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5.4《能量之源——光与光合作用》用2(新人教版必修1)


叶绿体中的色素
1、分布: 叶绿体的类囊体的薄膜上 2、种类 叶绿素a

叶绿素

叶绿素b 胡萝卜素
叶黄素

吸收红光、 蓝紫光 吸收蓝紫光

类胡萝卜素

光合作用的概念
绿色植物通过叶绿体,利用 光能,把二氧化碳和水转化成储 存着能量的有机

物,并释放出氧 气的过程。
CO2+H2O
光能 叶绿体

有机物 +O2

光合作用的概念

?厂房

叶绿体
?动力

光能
?原料

CO2+H2O
?产物

有机物和氧

光合作用的探究历程

(一)1648年,海尔蒙特的柳树实验
五年后 柳树增重约82kg
土壤减少约100g

结论:水分是建造植物体的原料 局限:忽略空气对植物的影响

结论: 植物可以更新空气

在 一 碘 暗 半 蒸 处 曝 气 放 光 处 置 , 理 几 一 小 半 的 遮 叶 光 片

萨 克 斯 实 验

结论: 绿色叶片在光合作用中产生了淀粉

结论: 叶绿体是植物进行光合作用的场所

结论: 光合作用释放的氧来自水

(二)1771年,普利斯特利实验
一段时间后

一段时间后

(二)1771年,普利斯特利实验
一段时间后

一段时间后

结论:绿色植物可以更新空气

(三)1779年,英格豪斯的实验

黑暗

光照

结论1: 只有在光下植物才能更新空气。

(三)1779年,英格豪斯的实验

植物体只有绿叶才能更新空气。 结论2:

(四)1785年,发现空气的组成
植物体的绿叶在光下放出的气 体是氧气,吸收的是二氧化碳。

(五)1845年,德国科学家梅耶根 据能量转化与守恒定律指出:植物在 光合作用时把光能转换成化学能储 存起来。

(六)1864年, 萨克斯的实验

暗处理 48小时

光照8小时

碘蒸汽处理

结论:

1.光合作用的产物是淀粉 2.光合作用需要光

(七)1880年, 恩格尔曼的实验

结论: 氧气是叶绿体产生的,叶绿体是进行 光合作用的场所。

1880年 德国科学家 恩吉尔曼
在没有空气的黑暗环境中 现象: 好氧细菌只集中在被光 线照射的叶绿体附近。 分析 : 光线照射部位进行光合作 用产生了氧气。

1880年 德国科学家 恩吉尔曼
在没有空气的光亮环境中 现象: 好氧细菌集中在叶绿体 所有受光部位。

集中原因:
见光叶绿体部位有氧气的 产生。

结论:
光合作用的场所是叶绿体 光合作用的产物有氧气!

同位素标记法
放射性同位素可用于追踪物质的运 行和变化规律。用放射性同位素标记的 化合物,化学性质不会改变。科学家通过 追踪放射性同位素标记的化合物,可以弄 清化学反应的详细过程。这种方法叫做 同位素标记法。

(七) 1939年,鲁宾和卡门的实验 180 02 同 C18O2 C02 2 位 素 标 第 第 180 二 记 一 H2 H 20 组 法 组
结论:光合作用产生的O2来自于H2O。

(八) 1946年,卡尔文的实验
14

CO2

小 球 藻

同位素示踪法 纸层析分离技术 放射自显影技术

探明了二氧化碳的碳在光合作用中转化成 有机物中碳的途径,这一途径称为卡尔文循环。 卡尔文于1961年获得诺贝尔化学奖。

分析人类对光合作用的 探究历程,你有哪些感悟?

成 功 的 启 示
1、适宜的实验材料 2、巧妙的实验设计 3、精湛的思维技艺 4、严谨的科学态度 5、善于应用新科技 6、献身科学的精神

光合作用的过程
光反应阶段
LIGHT REACTION

暗反应阶段
DARK REACTION

有光才能进行

有光无光都能进行

光合作用的过程
阅读教材“光合作用的过程”部分, 请大家思考下列问题: 光反应、暗反应的场所、条件、 物质变化和能量变化

光合作用的过程
O2 H2O
叶绿体 中的色 素
水在光下分解

[H] 供氢

2c3
多种酶

固 定

光能



co2
C5

ATP 酶 ADP+Pi

供能



参加催化

(CH2O) [蛋白质,脂肪] 暗反应阶段

光反应阶段

注意:光反应和暗反应是一个整 体,二者紧密联系,缺一不可。光 反应是暗反应的基础,光反应阶 段为暗反应阶段提供能量(ATP) 和还原剂[H],暗反应阶段产生 的ADP和Pi为光反应阶段合成 ATP提供原料。

光反应阶段与暗反应阶段的比较
项目 场所 条件 光反应阶段
基粒(囊状结构 的薄膜上) 需光,色素和酶
2H2O


暗反应阶段
叶绿体基质中 不需光,色素;需多种酶 CO2+C5
ATP ADP+Pi

物质变化

4[H]+O2 光 酶



2C3

ADP+Pi

ATP

2 C3
[H]

酶 C5+(CH2O)

能量变化

ATP中活泼的化学能 光能转变为活泼的化 学能,储存在ATP中 转化为糖类等有机物 中稳定的化学能

光合作用的反应式:

CO2+H2

O*

(CH2O)+O*2 叶绿体
物质上把CO2和 H2O转变成有机物

光能

光合作用的实质

能量上把光能转变成 有机物中的化学能 最基本的物质代谢和能量代谢

五、影响光合作用的因素
1、植物自身因素 2、外界环境因素
1)光照 2)温度 3)二氧化碳浓度 4)水分 5)矿质元素

光合作用与生产生活
在生活中的应用 清晨或夜间不在密林中锻炼

增加光照面积 在农业生产上应用—— 如何提高光能利用率

延长光照时间
增强光合作用效率

化能合成作用
概念: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,这种合成作 用叫做化能合成作用。

例:硝化细菌:NH3→HNO2→HNO3

光合作用的意义:
物质转变和能量转变 在自然界中所起的作 用

物质 全球自养植物每年可以 “绿色工厂” 合成 生产(4~5)×1011吨有 机物 能量 每年转化太阳能3×1018 “巨型能量转化站” 转化 千焦

环境 每年释放氧气 保护 5.35×1011吨

“自动空气净化器”

聪明和才智 来自于勤奋

光合作用的发现
设计:卜驭 制作:卜驭

1 3

2

1、蜡烛易熄灭、小 白鼠易窒息而死。 2、蜡烛不容易熄灭 3、小白鼠不易窒息

而死

3、1880年,德国科学家恩吉尔曼水绵光合作用实验

实验证明: 1、光合作用释放氧气,氧气是由叶绿体释 放出来的。 2、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

同时还证明:
光合作用进行需要光照条件。

极 细 光 束
黑暗中
光照下

为什么好氧细菌集中在叶绿体所有受光部 位的周围?

气中的氧来自那里呢?
4、20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门的实验:

? 光合作用释放的氧

光合作用释放的氧全部 实验证明: 来自参加反应的水。
思考:通过对以上四个实验的分析,你能对光合 作用下一个定义了吗?……

O2

18O

2

C18O2
(一)

CO2
(二)

H2O 绿藻

H218O 绿藻

你找到答案了吗?……

二、光合作用的概念:
光合作用是指绿色植物通过叶 绿体,利用光能,把二氧化碳和水转 化成储存着能量的有机物,并且释放 出氧气的过程。

可以用下列式子概括:
CO2 + H2O
光能 叶绿体

有机物 + O2

小结: 光合作用场所: 叶绿体 (基粒、基质) 光合作用条件: 光

酶 色素(叶绿体中)

二氧化碳(CO2) 光合作用原料: 水(H2O) 有机物(储存能量) 光合作用产物:氧气


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