能量之源-光与光合作用(公开课课件)

一、捕获光能的色素和结构捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？叶绿体中的色素提取液四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光1.地球表面上的绿色植物每年大约制造了4400亿吨有机物！2.地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11×1018KJ，这个数字相当于24万个三峡电站每年所发出的电力，相当于人类在工业生产、日常生活和食物营养上所需能量的100倍！请看下面的数据：由此可见：对绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头来自太阳的光能。

太阳的光能通过什么途径进入植物体内呢？第4节能量之源什么是光合作用？光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。场所条件产物原料一.光合作用的探究历程人们得出这一认识经历了漫长的探索历程，科学家们用了200多年的时间，经过无数次的实验才对光合作用有了一个比较清楚的认识。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。植物为什么会生长？古希腊亚里士多德认为根吸收土壤中的养分土壤减少的重量=植物增加的重量五年后1642年海尔蒙特的实验柳树增重74.47kg土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分海尔蒙特的实验设计有什么不足的地方？1771年普利斯特利的实验结论：绿色植物可以更新空气普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？可能是在无光的条件下做的实验，因为无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，所以实验失败！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，结果发现：普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。1785年，法国科学家拉瓦锡发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。在这一过程中，光能哪里去了呢？1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。光能转化成化学能，储存于什么物质中呢？也就是植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片1864年萨克斯的实验暗处理光照酒精脱色结论:绿色叶片在光合作用中产生了淀粉碘蒸汽处理问题1：萨克斯的实验目的是什么？问题2：为什么对植物进行一昼夜的暗处理？问题3：为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？验证光合作用的产物为了将叶片中原有的淀粉运走耗尽进行对照光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是来自水呢？随着技术的进步，人们发现了放射性同位素，利用放射性同位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。1939年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。

返回1939年鲁宾和卡门的实验光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？20世纪40年代，美国科学家卡尔文利用放射性同位素14C标记的14CO2做实验研究这一问题。最终探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。1961年诺贝尔化学奖得主光合作用的场所究竟在什么地方呢？早在100多年前美国科学家恩格尔曼就以水绵和好氧细菌为实验材料，很好地解答了这个问题！水绵是常见的淡水藻类每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。恩格尔曼实验恩格尔曼的实验说明了什么问题？问题1：为什么选用水绵做为实验材料？因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究

问题2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性

光合作用的场所是叶绿体光合作用的产物有氧气！结论:问题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？先选极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之做对照，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。

小结:萨克斯的实验说明光合作用的产物有淀粉，光合作用的条件需要光；鲁宾和卡门的实验说明了光合作用的产物O2中的氧全部来自原料中的H2O；恩格尔曼的实验说明了光合作用的场所是叶绿体，光合作用的产物有O2！

思考：光合作用的过程？？

光合作用过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光、无光都能反应H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]场所：条件：能量变化物质变化进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖类卡尔文循环暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi叶绿体的基质中

ATP中活跃的化学能转变为糖类等

有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)酶糖类[H]、ATP、酶场所：条件：能量变化物质变化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3叶绿体基质多种酶糖类ATP[H]光合作用的全过程叶绿体中的色素供氢酶供能还原多种酶参加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2H2OO2水在光下分解[H]光反应过程碳反应过程光能光反应阶段与暗反应阶段的比较项目光反应阶段暗反应阶段区别场所条件物质变化能量转化类囊体的薄膜上叶绿体的基质中需光、色素和酶不需光、色素;需多种酶光能转变为ATP中活泼的化学能ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能水的光解：2H2O

光

4[H]+O2光ADP+PiATP酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的还原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶ATPADP+Pi酶联系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H]和ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系物质上把CO2和H2O转变成以糖类为主的有机物能量上把光能转变成有机物中的化学能最基本的物质代谢和能量代谢5、光合作用的实质自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物6、化能合成作用异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物——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6、化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量