5.4.光合作用的原理和应用(第2课时)-上学期生物人教版必修一

第4节

光合作用与能量转化第5章细胞的能量供应和利用第2课时光合作用的原理和应用绿叶中色素的种类和功能2.色素的吸收光谱：叶绿素主要吸收

.类胡萝卜素主要吸收

.蓝紫光和红光蓝紫光对其他波段吸收量较少吸收最少的是绿光不吸收红、橙、黄光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱类囊体色素酶温故知新

在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器。【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)恩格尔曼的实验一恩格尔曼的实验二讨论：1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？阅读恩格尔曼的两个实验过程与现象，讨论完成讨论题1—3：2min【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)需氧细菌集中分布在叶绿体被光束照射到的部位需氧细菌分布在叶绿体所有受光部位恩格尔曼的实验一叶绿体能吸收光能用于光合作用释放氧气2.恩格尔曼在选材、实验设计上有何巧妙之处？设计： 选材：水绵：叶绿体螺旋带状，易观察

好氧细菌：可确定氧气产生部位无空气的黑暗环境：排除O2和光的干扰对照设置：讨论：1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？极细的光束：有光与无光对照暴露阳光下：局部有光与完全曝光对照恩格尔曼的实验二用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域讨论：3.为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？光合色素主要吸收红光和蓝紫光在此波长照射下，叶绿体会释放氧气多4.综上所述，你认为叶绿体有何功能？捕获光能、进行光合作用物质和结构基础：类囊体薄膜上——色素分子类囊体膜和叶绿体基质——光合酶【思考·讨论】探究叶绿体的功能(P100)光合作用1.概念：光合作用使指绿色植物通过

，利用

，把

，转化成储存着能量的

，并释放出

的过程叶绿体光能CO2和H20有机物O2物质变化：能量变化：无机物→有机物光能→有机物的化学能实质：合成有机物，储存能量2.反应式：CO2+H2O（CH2O)+O2光能叶绿体

自主阅读：阅读课本P102思考.讨论，完成资料后的4个讨论：1、希尔的实验是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？为什么？2、希尔的实验能否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？为什么？3、分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？4、尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验1、19世纪末（甲醛→糖）CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)2、1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用

甲醛不能通过光合作用转化成糖→初步判断：O2中的O来自CO2的可能性较小，较可能来源于H2O探究光合作用原理的部分实验3、希尔反应2H+1/2O2↑讨论1：希尔反应是否说明植物光合作用产生的O2中的O全部都来自H2O？为什么？不能,该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素转移。：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应讨论2：希尔的实验能否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能

因为悬浮液中没有合成糖类的必需原料——CO2，说明未进行糖类合成探究光合作用原理的部分实验4、鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。CO2H218O光照射下的小球藻悬液C18O2H2O18O2O2讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？光合作用释放的O2中的氧元素全部来源于H2O，而并不来源于CO2探究光合作用原理的部分实验5、

阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP

且这一过程总是与水的光解相伴随讨论4：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系H2OO2+NADPH

+能量光照叶绿体ADP+PiATP19世纪末甲醛→糖1928年甲醛对植物有毒不能通过光合作用转化成糖1937年希尔反应水的光解产生氧气1941年鲁宾和卡门同位素标记法光合作用氧气来自于水1954年阿尔农光照下叶绿体合成ATP该过程总与水的光解相伴1

光合作用的过程光合作用过程复杂，包括一系列化学反应。依据是否需要光能分为：光反应阶段暗反应阶段光合作用第一个阶段必须有光才能进行光合作用第二个阶段，又称“碳反应阶段”有无光都能进行O2光合作用的过程——光反应结合图5—15，3min阅读P103光反应过程，在课本找到答案并标注：1.光反应的场所是什么？2.进行光反应需要什么条件？3.光反应过程中有什么物质变化?（请用方程式的方式表示）4.光反应过程中有什么能量变化？5.尝试完成右图6.光反应的各种产物有何去向？光能叶绿体中的色素H2O水在光下分解ADP+PiATPNADP+NADPHH+酶酶O2H+CO2是如何转变为糖类的呢？卡尔文等用小球藻做试验研究：

用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环（暗反应阶段）在1961年获得诺贝尔化学奖（放射性）同位素标记法现象1：

向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)试分析卡尔文实验现象思考1：该实验现象可说明什么？CO2中的C会转移到C3、C5和C6中思考2：如何确定CO2中的C先转移到C3、C5和C6中的哪个化合物呢？缩短反应时间现象2：

反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)试分析卡尔文实验现象思考3：结合上述现象大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径现象3：

缩短光照时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种三碳化合物（C3）CO2C3(CH2O)C5结合图5—15，3min阅读P104暗反应过程，在课本找到答案并标注：1.暗反应的场所是什么？2.进行暗反应需要什么条件？3.暗反应过程中有什么物质变化?（请用方程式的方式表示）4.暗反应过程中有什么能量变化？5.尝试完成右图6.暗反应的各种产物有何去向？2C3CO2固定C5多种酶参加催化(CH2O)还

原ADP+PiATP供能（气孔）NADP+NADPH供氢、供能光合作用的过程——暗反应光反应碳反应条件场所物质变化能量变化必须有光有光或无光均可叶绿体类囊体膜叶绿体基质水光解为O2和H+,ATP和NADPH的合成CO2的固定，C3的还原，ATP和NADPH的分解光能转变为ATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH中的化学能转变为有机物中稳定的化学能光反应生成的NADPH和ATP供暗反应C3的还原，暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。物质联系：光反应和暗反应的区别和联系能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。下图是光合作用过程图解，A—J表示物质，H、I表示生理过程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_____，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__________。Ｏ2水NADPH基质还原C3，作还原剂并提供能量ATP光能光反应DNAPH和ATP色素C5化合物C3化合物糖类暗反应练一练C3、C5、ATP、NADPH含量变化条件停止光照、CO2供应不变突然光照、CO2供应不变光照不变、停止CO2供应光照不变、增加CO2供应C3C5ATPNADPH增加减少减少增加减少增加增加减少减少增加增加减少减少增加增加减少自变量光照强弱因变量光合作用强度无关变量要求相同且适宜检测方法相同时间小圆形叶片浮起的数量控制方法不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离温度等用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰探究环境因素对光合作用强度的影响探究环境因素对光合作用强度的影响二、方法步骤：1.打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片探究环境因素对光合作用强度的影响2.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出探究环境因素对光合作用强度的影响3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，

小圆形叶片全部沉到水底探究环境因素对光合作用强度的影响4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）探究环境因素对光合作用强度的影响5.分组实验：分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中

并调整40W台灯距离（10、20、30CM）【LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰），分别用不同光照强度（调节光源与烧杯的距离）去照射叶片。】.观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。或上浮相同数量的小圆形叶片各实验装置所用时间。探究环境因素对光合作用强度的影响

项目烧杯小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度叶片浮起数量110片20mL强多210片20mL中中310片20mL弱少6.观察并记录结果三、实验结论在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。探究光照强弱对光合作用强度的影响任务二：讨论1.如何使小圆叶片内的气体逸出?将小圆形叶片放入注射器中，并让注射器吸入清水，排出注射器内残留的空气。用手堵住注射器前端的小孔，并缓缓拉动活塞2.将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处清水中，将会发生什么变化？

因细胞间隙充满水而沉到水底3.如何增加清水中的CO2含量？

吹气，或用质量分数为1%--2%的NaHCO3溶液探究影响光合作用强度的因素CO2浓度水分光光质光照强度光照时间光照面积酶色素温度矿质元素气孔开闭情况1.间作套种2.通过轮作,延长光合作用时间3.通过合理密植,增加光合作用面积4.温室大棚,使用无色透明玻璃5.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长应用：一、概念检测1.√ ×× 2.D3.提示:按照教材第103页图5-14解答。二、拓展应用1.（1）光照强度逐渐增大

（2）此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制

（3）光照强度不断减弱

（4）光照强度、温度

（5）根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。课后练习答案2.提示:植物的生活需要水无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳),从给出的信息可以看出,植物生长的基本条件都是满足的,因此,只要没有病虫害等不利因素,这株植物(幼苗)就能够生存一段时间但究竟能够生存多长时间,涉及的问题很多。潮湿的土壤含有水分,植物根系吸收水分后,大部分可通过蒸腾作用散失到空气中,由于瓶是密闭的,散失到空气中的水分能够凝结,回归土壤供植物体循环利用。但是,随着植株的生长,越来越多的水分通过光合作用成为有机物的组成部分,尽管有机物能够通过呼吸作用释放出二氧化碳和水(这些水既