公开课能量之源-光与光合作用

公开课能量之源——光与光合作用第1页/共73页水二氧化碳氧气光有机物光合作用第2页/共73页什么是光合作用？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。场所条件产物原料第3页/共73页年代科学家结论1771普利斯特利1779英格豪斯1845R.梅耶1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程第4页/共73页17世纪40年代，海尔蒙特(J.B.vanHelmont，比利时)光合作用的探究历程回眸历史每天浇水，5年后柳树增重80多kg土壤只减少100g第5页/共73页探究的一般步骤提出问题作出假设设计实验得出结论结果分析实施实验第6页/共73页植物生长的原料来自于水植物生长的原料是水与5年前进行对照土壤烘干后称重，只比原来减轻了0.1公斤，树增加了80多公斤探究一：海尔蒙特的实验设计实验结果分析得出结论提出问题作出假设实施实验植物生长的原料是什么第7页/共73页每天浇水，5年后17世纪40年代，海尔蒙特(J.B.vanHelmont，比利时)柳树增重80多kg土壤只减少100g植物增重主要来自水分不严密，没有考虑到空气的影响。讨论：这个结论严密吗？他忽略了什么？光合作用的探究历程第8页/共73页探究二：普利斯特利的实验植物可以净化空气成分吗？植物可以净化空气成分。设计实验结果分析得出结论提出问题作出假设实施实验小鼠和点燃的蜡烛光照，密闭玻璃罩光照，密闭玻璃罩绿色植物第9页/共73页一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验第10页/共73页普利斯特利实验第11页/共73页探究二：普利斯特利的实验植物可以净化空气成分吗？植物可以净化空气成分。植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要的气体。植物可以更新空气。设计实验结果分析得出结论提出问题作出假设实施实验小鼠和点燃的蜡烛光照，密闭玻璃罩小鼠存活，蜡烛仍燃烧光照，密闭玻璃罩绿色植物小鼠死亡，蜡烛也熄灭第12页/共73页年代科学家结论1771普利斯特利1779英格豪斯1845R.梅耶1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程植物可以更新空气第13页/共73页结论：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？第14页/共73页1779年，英格豪斯实验实验重复了500多次结论：绿叶只有在光照下才能更新空气B组A组光合作用的探究历程第15页/共73页

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？光能化学能德国梅耶第16页/共73页年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯1845R.梅耶1864萨克斯1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程只有在光照下绿叶才可以更新空气植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来第17页/共73页光能化学能储存在什么物质中？第18页/共73页黑暗处理酒精隔水加热脱色碘蒸汽处理或滴加碘液1864年，萨克斯实验阅读P.102第一自然段，思考并讨论：1.本实验共有几个处理过程？一半遮光一半曝光为了使绿叶中原有的淀粉消耗掉绿叶中的色素会溶解在有机溶剂（酒精）中，有利于碘液染色后观察叶片颜色变化。？？如何设置对照？？实验中的自变量是什么？自变量是有无光照。第19页/共73页探究三：萨克斯的实验植物光合作用的产物除氧之外还有什么产物？植物光合作用的产物还有淀粉。曝光一侧的叶片经过碘液处理后变成蓝色,而遮光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。植物在光合作用中产生了淀粉

(有机物)。酒精脱色碘液处理设计实验结果分析得出结论提出问题作出假设实施实验第20页/共73页第21页/共73页1864年，（德）萨克斯的实验结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉第22页/共73页第23页/共73页年代科学家结论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1880恩格尔曼1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程绿色叶片光合作用产生淀粉第24页/共73页请参照萨克斯的实验设计实验:验证ＣＯ2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料自主探究：第25页/共73页首先分析实验的自变量：有无CO2如何让实验空间有无CO2？

密闭容器中用一定浓度NaOH溶液吸收空气中的CO2

（实验组）对照组设置：等量的清水（有CO2

）第26页/共73页实验的无关变量都有哪些？a.绿色植物是否生长状况相同？

b.光照时间，光照强度

c.叶片中原有的有机物

d.小烧杯中NaOH溶液量和水的量

……如何排除无关变量？选长势良好、生长状况相同的同种植物（可选天竺葵）黑暗处理相同时间实验组放置适量的NaOH溶液，对照组放置等量的清水在适宜条件下，光照相同时间……实验结果如何检测？利用碘遇淀粉变蓝来检测，所以要先对绿叶脱色处理，然后再检测。第27页/共73页分析：结论：A装置内存在CO2B装置中不存在CO2A片变蓝，B叶片未变蓝，CO2是光合作用的原料之一。验证光合作用需要CO2实验第28页/共73页练习下面是某同学为了验证“ＣＯ2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：实验方法和步骤：①选长势良好、生长状况相同两株盆栽绿色植物，分别放入标记为A和B的两个同等大小的玻璃罩内，每组一株。并取1小杯NaOH溶液和1小杯

分别放置于A和B玻璃罩中。玻璃罩密封不漏气。②将上述植物及装置放在暗室里黑暗处理，其目的是

。③暗处理一定时间后，将装置自暗室中取出，光照若干小时，使其充分进行光合作用。光合作用的探究历程等量清水消耗叶片原有的淀粉第29页/共73页练习下面是某同学为了验证“ＣＯ2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：实验方法和步骤：④从两株植物体上分别剪取同等大小的叶片两片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。⑤将已脱绿的叶片取出用清水处理后，分别平铺在两个培养皿内，并滴加碘液，可观察到A组叶片颜色的变化是

，B组叶片颜色的变化是

。实验结论:

光合作用的探究历程ＣＯ2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料。不出现蓝色出现蓝色第30页/共73页光合作用的场所究竟在什么地方呢？1880年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。第31页/共73页1880年，恩格尔曼实验讨论P.100“资料分析-资料1”，并完成学案相关内容的填写。

极细光束无空气、黑暗中无空气、黑暗中第32页/共73页结论：氧气是叶绿体释放出来的,

叶绿体是进行光合作用的场所1880年，恩格尔曼实验讨论P.100“资料分析-资料1”，并完成学案相关内容的填写。完全曝光无空气、黑暗中第33页/共73页恩格尔曼实验第34页/共73页用极细的光束的照射，叶绿体可分为光照多和光照少的部位，形成对比；临时装片暴露在光下的实验再次验证实验结果恩格尔曼实验的巧妙之处:选择水绵，其叶绿体呈螺旋式带状,便于观察；选用好氧细菌可确定释放氧气多的部位没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰①实验材料：

②实验条件：③实验处理：第35页/共73页年代科学家结论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1939鲁宾卡门20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。第36页/共73页小结: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；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！

光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？如何来检测？第37页/共73页科学家用３Ｈ标记亮氨酸注射给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质。然后每隔一段时间进行检测和观察。内质网高尔基体细胞外核糖体3分钟后17分钟后117分钟后——同位素标记法分泌蛋白的合成与运输

第38页/共73页同位素标记法放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种科学研究方法叫做同位素标记法第39页/共73页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。第40页/共73页探究四：鲁宾、卡门的实验A气体无放射性，B气体具有放射性光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳?光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）提出问题设计实验结果分析得出结论作出假设实施实验第41页/共73页第一组释放的氧气全都是

，第二组释放的氧气全都是

。提出问题：光合作用的探究历程鲁宾和卡门的实验——用”同位素标记法”进行探究作出假设：

实验设计与操作：分析结果：得出结论：释放的O2来自于H2O还是CO2？释放的O2来自于CO2。释放的O2

来自于H2O。假设1：假设2：光合作用释放的O2来自于

。第42页/共73页返回1939年美国的鲁宾和卡门的实验第43页/共73页第一组释放的氧气全都是

，第二组释放的氧气全都是

。提出问题：光合作用的探究历程鲁宾和卡门的实验——用”同位素标记法”进行探究作出假设：

实验设计与操作：分析结果：得出结论：释放的O2来自于H2O还是CO2？释放的O2来自于CO2。释放的O2

来自于H2O。18O2O2假设1：假设2：光合作用释放的O2来自于

。H2O第44页/共73页第一组光合作用产生的O2来自于H2O。第二组美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）结论问题：CO2中的碳怎样转化成有机物中的碳呢?第45页/共73页美国卡尔文用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。(

CH2

O)14C标记CO214CO214光合作用的探究历程在1961年获得诺贝尔化学奖第46页/共73页年代科学家结论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20世纪40代卡尔文光合作用的探究历程光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用释放的氧来自水。第47页/共73页光合作用的定义

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反应物、条件、场所、生成物CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体糖类第48页/共73页课堂演练光合作用的探究历程1．下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24h后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色，本实验说明()①光合作用需要CO2②光合作用需要光③光合作用需要叶绿素④光合作用放出氧⑤光合作用制造淀粉

A．①②B．③⑤C．②⑤D．①③C第49页/共73页2．1939年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验,下列叙述正确的是（

）

A．为了排除光照的影响该实验要在黑暗条件下进行B．A和B相对分子质量之比为9：8C．设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气D．实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水D第50页/共73页3.（2009·广东理基，43）将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验,着色最浅叶片所在的试管是（）试管编号①②③④实验处理CO2溶液++++光照白光蓝光红光绿光碘液++++注：“+”表示具有该条件。课堂演练A.①B.②C.③D.④D第51页/共73页4.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是()A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液

B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液

C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液

D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液B第52页/共73页解析

水绵进行光合作用需要光照和CO2,NaHCO3可为水绵提供CO2。选用没有空气的环境,是为了排除实验前环境中氧的影响，确保实验的准确性。先选用极细光束，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作对照，从而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由叶绿体释放出来的。答案

B第53页/共73页5.下图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图。其中a为实验装置，b为对照装置。有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是（）A.确保植株与外界空气进一步隔绝B.排除土壤中微生物代谢活动的干扰C.防止NaOH溶液对植物根系的影响D.避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉B解析

在培育植物的土壤中，存在着许许多多的微生物，它们的呼吸作用会放出CO2，影响实验结果。第54页/共73页6.下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是()A.Y2的质量大于Y3的质量B.④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量C.②中水的质量大于④中水的质量D.试管①的质量大于试管②的质量C第55页/共73页解析

Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的质量大于Y3;④中小球藻中含有（CH218O）的有机物,而①中小球藻含有（CH2O）的有机物，故④中小球藻质量大于①中的；④和②中的水都为H218O，且含量相同，因此质量相等；在试管①和②原有质量相等的情况下，②中释放出的是18O2，而①中释放出的是O2，故剩余重量①大于②。答案

C第56页/共73页7.（2011年海南卷）某同学设计了一个探究实验，把培养在完全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内（如下图所示），其中A不密封。B、C密封。B内培养皿中盛有Ba（OH）2溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。回答问题：（1）根据上述实验设计判断，该实验的目的是__________。（2）从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长量比C中的___(大、小)，原因是

；A中的幼苗生长量比C中的____(大、小)，原是

。探究二氧化碳浓度对幼苗光合强度（或生长量）的影响

小

缺二氧化碳，影响暗反应的进行

大

二氧化碳较为充足

第57页/共73页第58页/共73页叶片中的叶肉细胞绿叶回顾

叶肉细胞亚显微结构模式图

叶绿体亚显微结构模式图光合作用主要是由植物的哪个部分完成的？第59页/共73页 基质 酶?光合作用叶绿体是进行的场所。 外膜 内膜类囊体膜基粒①②④.③⑤色素 酶1.下列标号各代表： ①

②

③

④

⑤2.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

。第60页/共73页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、无光都能反应第61页/共73页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第62页/共73页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]糖类卡尔文循环第63页/共73页暗反应阶段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]第64页/共73页

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。

CO2+H2O（CH2O)+O2光能叶绿体第65页/共73页色素分子可见光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：第66页/共73页光反应H2O→2[H]+1/2O2+Pi