资源简介

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5.4
光合作用与能量转化
01
捕获光能的色素和结构
正常幼苗能进行光合作用制造有机养料。
白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料。
白化苗VS正常苗
光合作用需要色素去捕获光能。
实验：绿叶中色素的提取和分离
实验：绿叶中色素的提取和分离
实验原理
提取原理
色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取色素。
分离原理
不同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的快；反之则慢。这样，几分钟后，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。
二、实验操作
1、提取绿叶中的色素（选材、材料处理、研磨）
2、制备滤纸条
3、画滤液细线
4、分离色素
5、观察记录
滤纸条上几条不同颜色的色带的排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
3、预期结果
叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素b（黄绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
类胡萝卜素
(1/4)
叶绿素
(3/4)
色素的吸收光谱图
400 500 600 700nm
100
50
吸收光能百分比
叶绿素
类胡萝卜素
可 见 光 区
叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
与社会的联系
1、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜？为什么？
2、温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的的光作为补充光源？为什么？
3、为什么不用发绿色光的灯光作为补充光源？
4、为什么树叶那么绿？
叶绿体
叶绿体是进行光合作用的场所，
叶绿体基质中分布着许多个跟光合作用相关的酶。
吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。
02
光合作用的探究历程
公元前3世纪亚里士多德认为：植物生长发育所需的营养物质完全来自土壤。
亚里士多德(Aristotle)
回眸历史 解开光合作用之谜
植物生长发育所需的物质真的是完全来自土壤吗？
一、1648年 比利时:海尔蒙特栽培柳树实验
柳树真的只需要水就能长大吗？
海尔蒙特的结论
植物的生长与空气有没有关系呢？
土壤中的水分是建造植物自身的原料。
1771年 英国：普利斯特利实验
因变量：
自变量：
密闭的玻璃罩是否加植物
蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间
植物可以更新空气。
结论：
甲
乙
1779年 荷兰：英格豪斯实验
植物体只有绿叶在阳光照射下才能更新污浊的空气。
1845年德国梅耶实验
光能
化学能
储存在什么物质中？
水
二氧化碳
氧气
光
1785年，由于发现了空气的成分，人们才明确绿叶在光下吸收的是CO2，放出的气体是O2。
在这一过程中，光能哪里去了？
梅耶根据能量转化和守恒定律指出植物进行光合作用时，把光能转化成化学能储存了起来。
1864年德国萨克斯
一半曝光，一半遮光
在暗处放置几小的叶片
暗处理
酒精脱色
碘蒸汽处理
①为什么要把绿叶在暗处放置几小时？
②叶片一半曝光，一半遮光，目的是什么？
③这个实验得出什么结论？
光合作用在哪里进行？
1880年美国：恩格尔曼
没有氧气的黑暗环境
没有氧气的有光环境
极细的光束
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。
提出问题：光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？
1941年 鲁宾和卡门实验
（同位素标记法）
做出假设：
1.光合作用释放的O2来自于CO2
2.光合作用释放的O2来自于H2O
3.光合作用释放的O2来自于H2O和CO2
CO2
H218O

C18O2
H2O

第一组
第二组
绿色植物
（如小球 藻）
得出结论：光合作用释放的氧气全部来自水
设计实验并进行实验：
预测结果：
20世纪 卡尔文实 验
卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，探明了CO2中的C在光合作用中转化成有机物中C的途径，这一途径称为卡尔文循环。
光合作用的探究历程
发
现
内
容
发现年代
公元前3世纪古希腊：亚里士多德
植物生长所需物质来自土壤
水是植物建造自身的原料
1648年比利时：海尔蒙特
植物可以更新空气
1771年英国：普里斯特利
植物更新空气需要光照
1773年荷兰:
英格豪斯
绿色植物通过光合作用制造了淀粉
1864年德国：萨克斯
叶绿体是光合作用的场所
1880年美国：恩格尔曼
光合作用释放的O2全部来自H2O
1941年美国：鲁宾和卡门
光合作用的发现史
归纳总结
绿色植物通过光合作用吸收CO2释放O2
1785年瑞士：塞尼比尔
03
光合作用的过程
光合作用的定义：
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2的过程。
光能
叶绿体
CO2 + H2O
（CH2O） + O2
（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？
光反应阶段
一定要光
有光无光都可以
（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？
暗反应阶段
光反应阶段图解
光能
类囊体薄膜上
的色素吸收光能
能量
供暗反应使用
2H2O
ATP
ADP+Pi
酶
酶
酶
O2
+
4[H]
有氧呼吸
ATP的形成
水的光解
光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
ATP的合成：
光、色素、酶
叶绿体内的类囊体薄膜上
能量变化
物质变化
条件：
场所：
H2O [H] + O2
光能
光反应
暗反应阶段图解
叶绿体基质中
多种酶
C5
（五碳化合物）
酶
酶
(CH2O)、
H2O
CO2
细胞呼吸/外界吸收
[H]
ATP
ADP+Pi
光反应提供
（卡尔文循环）
CO2的固定
C3的还原
2C3
（三碳化合物）
场所：
条件：
物质变化
1. CO2的固定
2.C3的还原
能量变化：
CO2 + C5
酶
2C3
ATP [H] 酶
(CH2O) + C5(少量）
2C3
叶绿体的基质中
多种酶、ATP、[H]
ATP中活跃的化学能转变为 → 有机物中稳定的化学能
暗反应
光合作用 有氧呼吸
场所
条件
物质变化
能量变化
实质
意义 为生物提供物质来源和能量来源 为生命活动提供能量，为体内物质的合成提供原料
联系 光合作用为细胞呼吸提供物质和能量，细胞呼吸为光合作用提供原料；在进化的历程中，光合作用促进了有氧呼吸生物的出现。
主要在线粒体
叶绿体
光、色素、酶
CO2+H2O——有机物
合成有机物，储存能量
光能—ATP中活跃的化学能—有机物中稳定的化学能
有机物——CO2+H2O
酶
分解有机物，释放能量
化学能——ATP中的活跃化学能+热能
04
光合作用原理的应用
影响光合作用强度的因素？
CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。
（1）光照强度变
弱，CO2供应不变
光反应减弱
[H]减少
ATP减少
暗反应
Ｃ３还原减弱
CO2固定仍正常进行
C3含量上升
C5含量下降
(CH2O)合成减少
讨论：
当CO2 、光照增加或减少时，ATP、C3、C5、有机物含量如何变化？
（2）光照不变
　 CO2供应减少
[H]相对增加
相对增加
暗反应
Ｃ３还原不变
CO2固定减弱
C3含量下降
C5含量上升
(CH2O)合成减少
光合作用原理的应用
适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。
农业生产上这些增加农作物产量的措施，是为了提高光合作用的强度。
光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，也叫光合作用速率。
硝化细菌从“NH3—HNO2—HNNO3”中获得化学能
CO2+H2O （CH2O）
化学能
化能合成作用
世间美好
一如
蓬勃向上的你

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