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1、第第4 4节节 能量之源能量之源光与光与 光合作用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（1）绿叶中）绿叶中色素色素的的提取和分离提取和分离（一）捕获光能的色素（一）捕获光能的色素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(蓝绿色）蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（含量占（含量占3/4）（含量占（含量占1/4）外膜外膜内膜内膜基质基质基粒基粒叶绿体结构模式图叶绿体结构模式图(色素色素)功能功能:吸收吸收传递传递转化转化光能光能,用于用于光合光合作用作用.胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素a（2）吸收光能的四种色素分布在：类囊体的薄膜上吸收
2、光能的四种色素分布在：类囊体的薄膜上绿绿叶中叶中的的色素色素吸收可见吸收可见的太阳光的太阳光类胡萝卜素类胡萝卜素主主要吸收要吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素叶绿素 主要吸收主要吸收红光红光 和和 蓝紫光蓝紫光（3）四种色）四种色素对光的吸素对光的吸收的不同收的不同为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？而深秋树叶则金黄斑斓呢？讨论回答： 叶绿体中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。叶绿体中的色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占四分之一，所以通常植物的叶
3、子总是翠绿醉人的。这是由四分之一，所以通常植物的叶子总是翠绿醉人的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。 但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为“忍忍受受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；胡萝卜素和不了气温下降等因素的影响而分解消失；胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日重见天日”。（二）捕获光能的色素位于叶绿体中（二）捕获光能的色素位于叶绿体中1 叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形叶绿体的形态：扁平的椭球形或球形2 叶绿体的分布：主叶绿体的分
4、布：主要存在绿色植物的叶肉细胞里要存在绿色植物的叶肉细胞里 以及幼嫩茎秆的皮层细胞里，一些果实等器官中以及幼嫩茎秆的皮层细胞里，一些果实等器官中 。 （3 3）叶绿体的结构）叶绿体的结构 氧气是由叶绿体释放出来的，叶氧气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绿体是绿色植物进行光合作用的场所。场所。a a、实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式、实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察分析研究；用好氧细菌可确定释放氧气多的带状，便于观察分析研究；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位部位b、先选用黑暗并且没有空气的环境，是为了排除实验中光先选用黑暗并且没有
5、空气的环境，是为了排除实验中光线和氧的影响，确保实验的准确性线和氧的影响，确保实验的准确性。c c、用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的、用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部分，相当于一组对比实验；而后用完全曝光下的实验再一部分，相当于一组对比实验；而后用完全曝光下的实验再一次验证实验结果。从而证明了实验结果完全是光照引起的，次验证实验结果。从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由释放出来的并且氧是由释放出来的叶绿体叶绿体功能：绿色植物进行功能：绿色植物进行光合作用光合作用的的场所。场所。（4）叶绿体的功能：）叶绿体的功能：它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多它内
6、部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。合作用所必需的酶。二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用五年后五年后1、 1642年年，赫尔蒙特赫尔蒙特(J.B. van Helmont)水分是建造植物体的水分是建造植物体的唯一唯一原料原料（一）光合作用的探究过程（一）光合作用的探究过程试验设计有什么缺陷？试验设计有什么缺陷？缺乏对照实验缺乏对照实验A组:B组:2、1771(英）普利斯特利英）普利斯特利(Joseph Priestley) 的实验的实验这个实验说明什么问题？这个实验说明什么问题？失败的原因可能是在无光
7、的条件下做失败的原因可能是在无光的条件下做的。的。绿色植物可以更新空气绿色植物可以更新空气他的实验有时成功，有时失败，试想一他的实验有时成功，有时失败，试想一下可能的原因是什么？下可能的原因是什么？3 3、17791779年，（荷兰）英格豪斯年，（荷兰）英格豪斯重复普利斯特利的实验重复普利斯特利的实验500多次多次结论：结论：问：英格豪斯的实验设计与前人相比，改进在什么地问：英格豪斯的实验设计与前人相比，改进在什么地方？方？设计了对照实验；控制单一变量；对实验过程进行设计了对照实验；控制单一变量；对实验过程进行重复重复植物只有在阳光照射下才能更新空气植物只有在阳光照射下才能更新空气4 4、18
8、451845年，（德）梅耶年，（德）梅耶根据能量转化与守恒定律根据能量转化与守恒定律植物在进行光合作用时，把光能植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。转换成化学能储存起来。 c、绿叶在光合作用中产生了淀粉、绿叶在光合作用中产生了淀粉 a、让叶片中的营养物质（、让叶片中的营养物质（淀粉）淀粉）消耗掉消耗掉 c这个实验说明了什么问题？这个实验说明了什么问题？b b、部分遮光、部分曝光，是为了进行对照、部分遮光、部分曝光，是为了进行对照 成功证明：成功证明：同时证明：同时证明：光合作用释放的光合作用释放的O2到底是来自到底是来自H2O，还是，还是CO2呢，呢，还是两者兼而有之？还是两者兼
9、而有之？ 6、1930年，（美）鲁宾年，（美）鲁宾(S.Ruben)和和 卡门（卡门（M.Kamaen) 光合作用释放的光合作用释放的O2 全部 来自于来自于H2O通过两组光合作用的实验通过两组光合作用的实验： 光合作用的场所：光合作用的场所： 光合作用的条件：光合作用的条件： 光合作用的原料：光合作用的原料： 光合作用的产物：光合作用的产物：叶绿体叶绿体光光二氧化碳和水二氧化碳和水有机物和氧气有机物和氧气CO2+ H2O* (CH2O)+O2* 光能光能叶绿体叶绿体光合作用的概念光合作用的概念 及反应式及反应式 光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过 叶绿体叶绿体，利，利用用 光能
10、光能 ，把，把 二氧化碳二氧化碳 和和 水水 转化成储转化成储存着能量的存着能量的 有机物有机物 ，并且释放出，并且释放出 氧氧 的的过程。过程。设计实验来证明设计实验来证明“植物的光合作用需要二氧化碳植物的光合作用需要二氧化碳”材料用具材料用具:2盆天竺葵、玻璃罩、培养皿、盆天竺葵、玻璃罩、培养皿、NaOH溶液、蒸馏水、酒精、碘液溶液、蒸馏水、酒精、碘液步骤：步骤： 1、将甲乙两盆天竺葵放在黑暗处、将甲乙两盆天竺葵放在黑暗处48小时。小时。2、将甲盆天竺葵放在无色的玻璃罩内，花盆旁边放置一个培、将甲盆天竺葵放在无色的玻璃罩内，花盆旁边放置一个培养皿，培养皿内盛养皿，培养皿内盛NaOH溶液，密
11、封玻璃罩，然后移置光下培养溶液，密封玻璃罩，然后移置光下培养3、将乙盆天竺葵按照、将乙盆天竺葵按照2的方法进行处理，但是用清水代替的方法进行处理，但是用清水代替NaOH溶液溶液4、将两盆天竺葵从玻璃罩内同时取出，摘取甲、乙两盆天竺葵、将两盆天竺葵从玻璃罩内同时取出，摘取甲、乙两盆天竺葵的几片叶子并分别进行酒精隔水加热。其取出叶子后用碘液分别的几片叶子并分别进行酒精隔水加热。其取出叶子后用碘液分别处理结果发现：甲盆天竺葵的叶子不变蓝，而乙盆植物的叶子变蓝处理结果发现：甲盆天竺葵的叶子不变蓝，而乙盆植物的叶子变蓝（二）（二）光合作用的过程光合作用的过程根据是否需要光能将光合作根据是否需要光能将光合
12、作用分为两个阶段：用分为两个阶段： 光反应光反应 暗反应暗反应（卡尔文循环）（卡尔文循环）光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段反应场所反应场所反应条件反应条件物质变化物质变化能量变化能量变化叶绿体基粒的叶绿体基粒的类囊体薄膜上类囊体薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中必须有光，与光必须有光，与光反应有关的酶反应有关的酶有光无光均可，与有光无光均可，与暗反应有关的酶暗反应有关的酶水分解成水分解成O2和和H2O；形成；形成ATPATPCO2的固定；的固定；C3被被HH还原，最终形成还原，最终形成糖类；糖类；ATPATP的水解的水解光能转化为光能转化为ATPATP中活跃的中活跃的化学能化学能ATPAT
13、P中活跃的化学中活跃的化学能转化为有机物中能转化为有机物中稳定的化学能稳定的化学能光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较两个阶段的联系两个阶段的联系光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供HH和和ATP ATP ；暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi条件条件C3C5CH2O合成量合成量停止光照停止光照,CO2供应不变供应不变突然光照突然光照,CO2供应不变供应不变光照不变光照不变,停止停止CO2供应供应光照不变光照不变,CO2供应增加供应增加光照不变光照不变,CO2供应不变供应不变(CH2O)运输受阻运输受阻叶绿体处于不同的条件下叶绿体处于不同的条件下C3、C5、(CH
14、2O)合成量的动态变化合成量的动态变化增加增加减少减少减少减少或没有或没有减少减少增加增加增加增加减少减少增加增加减少减少或没有或没有增加增加减少减少增加增加增加增加减少减少减少减少（三）化能合成作用（三）化能合成作用概念概念：能够利用体外环境中的某些无机物氧：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，这种合成化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用作用叫做化能合成作用例如：硝化细菌例如：硝化细菌CO2+H2O* (CH2O)+O2* 化学能化学能NH3 HNO2 HNO3能够以光能或无机物氧化所释放的能够以光能或无机物氧化所释放的 化学能为原料，以环境中
15、的二氧化化学能为原料，以环境中的二氧化碳为碳的来源，来合成自身的组成碳为碳的来源，来合成自身的组成物质，并且储存能量。物质，并且储存能量。自养生物：自养生物：异养生物：异养生物：是以环境中现成的有机物作为能量和碳是以环境中现成的有机物作为能量和碳的来源，将这些有机物转变成自身的组的来源，将这些有机物转变成自身的组成物质，并且储存能量。成物质，并且储存能量。绿色植物、硝化细菌、蓝藻等绿色植物、硝化细菌、蓝藻等人、动物、真菌、大多数细菌人、动物、真菌、大多数细菌（四）光合作用原理的应用（四）光合作用原理的应用光合作用的强度：指植物在单位时间内通过光合作光合作用的强度：指植物在单位时间内通过光合作 用制造糖类的数量用制造糖类的数量影响因素：光照的强弱；温度的高低；影响因素：光照的强弱；温度的高低； 二氧化碳的浓度；光的成分，等等二氧化碳的浓度；光的成分，等等探究：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
