1、第第4 4节节 光合作用与能量转化光合作用与能量转化 光合作用是光合作用是唯一唯一能够能够捕获和转化光能捕获和转化光能的生物的生物学途径，是生物圈得以维持运转的基础。学途径，是生物圈得以维持运转的基础。共共5 5课时（实验课时（实验2 2课时）课时）讨论：讨论：1.1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？靠人工光源生产蔬菜有什么好处？2.2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和 温度等条件？温度等条件？ 植物工厂用植物工厂用红色红色或或蓝色蓝色光的光的灯管，并且在白灯管，并且在白天也开灯。天也开灯。第第1 1课时课时问题探讨参考答案：问题探讨参考答案：植物工厂
2、用植物工厂用红色红色或或蓝色蓝色光的灯管，并且在白光的灯管，并且在白天也开灯。天也开灯。讨论：讨论： 1. 1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？靠人工光源生产蔬菜有什么好处？可以增强可以增强光照强度光照强度，调节，调节温度、温度、COCO2 2浓度等浓度等，有，有 利于植物的光合作用；而且利于植物的光合作用；而且不受不受外界天气的影外界天气的影 响，一年四季都可以生产各种蔬菜。响，一年四季都可以生产各种蔬菜。 2. 2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和 温度等条件？温度等条件？因为植物光合作用还需要二氧化碳作因为植物光合作用还需要二氧化碳作原料原料，植
3、，植 物生长需要物生长需要无机盐、适宜的温度无机盐、适宜的温度等条件。等条件。4646亿年前的原始地球（模拟图）亿年前的原始地球（模拟图）原始地球无生命，也无光合作用原始地球无生命，也无光合作用一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构追根溯源，活细胞生命所需的能量最终是来自太追根溯源，活细胞生命所需的能量最终是来自太阳的阳的光能光能，而将光能转化为化学能要通过，而将光能转化为化学能要通过光合作用光合作用，进行光合作用的细胞，首先要进行光合作用的细胞，首先要捕获光能。捕获光能。（一）捕获光能的色素：（一）捕获光能的色素：绿叶中有哪些色素呢？绿叶中有哪些色素呢？探究探究实践：实践： 绿叶中
4、色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离原理原理提取：提取：色素色素易溶于易溶于有机溶剂（如有机溶剂（如无水乙醇无水乙醇或或丙酮丙酮）中。）中。分离：分离：各种色素在各种色素在层析液层析液中的中的溶解度溶解度不同，因而在不同，因而在 滤纸上的滤纸上的扩散速度扩散速度也不同，溶解度大则扩散也不同，溶解度大则扩散 越快，反之则慢。（越快，反之则慢。（纸层析法纸层析法） 1.1.进行绿叶中色素的提取和分离。进行绿叶中色素的提取和分离。 2. 2.探究绿叶中含有几种色素。探究绿叶中含有几种色素。材料用具：材料用具： 新鲜的绿叶、滤纸、研钵、无水乙醇、层析液等新鲜的绿叶、滤纸、研钵、无水乙醇、层析液等方法
5、步骤：方法步骤： （具体操作见下页）（具体操作见下页） 1. 1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 2.2.制备滤纸条制备滤纸条 3. 3.画滤液细线画滤液细线 4. 4.分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素目的要求：目的要求：1.1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素1 1）称取称取5g5g左右的鲜叶，左右的鲜叶， 剪碎，放入研钵中。剪碎，放入研钵中。2 2）加少许的加少许的二氧化硅二氧化硅（助充分研磨）和（助充分研磨）和碳碳 酸钙酸钙 ( (中和细胞中的中和细胞中的 酸，防止色素被破坏酸，防止色素被破坏) ) 与与10ml10ml无水乙醇无水乙醇。3 3）在研钵中快速研磨。在研钵中快速研磨。 将
6、研磨液用单层尼龙将研磨液用单层尼龙 布进行布进行过滤、收集。过滤、收集。3.3.画滤液细线画滤液细线 用毛细吸管吸取少量滤液，用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线画一条细线（可将沿铅笔线画一条细线（可将滤液倒入培养皿，再用滤液倒入培养皿，再用盖玻盖玻片片蘸取滤液，在横线处按压蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干出均匀的细线）。待滤液干后，重复一到两次。后，重复一到两次。2.2.制备滤纸条制备滤纸条 将定性滤纸剪成纸条（将定性滤纸剪成纸条（长长宽略小于试管宽略小于试管），剪去两角，），剪去两角，并在距底端并在距底端1cm1cm处划一条横线处划一条横线（右图数据作参考）。（右图数据作参考）。
7、4.4.分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素纸层析法纸层析法（层析液为有机溶剂）（层析液为有机溶剂） 将适量的层析液倒入烧杯中，将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有将滤纸条（有滤液细线的一端朝滤液细线的一端朝下下）插入层析液（）插入层析液（细线不能浸入细线不能浸入）中，观察色素带及其颜色并记录。中，观察色素带及其颜色并记录。5.5.观察与记录观察与记录讨论讨论1.1.滤纸条上有几条色素滤纸条上有几条色素 带？它们是按照什么带？它们是按照什么 次序分布的？次序分布的？2.2.滤纸条上色素带的分滤纸条上色素带的分 布情况说明了什么？布情况说明了什么？实验结果示例实验结果示例讨论的参考答案：讨论的参考
8、答案：1.1.共有共有4 4条色素带；自条色素带；自 上而下依次是：上而下依次是： 胡萝卜素（胡萝卜素（橙黄色橙黄色） 叶黄素（叶黄素（黄色黄色） 叶绿素叶绿素a a（蓝绿色蓝绿色） 叶绿素叶绿素b b（黄绿色黄绿色）2.2.色素带的分布说明四种色素带的分布说明四种 色素的色素的颜色不同颜色不同，而且，而且 它们在层析液中的它们在层析液中的溶解溶解 度不同度不同，在滤纸上的，在滤纸上的扩扩 散速度也不同散速度也不同，因而可，因而可 以把它们以把它们分离分离开来。开来。叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素b：叶黄素：叶黄素：（含量约占含量约占3/4）（含量约占含量约占1/4）叶绿体叶绿体
9、色素色素功能功能: :捕获光能捕获光能, ,用于光合作用。用于光合作用。胡萝卜素胡萝卜素：叶绿素叶绿素a：橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色小结：绿叶中的四种色素小结：绿叶中的四种色素思考：这样思考：这样4 4种色素对光的吸收有什么差别呢？种色素对光的吸收有什么差别呢？色素溶液色素溶液三棱镜三棱镜光源光源分光仪分光仪拓展：观察色素吸收光谱拓展：观察色素吸收光谱观察到观察到变暗处变暗处即是被色素吸收的光谱。即是被色素吸收的光谱。色素的吸收光谱实验结果色素的吸收光谱实验结果叶绿素溶液叶绿素溶液叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收红光红光和和蓝紫光蓝紫光类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收蓝紫光蓝
10、紫光类胡萝卜素溶液类胡萝卜素溶液叶绿素：主要叶绿素：主要 吸收吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光类胡萝卜素：主要吸收类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱思考：思考：这些色素存在于细胞中的什么部位呢？这些色素存在于细胞中的什么部位呢？小结：色素与吸收光谱小结：色素与吸收光谱1.1.色素吸收用于光合作用的光都是色素吸收用于光合作用的光都是可见光可见光，吸收，吸收蓝蓝紫光紫光最多，最多，红光红光次之，次之，绿光绿光最少。最少。2.2.叶绿素主要吸收叶绿素主要吸收蓝紫光蓝紫光和和红光红光，类胡萝卜素主要，类胡萝卜素主要吸收吸收蓝紫光蓝紫光。3.3.白光是一
11、种白光是一种复合光，复合光，比任何单一种颜色光的光合比任何单一种颜色光的光合作用的效果都要好。作用的效果都要好。4.4.光能不能储存，要通过光合作用固定下来，转化光能不能储存，要通过光合作用固定下来，转化成化学能储存在成化学能储存在有机物有机物中。中。5.5.吸收光能的色素包括吸收光能的色素包括叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝素素等，液泡中的等，液泡中的花青素花青素与光合作用无关。与光合作用无关。6.6.叶绿素叶绿素不稳定不稳定，在低温下易被破坏，故秋天叶片，在低温下易被破坏，故秋天叶片会变黄。会变黄。 叶绿体由叶绿体由双层膜双层膜包包被，基粒由囊状的类被，基粒由囊状的类囊体（
12、囊体（两个以上两个以上）堆）堆叠而成，叠而成，4 4种色素分布种色素分布在在类囊体薄膜类囊体薄膜上；上； 基粒之间充满基质基粒之间充满基质，光合作用的，光合作用的酶酶分布分布在基粒的在基粒的类囊体薄膜类囊体薄膜上和上和基质基质中。中。（二）叶绿体的结构适于进行光合作用（二）叶绿体的结构适于进行光合作用思考：叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？思考：叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？第第2 2课时课时资料资料1 1：18811881年，年， 德德 恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验1 1思考思考讨论讨论 叶绿体的功能叶绿体的功能注：注：水绵的叶绿体呈水绵的叶绿体呈螺旋带状螺旋带状分布，细菌为分布，细
13、菌为需氧菌需氧菌， 可以运动。可以运动。黑暗，细黑暗，细光束照射。光束照射。细菌集中细菌集中在光束在光束照照射的叶绿射的叶绿体部位体部位。均匀光照均匀光照射。射。细菌分布细菌分布在在叶绿体叶绿体所有的受所有的受光部位光部位上。上。恩格尔曼实验（动画演示）恩格尔曼实验（动画演示）恩格尔曼实验恩格尔曼实验2 2：透过三棱镜的光照射水绵透过三棱镜的光照射水绵好氧细菌好氧细菌水绵水绵结果：结果：需氧细菌聚集在需氧细菌聚集在红光红光和和蓝紫光蓝紫光区域。区域。1.1.恩格尔曼第一个实验的结论是什么？恩格尔曼第一个实验的结论是什么？ 光合作用的场所在光合作用的场所在叶绿体叶绿体，并且释放出，并且释放出氧气
14、氧气。2.2.恩格尔曼在选材、实验设计有什么巧妙之处？恩格尔曼在选材、实验设计有什么巧妙之处？ 选择材料的叶绿体选择材料的叶绿体呈带状呈带状，易观察；，易观察； 好氧好氧菌聚集菌聚集 作为释放氧气的观察指作为释放氧气的观察指 标。运用标。运用对照对照和和单一变量单一变量 方法方法进行对比实验。进行对比实验。3.3.在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝 紫光区域，为什么？紫光区域，为什么？ 色素主要吸收色素主要吸收红光红光和和蓝紫光蓝紫光，这区域产生的，这区域产生的氧气较氧气较 多多，故需氧菌聚集。，故需氧菌聚集。4.4.综合上述资料，你认为叶
15、绿体具有什么功能？综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体能叶绿体能吸收光能吸收光能用于光合作用，并释放出用于光合作用，并释放出氧气氧气。讨论讨论小结：捕获光能的结构小结：捕获光能的结构叶绿体叶绿体1.1.分布：分布： 主要在主要在叶肉细胞叶肉细胞，少数分布在幼嫩的茎、果实中。，少数分布在幼嫩的茎、果实中。2.2.形态：形态： 呈扁平的椭球形或球形呈扁平的椭球形或球形可根据可根据光照强弱光照强弱来改变自己的状态来改变自己的状态外界光照较外界光照较强强，叶绿体以，叶绿体以侧面侧面接收光照接收光照外界光照较外界光照较弱弱，叶绿体以，叶绿体以正面正面接收光照接收光照保证接收到保证接收到充分充
16、分的光照，的光照，又可又可避免避免被强光灼伤。被强光灼伤。3.3.结构结构：叶绿体叶绿体外膜外膜内膜内膜基粒基粒: :由由两个以上两个以上的类囊体组成的类囊体组成 含有含有色素色素和与和与光反应有关的酶光反应有关的酶基质基质：含多种与含多种与暗反应暗反应有关的酶，是有关的酶，是暗反应暗反应的场所。的场所。透明透明有利于光照的透过有利于光照的透过扩展了膜的受光的扩展了膜的受光的面积面积，扩大扩大色素和酶色素和酶的附着位点，的附着位点，是是光反应光反应的场所。的场所。叶绿体含有叶绿体含有色素色素和光合作用必需的和光合作用必需的酶酶，是光合作用的基础。，是光合作用的基础。年代年代科学家科学家结论结论
17、16641664海尔蒙特海尔蒙特水分水分是植物建造自身的原料是植物建造自身的原料17711771普利斯特利普利斯特利植物可以植物可以更新空气更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以只有绿叶才可以更新空气更新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变把光能转变成了化学能成了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18811881恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是光合作用的场所。是光合作用的场所。19391939鲁宾鲁宾、卡门卡门光
18、合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文COCO2 2中的碳转变成中的碳转变成有机物的碳有机物的碳科学史话：科学史话：光合作用的发现历程光合作用的发现历程第第3 3课时课时1.1.概念：概念： 是指绿色植物通过是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机物有机物（CHCH2 2O O） ，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。CO2 + H2O光能光能叶绿体叶绿体（CH2O） + O2二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用2.2.反应式：反应式：（糖类糖类）光
19、能光能叶绿体叶绿体 COCO2 2+H+H2 2O O （CHCH2 2O O）+O+O2 2实实质质把把无机物无机物转变成转变成有机物有机物，释放，释放O2。把把光能光能转变成转变成有机物中有机物中的的化学能。化学能。能量变化：能量变化：物质变化：物质变化：3.3.光合作用的实质光合作用的实质思考：思考：光合作用释放的氧气来自于光合作用释放的氧气来自于COCO2 2还是还是H H2 2O O？ 根据根据是否需要光能是否需要光能，可以分为两个阶段：，可以分为两个阶段： 光反应阶段光反应阶段: : 暗反应阶段：暗反应阶段：叶绿体叶绿体需要光能，在需要光能，在类囊体薄膜类囊体薄膜上进行；上进行；不
20、需要光能，在不需要光能，在叶绿体基质叶绿体基质中进行。中进行。（一）光合作用的原理（一）光合作用的原理思考：思考：光能如何变成化学能？有机物如何合成？光能如何变成化学能？有机物如何合成？ 释放的释放的O O2 2来自于来自于H H2 2O O还是还是COCO2 2？思考思考讨论讨论 探索光合作用原理的部分实验探索光合作用原理的部分实验 1.191.19世纪末：世纪末：COCO2 2的的C C和和O O分开，分开，C C和和H H2 2O O结合成甲醛。结合成甲醛。COCO 2 2+H+H2 2O O 甲醛甲醛+O+O2 23.19413.1941年，鲁宾和卡门：年，鲁宾和卡门：同位素标记法同位
21、素标记法COCO2 2+H+H2 2O O* * （CHCH2 2O O）+ +O O* *2 24.1954-574.1954-57年，阿尔农：年，阿尔农：水光解产生水光解产生ATPATPH H2 2O H + OO H + O2 2 + +ATPATP光能光能2.19372.1937年，希尔：年，希尔：水光解产生氧气（希尔反应）水光解产生氧气（希尔反应）H H2 2O H + OO H + O2 2 第一组第一组光合作用产生的光合作用产生的O O2 2全部来自于全部来自于H H2 2O O。H H2 218180 0C0C02 2H H2 20 0C C1818O O2 2第二组第二组18
22、180 02 20 02 2美国鲁宾和卡门实验（美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法同位素标记法）思考：思考：光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？讨论讨论1.1.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物希尔的实验说明水的光解产生氧气，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于水？光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自于水？ 因为没有对比实验，因为没有对比实验，未排除未排除产生的氧气来自其它物产生的氧气来自其它物 质质，故故不能说明不能说明产生的氧气产生的氧气全部全部来自于水来自于水2.2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一希尔的实验是否
23、说明水的光解与糖的合成不是同一 个化学反应？个化学反应？ 希尔实验只证实水光解产生氧气，希尔实验只证实水光解产生氧气，未说明未说明水光光解水光光解 与糖的合成不是同一反应。与糖的合成不是同一反应。3.3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？ 光合作用产生的氧气光合作用产生的氧气全部来自于水。全部来自于水。4.4.尝试用示意图来表示尝试用示意图来表示ATPATP的合成与希尔反应的关系。的合成与希尔反应的关系。2H2H2 2O O 4 H + O4 H + O2 2 ADPADPPi Pi 能量（能量（光能光能 ） ATPATPH H2 2O O类囊
24、体薄膜类囊体薄膜色素、酶色素、酶ADP+PiADP+PiATPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶光、色素、酶叶绿体的叶绿体的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：2H2H2 2O O 4H + O4H + O2 2光能光能（NADPHNADPH）ATPATP的合成：的合成： ADP ADPPi Pi 能量（能量（光能光能 ） ATPATP酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能，化学能，储存在储存在ATPATP中。中。H H场所：场所：条件：条件：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：进入叶进入叶绿体基绿体基质，参质，参与与暗反暗反应。应。供供暗反暗反应应使用使用光光释放释放暗反
25、应阶段暗反应阶段COCO2 2的固定：的固定： CO CO2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶C C3 3的还原的还原：ATP ADP+Pi叶绿体的叶绿体的基质基质 ATPATP中中活跃活跃的的化学能，化学能，转变为转变为糖类糖类等等 有机物中有机物中稳定稳定的的化学能。化学能。2C2C3 3 +H +H (CH(CH2 2O)+CO)+C5 5多种酶多种酶糖类糖类H H 、ATPATP、酶、酶场所：场所：条件：条件：物质变化：物质变化： 能量变化：能量变化：COCO2 2 五碳化合物：五碳化合物：C C5 5 固定固定三碳化合物三碳化合物 ：2C2C3 3多种酶多种酶(CH(CH2 2O
26、)O)ATPATPHH还原还原再生再生色素分子色素分子可见光可见光吸收吸收2H2OO24H光解光解ADP+PiATP酶酶光反应光反应暗反应暗反应C52C3固定固定CO2多种酶多种酶能能还原还原（卡尔文循环）（卡尔文循环）酶酶(CH2O)再生再生总结：总结：光合作用过程图解（光合作用过程图解（P103P103页页）光反应光反应2H2H2 2O 4H + OO 4H + O2 2+PiPi+光能光能ATPATP酶酶ADPADP水的光解（水的光解（希尔反应希尔反应）：）：ATPATP的合成（光合磷酸化）：的合成（光合磷酸化）：暗反应暗反应C C3 3的还原（的还原（卡尔文循环卡尔文循环）：）： 2C
27、2C3 3 + H (CH+ H (CH2 2O) + CO) + C5 5COCO2 2的固定：的固定： COCO2 2 + C+ C5 5 2C 2C3 3光合作用的反应式：光合作用的反应式：CO2 + H2O（CH2O） + O2反应总式：反应总式：拓展：拓展：产物与原料中元素的对应关系产物与原料中元素的对应关系（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：能量的转移途径：碳的转移途径：碳的转移途径：光能光能中中活跃活跃的化学能的化学能(CH(CH2 2O)O)中中稳定稳定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）思考思考讨论讨论 1.1.光反应与暗反应的区别光反应与暗反应的
28、区别项目项目光反应光反应暗反应暗反应速度速度场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化叶绿体叶绿体类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体叶绿体基质基质光、色素光、色素和和酶酶HH、ATPATP和和多种酶多种酶 COCO2 2的固定的固定：CO2+C5 2C3 C C3 3的还原的还原：2C3 + HH （CH2O）+C5 ATP酶酶光能光能转变为活跃的化转变为活跃的化学能，储存在学能，储存在ATP中中酶酶光能光能ADP+Pi ATPATP中中活跃的化学能活跃的化学能转化为糖转化为糖类等有机物中类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能2H2O 光能光能 4H+O2酶酶很很快快（以毫秒计）（以毫秒计） 较较
29、缓慢缓慢 光反应是暗反应的光反应是暗反应的基础，基础，光反应为暗反应的光反应为暗反应的进行提供进行提供还原还原HH和和ATPATP；暗反应是光反应的暗反应是光反应的继续继续；暗反应为光反应的；暗反应为光反应的进行提供合成进行提供合成ATPATP的原料的原料ADPADP和和PiPi；思考思考讨论讨论 2.2.光反应与暗反应的联系光反应与暗反应的联系 总之，光反应和暗反应是两个既总之，光反应和暗反应是两个既相互独立相互独立又又同同时进行时进行、既、既相互制约相互制约又又密切联系密切联系的两个生理过程。的两个生理过程。相关信息相关信息 光合作用的产物有一部分是光合作用的产物有一部分是淀粉淀粉，还有一
30、部，还有一部分是分是蔗糖蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。输到植株各处。 影响光合作用的因素：影响光合作用的因素：1.1.光照强度、光质（波长）：光照强度、光质（波长）：提供能量提供能量2.CO2.CO2 2浓度：浓度：原料原料3.3.温度温度：影响酶的活性影响酶的活性 4. 4.必需的矿质元素（无机盐）：如必需的矿质元素（无机盐）：如MgMg2+2+合成叶绿素、合成叶绿素、 N N是酶和是酶和ATPATP的原料等。的原料等。5.5.水分：水分：原料原料（还间接影响（还间接影响COCO2 2供应）供应）6.6.内因：内因：叶龄、生长时期、叶面
31、积指数叶龄、生长时期、叶面积指数等等（三）光合作用原理的应用（三）光合作用原理的应用光合作用强度：光合作用强度：指植物在指植物在单位时间单位时间内通过光合作用制内通过光合作用制 造造糖类糖类的数量。的数量。 可用可用有机物生成量有机物生成量、O O2 2产生量产生量或或COCO2 2吸收量吸收量表示。表示。第第4 4课时课时自变量：自变量：光照强度（调节光源与烧杯光照强度（调节光源与烧杯距离距离来控制）来控制）因变量：因变量：氧气产生量（用单位时间浮起氧气产生量（用单位时间浮起叶片数量叶片数量 表示）表示）无关变量：无关变量：如温度、水分、如温度、水分、 COCO2 2等（要等（要相同且适宜相
32、同且适宜）探究探究实践实践 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实验原理：实验原理： 光合作用产生的光合作用产生的氧气量氧气量可作为光合强度的指可作为光合强度的指 标，氧气量会改变叶片的标，氧气量会改变叶片的密度密度，从而使叶片，从而使叶片上浮上浮 或或下沉下沉。参考案例：探究光照强度对光合作用的影响参考案例：探究光照强度对光合作用的影响材料用具材料用具 打孔器，注射器，打孔器，注射器，5W LED5W LED台灯，米尺，烧杯，台灯，米尺，烧杯，绿叶。绿叶。方法步骤方法步骤 1.1.取材取材2.2.预处理：预处理： 按照下图操作，反复几次，除去叶肉细胞间隙气按照下图
33、操作，反复几次，除去叶肉细胞间隙气 体，叶片体，叶片全部沉到水底全部沉到水底，然后取出。，然后取出。3.3.分组：分组：随机等量分为三组，每组随机等量分为三组，每组1010片，放片，放 入入黑暗处黑暗处盛有清水的烧杯中待用。盛有清水的烧杯中待用。4.4.准备实验：准备实验：取取3 3只小烧杯，分别倒入只小烧杯，分别倒入富含富含COCO2 2 的清水然后各放入的清水然后各放入1010片形叶片。片形叶片。5.5.变量处理：变量处理：分别用分别用不同光照强度不同光照强度（调节（调节 灯与烧杯的距离）去照射叶片。灯与烧杯的距离）去照射叶片。强光强光中等光中等光弱光弱光6.6.观察记录实验现象（观察记录
34、实验现象（时间时间10min10min) )实验组实验组1 12 23 3叶片叶片101010101010清水（富含清水（富含COCO2 2）20mL20mL20mL20mL20mL20mL光照强度光照强度强光强光中等光中等光弱光弱光单位时间内叶片浮起的数量单位时间内叶片浮起的数量 让白光透过让白光透过不同颜色不同颜色的玻璃纸，与玻璃纸的玻璃纸，与玻璃纸相同相同颜色的光颜色的光才能通过，获得不同颜色（光质）的光。才能通过，获得不同颜色（光质）的光。 变式：探究不同光质对光合作用强度的影响变式：探究不同光质对光合作用强度的影响 根据根据同一时间内同一时间内烧杯内小叶圆片上浮数量的差烧杯内小叶圆片
35、上浮数量的差异，从而判断不同光质对光合作用强度的影响。上异，从而判断不同光质对光合作用强度的影响。上浮的数量越多，表明光合作用强度越大，反之则小。浮的数量越多，表明光合作用强度越大，反之则小。 其余操作方法同上。其余操作方法同上。 分别用分别用不同颜色不同颜色的光（光质）去照射叶片。的光（光质）去照射叶片。编编 号号1 1组组2 2组组3 3组组4 4组组5 5组组光光 质质（自变量自变量）白光白光紫光紫光蓝光蓝光绿光绿光红光红光对照组对照组实验组实验组光合作光合作用强度用强度（因变量因变量）以小圆叶以小圆叶片浮起数片浮起数量为指标量为指标 第第1 1次次10108 84 40 01010第第
36、2 2次次10108 83 30 09 9第第3 3次次10109 93 30 09 9第第4 4次次10108 82 20 09 9第第5 5次次10108 83 30 09 9平均值平均值10108.28.23 30 09.29.2某同学的实验结果（表格记录）某同学的实验结果（表格记录）小圆叶片浮起数量小圆叶片浮起数量/片片不同光质的光不同光质的光白光白光紫光紫光蓝光蓝光绿光绿光红光红光0246810108.2309.2不同光质对菠菜小圆叶片浮起数量的影响不同光质对菠菜小圆叶片浮起数量的影响实验结果转化为实验结果转化为柱形柱形坐标图坐标图 2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2
37、HNO2 2 + 2H+ 2H2 2O + O + 能量能量 2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3 + + 能量能量 化学能化学能6CO2+6H2O C6H12O6+6O2例：例：硝化细菌（无叶绿素，不能光合作用）硝化细菌（无叶绿素，不能光合作用） 硝化细菌利用硝化细菌利用某些物质氧化某些物质氧化时所释放的时所释放的化化学能，学能，将无机物制造有机物，这种合成作用将无机物制造有机物，这种合成作用叫叫化能合成作用化能合成作用。硝化细菌硝化细菌化能合成作用（化能合成作用（化能自养型化能自养型）拓展：同化作用的不同类型生物拓展：同化作用的不同类型生物自养生物：自养生物： 以
38、以光光为能源，以为能源，以无机物无机物为原料合成为原料合成有机物有机物（糖（糖类），并储存能量。例如类），并储存能量。例如绿色植物绿色植物。异养生物异养生物 不能制造有机物，只能摄取不能制造有机物，只能摄取现成的有机物现成的有机物来维来维持生命活动。例如持生命活动。例如人、动物及大多数的细菌、真菌人、动物及大多数的细菌、真菌。自养生物：自养生物： 利用某些利用某些物质物质氧化时所释放的氧化时所释放的化学能，化学能，将将无机无机物物合成合成有机物，有机物，并储存能量。并储存能量。如硝化细菌如硝化细菌。光能光能自养生物自养生物化能化能自养生物自养生物区别：区别：所需的能量来源不同所需的能量来源不同
39、（光能光能、化学能化学能）拓展一：提高农作物产量的措施拓展一：提高农作物产量的措施1.1.合理利用光能合理利用光能2.2.增加增加COCO2 2浓度：提供浓度：提供原料原料。3.3.控制温度：酶的控制温度：酶的最适温度最适温度。4.4.合理施肥、浇水：合理施肥、浇水： 提供提供无机盐、无机盐、H H2 2O O。5.5.维持合理的叶面积指数：维持合理的叶面积指数： 合理密植。合理密植。轮种：延长光合作用轮种：延长光合作用时间时间间种：增加光合作用间种：增加光合作用面积面积（如棉花与草莓）（如棉花与草莓）补充人工光照：增加补充人工光照：增加光照强度光照强度（温室）（温室）第第5 5课时课时拓展二
40、：光合作用的意义拓展二：光合作用的意义1.1.制造制造有机物有机物，为自身及异养生物，为自身及异养生物提供营养物质提供营养物质。2.2.转化并储存太阳的转化并储存太阳的光能光能，为生命活动，为生命活动提供能量提供能量。3.3.为有氧呼吸的生物为有氧呼吸的生物提供氧气提供氧气；维持大气中；维持大气中氧气氧气 和和二氧化碳二氧化碳的的平衡，从而平衡，从而缓解缓解温室效应温室效应。 总之，从总之，从物质转变物质转变和和能量转变能量转变的过程来看，的过程来看，光合作用是生物界光合作用是生物界最基本最基本的物质代谢和能量代谢。的物质代谢和能量代谢。4.4.形成形成臭氧臭氧（O O3 3），吸收紫外线，保
41、护地球生物，吸收紫外线，保护地球生物5.5.对生物的对生物的进化进化有重要的作用。（为好氧生物有重要的作用。（为好氧生物 的出现提供了的出现提供了氧气氧气）拓展三：呼吸作用与光合作用的联系（图解）拓展三：呼吸作用与光合作用的联系（图解）AB CDCOCO2 2O2COCO2 2O O2 2EGCOCO2 2O O2 2植物叶肉细胞植物叶肉细胞叶绿体叶绿体线粒体线粒体拓展四：光合作用与呼吸作用的区别与联系（表格）拓展四：光合作用与呼吸作用的区别与联系（表格）光合作用光合作用呼吸作用（无氧、有氧呼吸）呼吸作用（无氧、有氧呼吸）场所场所条件条件物质物质转变转变能量能量转变转变联系联系叶绿体叶绿体细胞
42、质基质细胞质基质和和线粒体线粒体中中光照、色素光照、色素、酶酶呼吸呼吸酶酶、（、（氧气氧气）无机物无机物 有机物有机物有机物有机物 无机物无机物光能光能 有机物中稳定有机物中稳定化学能化学能有机物中有机物中化学能化学能 ATPATP活活跃跃化学能、热能化学能、热能（属属同化作用同化作用）（属属异化作用异化作用）光合作用为呼吸作用提供光合作用为呼吸作用提供有机物和有机物和O O2 2；呼吸作用为光合作用提供呼吸作用为光合作用提供COCO2 2、H H2 2O O。光合作用：光合作用： COCO2 2 + H+ H2 2O O （CHCH2 2O O）+ O+ O2 2呼吸作用呼吸作用：（：（CH
43、CH2 2O O）+ O+ O2 2 CO CO2 2 + H+ H2 2O + O + 能量能量拓展五：光合作用与呼吸作用的关系（公式）拓展五：光合作用与呼吸作用的关系（公式）1 1、净光合速率净光合速率 = = 总（真）光合速率总（真）光合速率 - - 呼吸速率呼吸速率2 2、有机物积累量有机物积累量 = = 总光合作用量总光合作用量 - - 呼吸消耗量呼吸消耗量3 3、一天中有机物积累量一天中有机物积累量 = = 白天总光合作用量白天总光合作用量 - - 一天呼吸消耗量一天呼吸消耗量 变式：变式： 一天有机物的积累量一天有机物的积累量 = = 白天净光合作用量白天净光合作用量 - - 晚
44、上呼吸消耗量晚上呼吸消耗量 拓展六：光合作用与呼吸作用的联系（坐标图）拓展六：光合作用与呼吸作用的联系（坐标图）光照强度光照强度光合作用强度光合作用强度呼吸作用强度呼吸作用强度0 0A AB BC光合作用强度光合作用强度O光照强度光照强度121410一天的时间一天的时间拓展七：光照强度与光合作用强度（一天）拓展七：光照强度与光合作用强度（一天）夏天夏天一天中，日照强度与光合作用强度的关系一天中，日照强度与光合作用强度的关系思考：思考：为什么在中午光合作用强度反而会下降？为什么在中午光合作用强度反而会下降？光光合合作作用用强强度度一天里一天里密闭密闭容器中容器中COCO2 2的含量变化的含量变化
45、一天里一天里密闭密闭容器中容器中O O2 2的含量变化的含量变化60121824思考：光照强度和思考：光照强度和COCO2 2浓度变化对叶绿体浓度变化对叶绿体 内内ATPATP、H H、C C3 3化合物、化合物、C C5 5化化 合物含量变化的影响。合物含量变化的影响。（1 1）如果光照增强，）如果光照增强，COCO2 2浓度不变：浓度不变： 则则ATPATP含量含量 H H含量含量 C C3 3化合物含量化合物含量 C C5 5化合物含量化合物含量 （2 2）如果光照减弱，）如果光照减弱， CO CO2 2浓度不变：浓度不变： 则则ATPATP含量含量 H H含量含量 C C3 3化合物含
46、量化合物含量 C C5 5化合物含量化合物含量 增加增加减少减少增加增加增加增加增加增加减少减少减少减少减少减少（3 3）如果）如果COCO2 2浓度增加，光照强度不变：浓度增加，光照强度不变： 则则ATPATP含量含量 H H含量含量 C C3 3化合物含量化合物含量 C C5 5化合物含量化合物含量 （4 4）如果）如果COCO2 2浓度减少，光照强度不变：浓度减少，光照强度不变： 则则ATPATP含量含量 H H含量含量 C C3 3化合物含量化合物含量 C C5 5化合物含量化合物含量 减少减少增加增加 减少减少减少减少减少减少增加增加增加增加增加增加COCO2 2浓度的影响浓度的影响
47、1.1.硝化细菌通过化能合成作用形成有机物，硝化细菌通过化能合成作用形成有机物， 需要下列哪种环境条件？需要下列哪种环境条件？ A.A.具有具有NHNH3 3及缺氧及缺氧 B. B.具有具有NHNH3 3和氧和氧 C. C.具有硝酸和氧具有硝酸和氧 D. D.具有硝酸和缺氧具有硝酸和缺氧练习练习2.2.光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却 又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这 是由于（是由于（ ） A.A.水分产生的水分产生的HH数量不足数量不足 B.B.叶绿体利用的光能合成的叶绿体利用的光能合成的ATPATP不足
48、不足 C.C.空气中空气中COCO2 2量相对增多，而起抑制量相对增多，而起抑制 作用作用 D.D.暗反应中三碳化合物产生的量太少暗反应中三碳化合物产生的量太少3.3.下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A.A.增大增大O O2 2浓度浓度 B.B.增大增大COCO2 2浓度浓度 C.C.增强光照增强光照 D.D.调节室温调节室温4.4.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于叶绿体中的色素所吸收的光能，用于 和和 ；形成的；形成的 和和 提供提供 给暗反应。给暗反应。 5. 5.光合作用的实质是：把光合作用的实质是：把 和和 转变为有机物，转变为有机物，
49、 把把 转变成转变成 ，贮藏在有机物中。，贮藏在有机物中。 6. 6.在光合作用中，葡萄糖是在在光合作用中，葡萄糖是在 中形成的，氧气中形成的，氧气 是在是在 中形成的，中形成的，ATPATP是在是在 中形成中形成 的，的，COCO2 2是在是在 固定的。固定的。水的光解水的光解HHATPATPCOCO2 2H H2 2O O光能光能化学能化学能暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应ATPATP合成合成ABCD7、右图是一个研究右图是一个研究光和作用过程的实光和作用过程的实验，实验前溶液中验，实验前溶液中加入加入ADP、Pi、叶绿、叶绿体等，实验过程中体等，实验过程中有机物的合成如下
50、有机物的合成如下图。请分析回答：图。请分析回答：AB段：段：无无CO2，不能进行暗反应，所以没有有机物合成，不能进行暗反应，所以没有有机物合成BC段：段：因为因为AB段提供了充足的段提供了充足的H和和ATP，暗反应进行，暗反应进行，有机物合成率迅速上升。有机物合成率迅速上升。CD段：段： 因为无光照，随着因为无光照，随着H和和ATP的不断消耗，暗反应的不断消耗，暗反应减弱有机物合成率下降减弱有机物合成率下降有机物合成率有机物合成率时间时间有光照、有光照、无无COCO2 2黑暗、有黑暗、有CO28.8.对某植物作如下处理对某植物作如下处理（甲）持续光照（甲）持续光照10min; 10min; （
