第四节《能量之源-光与光合作用》课件

1.细胞的呼吸方式:2.有氧呼吸和无氧呼吸的概念:有氧呼吸和氧呼吸温故

有氧呼吸：细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，同时释放大量能量的过程。

无氧呼吸：一般是指细胞在缺氧的条件下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物分解为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。3.能不能说细胞呼吸是ATP的全部来源？为什么？不能。因为光合作用也可以产生ATP。（由此问题引入第四节能量之源——光和光合作用）第四节能源之源-光与光合作用第一课时第四节能量之源——光合作用本课时教学目标1.说出绿叶中色素的种类和作用。（重点）2.说出叶绿体的结构和功能。

有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。因为叶绿素主要吸收蓝紫光和红光不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光问题探讨P97为什么会是这样呢？那就让我们带着问题，进入今天内容的学习——

把光能转化为化学能被细胞所吸收的过程称为光合作用。光与光合作用

大家都知道，太阳光中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。

绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶中通过什么物质或结构来捕获并转化光能呢？

我们知道，玉米中有时会出现白化苗。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细胞中的色素有关。

今天，下面的这个实验，主要目的是探究绿叶中含有几种色素和学习对色素进行提取和分离的方法，并设法将这些色素分离开。

绿叶中有哪些色素呢？一、捕获光能的色素和结构1.叶绿体中色素的提取和分离【实验】捕获光能的色素（一）实验原理1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色素分离。（二）实验程序

1.2.4.3.5.方法与步骤：１．提取色素(1)称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。(2)加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙(防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。(3)将研磨液迅速倒入玻璃漏斗进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。方法与步骤２．制备滤纸条方法与步骤３．画滤液细线方法与步骤４．分离色素5.观察与记录实验结果：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？2023/2/115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（三）实验关键1.选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以细、齐、直为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。3.层析时，不要让滤液细线触及层析液。（四）注意事项1.因丙酮和层析液都是易挥发且有一定毒性的有机溶剂，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。2.在研磨时要加少许二氧化硅，目的是为了研磨充分，有利于色素的提取；加少许碳酸钙的目的是为了防止研磨过程中，叶绿体中的色素受到破坏。3.分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，这是因为色素易溶解在层析液中，导致色素带不清晰，影响实验效果。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绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱P99与社会的联系：

根据上述不同色素对不同波长的光的吸收特点，想一想，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充什么光？讨论：为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？用红色或蓝色的塑料薄膜挂红色或蓝色的灯管

如果您要使用蓝色农膜,就必须根据作物的种类来确定,并非使用蓝色农膜的效果就比普通的白色膜要好.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。注：因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。结论：问题：这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。3.叶绿体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？叶绿体结构模式图外膜内膜基粒基质每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上。而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。双层膜,有与光合作用有关的酶类囊体增大膜面积的结构有少量的DNA和RNA叶绿体的作用仅仅是吸收光能吗？这面我们就通过一个实验来说明，叶绿体的功能。使用：水绵好氧菌水绵结构恩吉尔曼实验1880年，(美）恩吉尔曼实验黑暗、无空气环境极细光束照射完全暴光好氧菌只集中在叶绿体被光束照射到的地方好氧菌集中在叶绿体所有受光部位光束完全暴光极细光束照射氧气是叶绿体释放出来的。叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光能结论:恩吉尔曼实验P100资料分析：叶绿体的功能1装片中好氧细菌向叶绿体被光束照射到的部位集中。装片中好氧细菌分布在叶绿体所有受光部位的周围。氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。2结论：叶绿体的被光束照射到的部位是光合作用的场所结论：现象：现象：没有空气黑暗极细光束完全光照讨论：恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处？（1）、用水绵作实验材料，有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中，便于观察和分析研究。（2）、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中，排除了环境中光线和O2的影响，从而确保实验能顺利进行。（3）、用极细的光束照射，并且用好氧菌进行检测，能准确的判断水绵细胞中放O2

部位。（4）、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。结论:叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。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1.叶绿体中色素的提取和分离本堂总结：一、捕获光能的色素和结构2.色素的吸收光谱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3.叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。1．用纸层析法分离叶绿体中的色素，在滤纸条上，色素带从上至下，依次为：A.叶绿素b—胡萝卜素—叶黄素—叶绿素aB.叶绿素a—叶绿素b—胡萝卜素—叶黄素C.叶黄素—叶绿素a—叶绿素b—胡萝卜素D.胡萝卜素—叶黄素—叶绿素a—叶绿素bD

反馈练习2.在光照强度相同的情况下,为绿色植物提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作用的产物较多

A.红光B.蓝紫光C.白光D.绿光

3.在光照强度相同的情况下,为绿色植物提供透过哪种光的塑料大棚,对其光合作用最有利,光合作用的产物较多A.红光B.蓝紫光C.白光D.绿光BC上面两题的解析：2：光合色素主要分为：叶绿素和类胡萝卜素,叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,所以“在光照强度相同的情况下”（即总光能相同）提供同等强度的蓝紫光植物的光能利用率最高,能吸收的光能最多,所以本题选B.3：当问题是“选用哪种颜色的塑料大棚”的时候选C,因为生物上认为蓝紫色的塑料只能透过白光中的蓝紫光（总光能远远低于白光）,所以即使光能利用率高但因为总光能太少所以植物可以吸收到的光能还是要少于白光（白光总光能是7种颜色的可见光的光能之和）.1.为什么树叶一般都呈绿色？叶绿素占叶绿体色素的3/4，叶绿素对绿光吸收量少，绿光被反射出来，叶绿体呈现绿色。2.秋天为什么叶子会变黄？叶绿素解体。问题P100练习一、基础题：

1.（1）×（2）√2.B

3.结论是：叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。

1.植物体吸收光能的色素，还存在于植物幼嫩的茎和果实等器官的一些含有光合色素的细胞中。二、拓展题2.提示：有关。不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。布置任务1.课下把同步导学中的第56页第4节第1课时至58页“高效测评”上面，该记的记，该做的做！2.课堂上把同步导学中的第58页“课堂演练”和“课时作业（十七）”做了。第二课时第四节能量之源——光合作用本课时教学目标1.说明光合作用以及对它的认识过程。（重点）2.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。（重点难点）3.影响光合作用强度的环境因素。

1.绿叶中的色素有哪几种？2.对光的吸收如何？3.它们存在于细胞的什么部位？4.它们的存在部位说明了什么？复习回顾：二、光合作用的原理和应用1、光合作用的概念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。2、光合作用的实质合成有机物，储存能量结论：水分是植物建造自身的原料。17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验（一）光合作用的探究历程（P101－102）一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？1779年，荷兰的英格豪斯

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空气。

到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧气光？光能化学能储存在什么物质中？德国梅耶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，德国萨克斯实验黑暗处理一昼夜让一张叶片一半曝光一半遮光绿叶在光下制造淀粉。用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？结论第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）结论光合作用产生的有机物又是怎样合成的？美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用中转化成有机物中C的途径，这一途径称为卡尔文循环。结论：光合产物中有机物的碳来自CO2年代科学家结论1664海尔蒙特水分是植物建造自身的原料1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用的定义

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。总结光合作用的反应式CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体糖类（二）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：物质变化能量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的还原叶绿体内基质多种酶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：物质变化:能量变化: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]

联系比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的还原

ATP中活跃化学能光能ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi。两者相互制约又密切联系

CO2+H2O（CH2O)+O2光能叶绿体色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用总过程：光反应H2O→2[H]+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成

：暗反应CO2的还原：

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATPCO2的固定：

CO2+C5→2C3酶总结：产物和原料的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供应不变光照不变停止CO2供应增加减少减少减少或没有减少增加增加减少下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,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G________,F是__________,J是_____________⑤图中的H表示_______，I表示_______，H为I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类暗反应反馈练习第三课时第四节能量之源——光合作用本课时教学目标1.光合作用原理的应用。（重点）2.影响光合作用强度的环境因素。（重点难点）

回顾：光合作用的过程光反应暗反应光反应可以包含几个反应？其原料和产物分别是什么？反应场所是哪儿？暗反应可以分为几个阶段？其原料和产物分别是什么？反应场所是哪儿？光合作用总反应反应式

CO2+

H2O叶绿体光能C6H12O6+

H2O+

O2【讨论】要生成1分子的C6H12O6，需要多少分子的H2

O和CO2？12666

C6H12O6+6H2O+6O2

酶6CO2

+12H2O

+能量有氧呼吸总反应反应式（三）光合作用原理的应用1.影响光合作用强度的因素：光照的长短与强弱，光的成分CO2的浓度大小温度的高低必需矿物质元素水分等。（1）单位时间内光合作用产生糖的数量（2）单位时间光合作用吸收二氧化碳的量（3）单位时间光合作用放出的氧气的量若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表阴生植物。

BC段：随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，C点为光饱和点。A点:光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的二氧化碳量，可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：随光照强度增强，光合作用强度增强，二氧化碳释放量逐渐减少，因细胞呼吸释放的二氧化碳一部分用于光合作用，细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点：细胞呼吸释放的二氧化碳全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。B点称为光补偿点(1)光照强度(2)二氧化碳浓度①曲线分析在一定浓度范围内，随二氧化碳浓度的增加，植物的光合作用强度加强。A点：表示进行光合作用所需二氧化碳的最低浓度。B点：表示二氧化碳饱和点，超过该浓度，光合强度不再增加。②应用：对农田里的农作物应合理密植；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用二氧化碳发生器。BA光合作用强度(3)温度①曲线分析光合作用是在多种酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性AB段：在一定温度范围内，随温度的升高，光合作用逐渐增强B点：表示光合作用的最适温度，此时光合速率最高；BC段：表示超过了光合作用的最适温度，随温度的升高，光合作用强度逐渐下降。②应用：适时播种；温室栽培中要保持昼夜温差。光合作用强度(4)必需矿质元素供应对光合作用的影响

①影响：矿质元素直接或间接影响光合作用。一定范围内N、P、K等矿质元素越多，光合速率越快。N是构成叶绿素、酶、ATP等的元素；P是构成ATP等的元素，参与叶绿体膜的构成；Mg是构成叶绿素的元素；K影响糖类的合成和运输。

②应用：合理施肥。

(5)水对光合作用的影响

①影响：水尽管是光合作用的原料和化学反应的介质，但是水对光合作用的影响在多数情况下是间接影响。缺水（蒸腾作用过强）导致气孔关闭，限制二氧化碳进入叶片；缺水引起叶片内淀粉水解加强，可溶性糖过多，光合产物输出缓慢等。

②应用：预防干旱，合理灌溉。1.影响光合作用的因素2.提高农作物光合作用强度的措施1、适当提高光照强度、延长光照时间3、适当提高CO2浓度4、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度

（增大昼夜温差）5、适当增加植物体内的含水量6、适当增加矿质元素的含量2、合理密植在生活中的应用清晨或夜间不在密林中锻炼（三）光合作用原理的应用CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。自养生物

绿色植物

以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。异养生物

人、动物、真菌及大多数的细菌只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。化能合成作用

自然界中有少数的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，它们只能利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。如硝化细菌。光能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）——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（四）化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量化学能总结归纳绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较：光合作用有氧呼吸在哪些细胞进行反应场所反应条件物质转化能量转变联系含叶绿体的细胞叶绿体线粒体（主要场所）光、色素、酶氧气、酶无机物有机物活细胞光能转变为化学能储存在有机物中将有机物中的能量释放出来，一部分转移到ATP中光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气；细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用分解有机物

无机物光能转换为生命动力的过程光能光反应ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能各项生命活动ATP中活跃的化学能利用细胞呼吸光合作用暗反应直接的能量来源：ATP最终的能量来源：太阳的光能

影响光能利用率的因素在生产中的应用：延长光合作用时间增加光合作用面积光能利用率光合作用效率(轮作)(合理密植：间种、套种)1、光照强度、光质2、CO2浓度3、温度4、矿质元素（合理施肥）5、水（合理灌溉）反馈练习1.在植物实验室的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（）A、红光灯B、绿光灯C、白炽灯