第五章 第四节 能量之源——光与光合作用（共61张PPT）

(共65张PPT)
第四节 能量之源——光与光合作用
第一课时
能量的最终来源于光能。
光能转化为化学能被细胞所吸收的过程
称为光合作用。
叶绿体中的色素对植物起着非常重要的作用。叶绿体中含有哪些色素呢
绿叶中色素的提取和分离
1.用无水乙醇溶解色素。
2.用层析液分离色素。（溶解度高低决定色素扩散的快慢）
3.注意：二氧化硅、碳酸钙的用途
4.实验的步骤:
实验
提取绿叶中的色素
制备滤纸条
画滤液细线
分离绿叶中的色素
实验结果：
讨论：1.滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄
如何？这说明了什么？
叶绿素
类胡萝卜素
（含量约3/4）
（含量约1/4）
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
绿叶中的色素
2、色素的吸收光谱
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
类胡萝卜素溶液
叶片中的叶肉细胞
绿叶
叶肉细胞
亚显微结构模式图
叶绿体亚显微
结构模式图
捕捉光能的色素存在于细胞中的什么部位？
*
*
1.下列标号各代表：
① 　　　　 ②________③_________　　
④ ⑤________
2.在④上分布有光合作用所需的 和 ，在⑤中也分布有光合作用所需的 。
基质
酶
外膜
内膜
类囊体膜
基粒
色素
酶
①
②
③
④
⑤
6
第二课时
探究光合作用，科学家们用了200多年的
时间，经过无数次的实验。目前，对光合作用更深层次的探索还在进行。现在我们就沿着科学家们探寻的足迹，去体验他们认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。
美国
古代
古希腊
亚里士多德
土壤减少的重量等于植物增加的重量
17世纪
比利时
海尔蒙特
植物增重来自水
1771年
英国
普利斯特利
植物可以更新空气
1779年
荷兰
英格豪斯
植物只有在光下绿色部分可以更新空气（500多次实验）
1785年
由于发现了空气的组成
绿叶在光下放出氧气
1864年
德国
萨克斯
光合作用能产生淀粉
1880年
恩格尔曼
在光下叶绿体放出氧气
1939年
美国
鲁宾和卡门
氧气来自于水
1940年
美国
卡尔文
CO2的碳转化成有机物中的碳
17世纪比利时的海尔蒙特实验
五年后
开始时 5年后 实验前后的差值
柳树的质量 2.3kg 76.7kg
干土的质量 90.8kg 90.743kg
结论：植物增重来自水分
+74.7kg
－0.057kg
通过实验，海尔蒙特推翻了亚里士多德的错误观点，那他的实验结论完全正确吗？
从柳树生活环境的角度分析，还应考虑什么因素？
光、空气
1771年，英国的科学家普利斯特利实验
思考：
1.该实验装置中玻璃罩有什么作用？
2.第一组实验中蜡烛熄灭、老鼠的死亡说明了什么？加入了植物后的实验说明了什么？
3.前后实验的对比可以得出什么结论？
4.普利斯特利的实验看似简单，但后人做时很多时
候不能成功，这是为什么呢 ？
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验发现了其中的秘密。
1、只有在光下植物才
能更新空气。
2、植物体只有绿叶在
光 下才能更新空气。
植物究竟更新了空气中的什么成分？
直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确：在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳
1864年，德国植物学家萨克斯实验
天竺葵
在暗处放置2-3天
1864年萨克斯的实验
暗处理
光照
酒精脱色
碘蒸汽处理
1864年，萨克斯(德)的实验
（置于暗处几小时）
思考：目的是什么？
一半遮光
一半曝光
为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽
1864年，（德）萨克斯的实验
绿色叶片中光合作用中产生了淀粉
1880年，美国科学家恩吉尔曼实验
思考
1:为什么选用水绵做为实验材料？
2:实验一为什么要在黑暗且没有空气的环境中进行？
3:为什么先用极细光束照射水绵？而后又让水绵完全暴露
在光下的目的是？
4:本实验还有什么巧妙之处？
水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。
排除氧气和光的干扰
在叶绿体上形成光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。
与在黑暗处形成对照，再次验证实验结果
用好氧细菌可以确定释放氧气的多少。
返回
光合作用氧气来源的探究（１８３９年）
鲁宾和卡门做的同位素标记实验
光合作用产生的氧气全部来自于水，
而不是来自CO2
这一实验证实了：
20世纪40年代，美国的科学家卡尔文发现了卡尔文循环，探明了二氧化碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
叶绿体中的
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
4[H]
多种酶
酶
(CH2O)n
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
酶
光反应
暗反应
光合作用的过程
供氢
（在类囊体的薄膜上进行）
（在叶绿体的基质中进行）
光反应和暗反应的比较
场所
条件
物质变化
能量变化
光反应
暗反应
联系
类囊体薄膜
叶绿体基质中
光、色素、酶、水、ADP 、Pi
[H]、ATP、酶、 CO2 、C5
水的光解
ATP的生成
CO2的固定
C3的还原
光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→ 有机物中稳定的化学能
1、光反应为暗反应准备了还原剂[H]和能量ATP；
2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。
CO2中C的转移途径：
H2O中H转移途径：
CO2
C3
（CH2O）
H2O
[H]
（CH2O）
绿色植物通过 吸收 ，将CO2和H2O合成为 并释放出 ，同时也将太阳能转化为 储存在 和其他有机物中，这一过程称为光合作用。
2、什么是光合作用？
3、总反应式：
CO2+H2O
叶绿体
光能
糖类
(CH2O)+O2
叶绿体
光能
有机物
O2
化学能
糖类
4、光合作用的本质：
物质转化：
CO2 + H2O （CH2O）+ O2
能量转化：
光能 ATP （CH2O）
活跃的化学能
稳定的化学能
1.叶绿体四种色素
（1）在滤纸中从上到下的顺序：
（2）各色素的颜色，主要吸收什么光。
（3）色素分布在：类囊体薄膜上
2.光合作用的过程
（1）光反应的产物：O2、[H]、ATP，其中 [H]
ATP提供暗反应所需。
解题规律总结
解题规律总结
(2)光反应与暗反应关系:
①光反应要在类囊体膜上有光的条件下进行,
为暗反应 提供[H]和ATP
②暗反应在叶绿体基质中有光或无光下都能进行，
消耗了光反应的产物,促进光反应的进行
3、光合作用量变分析公式:
(1)如果停止光照：
(2)如果停止二氧化碳：
ATP减少,ADP增多,C3增多,C5减少
C5增多,C3减少,ATP增多,ADP减少
（1）叶绿素a和叶绿素b的颜色分别是_____和______。
（2）叶绿素吸收光能进行光反应，产物是___、___和___
（3）把14CO2加入含叶绿素的细胞中，14C的转移途径是
___。
A.二氧化碳→三碳化合物→淀粉→葡萄糖
B.二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖→淀粉
C.二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖→淀粉
D.二氧化碳→五碳化合物→淀粉→葡萄糖
蓝绿色 黄绿色
O2 [H] ATP
B
4.用2H标记H2O，追踪光合作用中氢的转移，最有可能的途径是（ ）
A.H2O→［H］→C6H12O6
B.H2O→［H］→C3→C6H12O6
C.H2O→［H］→C5→C6H12O6
D.H2O→［H］→C3→C5→C6H12O6
A
1、请按时间先后顺序排列下列事件 （ ）
①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
②美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用释放的氧气全部来自参加反应的水
③英国科学家普里斯特利指出植物可以更新空气
④美国科学家恩吉尔曼用水绵做实验证明氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所
A.①②③④ B.④③②① C.③①④② D.①③②④
C
课堂巩固练习
2、1864年，德国科学家萨克斯把绿叶放在暗处几小时，然后将其一半曝光，一半遮光，过一段时间后，用碘蒸气处理叶片，发现只有曝光的那一半叶片呈深蓝色，这个实验证明光合作用（ ）
①需要光合作用 ②需要光 ③需要叶绿素 ④放出氧 ⑤制造淀粉
A、①② B、③⑤ C、②⑤ D、①③
C
3、下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量比是（ ）
A．1∶2 B．2∶1 C．8∶9 D．9∶8
C
4、生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（ ）。
A
§4 能量之源——光与光合作用
影响光合作用的主要外界因素：
1）光照的强弱 2）CO2 的浓度
3）温度的高低 4）矿质元素的供应
（第三课时）
光合作用原理的应用
影响光合作用的因素及在生产实践中的应用
（1）光对光合作用的影响
光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。
③光照时间
植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增加而增加，
但光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的
增加而增加
②光照强度
叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。
①光的波长
1、光照强度，其他条件不变（温度，CO2浓度）
光照:光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。
6
10
12
15
18
7
8
9
11
13
14
16
17
A
B
C
D
E
光合作用的强度
时
（1）为什么7-10时光合作用强度不断增强？
（2）为什么12时左右光合作用强度明显减弱？
（3）为什么14-17时光合作用强度不断下降？
在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，
光合作用的强度随光照加强而增强的。
温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧
化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱
光照强度不断减弱
夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光合作用强度曲线图
生产上使田间通风良好，供应充足的CO2
在一定范围内，植物光合作用强度随着CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度不再增加。
（3）CO2浓度
生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制呼吸作用，
以积累有机物。
温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快，温度过高时会影响酶的活性，光合速率降低。与温度影响酶的活性一致。
（2）温度
（4）矿质元素离子（无机盐离子）（影响叶绿素的形成和酶的形成）
例如：N，P，K，Mg等
2、CO2浓度（其他条件不变）
CO2浓度为B时，光合强度最大
CO2浓度
A
光合速率
B
O
增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内
提高CO2浓度，会产生“温室效应”
CO2是光合作用的两种原料之一
小 结
提高农作物光合速率的方法有：
1、控制光照；
2、控制温度；
3、提供适量的必需矿质元素；
4、提供适量的二氧化碳；
例1:一株盆栽植物放在特定装置内,保持适宜
温度,当持续光照，提供一定浓度CO2一
段时间后,突然停止光照，立即测定,叶
绿素内C3和C5的含量，预测在停止光照
前后,两种化合物的变化 _____________。
C3增加，C5减少
如果停止CO2的供应呢？C3和C5如何变化？
________________。
C5增加，C3减少
为提高温室中农作物的产量，在长时间大雾笼罩的天气，最好应采取的措施是（ ）
A．盖上黑色塑料薄膜
B．适当降低温室温度
C．适当提高温室温度
D．充入大量的O2
B
——能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
化能合成作用
NH3 HNO2+能量
硝化细菌
HNO2 HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O C6H12O6+ 6O2
能量
自养生物:
以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物）
糖类中储存着的能量。
异养生物:
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
所需的能量来源不同（光能、化学能）
光能自养生物
绿色植物
硝化细菌
化能自养生物
例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
根据下图生物体新陈代谢的图解回答有关问题：
(1)写出图中数字所代表的各项生理过程的名称：
①_________，②___________，③________，
④________。
(2)能进行①或②的生物属于_____型生物，
如_________和_________。
光合作用
化能合成作用
无氧呼吸
有氧呼吸
自养
绿色植物
硝化细菌
下图表示氧气浓度对培养液中的草履虫、乳酸菌和酵母菌
呼吸作用的影响，呼吸曲线a、b、c分别代表了（ ）
A．酵母菌、乳酸菌、草履虫 B．酵母菌、草履虫、乳酸菌
C．乳酸菌、酵母菌、草履虫 D．草履虫、乳酸菌、酵母菌
B
若用呼吸酶抑制剂处理小肠绒毛上皮，则明显影响其细胞吸收哪组物质（ ）
A.氧气、甘油 B．脂肪酸、水
C.葡萄糖、水 D.钾离子、氨基酸
在光合作用中，不需要酶参与的过程是（ ）
A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能
C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成
D
B
下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，不正确的是 （ ）
A．光合作用和呼吸作用总是同时进行
B．光合作用形成的糖类能在呼吸作用中被利用
C．光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用
D．光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行
C
光合作用暗反应阶段中直接利用的物质是（ ）
A．O2和C3化合物 B．叶绿体色素
C．H20和O2 D．氢[H]和ATP
D
下列关于光合作用强度的叙述，正确的是（ ）
A．叶片从幼到老光合作用强度不变
B．森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异
C．光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的
D．在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同
B
叶绿体含多种色素，其中一种色素能接受其它色素所吸收的光能，
该色素是（ ）
A．胡萝卜素 B．叶黄素
C．叶绿素a D．叶绿素b
C
光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）
A．叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应
B．叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应
C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
D
科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在一般植物体内光合作用中的转移途径是（ ）
A．二氧化碳→叶绿素→葡萄糖
B．二氧化碳→ATP→葡萄糖
C．二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖
D．二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖
D
§4 能量之源——光与光合作用
在一定时间，绿色植物在一定强度的___的照射下，放出的氧最多
A．白光
B．红光和蓝紫光
C．蓝紫光和绿光
D．红光和绿光
A
§4 能量之源——光与光合作用
将一株植物培养在H218O中并进行光照，过一段时间后18O存在于（ ）
A．光合作用生成的水中
B．仅在周围的水蒸气中
C．仅在植物释放的氧气中
D．植物释放的氧气和周围的水蒸气中
D
§4 能量之源——光与光合作用
将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是
A ．C3增加，葡萄糖减少（ ）
B．C3与葡萄糖都减少
C ．C3与葡萄糖都增加
D．C3突然减少，葡萄糖突然增加
A
§4 能量之源——光与光合作用
下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中B是 ，它来自于 的分解。
②图中C是————它被传递到叶绿体的———— 部位，用于———————
③图中D是————，在叶绿体中合成D所需的能量来自——————————
④图中的H表示——————， H为I提供————————
光
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
C3的还原
ATP
色素吸收的光能
光反应
[H]和ATP
⑤当 突然停止光照时，F G 。（填增加或减少）
增加
减少