第5章 第4节 能量的来源—光与光合作用

nullnull生命活动能量的直接来源：ATPATP的主要来源：细胞呼吸分解有机物释放能量转移到 ATP中有机物中储存的化学能的最终来源：太阳能null第4节 能量的来源—光与光合作用知识方面： 1、说出绿叶中色素的种类和作用 2、说出叶绿体的结构和功能 3、说出光合作用以及对它的认识过程 4、说出光合作用原理的应用 5、简述化能合成作用 能力方面： 尝试探究影响光合作用强度的环境因素。 情感态度价值观： 通过对光合作用原理的探究过程，认同科学是在不断地观察、实验、探索和争论中前进的；认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，还要有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度。null实验： 绿叶中色素的提取和分离实验原理： 1、提取：叶绿体中的色素都能溶解于有机溶剂中，如无 水乙醇、丙酮等。所以可以用无水乙醇提取叶 绿体中的色素。 2、分离：绿叶中的色素能溶解在层析液中，不同色素在 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，因而可用纸层 析法进行分离。null方法步骤： 1、提取滤液中的色素null以上操作要注意几点： ①、选择要求：绿叶新鲜、颜色深绿 ②、加入药品的作用： ③、过滤要求：单层尼龙布（不能用滤纸） ④、获得的滤液要用棉塞将试管口塞严 无水乙醇（溶解色素）；SiO2（使研磨更充分）；CaCO3（防止研磨中色素被破坏）2、制备滤纸条：长6cm 宽1cm要求：剪去一端的两 角，在距离剪 角一端1cm处用 铅笔画一条线null3、画滤液细线： 用毛细吸管吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画2—3次。 细、直、齐、色浓null4、分离色素：取3ml层析液加入烧杯中，将滤纸条有滤液细线的一端朝下，略微倾斜靠着烧杯内壁，轻轻插入层析液，用培养皿盖盖上烧杯。注意：滤纸条要接触到层析液，但层析液不能没及滤液 细线 为什么不能没及滤液细线？null扩散速度与溶解度的关系：提取分离色素进行化学分析，由下而上分别是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素橙黄色黄色蓝绿色黄绿色滤液细线层析液：胡萝卜素：叶黄素：叶绿素a：叶绿素b类胡萝卜素 （约1/4）叶绿素 （约3/4）形成同心圆环色素带，最内层是叶绿素b。null色素提取与分离实验的应用： 排列顺序与溶解度、扩散速度有关；宽窄与含量有关，说明叶绿素a含量最多，叶绿素b扩散最慢，胡萝卜素扩散最快。 ①、比较不同色素的溶解度或扩散速率，分析所含色素种类。 ②、研究影响某种色素合成的因素。（与正常对比，比如说光照、Mg影响叶绿素合成，也可以直接观察叶片颜色，具体到某种色素就只能用色素提取和分离试验了。）null联系生活：①、衰老叶片变黄、秋季叶片变黄的原因是什么？ ②、植株出土前呈黄白色，接受阳光照射后呈绿色（暗室中豆苗与阳光下豆苗），说明什么问？结合叶绿素的组成，谈谈影响叶绿素合成的因素。①、叶绿素随叶片衰老而被分解；低温使叶绿素被分解。 ②、叶绿素只有在光下才能合成；影响因素有光照、温度、Mg、N等。null null 由图可知，色素对可见光中各种色光都有吸收，但主要吸收 ，对 吸收最少。再进一步实验我们会发现叶绿素主要吸收 ，类胡萝卜素主要吸收 。结合P1—99图5—10加强理解。 若单独观察某种色素的吸收光谱会是怎样的呢？ 叶绿素是1817年两位法国科学家首次分离出来，但当时并不清楚其分布。直到1865年德国植物学家萨克斯发现叶绿素主要集中在一个结构中，称为叶绿体。 一起回顾一下叶绿体的结构：蓝紫光和红光蓝紫光和红光绿光蓝紫光null分布：叶绿体结构呈液态，含有DNA、RNA、酶等形态：主要分布在绿色植物的叶肉细胞及幼嫩茎皮层细胞一般呈扁平的椭球形或球形双层膜：内外膜光滑，将叶绿体与细胞质基质 隔开基粒：由囊状结构薄膜（类囊体）堆叠而成，增大膜面积，分布有色素、酶基质：功能：光合作用的场所外膜类囊体基粒内膜椭球形的意义？基质null如何叶绿体是光合作用的场所？ 1880年，美国科学家恩格尔曼用水绵和好氧细菌进行实验，在无空气的黑暗环境中给以极细的光束照射水绵及曝光条件，观察细菌的分布情况。结果如图所示：null 本实验自变量、因变量、无关变量各是什么？描述实验现象及获得的结论是什么？其巧妙之处在哪儿？自变量： 因变量： 无关变量： 光照氧气的产生情况（由好氧细菌的分布来体现）空气、黑暗环境、水绵、好氧细菌、温度等①极细光束照射下，好氧细菌集中在叶绿体被光 束照射的部位②完全暴露光下 ，好氧细菌分布于叶绿体所有 受光部位 现象结论：氧气是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所 叶绿体的类囊体上及基质中含有多种与光合作用有关的酶，进一步可以说明：叶绿体是光合作用的场所是不是光合作用只能在叶绿体中进行？不是，比如含有光和色素的蓝藻、光合细菌等也能。null实验巧妙之处：1、水绵具有螺旋带状的叶绿体。 2、黑暗无空气的环境排除环境中光和氧气的影响。 3、极细的光束照射、好氧细菌检测，能迅速准确地判断 出释放氧气的部位。 4、黑暗和极细光照射形成对比，明确指出结果完全是由 光照引起的。 5、设置验证实验：完全暴露在光下，再一次验证了实验 结果。null问题：植物生长所需的物质来自何处？认为：构成植物体的原料是土壤 那么植物增加的重量 土壤减少的重量1、光合作用过程的探究历程：null1648年比利时海尔蒙特的实验柳树增重80kg 土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分1771年英国普利斯特利实验1779年，荷兰 英格豪斯的实验结论：植物可以 更新空气根据我们所知道的知识，该实验是否有问题？1779年，荷兰 英格豪斯的实验结论：只有在光照下的 绿叶才可以更新 空气null 1785年，发现了空气的组成，科学家在明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。 1845年，德国的科学家梅耶根据能量转化和守恒定律指出：植物光合作用时，把光能转换成化成化学能储存起来。 1864年，德国的植物学家萨克斯实验在暗处放置几小时碘蒸汽处理结论：绿叶光合作用 产生了淀粉null 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、车间动力原料null结合光合作用的概念，试着写出光合作用的反应式：CO2 + H2O 光合作用中的物质究竟具体是怎样转化的？这些元素的来源和去路怎样？ 1939年美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法探究了释放出的O2中的氧原子的来源。结论：光合作用释放的 氧气来自水 20世纪40年代，美国科学家卡尔文以14C标记14CO2研究了CO2转化成有机物的途径，即卡尔文循环。有机物 + O2null2、光合作用的过程：光反应暗反应酶酶酶供氢供能null脂肪蛋白质糖类酶CO2的固定C3的还原供氢供能（色素吸收、传递、转化光能）光反应暗反应酶null光反应场所：类囊体（囊状结构薄膜、基粒）能量转变：物质转变条件：光照下、色素、酶水的光解：ATP的形成：光合作用暗反应场所：叶绿体基质能量转变：物质转变条件：不需要光照，需要ATP、[H]、酶CO2的固定：C3的还原：null比较光合作用中光反应和暗反应的区别与联系过程项目光反应阶段暗反应阶段所需条件场所物质变化能量变化光、酶、色素酶、不需光叶绿体类囊体膜上叶绿体基质中水的光解ATP的生成CO2的固定C3的还原 联系光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP。光反应停止，暗反应也随即终止。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。null3、光合作用的总反应式：（以葡萄糖为例）6CO2 + 12H2OC6H12O6 + 6H2O + 6O2光照叶绿体光反应暗反应光合作用实质：注意：①反应式中物质的量之间的关系及计算； ②各物质怎样参与光合作用的，发生什么反应？ ③与有氧呼吸反应式的关系，简述光合作用与细 胞呼吸之间的关系 ，ATP的来源与去路。 将无机物合成有机物，将光能转变成化 学能储存在有机物中，以满足其生命活 动的需要。①物质转变： ②能量转变：CO2C3（CH2O）有机物光能ATP有机物稳定化学能null 离体叶绿体只要结构完整，能进行光合作用。 光反应只在白天进行，夜间不进行；暗反应在白天和夜间都进行，但是需要光反应提供ATP和[H]。 结合所学知识分析曲线变化原因。null4、影响光合作用的因素：影响光反应影响酶活性而影响整个反应，主要影响暗反应；影响植物气孔开闭，而影响CO2来源。影响暗反应曲线A、B点的限制因素是什么？出现C点段的原因是什么？CO2浓度；光照、温度、叶绿体等；CO2浓度过高影响植物其他生命活动（也说明生物体的统一性和协调性）null阳生植物阴生植物ABA、B两点限制光合作用的因素分别是什么？A点是光照强度；B点是CO2浓度、温度等；同一光照强度两植物光合作用的差异是其遗传特性决定的（比如叶绿体及色素、酶活性等不同）。 主要考虑变化因素对CO2固定、C3还原这两个环节的影响。比如：光照增强使光反应产生ATP、[H]增多，使C3还原增快，C3消耗多，CO2固定生成C3基本不变，所以C3减少；C5消耗少，再生加快，所以C5增多。一段时间后建立新的平衡，平衡时仍然是C3多于C5。null光照强度、CO2浓度变化对C3、C5、ATP、[H]的影响5、光合作用原理的应用：农业上提高农作物产量的措施：提高光合作用强度①控制光照强弱：分析教材探究实验②控制温度高低③适当增加CO2浓度分析P1—106拓展题曲线变化的原因，C3、C5的变化。null6、光合作用与呼吸作用的关系 光合作用是利用CO2和水制造有机物，储存能量，释放氧气，而呼吸作用是利用氧气分解有机物，释放CO2和能量，供给生命活动，两者在物质上正好相反。 所以植物在一般情况下，若有光照既要考虑光合作用，又要考虑呼吸作用，没有光照只考虑呼吸作用；若是植物细胞，要根据是否具有叶绿体的情况来确定是否考虑光合作用；动物、真菌只考虑呼吸作用。 示：CO2消耗量 O2产生量 有机物合成量CO2吸收量 O2释放量 有机物积累量 干物质增加量CO2产生量 O2消耗量 有机物消耗量nullABC表示呼吸作用强度表示光合作用速率等于呼吸作用速率 （光补偿点）表示最大净光合作用速率（光饱和点）结合知识结构单，分析P21两曲线及P23相关曲线、图解。null6、化能合成作用概念：是指细菌利用体外环境中的某些无机物氧化所释放的能量来制造有机物的合成作用。举例：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等过程：硝化细菌的化能合成作用生物类型自养生物：异养生物：光能自养、化能自养动物、真菌、大多数细菌nullnull1、下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是(　　) A、提取色素时加入碳酸钙是 为了防止滤液挥发 B、水稻在收获时节，叶片中 色素量的变化是(甲＋乙)<(丙＋丁) C、四种色素都能溶解在层析液中， 乙色素的溶解度最大 D、四种色素中，丙和丁主要吸收红光 2、光合作用中光反应阶段为暗反应阶段提供了（ ） A、O2和C3化合物 B、叶绿体色素 C、H2O和O2 D、[H]和ATPBDnull3、分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中加2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，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、几乎无色。 注：“＋”表示加，“－”表示不加。 则Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个研钵中的溶液颜色分别是(　　) A、几乎无色、黄绿色、深绿色 B、深绿色、几乎无色、黄绿色 C、黄绿色、深绿色、几乎无色 D、黄绿色、几乎无色、深绿色Dnull4、光合作用的暗反应过程中，没有被消耗的是（ ） A、[H] B、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳 5、有关光合作用的说法正确的是（ ） A、叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B、叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C、叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D、叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应 6、在封闭的温室内栽种农作物，下列不能提高农作物产量的措施是( ) A、增加室内 CO2 浓度 B、在室内补充绿光 C、增加光照强度 D、延长光照时间 7、将黑藻放在盛有清水的玻璃瓶中，距离玻璃瓶 30 厘米处给予一定的光照，黑藻就会排出氧气泡，下列哪项不会影响单位时间里黑藻放出的气泡数量？( ) A、玻璃瓶的容积 B、光照强度 C、黑藻的叶片数 D、溶于水中的 CO2 量BDBAnull 8、科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图所示。请据图判断下列叙述不正确的是(　　) A、光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同 B、光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同 C、光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高 D、光照强度为a～c，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升度而升高Dnull 9、以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(　　) A、光照相同时间，35 ℃时光合作用制造的有机物的量与30 ℃时相等 B、光照相同时间，在20 ℃条件下植物积累的有机物的量最多 C、温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D、两曲线的交点表示光合作用制造的有机物与细胞呼吸消耗的有机物的量相等Anull