第19课时光合作用

1、第四节第四节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用实验 4 4、提取与分离、提取与分离（1 1）提取）提取 色素是脂溶性的色素是脂溶性的丙酮、无水酒精丙酮、无水酒精层析液层析液 纸层纸层析法析法1.1.捕捉光能的捕捉光能的色素色素 胡萝卜素（胡萝卜素（1 1橙黄色）橙黄色）类胡萝卜素类胡萝卜素（含量占总量（含量占总量1/41/4） 叶黄素（叶黄素（2 2黄色）黄色） 叶绿素叶绿素a a（3 3蓝绿色）蓝绿色）叶绿素叶绿素( (含量占总量含量占总量3/4) 3/4) 叶绿素叶绿素b b（1 1黄绿色）黄绿色）一、捕捉光能的色素和结构一、捕捉光能的色素和结构类囊体膜类囊体膜叶绿素叶绿素a 叶绿

2、素叶绿素a （C55H72O5N4Mg）叶绿素叶绿素b （C55H70O6N Mg）胡萝卜素（胡萝卜素（C40H56）叶黄素叶黄素 （C40H56O2） 色色4素分子式素分子式 4太阳光太阳光太阳光由不同波长的光组成，到达地表的光波长太阳光由不同波长的光组成，到达地表的光波长约从约从300nm的紫外光到的紫外光到2000nm的红外光；的红外光；但与光合作用有关的光只是但与光合作用有关的光只是可见光可见光（波长范围在（波长范围在400nm700nm之间）；当太阳光通过三棱镜后，之间）；当太阳光通过三棱镜后，白光分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色连续白光分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色连续光谱，

3、就是光谱，就是太阳的连续光谱太阳的连续光谱。叶绿叶绿素素a叶绿体中的色素主要吸收叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光 类类胡胡萝萝卜卜素的素的吸收吸收蓝紫光。 Waverlength(nm)Relative absorbtance捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝类胡萝卜素卜素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(占占1/4)(占占3/4)叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收_蓝紫光蓝紫光蓝紫光、红光蓝紫光、红光捕获光能的色素分布在捕获光能的色素分布在_叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体类囊体的薄膜上胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶

4、绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b基粒：囊状结构基粒：囊状结构的薄膜是绿色的。的薄膜是绿色的。类囊体类囊体基基粒粒17 6光合作用概念光合作用概念二二.光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用 探究光合作用，科学家们用了探究光合作用，科学家们用了200200多年的多年的时间，经过无数次的实验。目前，对光合时间，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。认识问题的思维过程和科学探索的乐趣。1.光合作用的探究历程光合作用的探究历程17711

5、771年普利斯特利的实验（英国）年普利斯特利的实验（英国）1771年英国普里斯特利的实验年英国普里斯特利的实验结论结论:绿色植物具有更新绿色植物具有更新空气的能力。空气的能力。17791779年英格豪斯的实验（荷兰）年英格豪斯的实验（荷兰）结论：只有在结论：只有在阳光照射阳光照射下才能成功，下才能成功，只有只有绿叶绿叶才能更新污浊的空气。才能更新污浊的空气。17791779年，英格豪斯的实验年，英格豪斯的实验18541854年德国的梅耶提出：年德国的梅耶提出：植物在光合作用时，能把植物在光合作用时，能把光能光能转换成转换成化学能化学能储存起储存起来。来。黑暗处理一昼夜黑暗处理一昼夜一片叶片一半

6、曝一片叶片一半曝光、一半遮光光、一半遮光碘蒸气处理，曝碘蒸气处理，曝光部分变蓝，遮光部分变蓝，遮光部分无变化。光部分无变化。碘蒸汽碘蒸汽 4848小时小时光照光照2 2小时小时18641864年年, , 萨克斯实验萨克斯实验18641864年，萨克斯的实验（德国）年，萨克斯的实验（德国） 绿叶在光的作用绿叶在光的作用下产生了淀粉下产生了淀粉结论结论:恩格尔曼的实验：恩格尔曼的实验：叶绿体是进行光合作用的场所叶绿体是进行光合作用的场所黑暗，无空气黑暗，无空气极细光束极细光束完全曝光完全曝光想一想：恩格尔曼想一想：恩格尔曼(1880年年)的实验的实验在设计上有何巧妙之处？在设计上有何巧妙之处？ 1

7、 1、实验材料的选择：水绵，细胞中、实验材料的选择：水绵，细胞中有细长、有细长、带状且螺旋状分布的叶绿体，带状且螺旋状分布的叶绿体，利于观察；利于观察； 2 2、环境选择：黑暗、无空气；排除环境中的、环境选择：黑暗、无空气；排除环境中的光线、氧气对实验的影响；光线、氧气对实验的影响； 3 3、光束：极细的光束照射水绵，且利用、光束：极细的光束照射水绵，且利用好氧好氧细菌细菌检测，可以准确判断水绵细胞中释放检测，可以准确判断水绵细胞中释放O O2 2的部位；的部位； 4 4、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完、对照实验：黑暗与曝光对比，证明结果完全由光照引起。全由光照引起。恩格尔曼实验结论恩格

8、尔曼实验结论: 光合作用可以释放氧气，光合作用可以释放氧气， 氧气由叶绿体释放氧气由叶绿体释放什么叫同位素标记法？什么叫同位素标记法？ 同位素可用于追踪物质运行和变同位素可用于追踪物质运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做方法叫做同位素标记法。同位素标记法。 19391939年鲁宾与卡门的实验（美国）年鲁宾与卡门的实验（美国） 光合作用中释光合作用中释放的氧气来自于放的氧气来自于水水结论结论

9、:光合作用的探究历程：光合作用的探究历程：17711771年普利斯特利：年普利斯特利：植物可植物可 空气空气17791779年英格豪斯：普利年英格豪斯：普利斯特利实验只有在斯特利实验只有在 下才能成功，植下才能成功，植 物物体只有体只有 才能更新污浊的空气才能更新污浊的空气18451845年年梅耶：植物在进行光合作用时梅耶：植物在进行光合作用时把把 能转换成能转换成 能储存起来能储存起来18641864萨克斯：光合作用产物萨克斯：光合作用产物除氧气外还有除氧气外还有 18801880年恩格尔曼：年恩格尔曼：光合作用场所是叶绿体光合作用场所是叶绿体19391939年鲁宾、卡年鲁宾、卡门：光合作用

10、释放的氧气来自门：光合作用释放的氧气来自 。更新更新阳光照射阳光照射绿叶绿叶光光 化学化学淀粉淀粉水水光合作用的反应式：光合作用的反应式：光能光能叶绿体叶绿体COCO2 2+H+H2 2O O* * （CHCH2 2O O）+O+O* *2 22.2.光合作用的过程光合作用的过程光合作用的总反应式光合作用的总反应式: : CO2 + H2O (CH2O) + O2光能光能叶绿体叶绿体条件条件: :光照光照原料原料:CO:CO2 2、H H2 2O O产物产物:(CH:(CH2 2O)O)糖类、糖类、O O2 2场所场所: :叶绿体叶绿体2.光合作用的过程光合作用的过程1.1.光反应阶段：光反应

11、阶段：2.2.暗反应阶段暗反应阶段: :类囊体膜类囊体膜上进行上进行叶绿体叶绿体基质基质中进行中进行条件条件 ：光光场所：场所：过程过程水的光解：水的光解：ATPATP的生成：的生成：叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上HH2 2O H+OO H+O2 2光、酶光、酶叶绿体中的色素叶绿体中的色素ADPADPPi ATPPi ATP光、酶光、酶叶绿体中的色素叶绿体中的色素光能转变为活跃的化学能贮光能转变为活跃的化学能贮存在存在ATPATP中中光反应阶段光反应阶段条件：条件： 不需光，需多种酶不需光，需多种酶场所：场所： 叶绿体的基质中叶绿体的基质中过程过程COCO2 2的固定：的固定：COC

12、O2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶C C3 3的还原：的还原：ATPATP中中活跃的化学能活跃的化学能转变为糖类等有转变为糖类等有机物中机物中稳定的化学能稳定的化学能暗反应阶段暗反应阶段C3+H (CH2O)+C5酶酶ATPADP+PiADP+PiCO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH光反应过程光反应过程暗反应过程暗反应过程 CO2+H2O （CH2O）+O2叶绿体叶绿体光能光能糖类糖类叶绿体叶绿体中的色中的色素素光合

13、作用的过程光合作用的过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段光能光能coco2 22 2c c3 3H2O水在光下分解水在光下分解C C5 5ATPATPADP+PiADP+Pi酶酶供能供能HH供氢供氢O O2 2 固固 定定还还 原原多种酶多种酶参加催化参加催化(CH(CH2 2O)O) 氨基酸氨基酸, ,脂肪脂肪 CO2的的固定固定光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应阶段与暗反应阶段的比较项目项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段场所场所条件条件物质变化物质变化能量变化能量变化类囊体膜类囊体膜叶绿体基质中叶绿体基质中需光需光, ,色素和酶色素和酶不需光和色素不需光和色素; ;需多种

14、酶需多种酶2H2H2 2O O 光光 4H+O4H+O2 2COCO2 2的固定：的固定：COCO2 2+C+C5 5 2C 2C3 3C C3 3的还原：的还原：2C2C3 3 （CHCH2 2O O） H，ATP酶光能转变为活泼的化光能转变为活泼的化学能，储存在学能，储存在ATPATP中中光光ADP+Pi ATPADP+Pi ATP酶酶ATPATP中活泼的化学能转化为糖中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能类等有机物中稳定的化学能1.1.光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供还原剂还原剂HH、能量能量(ATP)(ATP) ；2.2.暗反应为光反应补充暗反应为光反应补充ADPADP和和

15、PiPi。光反应与暗反应的联系光反应与暗反应的联系3.光合作用原理的应用光合作用原理的应用延长光合作用时间：轮种不同植物。延长光合作用时间：轮种不同植物。增加光合作用的面积：合理密植。增加光合作用的面积：合理密植。4.影响光合作用的主要因素：影响光合作用的主要因素：1 1、光：光合作用的能量来源；、光：光合作用的能量来源；2 2、温度：影响酶活性；、温度：影响酶活性；3 3、 COCO2 2：光合作用的原料：光合作用的原料4 4、 水：光合作用的原料和反应介质；水：光合作用的原料和反应介质；5 5、必需矿质元素必需矿质元素6 6、叶绿体：光合作用的场所；、叶绿体：光合作用的场所；光光合合速速率

16、率光照强度光照强度B BA AC C光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点净净光光合合总总光光合合1 1、外部因素、外部因素（1 1）光照强度）光照强度曲线解析：曲线解析：A A点点: :无光照无光照, ,只进行呼吸。只进行呼吸。ABAB：呼吸作用强度大于光合：呼吸作用强度大于光合 作用强度。作用强度。B B点：呼吸作用释放的点：呼吸作用释放的COCO2 2量与量与光合作用吸收的光合作用吸收的COCO2 2量相等。量相等。BCBC：光合作用强度大于呼吸：光合作用强度大于呼吸 作用强度。作用强度。措施：措施：适当提高光照强度；适当提高光照强度；间作、套种间作、套种, ,提高光能利用率提高光能利用率1

17、1、外部因素、外部因素（2 2） CO CO2 2浓度浓度光光合合速速率率COCO2 2浓度浓度B BA AC CCOCO2 2补偿点补偿点COCO2 2饱和点饱和点措施：措施：(1)(1)大田大田: :“正其行正其行, ,通其风通其风”(2)(2)大棚大棚: :施放干冰施放干冰 施用有机肥施用有机肥 ( (微生物分解有机物微生物分解有机物, , 释放释放COCO2 2, ,增大增大COCO2 2浓浓 度，同时为植物提供度，同时为植物提供 必需矿质元素必需矿质元素) )1 1、外部因素、外部因素（3 3） 温度温度光光合合速速率率温度温度措施：措施：(1)(1)适时播种；适时播种；(2)(2)

18、增大昼夜温差，增大有机增大昼夜温差，增大有机物的积累。物的积累。有收无收在于水有收无收在于水直接影响：水是光合作用的原料之一，缺水可直接影响直接影响：水是光合作用的原料之一，缺水可直接影响（较小）（较小）间接影响：缺水可导致气孔关闭，减少了间接影响：缺水可导致气孔关闭，减少了COCO2 2的进入，的进入， 间接影响了暗反应的进行。间接影响了暗反应的进行。（4 4）水分）水分1 1、外部因素、外部因素收多收少在于肥收多收少在于肥（5 5）矿质元素）矿质元素N N：促进叶面积的增大：促进叶面积的增大, ,叶片数目增多；参与叶绿素、叶片数目增多；参与叶绿素、 酶、酶、ATPATP、NADPHNADP

19、H等物质的形成。等物质的形成。P P：参与叶绿体膜、：参与叶绿体膜、ATPATP、NADPHNADPH等物质的形成。等物质的形成。K K：参与糖类的合成与运输。：参与糖类的合成与运输。MgMg：参与叶绿素的形成。：参与叶绿素的形成。2 2、内部因素、内部因素叶龄叶龄光光合合速速率率叶龄叶龄曲线解析：曲线解析：随幼叶不断生长，叶绿素含量随幼叶不断生长，叶绿素含量不断增多，叶面积逐渐增大，不断增多，叶面积逐渐增大，光合速率增加；光合速率增加；成熟叶片叶面积、叶绿素含量成熟叶片叶面积、叶绿素含量处于稳定，光合速率稳定；处于稳定，光合速率稳定；衰老叶片叶绿素逐渐分解，光衰老叶片叶绿素逐渐分解，光合速率

20、下降。合速率下降。措施：措施：农作物、果树管理后期农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。适当摘除老叶、残叶。：农田一昼夜温度变化：农田一昼夜温度变化：光照强度变化：光照强度变化：植物吸收：植物吸收COCO2 2变化变化例例4 4填空填空: :(1)a(1)a点数值变化主要与点数值变化主要与( )( )有关。有关。(2)(2)植物从植物从( )( )点开始合成有点开始合成有机物，至机物，至( )( )点有机物合成停点有机物合成停止。止。(3)(3)植物从植物从( )( )点开始积累有点开始积累有机物。机物。(4)d(4)d点点COCO2 2吸收量下降的原因是吸收量下降的原因是（ ) )。1 1

21、、光合作用是自然界最基本的物质代谢、光合作用是自然界最基本的物质代谢和能量代谢。和能量代谢。2 2、维持大气中、维持大气中O O2 2和和COCO2 2的相对稳定。的相对稳定。3 3、促进生物进化。、促进生物进化。O O2 2的产生促进了有氧的产生促进了有氧呼吸生物的出现；臭氧层的出现促进了呼吸生物的出现；臭氧层的出现促进了生物由水生转为陆生。生物由水生转为陆生。新陈代谢是细胞内内新陈代谢是细胞内内全部全部有序有序的化学变化的总称。的化学变化的总称。三三.新陈代谢新陈代谢新新陈陈代代谢谢同同化化作作用用异异化化作作用用把从外界环境中获取的营把从外界环境中获取的营养物质，转变成自身的组养物质，转

22、变成自身的组成物质成物质储存储存能量能量分解自身的一部分组成分解自身的一部分组成物质，把分解的最终产物质，把分解的最终产物排出体外物排出体外释放释放能量能量物物质质代代谢谢能能量量代代谢谢新陈代谢的基本类型新陈代谢的基本类型同化作用同化作用 判断依据：判断依据：能否利用能否利用无机物无机物 制造制造有机物有机物。 类型类型自养型自养型：利用无机物制造有机物，并且：利用无机物制造有机物，并且储存能量。储存能量。异养型异养型：将外界：将外界现成的有机物现成的有机物转变成自转变成自身的有机物，并且储存能量。身的有机物，并且储存能量。同化作用的两种类型同化作用的两种类型自自养养型型光能自养光能自养：以

23、光能为能量，以光能为能量，COCO2 2为碳源为碳源化能自养化能自养：利用体外无机物氧化释能，以利用体外无机物氧化释能，以 CO2为碳源。为碳源。人、动物、营腐生、寄生生活的真菌、多数细菌人、动物、营腐生、寄生生活的真菌、多数细菌绿色植物：绿色植物：CO2H2O （CH2O）O2硝化细菌：硝化细菌：能能 量量CO2H2O（CH2O）O2异异养养: :型型以现成的以现成的有机物有机物为能量和碳源为能量和碳源光光硝化细菌化能合成作用化能合成作用 NHNH3 3 HNO HNO2 2+ +能量能量硝化细菌硝化细菌 HNOHNO2 2 HNO HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2

24、2+6H+6H2 2O CO C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量(化学能化学能)作业作业练习：练习：1、光合作用中，糖类是、光合作用中，糖类是 在在 阶段形成的，阶段形成的，O2是在是在 阶段形成的，阶段形成的，ATP是在是在 阶段形成阶段形成的。的。暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应2.用含用含14C的的14CO2来追踪研究来追踪研究C在光合作用中的转移途径，其途径合作用中的转移途径，其途径最可能是最可能是 （ ） A. CO2叶绿素叶绿素ATP B. CO2三碳化合物三碳化合物ATP C. CO2三碳化合物三碳化合物糖类糖类 D. CO2叶绿素叶绿素糖类糖类

25、c c3.在光合作用过程中，光反在光合作用过程中，光反应为暗反应提供了应为暗反应提供了( ) A. ADP、H B. ADP、O2 C. ATP、H D. ATP、O2c c4.夏季的中午光照最强，一些旱生植物夏季的中午光照最强，一些旱生植物的光合作用不但没增强，反而下降。的光合作用不但没增强，反而下降。主要原因是主要原因是 ( ) A.光反应产生的光反应产生的H数量不足数量不足 B.光反应产生的光反应产生的ATP数量不足数量不足C.暗反应的五碳化合物数量不足暗反应的五碳化合物数量不足 D.暗反应产生的三碳化合物数量不足暗反应产生的三碳化合物数量不足D D5 5、在光照充足的环境里，将黑藻、在

26、光照充足的环境里，将黑藻放入含有放入含有1818O O的水中，过一段时间的水中，过一段时间后，分析后，分析1818O O放射性标记，最先放射性标记，最先 A A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B B、在植物体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现C C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现白质中均可发现 D D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现 D D6.在光合作用中，能量流动的大致在光合作用中，能量流动的大致过程是过程是 ( )A叶绿体叶绿体ADPCO2葡萄糖葡萄糖B光光色素色素CO2葡萄糖葡萄糖 C光光ATP色素色素葡萄糖葡萄糖D光光色素色素ATP葡萄糖葡萄糖D D 7 7、欲测定植物是否进行、欲测定植物是否进行光反应光反应。可以检测是否有（可以检测是否有（）A.A.葡萄糖产生葡萄糖产生B.B.淀粉生成淀粉生成C.OC.O2 2的释放的释放D.COD.CO2 2的吸收的吸收C8.8.在正常条件下进行光合作用的某在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是（突然上升