1、第四节第四节第四节第四节第四节第四节 能量之源能量之源能量之源能量之源能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用光与光合作用一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构第第第第第第5 5 5章章章章章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应
2、用福安二中阮建英福安二中阮建英其其(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色)(蓝绿色蓝绿色)(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色)(蓝绿色蓝绿色)吸收吸收蓝紫蓝紫光光吸收吸收红光、红光、蓝紫蓝紫光光 光照到物体表光照到物体表面后，该物体又将面后，该物体又将这种颜色的光反射这种颜色的光反射出来，就是我们所出来，就是我们所见到的颜色。对植见到的颜色。对植物而言，除了部分物而言，除了部分橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部分绿光被反射外，分绿光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。内膜内膜外膜外膜基质
3、基质多种酶多种酶基粒基粒囊状结构囊状结构 色素色素和和酶酶 温故而知新温故而知新基粒基粒外膜外膜内膜内膜基质基质 类囊体类囊体二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用 光光 合合 作作 用用光合作用：光合作用：是绿色植物通过叶绿体，利是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物并化成储存着能量的有机物并且释放出氧气的过程。且释放出氧气的过程。COCO2 2 H H2 2O O叶绿体叶绿体光光有机物有机物 O O2 2一、光合作用的发现一、光合
4、作用的发现1648海尔蒙特1771年普利斯特利1939美国鲁宾1880恩格尔曼1864萨克斯1940卡尔文一、光合作用的发现一、光合作用的发现16481653年年1785发现空气组成1845德国梅耶光电2.5Kg82.5Kg5年年 土壤土壤100Kg 土壤土壤 99.9 Kg这说明了什么？这说明了什么？1648165316481653年年结论：植物可以更新空气结论：植物可以更新空气实验组实验组探究二：普利斯特利的实验探究二：普利斯特利的实验1771年年 英国科学家普里斯特利英国科学家普里斯特利对照组对照组荷兰的英格豪斯的实验荷兰的英格豪斯的实验他的实验结论是什么？他的实验结论是什么？为什么有的
5、人能够成功，而有的人却不能？为什么有的人能够成功，而有的人却不能？结论：光合作用的条件结论：光合作用的条件 光光探究四探究四：恩格尔曼实验恩格尔曼实验1880年，恩格尔曼实验光合作用的场所是叶绿体,产物是氧气。二是将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除二是将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除环境中光线和氧的影响；环境中光线和氧的影响；：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。因为好氧细菌只集中在叶绿体受光部位的光合作用的场所。因为好氧细菌只集中在叶绿体受光部位的周围。周围。一是选用水绵用为实验材料，便于观察和分析研究
6、；一是选用水绵用为实验材料，便于观察和分析研究；四是进行黑暗和曝光的对比实验，从而明确实验结果完四是进行黑暗和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。全是由光照引起的。三是选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，三是选用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位；绿藻绿藻 C18O2H2O O2（二）（二）鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验探究五：鲁宾、卡门的实验探究五：鲁宾、卡门的实验绿藻绿藻 CO2H218O18O2（一）（一）探究五：鲁宾、卡门的实验探究五：鲁宾、卡门的实验光合作用产生的氧是来自
7、于水还是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）光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）A气体无放射性，气体无放射性，B气体具有放射性；而且等体气体具有放射性；而且等体积二者的质量比为积二者的质量比为89。光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。二氧化碳。提出问题提出问题设计实验设计实验结果分析结果分析得出结论得出结论作出假设作出假设实施实验实施实验内膜内膜外膜外膜基质基质多种酶多种酶基粒基粒囊状结构囊状结构 色素色素和和酶酶 温故而知新温故而知新(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色
8、)(蓝绿色蓝绿色)(黄绿色黄绿色)(黄色黄色)(橙黄色橙黄色)(蓝绿色蓝绿色)吸收吸收蓝紫蓝紫光光吸收吸收红光、红光、蓝紫蓝紫光光 光照到物体表光照到物体表面后，该物体又将面后，该物体又将这种颜色的光反射这种颜色的光反射出来，就是我们所出来，就是我们所见到的颜色。对植见到的颜色。对植物而言，除了部分物而言，除了部分橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部分绿光被反射外，分绿光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。光合作用的魅力光合作用的魅力光下情境：光下情境：阳光下最大的魔术阳光下最大的魔术图片图片1988
9、年，又一项有关光合作用的研究成果获年，又一项有关光合作用的研究成果获得了诺贝尔奖。得奖的评语中称得了诺贝尔奖。得奖的评语中称“光合作用是地光合作用是地球上最重要的化学反应球上最重要的化学反应”。光合作用产生的有机光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？物又是怎样合成的呢？2020世纪世纪4040年代，美国年代，美国科学家卡尔文利用放科学家卡尔文利用放射性同位素射性同位素1414C C标记的标记的1414COCO2 2做实验研究这一做实验研究这一问题。最终探明问题。最终探明COCO2 2中中的碳在光合作用中转的碳在光合作用中转化成有机物中的碳的化成有机物中的碳的途径，这一途径称为途径，这一途径称为
10、卡尔文循环卡尔文循环。19611961年诺贝年诺贝尔化学奖得主尔化学奖得主多重策略，突破难点多重策略，突破难点 列表比较光合作用的两个阶段列表比较光合作用的两个阶段 光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶、H2O 酶、酶、C5、CO2、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中ATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供HH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi。2
11、H2O 光光 4H+O2色素、酶色素、酶光光ADP+Pi ATP色素、酶色素、酶CO2的固定的固定:CO2+C5 2C3酶酶C3的还原的还原:C3(CH2O)C5HATP酶酶酶酶 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能电能电能联系联系多重策略，突破难点多重策略，突破难点（2）光合作用的实质：（二个转化）光合作用的实质：（二个转化）6CO212H2O C6H12O66O26H2O总结提升：总结提升：（1）师生共同写出光合作用总反应方程式：）师生共同写出光合作用总反应方程式：电能电能 化学能化学能无机物无机物有机物有机物 光能光能 光能光能叶绿体叶绿体6CO212H2O C6H12O66O26H
12、2O光能光能叶绿体叶绿体温度温度pH强度强度频率频率空气空气中的中的浓度浓度浇水浇水Mg2+施肥施肥影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素光照强度：光照强度：光质：光质：日变化：日变化：光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但光照增加到一时光合作用随之加快，但光照增加到一定程度，光合作用速率不再增加。定程度，光合作用速率不再增加。白光（复色光）光合作用能力最强，单色光白光（复色光）光合作用能力最强，单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差。一般与太阳辐射的进程相符合。一般与太阳辐射的进程相符合。光合
13、作用装置的应用光合作用装置的应用光合作用装置的应用光合作用装置的应用光合作用装置的应用光合作用装置的应用5.6光合作用装置的应用光合作用装置的应用5.62.00.07.05.6（光饱和点）（光饱和点）（光补偿点）（光补偿点）光强度光强度ABCO2吸收值吸收值CO2释放值释放值黑暗中呼吸作用速率黑暗中呼吸作用速率表观光合速率表观光合速率真正光合速率真正光合速率(1)影响光合速率的因素（光强度）影响光合速率的因素（光强度）真正光合速率真正光合速率=表观光合速率表观光合速率+呼吸速率呼吸速率呼吸作呼吸作用速率用速率呼吸作呼吸作用速率用速率 温度直接影响酶的活性，温度过高，影响温度直接影响酶的活性，温
14、度过高，影响植物叶片气孔开度，影响植物叶片气孔开度，影响CO2供应。供应。Mg2叶绿素的组成成分。叶绿素的组成成分。Fe2合成叶绿素过程中合成叶绿素过程中某种酶的成分。某种酶的成分。缺乏叶缺乏叶片发黄片发黄光合速率光合速率0 0COCO2 2浓度浓度A AB BCOCO2 2饱和点饱和点COCO2 2补偿点？补偿点？此点不是，而是光合作用此点不是，而是光合作用所需的最低所需的最低COCO2 2浓度。浓度。在一定范围内，植物的光合速率是随在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加而增加，但达到一定程度时，再增加浓度增加而增加，但达到一定程度时，再增加CO2浓度，光合速率不再增加。浓度，光合速
15、率不再增加。提高光能利用的途径提高光能利用的途径1.延长光照时间：延长光照时间：2.增加光照面积：增加光照面积：3.提高光合作用效率：提高光合作用效率：每年种植和收获两次或多次如复种等。每年种植和收获两次或多次如复种等。合理密植、套种或间作等。合理密植、套种或间作等。如适当增加光照强度、提高如适当增加光照强度、提高CO2浓度和温度等。浓度和温度等。实验假设实验假设实验步骤实验步骤实验结果实验结果实验结论实验结论在一定范围内随光照强度的增强，在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强光合作用强度也增强案例：案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响实验假设实验假
16、设实验步骤实验步骤取生长旺盛的绿叶，用打孔器取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片打出小圆片3030片。片。将小圆形叶片置于注射器内，将小圆形叶片置于注射器内，抽拉出小圆形叶片内的气体，抽拉出小圆形叶片内的气体，重复几次。重复几次。叶叶圆圆片片实验假设实验假设实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm观察并记录同一时间段内各实验装置观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶中小圆形叶片浮起的数量片浮起的数量。实验假设实验假设实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm实验结果实验结果实验结论实验结论A A中上浮叶圆片最多，其次是中上浮叶圆片最多，其次是
17、B B，C C中最少。中最少。光合作用的强度受光照强度的影响，光合作用的强度受光照强度的影响，在在一定光照强度范围内一定光照强度范围内，随光照强度升高，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。光合作用速率逐渐增强。光强光强COCO2 2吸吸收收COCO2 2释释放放A A0 0B BC C 哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在该地区农作物的生长季节里，阳光充沛该地区农作物的生长季节里，阳光充沛、昼夜温差大。请试分析、昼夜温差大。请试分析：v为何当地出产的哈密瓜会比其他地区出产的甜？为何当地出产的哈密瓜会比其他地区出产的甜？v如果想在福建地区生产比较甜的哈密瓜，理论上你如果想
18、在福建地区生产比较甜的哈密瓜，理论上你认为可以采取哪些措施？认为可以采取哪些措施？光强度光强度CO2吸收值吸收值CO2释放值释放值2NH2NH3 3+3O+3O2 22HNO2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO3 3+能量能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化细菌硝化细菌化能合成作用化能合成作用硝化细菌硝化细菌（四）、化能合成作用（四）、化能合成作用自养生物：自养生物：异养生物：异养生物：能将无机物转化为有机物的生物。能将无机物转化为有机物的生物。不能将无机物转化为有机物的生物。不能将无机物转化为
19、有机物的生物。硫细菌、铁细菌硫细菌、铁细菌硫细菌：硫细菌：能够氧化能够氧化H2S，并把，并把S累积在体内；若环境中缺少累积在体内；若环境中缺少H2S，它们就把体内的，它们就把体内的S氧化成氧化成H2SO4。2 H2S+O22 H2O+S+能量能量2S+3O2+2H2O2 H2SO4 +能量能量硫细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物。硫细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物。CO2+H2O（CH2O）+O2 硫细菌硫细菌铁细菌：铁细菌：是能氧化硫酸亚铁的一类细菌是能氧化硫酸亚铁的一类细菌4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2（SO4）3+2H2O+能量能量铁细菌能利用上述反应中释放的
20、能量来合成有机物铁细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物CO2+H2O（CH2O）+O2 铁细菌铁细菌化能合成作用化能合成作用:生物利用体外环境中的某生物利用体外环境中的某些无机物或单质氧化时所释放的能量来制些无机物或单质氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。造有机物的合成作用。无机物无机物有机物有机物有机物有机物有机物有机物1 1、异养生物与自养生物比较、异养生物与自养生物比较 相同相同不同（物质）不同（物质）实例实例异养异养生物生物自养自养生物生物都能都能合成物质合成物质储存能量储存能量人、动物、人、动物、真菌、大多真菌、大多数细菌数细菌绿色植物绿色植物蓝藻蓝藻 硝化细菌硝化细菌硫
21、细菌、硫细菌、铁细菌等铁细菌等能否能否将无机将无机物合成物合成有机物有机物v 1、光合作用中，糖类是在、光合作用中，糖类是在 阶段形成阶段形成的，的，O2是在是在 阶段形成的，阶段形成的，ATP是在是在 v 阶段形成的。阶段形成的。v 2、某科学家用含有、某科学家用含有14C的的CO2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C原子，这种原子，这种C原子的转移途径是（原子的转移途径是（）v A、CO2 叶绿体叶绿体 ATPv B、CO2 叶绿素叶绿素 ATPv C、CO2 乙醇乙醇 糖类糖类v D、CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类光反应光反应巩固练习巩固练习暗反应暗反应光反应光反应D3、在光合
22、作用中，需消耗、在光合作用中，需消耗ATP的是（的是（）A、三碳化合物的还原、三碳化合物的还原 B、CO2的固定的固定 C、水在光下分解、水在光下分解 D、叶绿素吸收光能、叶绿素吸收光能4、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物 质是（质是（）A、H和和ATP B、H和和O2 C、O2和和ATP D、H和和H2O AA5、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中的水中,过过 一段时间后，分析一段时间后，分析18O放射性标记，最先（放射性标记，最先（）A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物
23、体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现 C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均 可发现可发现 D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现 6、在光合作用过程中，能量的转移途径是（、在光合作用过程中，能量的转移途径是（）A、光能、光能 ATP 葡萄糖葡萄糖 B、光能、光能 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 C、光能、光能 CO2 葡萄糖葡萄糖 D、光能、光能 葡萄糖葡萄糖 淀粉淀粉DAD7、关于叶绿素的叙述，错误的是、关于叶绿素的叙述，错误的是（）A、叶绿素叶绿素a a和叶绿素和叶绿素b b都含有镁元素都含有镁元素 B、被叶绿素吸收的光可用于光合作用、
24、被叶绿素吸收的光可用于光合作用 C、叶绿素、叶绿素a和叶绿素和叶绿素b在红光区的吸收峰值在红光区的吸收峰值 不同不同 D、植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸、植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸 收绿光收绿光8、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因、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。这是由于叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于 （）A、水分产生的、水分产生的H数量不足数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的、叶绿体利用的光能合成的ATP不足不足 C、空气中、空气中CO2量相对增多，而起抑制量相对增多，而起抑制 作用作用 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9、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的（、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的（）A、增大、增大O2浓度浓度 B、增大、增大CO2 C、增强光照、增强光照 D、调节室温、调节室温DA再见再见
