能量之源-光與光合作用公開課

能量之源—光與光合作用公開課俗話說：“萬物生長靠太陽”，為什么這么說呢？我們來看一組數(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。綠色植物儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量來自哪里呢？第四節(jié)

能量之源—光與光合作用一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)二光合作用的原理和應(yīng)用太陽的光能又是通過什么途徑進(jìn)入植物體內(nèi)的？植物細(xì)胞為什么能捕獲光能呢？捕獲光能的色素葉綠體的結(jié)構(gòu)一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)綠葉中會(huì)有哪些種類的色素呢？它們分別是什么顏色的？各種色素在綠葉的含量相同嗎？捕獲光能的色素想一想，該怎么辦？綠葉中色素的提取和分離操作步驟：提取色素制備濾紙條畫濾液細(xì)線分離色素觀察與記錄一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)對大多數(shù)生物，活細(xì)胞所需能量的最終源頭是_______。太陽能捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？想一想1、韭黃和蒜黃是怎樣培養(yǎng)出來的？2、葉綠素的形成需要哪些條件？葉綠素占到葉綠體中色素總量的3/4，是光合作用中的主要色素。為什么植物的葉片呈現(xiàn)綠色？

光照到物體表面后，該物體又將這種顏色的光反射出來，就是我們所見到的顏色。對植物而言，除了部分橙光、黃光和大部分綠光被反射外，其他的基本上都被葉綠素分子吸收了，所以植物的葉片呈現(xiàn)綠色。葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光葉片為什么往往是綠色的呢？葉綠素中的吸收光譜0400500600700nm50100葉綠素b葉綠素a這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位呢？葉綠體的結(jié)構(gòu)1880年，恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)隔絕空氣黑暗，用極細(xì)光束照射完全暴露在光下水綿和好氧細(xì)菌的裝片結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。光合作用需要光照。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。葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，它內(nèi)部巨大膜表面上，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。光合作用在葉綠體中是怎樣進(jìn)行的呢？光合作用的探究歷程結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。17世紀(jì)海爾蒙特栽培的柳樹實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物可以更新空氣有人重復(fù)了普利斯特利的實(shí)驗(yàn)，得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？1779年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯的實(shí)驗(yàn)；1785年，明確綠葉在光下放出的是氧氣，吸收的是二氧化碳；1845年，梅耶指出，植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來；1864年，（德）薩克斯的實(shí)驗(yàn)1864年，（德）薩克斯的實(shí)驗(yàn)綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉；20世紀(jì)30年代，魯賓和卡門（美）的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自水，而不是來自CO2。光合作用的概念：是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。什么是光合作用呢？光合作用的原理和應(yīng)用（一）光合作用的過程CO2+H2O*(CH2O)+O2*總反應(yīng)式:包括兩個(gè)階段:1.光反應(yīng)2.暗反應(yīng)葉綠體光暗反應(yīng)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)光合作用的過程過程：光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的比較葉綠體基粒囊狀結(jié)構(gòu)中葉綠體基質(zhì)中光、色素和酶ATP、NADPH、多種酶光能轉(zhuǎn)換成電能再變成活躍的化學(xué)能（ATP、NADPH中）活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi

→ATP光酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3三碳的還原2C3→→C6H12O6酶酶ATP[H]光光合作用的重要意義包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物的生存提供了物質(zhì)來源和能量來源維持大氣中氧氣和二氧化碳含量的相對穩(wěn)定促進(jìn)生物進(jìn)化從物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變的過程來看，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝1、光照強(qiáng)度CO2吸收量CO2釋放量光照強(qiáng)度在黑暗中呼吸所釋放出的CO2量光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)ABCA點(diǎn)處光照強(qiáng)度=0，不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用B點(diǎn)處CO2吸收量=CO2釋放量，也就是CO2的凈含量為0，此時(shí)的光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)。C點(diǎn)處所對應(yīng)的光照強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)，也就是即使光照強(qiáng)度再增加，光合作用強(qiáng)度也增加很少總光合作用：植物在光照下制造的有機(jī)物的總量（吸收的CO2總量）。凈光合作用：在光照下制造的有機(jī)物總量（或吸收CO2總量）中扣除掉在這一段時(shí)間中植物進(jìn)行呼吸作用所消耗的有機(jī)物（或釋放的CO2）后，凈增的有機(jī)物的量。CO2吸收量CO2釋放量光照強(qiáng)度凈光合作用總光合作用2、溫度溫度CO2吸收或釋放量光合作用呼吸作用在一定溫度范圍內(nèi)，提高溫度可以提高酶的活性，加快反應(yīng)速度。在一定光照強(qiáng)度下，提高溫度可以促進(jìn)光合作用，同樣也可以促進(jìn)呼吸作用4、礦質(zhì)元素1）氮是催化光合作用過程各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分2）磷也是NADP+和ATP的要組成成分，在維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能上起著重要作用3）鉀綠色植物通過光合作用合成糖類、以及將糖類運(yùn)輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官，都需要鉀4）鎂是葉綠素的重要組成成分，沒有鎂就不能合成葉綠素影響光合作用的因素①光照強(qiáng)度真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率③CO2濃度b:CO2的補(bǔ)償點(diǎn)c:CO2的飽和點(diǎn)a—b:CO2太低，農(nóng)作物消耗光合產(chǎn)物；b—c:隨CO2的濃度增加，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)；c—d:CO2濃度再增加，光合作用強(qiáng)度保持不變；d—e:CO2深度超過一定限度，將引起原生質(zhì)體中毒或氣孔關(guān)閉，抑制光合作用。acbde

影響光能利用率的因素在生產(chǎn)中的應(yīng)用：延長光合作用時(shí)間增加光合作用面積光能利用率光合作用效率(輪作)(合理密植：間種、套種)1、光照強(qiáng)度、光質(zhì)2、CO2濃度3、溫度4、礦質(zhì)元素（合理施肥）5、水（合理灌溉）①圖中A點(diǎn)含義：

；②B點(diǎn)含義：

；③C點(diǎn)表示：

；④若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表

植物。

光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等，稱為光補(bǔ)償點(diǎn)光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)，稱為光飽和點(diǎn)陰生AB光照強(qiáng)度0吸收CO2陽生植物陰生植物B：光補(bǔ)償點(diǎn)C：光飽和點(diǎn)應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。C光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)：陽生植物陰生植物>圖中A點(diǎn)表示：

。CO2濃度達(dá)到植物所需的最大值，光合速率不再上升①光合作用是在

的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響

；②B點(diǎn)表示：

；③BC段表示：

；

酶的活性酶此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降若白天光照充足，下列哪種條件對農(nóng)作物增產(chǎn)有利

A.晝夜恒溫25℃B.白天溫度25℃，夜間溫度15℃C.晝夜恒溫15℃D.白天溫度30℃，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五、光合作用和呼吸作用中的化學(xué)計(jì)算光合作用反應(yīng)式：6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O呼吸作用反應(yīng)式：有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O無氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2(植物)實(shí)測CO2吸收量＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2釋放量實(shí)測O2釋放量＝光合作用O2釋放量-呼吸作用O2消耗量【例題1】測定植物光合作用的速率，最簡單有效的方法是測定：A.植物體內(nèi)葡萄糖的氧化量B.植物體內(nèi)葉綠體的含量C.二氧化碳的消耗量D.植物體內(nèi)水的消耗量【例題2】如果做一個(gè)實(shí)驗(yàn)測定藻類植物是否完成光反應(yīng),最好是檢測其:A.葡萄糖的形成B.淀粉的形成C.氧氣的釋放D.CO2的吸收量〖例3〗將某一綠色植物置于密閉的玻璃容器內(nèi)，在一定條件下不給光照，CO2的含量每小時(shí)增加8mg，給予充足光照后，容器內(nèi)CO2的含量每小時(shí)減少36mg，若上述光照條件下光合作用每小時(shí)能產(chǎn)生葡萄糖30mg，請回答：（1）比較在上述條件下，光照時(shí)呼吸作用的強(qiáng)度與黑暗時(shí)呼吸作用的強(qiáng)度差是

mg。（2）在光照時(shí)，該植物每小時(shí)葡萄糖凈生產(chǎn)量是

mg。（3）若一晝夜中先光照4小時(shí)，接著放置在黑暗情況下20小時(shí)，該植物體內(nèi)有機(jī)物含量變化是（填增加或減少）

。（4）若要使這株植物有更多的有機(jī)物積累，你認(rèn)為可采取的措施是:

。024.5減少①延長光照時(shí)間；②降低夜間溫度；③增加CO2濃度?；芎铣勺饔米匀唤缰猩贁?shù)種類的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒有色素，不能進(jìn)行光合作用，但是能夠體外環(huán)境中某些無機(jī)物釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用?；芎铣勺饔米责B(yǎng)生物以光為能源，以CO2和H2O（無機(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。化能合成作用利用環(huán)境中某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(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)生物所需的能量來源不同（光能、化學(xué)能）1.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)。2.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。3.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程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______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所需的能量來自______④圖中G________,F是__________,J是_____________⑤圖中的H表示_______，H為I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基質(zhì)用作還原劑，還原C3ATP色素吸收的光能光反應(yīng)[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類1、在光合作用的暗反應(yīng)過程中，沒有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、與光合作用光反應(yīng)有關(guān)的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A3、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C4、光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，下列說法正確的是（）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)D5、光合作用過程中，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