于星期二\13點分析：為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋則葉片金黃呢？由于葉綠素的含量大大超過類胡羅卜素，而使類胡羅卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色由于葉綠素比類胡羅卜素易受到低溫的破壞，秋季低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡羅卜素的顏色顯示出來當前第22頁\共有31頁\編于星期二\13點P74高分點播P752P3278P74題組突破當前第23頁\共有31頁\編于星期二\13點

1865年，德國植物學家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細胞中，而是集中在一個更小的結構里，后來人們稱之為葉綠體。2.葉綠體分離葉綠體的方法：差速離心法當前第24頁\共有31頁\編于星期二\13點二、葉綠體的結構和功能內(nèi)膜外膜基質(zhì)多種酶基粒類囊體

色素和酶而每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可達100個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地擴大了受光面積。

這些囊狀結構稱為類囊體，吸收光能的四種色素，就分布在類囊體的薄膜上。P71題組1、2當前第25頁\共有31頁\編于星期二\13點考點二、光合作用過程劃分依據(jù):反應過程是否需要光能光反應暗反應當前第26頁\共有31頁\編于星期二\13點H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應階段光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學能貯存在ATP中[H]場所：條件：能量變化物質(zhì)變化進入葉綠體基質(zhì)，參與暗反應供暗反應使用當前第27頁\共有31頁\編于星期二\13點暗反應階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學能2C3(CH2O)＋C5+H2O酶糖類[H]、ATP、酶場所：條件：能量變化物質(zhì)變化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3葉綠體基質(zhì)多種酶糖類ATP[H]當前第28頁\共有31頁\編于星期二\13點色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應暗反應光合作用總過程：H2O當前第29頁\共有31頁\編于星期二\13點（1）圖中字母代表的物質(zhì)分別是__?（2）反應③的名稱是__________，反應⑤的名稱是____________。

下圖為植物光合作用示意圖，請據(jù)圖回答：

水的光解C3的還原色素ATPO2[H]C3C5ADPCO2懂得辨圖：P70命題探究當前第30頁\共有31頁\編于星期二\13點光反應階段與暗反應階段的比較項目光反應階段暗反應階段區(qū)別場所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化類囊體的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中需光、色素和酶不需光、色素;需多種酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)化為糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能水的光解：2H2O

光

4[H]+O2光ADP+PiATP酶