《能量之源-光与光合作用》教学PPT课件【高中生物人教版必修1】

第五章·第四节能量之源—光与光合作用1.说出叶绿体的结构和功能;2.说出绿叶中色素的种类和作用;3.进行绿叶中色素的提取和分离实验操作;4.说明光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系;5.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。本节聚焦第1课时捕获光能的色素和结构正常苗白化苗正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。新课导入为什么正常幼苗能进行光合作用制造有机养料，而白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料？

光合作用需要色素去捕获光能问题探讨提取原理分离原理（一）实验：绿叶中色素的提取和分离一、捕获光能的色素1.实验原理绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，用无水乙醇提取色素。纸层析法：绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，这样，绿叶中的色素就在扩散过程中分离开。讲授新课①研磨材料:5g鲜叶药品SiO2——有助于研磨充分CaCO3

——防止色素被破坏无水酒精——溶解色素（1）提取色素2.实验步骤②过滤：获取绿色滤液（试管口加棉花防挥发）讲授新课①准备滤纸条铅笔线画铅笔细线滤液细线画滤液细线要求：细直齐重复2—3次（2）分离色素②画滤液细线讲授新课③纸层析插滤纸条层析液培养皿★层析液不能没及滤液线胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b★培养皿加盖防挥发讲授新课胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b橙黄色黄色黄绿色蓝绿色类胡萝卜素（含量约1/4）叶绿素（含量约3/4）功能：吸收、传递和转化光能3.实验结果讲授新课（二）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对比分析讲授新课叶绿素中的吸收光谱0400500600700nm50100叶绿素b叶绿素a讲授新课色素的吸收光谱图10050吸收光能百分比叶绿素类胡萝卜素叶绿素：吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素：吸收蓝紫光【结论】400500600700nm可见光区讲授新课绿叶中的色素叶绿素类胡萝卜素（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）绿叶中色素的种类主要吸收蓝紫光和红光蓝紫光主要吸收及吸收的光谱色素的功能：吸收、传递和转化光能课堂小结B从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提取液明显偏黄绿色，最可能的原因是（）A．加入的石英砂太多B．没有加入碳酸钙C．用脱脂棉过滤不彻底D．一次加入过多无水乙醇典型例题外膜内膜基粒基质类囊体类囊体薄膜上类囊体薄膜和基质二、叶绿体的结构和功能色素分布：酶分布：1.叶绿体结构讲授新课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。讲授新课1880年恩格尔曼实验水绵好氧细菌黑暗处理极细光束照射暴露在光下2.叶绿体功能讲授新课1880年恩格尔曼实验结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。水绵好氧细菌2.叶绿体功能讲授新课1.为什么选用水绵和好氧细菌做为实验材料？2.为什么选用黑暗并且没有空气的环境？

水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察分析研究。好氧细菌能指示释放氧的部位。先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的影响，确保实验的准确性。恩格尔曼实验的巧妙之处讲授新课3.为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？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，并且氧是由释放出来的。叶绿体恩格尔曼实验的巧妙之处讲授新课下列关于叶绿体的描述，正确的是（

）A．叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光B．光学显微镜可以观察到类囊体C．叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶D．基粒由类囊体堆叠而成D典型例题1.绿叶中的色素种类实验：绿叶中色素的提取和分离

2.绿叶中色素吸收的光谱3.存在：叶绿体二、叶绿体的结构和功能1.形态一、捕获光能的色素2.结构3.类囊体与色素分布4.功能：光合作用的场所

课堂总结第2课时光合作用的探究历程和过程

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能量的有机物，并且释放氧气的过程。人们得出这一认识经历了漫长的探索历程；对光合作用更深层次的探索，目前仍在进行。新课导入2000多年前，亚里士多德认为植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需物质完全来自土壤。一、光合作用的探究历程亚里士多德观点新课讲授五年后+74.4kg－0.057kg1642年范·赫尔蒙特实验结论：植物增重来自水分开始时柳树的质量2.3kg干土的质量90.8kg只浇雨水5年后改变量76.7kg90.743kg新课讲授1771年普利斯特利的实验一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后结论：植物可以更新空气请指出此实验的漏洞没有设置对照组,排除光照对实验结果的干扰新课讲授1179年英格豪斯的实验结论1：只有在光下植物才能更新空气。结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。新课讲授1845年梅耶根据能量转化与守恒定律

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？新课讲授1864年萨克斯的实验结论：光合作用还产生淀粉暗处理半曝光碘蒸汽处理1．为什么对天竺葵先进行暗处理？2.这个实验是否设置了对照？实验中所需控制的单一变量是什么？新课讲授1880年恩格尔曼的实验黑暗环境极细光束暴露在光下结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所，光合作用需要光照。新课讲授结论：光合作用释放的氧气来自水1939年鲁宾和卡门的实验同位素标记法C18O2

CO2H2OH218O光照下的球藻悬液ABO218O2新课讲授20世纪40年代美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。总结光合作用的反应式CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体糖类新课讲授光合作用的探索历程年代科学家结论1771年普利斯特利植物可以更新空气1779年英格豪斯植物只有在阳光照射下且存在绿叶才能更新空气1845年梅耶植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来1864年萨克斯光合作用制造了淀粉1941年鲁宾、卡门光合作用释放的氧气来自水

20世纪40年代卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径1880年恩格尔曼叶绿体是光合作用的场所新课讲授1.场所：叶绿体2.动力：光3.原料：二氧化碳水4.产物：糖类氧气通过以上的研究和探索，你知道光合作用的场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？新课讲授典型例题某植物叶片不同部位的颜色不同，将该植物在黑暗中放置48h后，用锡箔纸遮蔽叶片两面，如图所示。在日光下照光一段时间，去除锡箔纸，用碘染色法处理叶片，观察到叶片有的部位出现蓝色，有的没有出现蓝色。其中，没有出现蓝色的部位是（）A.a、b和dB.a、c和eC.c、d和eD.b、c和eB二、光合作用的过程新课讲授条件：光、色素、酶场所：反应水的光解：ATP的合成：类囊体薄膜上H2O[H]+O2光叶绿体中的色素ADP＋Pi＋光能ATP酶光能能量转变：ATP中活跃的化学能产物：[H]、O2、ATP光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行概念：

光反应新课讲授条件：不需光，需多种酶场所：叶绿体基质中过程CO2的固定：CO2＋C52C3酶三碳化合物的还原：ATP中活跃的化学能ATPADP+PiC3+[H](CH2O)+C5酶能量转变：有机物中稳定的化学能产物：（CH2O）、ADP、Pi概念：光合作用的第二个阶段中的化学反应，有光无光都可以进行

暗反应新课讲授

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ADP和Pi。新课讲授光合作用反应式元素转移：O元素:H2＊O

＊O2C元素:＊CO2＊C3＊

(CH2O)新课讲授在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（）A.红光，ATP下降B.红光，未被还原的C3上升B.绿光，[H]下降D.绿光，C5上升C典型例题光合作用的意义①把无机物合成有机物------制造有机物的“绿色工厂”②将光能转换成化学能，贮存在有机物中-------巨型能量转换站③维持了大气成分的基本稳定

------空气净化器新课讲授三、化能合成作用自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。2NH3+3O2

硝化细菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化细菌（CH2O）+O2新课讲授光能H2OCO2还原（CH2O）叶绿体

色素供氢酶供能多种酶参加催化暗反应（叶绿体基质）2C3C5固定ADP+PiATP酶光下分解O2[H]光反应（叶绿体类囊体薄膜）课堂总结第3课时光合作用原理的应用光2H2OO24[H]ADP+PiATP酶供能光解2C3酶C5还原固定CO2(CH2O)色素影响光合作用强度的因素有哪些？新课导入一、光合作用强度1.概念

通常用光合速率表示，指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的量2.表示方法单位时间内光合作用产生有机物的量单位时间内光合作用产生有机物的量单位时间内光合作用放出O2的量3.计算

真正光合速率=净光合速率+呼吸速率新课讲授二、影响光合作用强度的因素内因外因遗传因素光、二氧化碳、温度、水、矿质元素等环境因素对光合作用强度的影响实验原理利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的强弱。新课讲授自变量的设置因变量的检测无关变量的控制强、中、弱三种光照

同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量使小圆形叶片内的气体逸出；放入黑暗处待用。

控制变量新课讲授选取生长健全、年龄近似、厚薄均匀的成长叶片数片，用直径约1cm的打孔器打小圆片30片（注意避开大的叶脉）吸入清水堵住注射器前端的小孔并缓慢拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。重复几次。将内部气体逸出的叶片，放入烧杯中，放在暗处备用。这些叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底取3只小烧杯，分别倒入20mL富含CO2的清水分别放入10片叶片，然后进行不同强度的光照。观察浮起叶片的数量。

实验步骤新课讲授烧杯光照距离光照强度叶片浮起数量140W5CM强多240W30CM中中340W50CM弱少

实验结果新课讲授光合作用强度0光照强度在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增大而加快，超过一定值后光合作用强度趋于稳定。

实验结论新课讲授三、光合作用的影响因素及应用①同一植物的不同生长发育阶段应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。

内因新课讲授②同一叶片的不同生长发育时期农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，茎叶蔬菜及时换新叶，可减少细胞呼吸对有机物的消耗。曲线分析：老叶，随叶龄增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。OA段：幼叶，叶面积不断增大，叶绿体、叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加；AB段：壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定；BC段：应用：新课讲授1.光光照强度光质红光＞蓝紫光＞绿光光照时间B：光补偿点光合速率和呼吸速率相等时的光强度。C2：光饱和点光合速率达到最强时所需的最低的光强度。a(净光合速率)=b(总光合速率)–c(呼吸速率)应用：间作套种、合理密植ABC1光照强度0C2cab光合速率

外因新课讲授甲图对应

；乙图对应

；丙图对应

；丁图对应

。乙丙丁甲A点A→B点B点光照强度大于B点典型例题(2)CO2浓度CO2补偿点：光合速率与呼吸速率相等时的外界CO2浓度CO2饱和点：光合速率最大等时所需的最小外界CO2浓度应用：“正其行，通其风”新课讲授(3)温度应用：适当提高昼夜温差光合作用最适温度一般低于呼吸作用最适温度，故温度过高对提高产量不利。新课讲授(4)H2O及矿质元素应用：合理施肥和灌溉P点之前P点到Q之间Q点之后限制因素为横坐标所表示的因子横坐标因子和其他因子共同影响限制因素为图示外的其他因子新课讲授（5）多因素综合影响30℃20℃10℃光照强度光合速率PQ光合速率温度PQ高CO2浓度中CO2浓度低CO2浓度新课讲授解释光合作用的日变化：光合速率0时间（h）6789101112131415161718ABCDE（1）为什么7－10时光合作用强度不断增强？（2）为什么12点左右的光合作用强度明显减弱？（3）为什么14－17时的光合作用强度不断下降？如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：光照不断增强温度和光强很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，CO2供应减少光强不断下降典型例题三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。下图是三倍体西瓜叶片净光合速率（以CO2吸收速率表示）与胞间CO2浓度（Ci）的日变化曲线，以下分析正确的是()A.与11：00时相比，13:00时叶绿体中合成C3的速率相对较高B.14:00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少C.17:00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率D.叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度D典型例题光合作用原理的应用

6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2原料条件产物CO2浓度

水分

光照

矿质元素

温度光合速率(光合强度)：单位时间单位叶面积的光合作用量（如释放多少O2、消耗多少CO2、合成多少淀粉）课堂总结1.甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(

)CA．甲可能误用蒸馏水作提取液B．乙可能是研磨时加入无水乙醇过多C．丙可能是正确操作得到的理想结果D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3课堂练习2.下列有关叶绿体的说法正确的是(

)A．叶绿体增大膜面积的方式与线粒体相同B．叶绿体中的