1、能量之源光与光合作用,俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据： 地球表面上的绿色植物每年大约制造4400 亿吨有机物； 地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7111018kJ，这个数字大约相当于240000个三峡水电站所发出的电力。,光合作用 探究历程,场所,光合作用 的过程,实战演练,太阳能,？,太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的呢？,绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？,公元前3世纪，古希腊的亚里士多德提出，植物生长的土壤是构成植物体的原材料。这一观点长期被奉为经典。,一、光合作用探究历程,假说演绎法,观察现象,提出假设,得出结论,演绎推理,验证假设,每天浇
2、水，5年后,1、1642年，海尔蒙特(J.B. van Helmont，比利时),柳树增重74.47kg 土壤减少0.06kg,植物增重主要来自水分,不足：没有考虑到阳光、空气对光合作用的影响。,海尔蒙特的实验,普里斯特利实验,1771年：英国，普里斯特利,普利斯特利实验,结论：植物可以更新空气。,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。,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功,英根豪斯实验,结论：绿叶在光下吸收CO2 ，释放O2。,1、 1779年,荷兰科学家英格豪斯确定植物只有绿叶才能更新空气并且依赖于光。,2、1785年,拉瓦锡发现了空气的组成。
3、,3、1845年，德国科学家梅耶根据能量的转化与守恒定律指出，植物光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。,相关信息：,萨克斯的实验,在暗处放置24个小时,滴加碘液,曝光一半，遮光一半,热酒精脱色,答：结果证明绿叶在光下制造了淀粉。,思考： 该实验还能得出其他结论吗？,3. 为什么要用酒精脱色？,1、为什么选用水绵做为实验材料？2、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？,结论：氧气是叶绿体产生的, 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所, 光合作用需要光照。,水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察,排除了氧气和光对实验结果的影响,返回,光合作用氧来源的探究,第一组,第二组,鲁宾和卡门实验,氧气中的氧原子来
4、自于水,美国科学家卡尔文的实验,产物:淀粉 条件:光,光合作用发现小结：,1771年，英国普利斯特利,原料:水,1880年，美国恩格尔曼,20世纪30年代，美国鲁宾与卡门,1864年，德国萨克斯,1664年，比利时海尔蒙特,原料和产物:更新空气 (二氧化碳和氧气),产物氧来自于水。,场所:叶绿体条件:光,CO2 + H2 O,（CH2O)+ O2,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： 动力： 原料： 产物：,概念：,光合作用的场所、动力、原料、产物：,总反应式,色素：基粒类囊体 的薄膜上酶：基粒类囊体的 薄膜上和基质中,回忆：叶绿
5、体的结构,二、光合色素与光能的捕获,（一）叶绿体中的色素,种类,位置：,叶绿体类囊体薄膜,化学式：,叶绿素a：C55H72O5N4Mg； 叶绿素b：C55H70O6N4Mg 胡萝卜素: C40H56 叶黄素: C40H56O2,Mg 是构成叶绿素分子必需的元素。,（二）实验：提取和分离叶绿体中的色素,【实验原理】,叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。,【实验步骤】,提取：,叶绿体中的色素能溶解于有机溶剂（如无水乙醇）。,分离：,1.(研磨) 称取5g新鲜的菠菜叶，剪碎后放入研钵中，加入少许二氧化硅（有助于充分研磨）、碳酸钙（防止色素被破坏）和5m
6、L无水乙醇（溶解色素），迅速而充分地研磨。,2. (过滤)将研磨液过滤到试管中，及时用棉塞塞紧试管口。,3.(制备滤纸条)准备好略短于烧杯高度、宽 1cm 的干燥滤纸条，剪去一端的两个角，在距离该端大约1cm处用铅笔画一条细线。,4.(画滤液细线)用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的细线画一条细而直的滤液细线，吹干后再重复画滤液线若干次。,5.(“纸层析法”分离色素)将画好滤液细线的滤纸条轻轻地插入盛有 3mL 层析液（可用93号汽油）的烧杯中，用培养皿覆盖烧杯。滤液细线不能触及层析液。,6.(观察结果)几分钟后取出滤纸条，观察滤纸条上色素的分布情况。,防止两边滤液扩散速度过快，使色素带在滤纸上
7、均匀分离。,思考：滤纸条的一端为什么要剪去两角？,2,最多,较多,较少,最少,溶解度最高,溶解度最低,溶解度较低,溶解度较高,含量,溶解度,（三）色素的吸收光谱,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。,叶绿体中的色素,思考：叶片为什么是绿色的？,叶黄素,色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,吸收可见的太阳光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,(蓝绿色),(黄绿色),(橙黄色),(黄色),3/4,1/4,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,总结：,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,叶片为什么往往是绿色的呢？,绿光被反射,叶绿体 中的色素,叶绿素b,叶绿
8、素a,叶黄素,胡萝卜素,红光 蓝紫光,蓝紫光,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,最多,较多,最少,较少,最高,最快,较高,较快,最低,最慢,较低,较慢,例：分别在A、B、C三个研钵中加2g剪碎的新鲜菠菜叶，并按下表所示添加试剂，经研磨，过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。,试回答： A、B、C处理得到得溶液得颜色分别是什么？并分析原因？,A黄绿色 部分叶绿素受破坏 B几乎无色 叶绿素不溶于水C深绿色 大量叶绿素溶于乙醇中,1.什么是光合作用？,2.光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？ 请用一个化学反应式表示出来。,三、光合作用的过程：,划分依据:反应过程
9、是否直接需要光能,3、光合作用的过程,光反应,暗反应,思考：光反应在光照下能进行吗？在黑暗中能进行吗？暗反应在光照下能进行吗？在黑暗中能进行吗？,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,ATP的合成：,光能 ATP中活跃的化学能,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 2C3,C3的还原,叶绿体基质 多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO2,五碳化合物 C5,
10、CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质 多种酶,糖类,H,C3,光合作用的过程,水在光下分解,O2,H,ADP+Pi,ATP,酶,光反应阶段,co2,C5,2C3,固定,供能,供氢 酶,(CH2O) H2O,还原,多种酶 参加催化,暗反应阶段,场所：类囊体薄膜,场所：叶绿体基质,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,
11、H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,联系：光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系,缺一不可。光反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量（ATP）和还原剂H，暗反应阶段产生的ADP和Pi为光反应阶段合成ATP提供原料。,光、色素、酶等,ATP、H、多种酶等,类囊体的薄膜上,基质中,水光解成H和O2 ADP+Pi+光能ATP, CO2的固定 C3的还原,光能活跃化学能,活跃化学能稳定化学能,光反应,暗反应,条件,场所,物质变化,能量变化,联 系,光反应和暗反应的比较,物质联系：光反应阶段产生的H，在暗反应阶段用于还原C3； 能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其
12、储 存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。,光反应为暗反应提供ATP和H ， 暗反应为光反应补充ADP和Pi。,3.原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,O,CO2,CO2,O2,H2O,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,CO2,C3,（CH2O）,能量上：把光能转变成有机物中的化学能,4、光合作用的实质,1.为生物生存提供了物质来源和能量来源； 2.维持了大气中O2和CO2的相对稳定； 3.对生物的进化有直接意义。(1)使还原性大气氧化性大气(2)使有氧呼吸生物得以发生和发展(3)形成臭
13、氧层，过滤紫外线，使水生生物登 陆成为可能,5、光合作用的意义,1、如图表示光合作用过程，据图回答：,课堂练习,（1）图中A为 ，B为 ， C为 ，D为 ，E为 ，F 为 ，G为 。,（CH2O）,光能,叶绿体中的色素,H,CO2,C3,C5,（2）B存在于 上，其 吸收的光能，一方面将水裂解为_， 另一方面用于合成 。,叶绿体类囊体薄膜,O2和H,ATP,（3）D与F结合形成E，这个过程叫做 。E接受光反应产生的_提供的能量，并被 还原，形成G和F的过程叫做 。,CO2的固定,H,ATP,C3的还原,（4）如果突然停止光照，则E含量_、F含量_。如果光照不变，D的含量突然降至极低水平，则E含
14、量_、F含量_。,下降,上升,CO2,C5,C3,上升,下降,H,停止光照,光反应停止,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,(1) 光照强弱CO2供应不变,H减少 ATP减少 O2产生量减少,C3还原减弱 CO2固定仍 正常进行,C3含量上升 C5含量下降,(CH2O)合成量减少,(2) 光照不变减少CO2供应,CO2固定减弱 C3还原仍正常进行,C3含量下降 C5含量上升,H相对增加 ATP相对增加 上述两种物质 转化速度变慢， O2产生量减少, (CH2O)合成量相对减少,光合作用过程中C3、C5、ATP、 H 、（CH2O）含量的变化,（1）曲线AB上升的原因是 _， 从而使光合作用
15、_阶段产生的_ 增加，促进了_反应的进行。,2、下图为夏季晴朗的白天某植物叶片光合作用强度的变化曲线图，请观察后回答：,光照强度逐渐增强,光反应,H和ATP,暗,2、下图为夏季晴朗的白天某植物叶片光合作用强度的变化曲线图，请观察后回答：,（2）C点光合作用强度减弱是由于中午的温度过高，_作用过大，叶片气孔_，使光合作用原料之一的_供应大量减少，影响了_反应，使光合作用强度_。,关闭,蒸腾,CO2,暗,下降,2、下图为夏季晴朗的白天某植物叶片光合作用强度的变化曲线图，请观察后回答：,（3）DE段光合作用下降是因为_， 以致光合作用_阶段产生的_ 减少，因而影响了_阶段的进行。,光照强度逐渐减弱,
16、光反应,H和ATP,暗反应,3,四、影响光合作用的环境因素,在光照强度较低时，植物光合速率也很低。随着光照强度的逐渐增强，光合速率也相应地变大；当光照强度进一步提高时，光合速率的增加幅度逐渐减小；当光照强度超过某一定值时，光合速率就不再增加。,1、光照强度,思考：光照强度影响光合作用_阶段的强度。,光反应,在一定范围内，植物光合速率随着 CO2浓度的上升而增加，在达到某一定值后，再增加 CO2浓度，光合速率不再增加。,2、CO2浓度,思考：CO2是光合作用的原料，其浓度会影响_阶段的强度。,暗反应,光合作用只能在一定的温度范围内进行，在最适温度时，光合作用速率最快， 高于或低于最适温度，光合作
17、用速率下降。,3、温度,思考：温度是通过影响_来影响光合作用的。,酶活性,（2）营养元素,4、其他：,_是叶绿素的组成成分； _是光合酶的组成成分； _是ATP的组成成分等。,（1）水分,水是光合作用的_； 水是体内各种化学发应的_ ； 水能影响_的开闭。,Mg,N,P,原料,介质,气孔,单一因素对光合作用影响的图象,（3）内部因素：,1、 物种遗传特性不同，光能利用能力不同，适宜条件有所不同,阳生植物较强光照； 阴生植物相对较弱光照。,2、同一植物的不同生长发育时期及同一植物不同叶片，光能利用率不同,叶面积指数与光合作用强度的关系,叶面积指数在0-A点之间，光合 作用强度 呼吸作用强度； K
18、点处，光合作用强度 呼吸作 用强度； K点之后，光合作用强度 呼吸 作用强度。,最有利于有机物积累的叶面积指数区段 为 之间。生产实践运用，根据上述原理可通过 技术实现最佳配置。, （光合作用）,反应强度, （呼吸作用）,K,叶面积指数,0 2 4 6 8 10 12,=,6-8,合理密植,A,叶龄与光合作用强度的关系如图所示：,A,B,C,O,光合速率,叶龄,作物后期管理要适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗有机物。,生产实践运用：,（2）提高农作物光合作用强度的措施,2、合理密植,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,五、化能合成作用,化能合成作用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,六.光合作用与呼吸作用的区别：,