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第四节能量之源——光与光合作用教学重点1.绿叶中色素的种类和作用2.光合作用的发现及研究历史3.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。4.影响光光合作用的环境因素5.化能合成作用及生物的代谢类型问题探讨有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。讨论1.这种方法的好处是？不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？2.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？可以提高光合作用强度；不同颜色的光会影响植物的光合作用。不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光问题探讨为什么植物的叶片大多是绿色的，但有时叶片也会发黄？因为绿叶中所含的色素主要是叶绿素，但也有其它的一些色素。试验回顾及问题探讨绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为什么叶绿素呈绿色？一、捕获光能的色素和结构吸收光能的百分比（一）捕获光能的色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素蓝绿色黄绿色橙黄色黄色占3/4吸收蓝紫光和红光吸收蓝紫光与光合作用有关的这些色素都存在于叶绿体中类囊体的薄膜上形态：扁平的椭球形或球形结构：外包双膜，内有许多由内囊体（囊状结构）堆叠而成的基粒（增大了受光面积），基粒间充满了基质。类囊体的薄膜上分布有叶绿素、类胡萝卜素和与光反应有关的酶，基质中也含有许多与暗反应有关的酶。（二）叶绿体的结构资料分析：（阅读教材100页“资料分析”）1.恩格尔曼实验的结论是什么？2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？2.从资料2可以得出什么推论？氧气是叶绿体释放的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧性细菌可确定释放氧气的部位；没有空气的黑暗环境排出了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。叶绿体是进行光合作用的场所。二、光合作用的原理和应用光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（一）光合作用的探究历程阅读教材（101~102），并回答下列问题：1.英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？2.德国植物学家萨克斯的实验过程及结果证明了什么？3.鲁宾和卡门的同位素标记法的探究实验的过程及所证明的问题是什么？1.英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？2.德国植物学家萨克斯的实验过程及结果证明了什么？植物可以更新空气，但没有发现光的作用。证明了光合作用的产物有淀粉的生成。结果：暴光部分呈深蓝色，遮光部分无颜色变化实验过程：绿叶肌饿处理光照（一半暴光，一半遮光）碘蒸气处理结论：3.鲁宾和卡门的同位素标记法的探究实验的过程及所证明的问题是什么？实验过程证明的问题光合作用释放的氧气来自于水的分解思考与讨论：1.光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？2.从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么关系？试举例说明。原料—CO2和H2O；产物—糖类和O2；场所—叶绿体；条件—光合酶；光合作用的反应式是：CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O22.从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么关系？试举例说明。生物学的发展与物理学和化学的研究和进展关系很密切。例如：①到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确光合作用放出的气体是O2，吸收的是CO2；②鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的气体O2是来自水，而不是来自CO2；③卡尔文用同位素示踪技术探明了CO2中的碳在光和作用中的转化成有机物中碳的途径。（二）光合作用的过程O2[H]ATP暗反应光反应酶ADP+Pi供［Ｈ］供能CO2C6H12O6C3C6H12O6ATP[H]酶ADP+Pi+能量ATP酶H2OO2+[H]能量酶①CO2的固定CO2+C5C3①水的光解②ATP的形成②CO2的还原③ATP的水解光反应与暗反应的比较过程比较光反应暗反应进行部位进行条件物质转化能量转化联系类囊体薄膜上光、色素、酶①水→O2+[H]②ATP的合成①CO2的固定和还原②ATP→ADP+Pi光能转化为ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转化为葡萄糖中稳定化学能叶绿体基质中多种酶、不受光限制光反应为暗反应提供[H]和ATP光合作用的总反应式光合作用的总反应式光合作用的实质6CO2+12H2O光能叶绿体物质代谢能量代谢CO2+H2OC6H12O6+O2光能有机物中稳定的化学能C6H12O6+6O2+6H2OATP中活跃的化学能（三）光合作用原理的应用1.控制光照强度和延长光照时间，合理密植2.控制温度（增大昼夜温差）3.增加农作物环境中CO2的浓度增施有机肥料或NH4HCO3、大棚内圈养一些小型动物、种植一些食用菌等。温度通过影响酶的活性影响暗反应来影响光合作用速率提高农作物的光和产量主要通过影响光反应来影响光合作用光合速率光照强度光照强度对光合速率的影响阳生植物阴生植物晴天24小时内光合作用情况光补偿点光饱和点温度对光合作用和呼吸作用的影响CO2浓度对光合作用的影响CO2浓度（四）化能合成作用自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。2NH3+3O2硝化细菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化细菌（CH2O）+O2生物的代谢类型区别：能量来源不同光合作用化能合成作用类型共同点：将无机物合成有机物，并储存能量生物：绿色植物、光合细菌；硝化细菌、铁细菌、硫细菌等异养型动物和人类；营腐生、寄生生活的细菌和真菌等。生物的代谢类型自养型同化作用的代谢型异化作用的代谢型需氧型厌氧型兼性厌氧型进行有氧呼吸，也能进行暂时的、部分的无氧呼吸只能进行无氧呼吸，氧气的存在抑制其呼吸作用（如乳酸菌、破伤风杆菌）既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸（如酵母菌）小结1.光合作用的场所是叶绿体，其内囊体的薄膜上含有叶绿素（包括蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b，它们主要吸收红光和蓝紫光)、类胡萝卜素（包括有橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素，主要吸收蓝紫光）和与光反应有关的酶，是光反应的场所；叶绿体基质中含有多种酶，是暗反应的场所。2.光合作用的过程过程比较光反应暗反应进行部位进行条件物质转化能量转化联系类囊体薄膜上光、色素、酶①水→O2+[H]②ATP的合成①CO2的固定和还原②ATP→ADP+Pi光能转化为ATP中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转化为葡萄糖中稳定化学能叶绿体基质中多种酶、不受光限制光反应为暗反应提供[H]和ATP3.光合作用原理的应用：（1）增强光照强度和延长光照时间（增大光反应）来增加光合产物。（2）控制温度（影响暗反应）主要是增大昼夜温差，促进合成、减少消耗，使有机物的积累增加。（3）增大田间CO2浓度，促进暗反应的进行。4.光合作用与化能合成作用：化能合成作用是指某些细菌利用环境中物质氧化分解时所释放的化学能，将无机物合成有机物。进行光合作用与化能合成作用的生物都能将无机物合成有机物，其区别是合成作用中的能量来源不同。课堂练习1.一株绿色植物在单位时间内,使光合产物最多的光照是()A.红光B.蓝紫光C.绿光D.白光D2.光合作用过程中,ATP转变为ADP的地方是叶绿体的()A.外膜上B.基质中C.色素中D.基粒薄膜上D3.用含同位素18O2的水来浇灌植物,经光照后,18O可发现于（）A.生成的葡萄糖中B.生成的淀粉中C.合成的蛋白质中D.周围的空气中DA4.光反应的主要产物是下列哪一组()A.[H]、ATP、O2B.[H]、ADP、H2OC.H2、ADP、O2D.[H]、ADP、O25.光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段,下列叙述正确的是()A.光反应不要酶,暗反应需要多种酶B.光反应储存能量,暗反应消耗能量C.光反应固定CO2,暗反应还原CO2D.光反应消耗水,暗反应消耗ATPDD6.某科学家用含碳的同位素14C的CO2来追踪光合作用中碳原子在下列分子中的转移,最可能的途径是()A.CO2叶绿素ADPB.CO2叶绿素ATPC.CO2C5葡萄糖D.CO2C3葡萄糖7.将植物培养在适宜的光照，温度、和充足的CO2条件下：（1）当CO2浓度突然降至极低水平时，发现植物叶片中的五碳化合物含量突然上升，这是因为______缺少时，植物体内的五碳化合物不能形成___________。（2）如果在降低CO2的同时，停止光照，则不会出现五碳化合物上升的现象，这是因为暗反应所必须的_____和______供应不足，使___________不能形成五碳化合物。CO2三碳化合物[H]ATP三碳化合物8.右图表示将重量相同的三株小麦幼苗置于三支试管中(试管内装有含全部矿质元素的培养液)。然后将它们分别放在三种条件下培养若干天。试根据结果回答：（1）c试管中的小麦幼苗与a试管比较增重较多，这是因为提高a15OCb20OCc20OC强光照弱光照强光照温度能提高___________,从而使___________尤其是____反应的速度加快。（2）b试管中的幼苗与a试管相比增重很少，这是因为其光合作用的___________的产物很少，限制了暗反应中的_______过程。酶的活性光合速度暗光反应还原