第4节 能量之源--光与光合作用(光合作用的原理和应用)
能量之源——光合作用的原理和应用
时间：2009-12-18 班级 姓名 小组 等级必修一导学案NO.18 第五章 细胞的能量供应和利用第4节 能量之源——光合作用的原理和应用【学习目标】1．熟记光合作用的概念，熟练掌握光合作用的物质变化和能量变化。
2．通过合作探究，比较光反应和暗反应的过程及相互关系。
3．体验生命奥秘，珍爱绿色自然。
【使用说明与学法指导】1．依据学习目标,认真预习课本至少15分钟,用红笔标注疑难和重点 2．用准确语言完成【知识结构】、【问题导学】和【自主探究】 3．认真独立完成【预习自测】【知识结构】【问题导学】1. 叶绿体中光合色素吸收的光能，有哪些用途？2. 光合作用的产物（CH 20）和O 2中氧元素的来源分别是什么？【自主探究】1.2. 光照不变， CO 2供应突然降低时，C 3、C 5的变化如何？3．影响光合作用的因素主要包括哪些？【问题反馈】：请将你在预习本节中遇到的问题写在下面。
【预习自测】1．右图示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24小时后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部分呈棕色，而不被锡箔覆盖的部分呈蓝色。
本实验说明 （ ）①光合作用需要CO 2 ②光合作用需要光③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧 ⑤光合作用制造淀粉 A ．①② B ．③⑤ C ．②⑤ D ．①③2．用18O 标记CO 2进行光合作用实验，其产物中糖类和氧气的分子式应为 （ ） A ．(CH 2O)和O 2 B ．(CH 2O)和18O 2 C ．(CH 218O)和O 2 D ．(CH 218O)和18O 23．光合作用过程中，能量流动的大致过程是 （ ） A ．光→叶绿素→ATP→碳水化合物 B ．光→叶绿素→CO 2→碳水化合物 C ．光→ATP→叶绿素→碳水化合物 D ．叶绿素→ADP→CO 2→碳水化合物4．下列关于光合作用的叙述，不正确的是 （ ） A ．光反应需光，不需要酶，暗反应不需光，需多种酶B ．光反应在叶绿体的类囊体上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行C ．光反应水解生成［H ］并放出O 2 ，暗反应将CO 2固定并还原成糖类D ．光反应吸收光能形成ATP ，暗反应将A TP 中的化学能储存在有机物中5．改变下列条件对提高农作物产量关系不大的一项是 （ ） A ．增加空气中O 2的含量 B ．适当提高温度 C ．适当增加空气中CO 2的含量 D ．增加光照强度 6．下图为光合作用过程图解，请据图回答：（1）光合作用中吸收光能的物质是［ ］ 。
第五章 第4节 能量之源--光与光合作用2
光合作用过程
光合作用一系列化学反应中根据是否需要光能，可以概括 为为光反应和暗反应两个阶段。 光反应阶段：光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有 光才能进行。 暗反应阶段：光合作用第二个阶段中的化学反应，有光无 光都可以进行。
光合作用过程
H2O
水在光下分解
O2
[H] ATP 酶
ADP+Pi
光反应示意图解
英格豪斯
R.梅耶 萨克斯
只有在光照下只有绿叶才可以更新空气
植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉
1880
1939 20世纪40年代
恩格尔曼
鲁宾 卡门 卡尔文
氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的氧来自水。 光合产物中有机物的碳来自CO2
分析了光合作用的探究历程，你有何感悟？
第五章
细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源--光与光合作用
光合作用概念： 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
产 物
光合作用的实质：合成有机物，储存能量
光合作用的探究历程
1771年，英国普利斯特利（J.Priestly)
１、完成课本后练习Ｐ106 ２、预习Ｐ110－－Ｐ114页
矿质营养对光合作用影响
Mg离子是叶绿素的组成元素 K离子参与光合作用产物的运输等 N元素是组成蛋白质的原料，参与光合作用酶的合成。 P元素是ATP的组成元素，也是光合膜的组成元素
探究环境因素对光合作用的影响
实验原理： 利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使 叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由 于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使原来下沉 的叶片上浮，根据上浮所需的时间长短，即能比较光合作用的 强弱。 实验步骤：
第4节能量之源——光与光合作用讲解
人教版必修一《分子与细胞》第五章细胞的能量供应和利用第4节能量之源——光与光合作用---《光合作用的原理和应用》教学设计【教材分析】1.光合作用的原理和应用一课，是人教版《分子与细胞》第5章第4节第二部分的内容，《课程标准》中具体内容标准为：说明光合作用以及对它的认识过程。
属于知识性目标的理解水平。
2.本节主要介绍了光合作用的探究历程，光合作用的过程和应用等知识。
其中第一课时学习“光合作用的探究历程”和“光合作用的过程”。
教材介绍的与光合作用有关的几个经典实验，有利于学生培养科学精神和严谨的科学态度，从一定程度上反映了科学探究的一般方法，是学生培养科学精神、科学态度和科学研究方法的好素材，为后面众多的实验打下一个良好的感知基础，也为讲述光合作用的原理、过程做好知识铺垫。
光合作用的过程介绍了光反应和暗反应过程中物质和能量的变化。
这也是其最基本的内容，一方面在学生对有机物，酶和ATP，呼吸作用及光合色素、叶绿体已有知识基础之上深入，同时也是学生学习以后的呼吸作用、生态系统等内容的基础。
结构上起承上启下作用。
亦是高中生物的重点难点。
【学情分析】1.我们的教学对象是高一的学生，在初中他们应经接触到了生物这门学科，学习过有关光合作用的知识并进行过实验，而且生活实践中也对光合作用有所了解。
同时对呼吸作用也已经完成学习。
这些知识、经验和技能是学好本节内容的重要基础，在教学中不要忽视学生已有的知识经验。
2.从认知能力上看，高中的学生在心理与智力等方面已经发展到了一定点高度，所以高中生在感知，想象，记忆，思维等方面已经具备了基本的能力。
同时他们可以自主的思考问题，自己解决问题，学习的主动性与自主性比较高。
3.从学习动机方面，高中生要面对高考，学习的目的性较强，对新鲜事物有强烈的好奇心及求知欲，有着不甘于落后别人的争强好胜心，推动学习。
此外这一部分内容在初中或者生活中都有接触，基础扎实的学生乐于表现及交流从而带动另一部分同学。
第五章 第4节 能量之源--光与光合作用1
1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素， 当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。 1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用 中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞 中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿 体。
资 料 分 析
图1
图2
结 论：氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合 作用的场所。 光合作用需要光照。
2、为什么是用红色或蓝色的呢？ 用绿色的可以吗？ 因为叶绿素对绿光吸收最少，所 以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色 光源。
实
验：绿叶中色素的提取和分离
原 理：叶绿体中的色素可以溶解在无水乙醇中，可以 用来提取色素。色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸 上的扩散速度有差别，可以 用来分离色素。 方法及步骤：１、提取色素：称取5g左右的鲜叶，剪碎， 放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml 无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。
7、一位科学家做了如下实验：将水绵（丝状绿藻）放在 暗处，一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上，这时 好氧性细菌将明显聚集在（ ）。 A、红光的投影区域内 B、红光和绿光的投影区域内 C、红光和蓝紫光的投影区域内 D、黄光和橙光的投影区域内 8、下列说法中错误的是（ ）。 A、光合作用所利用的光都是可见光 B、叶绿体中吸收光能的色素分布在类囊体膜上 C、每个类囊体至少含有 2 个以上基粒，多者可达 100 个以上 D、叶绿体基质中含有少量的 DNA
4、下列关于 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验描述中，不 属于实验要求的是（ ）。 A、提取高等植物叶绿体中的色素 B、用纸层析法分离色素 C、了解各种色素的吸收光谱 D、验证叶绿体中所含色素的种类 5、在进行 “ 绿叶中色素的提取和分离 ” 的实验时，不能让层 析液没及滤液细线的原因是（ ）。 A、滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果 B、滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散 C、色素会溶解在层析液中而使结果不明显 D、滤纸条上的几种色素会混合起来。 6、将提取的绿叶中色素滤液装入试管中，一束白光穿过该滤液后 经三棱镜对光进行色散，哪条光谱的颜色明显减弱？（ ）。 A、绿光B. 黄光 C、红光、蓝紫光 D、紫外光
高中生物：5.4.2《光合作用的原理和应用》优质课件(共37张PPT)
只有当光合强度＞呼吸强度时，植物才能积累有机物而生长。
考点整合
1．影响光合作用的内部因素
（1）色素的含量：影响光反应。 （2）酶的活性：影响暗反应。
2．影响光合作用的外界因素
（1）光照强度：影响光反应。 （2）CO2浓度：影响暗反应。 （3）温度：影响酶活性。 （4）必需元素供应：如Mg是合成叶绿素的元素。 （5）水：光合作用的原料，直接影响光合作用。
A．图中表示番茄光合作用和呼吸作用强度相等的点是b、 d
B．b→c段变化的原因是光合作用强度大于呼吸作用强度 C．若在b点突然停止光照，叶绿体内ADP含量增加 D．若在b点突然停止光照，叶绿体内C3含量将减少
8、已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为 25℃和30℃，图表示植物在25℃时光合作用强度与光照 强度的关系．若将温度提高到30℃的条件下，其他条件
必需元素供应
在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用 速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植 物渗透失水而萎蔫。
应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可 提高农作物产量。
水
水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致 叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
CO2
ATP
CO2
葡萄糖 葡萄糖
5、若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利（ D ）
A、昼夜恒温25℃
B、白天温度25℃，夜间温度15℃
C、昼夜恒温15℃
D、白天温度30℃，夜间温度15℃
6、曲线Ⅰ表示黄豆光合作用速率与 光照强度的关系(适宜温度、CO2浓度为 0.03%)。在y点时改变某条件，曲线
知识拓展
条件
光合作用过程
第五章第4节能量之源——光与光合作用二、光合作用的原理和应用光合作用过程一、教材分析光合作用的原理和应用一课，主要介绍了光合作用的探究历程，光合作用的过程和应用等知识。
教材介绍的与光合作用有关的几个经典实验，有利于培养学生的科学精神和严谨的科学态度，培养学生掌握生物科学的研究方法。
光合作用的过程介绍了光反应和暗反应过程中物质和能量的变化，光合作用原理的应用通过学习光合作用强度，引导学生探究环境因素对光合作用的影响，使知识得到迁移和应用二、教学目标1．知识目标：1.尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
2..说出光合作用原理的应用。
3..简述化能合成作用。
2．能力目标：1．过多媒体投影，对光合作用过程图解的分步展示，运用化学知识理解物质和能量变化，理顺所学知识的逻辑顺序，启迪学生的形象思维，培养学生观察联想、归纳综合、灵活应用知识的能力。
2．过读书和师生的讨论活动，培养学生自学和主动探索新知识的技能、技巧。
3．情感、态度和价值观目标：1．过生物结构和生理功能相统一，物质代谢和能量代谢相联系等生物科学知识的学习和理解，帮助学生树立辨证唯物主义的观点。
2．过科学家研究光合作用暗反应的科研成果的介绍，对学生进行热爱科学，献身科学的思想教育。
三、教学重点难点重点：光反应和暗反应的生理过程难点：（1）光反应和暗反应的场所与条件、物质与能量转换的关系。
（2）光反应和暗反应的区别和联系。
四、学情分析高一年级的学生在初中接触过生物学，但对本节知识的支撑较弱，加上学生有城市的也有农村的，生物的知识层次有差别，在教学中通过一些学生很熟悉的贴近生活的知识、图片、动画激发学习兴趣，启发学生积极思考，组织学生在课堂上开展讨论和探究。
五、教学方法探究式教学，结合问题、讨论、比较、归纳多种教学方法，并配以多媒体辅助教学，引导学生再现科学发现过程，并进行分析、讨论、归纳和总结。
新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1．教师准备(1)查阅有关资料。
光合作用的原理和应用(第一课时)(1)
光
CO2的固定CO2+C5酶 →2C3
C3的还原
酶 2C3 ATP [H]
(CH2O)
有机物 ATP中活 中稳定 跃化学能 化学能 光反应为暗反应提供还原剂[H]和能量ATP 光 能 ATP中活 跃化学能
联系
暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料
积极思维
• 光反应与暗反应是否一个在光下进行,一个 在暗处进行? • 夜晚植物能进行光反应、暗反应吗？为什么? • 白天放在无CO2的密闭玻璃罩内的植物能长 期进行光反应、暗反应吗？为什么？
结论：植物的物质积累不 是来自于土壤，而是完全 来源于水。
二、光合作用探索历程
年代 1771
1779 1864 1939 20世纪 40代
科学家 普利斯特利
英格豪斯 萨克斯
结
论
植物可以更新空气 只有在光照下只有绿叶才可 以更新空气 绿叶通过光合作用产生淀粉
鲁宾、卡门 光合作用释放的氧气是来自水 卡尔文 光合作用产生的有机物的碳是 来自CO2
• co2 ７、二氧化碳中碳的转移途径是
８、光反应阶段能量变化是 光能
c3
(CH2O)
ATP中活跃化学能。
9、暗反应阶段能量变化是 ATP中活跃化学能
有机物中稳定化学能
10、若白天突然中断了二氧化碳的供应，则首 先积累起来的物质是 五碳化合物 。
一展身手
下图是利用小球藻进行光合作用时的实 验示意图，图中A物质和B物质的相对分子质 量比是 （ C ）
叶绿体
糖类
光合作用的总反应式：
CO2+H2
O*
（CH2O）+O*2 叶绿体
光能
光能
第4节 能量之源---光与光合作用
第4节能量之源----光与光合作用姓名：班级：座号：【基础知识整理】看书及图97~106页1、光合作用的概念：植物通过，利用，把和转化成储存能量的有机物，并且释放出的过程。
判断：绿色植物的体色一定是绿色的（）2、光合作用的场所：叶绿体（因为其中含有与光合作用有关的和）（1）酶：存在于囊状结构薄膜（类囊体）上的酶参与反应；存在于叶绿体基质中的酶参与反应（2）色素叶绿素a：色叶绿素：占3/4，叶绿素b：色种类胡萝卜素：色类胡萝卜素：占1/4，叶黄素：色作用：光能吸收：叶绿素主要吸收光和光；类胡萝卜素主要吸收光3、光合作用的总反应式。
4、光合作用的过程：分为和两个阶段。
比较：5、光合作用的实质物质变化：；能量变化：。
6、恩格尔曼实验的巧妙之处：①选材好：水绵有叶绿体，便于和分析②环境奇：将临时装片放在的环境中，排除了环境中光线和O2的影响③细光线、菌好氧：能够准确地判断出水绵细胞中的部位④光暗比：水绵放在（局部照光）和的条件下进行对照实验7、光合作用的发现8、叶绿体中色素的提取和分离概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有，不能进行，但是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，这种合成作用，叫做，这些细菌也属于。
如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的NH3氧化成HNO2，进而将HNO2氧化成HNO3。
【跟踪训练】1．在色素的提取与分离实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇，其目的是A. 防止叶绿素被破坏B. 使叶片充分研磨C. 使各种色素充分溶解在无水乙醇中D. 使叶绿素溶解在无水乙醇中2．在进行色素的提取与分离实验时，不能让层析液没及滤液细线的原因是A. 滤纸条上几种色素会扩散不均匀而影响结果B. 滤纸条上滤液细线会变粗而使色素太分散C. 色素会溶解在层析液中而使结果不明显D. 滤纸条上的几种色素会混合起来。
3．在圆形滤纸的中央滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，要看到近似同心环状的四个色素圈，排列在最外圈的一个呈A. 蓝绿色B.黄绿色C. 黄色D. 橙黄色4．有人对恩吉尔曼实验进行如此改进：“让一束白光通过棱镜再投射到水绵的叶绿体上”，你预期此时好氧性细菌聚集的区域是A.红光的投影区域内B.红光和绿光的投影区域内C.红光和蓝紫光的投影区域内D.黄光和橙光的投影区域内5．生长于较弱光照下的植物，当提高 CO2浓度时，其光合作用并未随之增强，主要限制因素是A.呼吸作用和暗反应B.光反应C.暗反应D.呼吸作用6．在下列有关光合作用和呼吸作用的说法中，正确的是A.呼吸作用是光合作用的逆反应B.两者除能量转变有别外，其它都是可逆的C.光合作用与呼吸作用是单独进行的，二者不可能同时进行D.对不同生物而言，光合作用与呼吸作用的进行可以互相提供原料7．光合作用中，光反应对暗反应的连续进行的主要作用在于生成的物质促进了A.CO2的固定B.C3的还原C.葡萄糖的产生D.C5的再生8．在右图所示的玻璃容器中，注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片，密闭后，设法减小液面上方的气体压强，会看到叶片沉入水中。
人教版生物必修一第5章-第4节-能量之源光和光合作用(二)(课文填空)
第4节能量之源—光与光合作用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。
一、光合作用的探究历程1.很可能是在无光条件下做的这个实验。
无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。
（对应教材“旁栏思考题”）同位素标记法同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。
用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。
科学家通过追踪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。
2.教材“思考与讨论”(1)光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。
光合作用的反应式是：.（对应教材“思考与讨论”第1题）(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的研究进展关系很密切。
例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。
又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。
（对应教材“思考与讨论”第2题）二、光合作用的过程光合作用的过程，可以用化学反应式：来概括，其中的（CH2O）表示糖类。
光合作用的过程包括一系列化学反应。
根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应阶段光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。
光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。
叶绿体中光合色素吸收的光能，有两方面用途：一是将水分解成氧和[H]，氧直接以分子的形式释放出去，[H]则被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到暗反应阶段的化学反应中去；二是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。
必修一第5章第4节能量之源---光合作用
2、方法步骤： 、方法步骤：
①提取绿叶中的色素 ④分离绿叶中的色素 ②制备滤纸条 ⑤观察与记录。 观察与记录。 ③画滤液细线
一、捕获光能的色素
主要吸收蓝紫光 主要吸收蓝紫光
（橙黄色） 橙黄色） （黄色） 黄色） （蓝绿色） 蓝绿色） （黄绿色） 黄绿色）
胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素 叶绿素b 叶绿素
注意，植物不能长期处于无 光条件下。 叶绿素的形成除了有光照之 外，还与镁这种矿质元素有 关，没有镁，叶绿素也是形 成不了的
这些捕获光能的色素存在于细 胞中的什么部位呢？
叶绿体的结构
1880年，恩格尔曼的实验 年
水绵和好氧 细菌的装片 隔绝空气
黑暗，用极细光束照射
完全暴露在光下
1.恩格尔曼实验的结论是什么？ 恩格尔曼实验的结论是什么？ 恩格尔曼实验的结论是什么 是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是 叶绿体释放出来的 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。 绿色植物进行光合作用的场所。 2.恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？ 恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处？ 恩格尔曼的实验方法有什么巧妙之处 水绵的叶绿体呈螺旋式带状， 的叶绿体呈螺旋式带状 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观 好氧细菌可以确定释放氧气多的 可以确定释放氧气多 察，用好氧细菌可以确定释放氧气多的 部位。没有空气的黑暗环境排除 排除了 部位。没有空气的黑暗环境排除了氧气 干扰。用极细的光照射， 和光的干扰。用极细的光照射，叶绿体 上可分为光照多 光照少的部位， 光照多和 上可分为光照多和光照少的部位，暴露 在光下的实验再一次验证实验结果 3.从资料 可以得出什么推论？ 从资料2可以得出什么推论 从资料 可以得出什么推论？ 叶绿体是进行光合作用的场所 是进行光合作用的场所。 叶绿体是进行光合作用的场所。
能量之源—光与光合作用
180
C18O2
2
02
第 一 组
H2180
H20
第 二 组
光合作用产生的O2来自于H2O。
光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
用14C标记14CO2，供小球藻 进行光合作用，追踪检测 其放射性，最终探明了 CO2中的碳的途径，称为 卡尔文循环。
美国卡尔文
4、光合作用化学反应式：
CO2 + H2 O叶绿体 （CH2O)+ O2
光 能
德国 梅耶
化 学 能
储存在什么 物质中？
1864年，德国萨克斯实验
黑暗处理 一昼夜 让一张叶片一半 曝光一半遮光 光 用碘蒸气处理这片叶， 发现曝光的一半呈深 遮光 蓝色，遮光的一半则 没有颜色变化。
绿叶在光下制造淀粉。
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？
美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
第4节 能量之源 ——光与光合作用
一、捕获光能的色素和结构
1、实验：绿叶中色素的提取和分离
原理：①叶绿体中的色素可以溶解在无水乙 醇中，可以用来提取色素。色素在层析液中的溶 解度不同，在滤纸上的扩散速度有差别，可以 用来分离色素。
方法与步骤 1、提取色素：
尼龙网
二氧化硅： 研磨充分 碳酸钙：
无水乙醇
叶绿体的基质中 不需光、色素;需多种酶
CO2的固定：CO2+C5 2C3
[H]，ATP C3的还原：2C3 （CH2O） 酶
ATP的合成ADP+Pi 酶
4[H]+O2 光
ATP
ATP
酶
ADP+Pi
光能转变为ATP中活泼 的化学能
ATP中活泼的化学能转化为糖 类等有机物中稳定的化学能
第4节能量之源光与光合作用
异养生物
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生 命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
化能合成作用
化能自养生物
利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来 制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。
所需的能量来源不同（光能、化学能）
水的光解 1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______ ATP 形成ATP 和____________;形成的________和__________ [H] 提供给暗反应。
5.将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下 。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细 胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是 C A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降
6.光合作用过程的正确顺序是（
）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收 光能④水的光解⑤三碳化合物被还原 A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
较快
2.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在 叶绿体的（ C ） A.内膜上 B.基质中 C.类囊体的薄膜上 D.各部位上
巩固练习
3.用纸层析法能够将叶绿体的四种色素分开的原因是（ A ） A.四种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同 B.四种色素随滤液在滤纸上扩散速度不同 C.四种色素随滤液在滤纸条上渗透速度不同 D.四种色素随层析液在滤纸条上渗透速度不同 4.在叶绿体提取和分离试验中，特别要注意不能让层析液 没及滤液细线，原因是（ D） A.滤纸条上的集中色素不能扩散 B.色素沿滤纸条的扩散速度太慢，色素分离不明显 C.层析液妨碍色素的溶解 D.色素被层析液溶解不能向上扩散
5.4 能量之源——光与光合作用(光合作用的原理和应用)
5.4 能量之源——光与光合作用（二）光合作用的原理和应用一、教材分析:本节课在整个生物学课程中起承上启下的重要作用，前一节学习了光合色素和叶绿体的结构，为本节的学习打下基础；而本节课的学习又为以后的学习做铺垫，让学生更好的理解生物长久生存的原理。
本课内容介绍了科学家历年来关于光合作用的发现及原理的研究历程，主要侧重于光合作用的过程，并在此基础上归纳出其意义，与日常生活紧密联系，便于学生理解。
教学重点：1.光合作用的发现及研究史；2.光合作用的光反应与暗反应过程及相互关系；3.影响光合作用强度的环境因素。
教学难点：1.光反应与暗反应过程；2.光和作用过程中物质和能量的变化；3.探究影响光合作用强度的环境因素。
二、教学对象：学生对于光合作用基本概念的理解相对浅薄，对光合作用的基本公式中所隐含的科学探究过程了解甚少，但一经启发后他们会对这部分的知识充满浓厚的兴趣和强烈的求知欲。
高中学生的抽象逻辑思维正处于发展状态，喜欢探究，喜欢合作，故教师可提供实验条件使学生采用体验式、讨论式等主动学习方式，掌握知识，提高能力，培养正确的情感态度与价值观。
三、教学目标：1.知识目标：描述光合作用的发展史，阐明光和作用的过程和意义，简述化能合成作用；2.能力目标：尝试探究影响光合作用强度的环境因素及实验设计，运用理论知识解决实际问题；3.情感目标：关注科学史的发展，确立唯物主义的世界观、科学观，形成环保的意识。
四、课时准备：二课时：课时一光合作用的发现课时二光合作用的过程课时一光合作用的发现一、教学目标：1.描述光合作用以及对它的认识过程；2.尝试探究实验设计；3.关注科学史的发展。
二、教学策略：课堂采用引导-探究式教学法。
首先，通过复习提问让学生进入本节课主题；其次，以图表列出光合作用的发现历程，让学生一目了然，同时锻炼他们归纳总结、综合分析的能力；安排两个小实验让学生体验科学探究的乐趣，让其自行设计实验充分发挥自主能动性；布置课后讨论有利于发展学生严谨的科学思维能力，同时使学生掌握科学探究的一般步骤和方法，培养学生的科学素养及团队精神；最后，通过总结使学生对本课有总体的概念，同时为下节课做好铺垫。
人教版高中生物必修一第五章第4节《能量之源——光和光合作用》优秀课件(58张)(共58张PPT)
二、捕获光能的色素
色素
类胡萝卜素
（含量占1/4）
胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色）
叶绿素a (蓝绿色） 叶绿素
（含量占3/4）
叶绿素b（黄绿色）
因色素中叶绿素含量较多，故植物叶片一般 呈绿色。
二、捕获光能的色素
叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光
验 500多次
结论：只有在阳光照射下才能成功，只有绿叶才 能更新污浊的空气。
四、光合作用的发现过程
4.1864 萨克斯 证明光合作用的产物
一半遮光
一半曝光
结论：光合作用中产生了淀粉（糖类）。
思考ing...
1.为什么要让叶片先置于暗处几小时? 目的是让叶片中的营养物质（淀粉）消耗掉
2.为什么让同一叶片的进行一半曝光，另一半遮 光？ 为了进行对照，而在同一叶片进行可以避免植 物不同叶片的差异，使实验更有说服力。
普利斯特莱通过 植物和动物之间进行 气体交换的实验，第 一次成功地应用化学 的方法研究植物的生 长，得知植物生长需 要吸收二氧化碳，同 时放出氧气。
四、光合作用的发现过程
2.1771 年英国的普利斯特莱
结论：植物可以更新空气
有时实验成功 有时实验失败
四、光合作用的发现过程
3.1779 荷兰英格豪斯 重复了普里斯特利的实
四、光合作用的发现过程
6.1938 鲁宾和卡门 氧气来自哪里
同位素 示踪法
结论：光合作用释放的氧全部来自于水
四、光合作用的发现过程
7.1948 卡尔文 探究碳的途径
探明了CO2中碳在光合作用的途径，称为卡尔文循环
五、光合作用的过程
人教版高中生物必修一能量之源-光与光合作用光合作用的原理和应用-ppt精品课件
课堂练习
2.光合作用过程中，能量流动的大 致途径是…………（ C ）
A.光 B.光 C.光 D.光
色素 色素 色素 ADP
（CH2O） ADP （CH2O）
ATP （CH2O） ATP （CH2O）
人教版高中生物必修一第5章第4节 能量之源---光与光合作用4.2光合作 用的原 理和应 用 课件(共31张PPT)【PPT优秀课件】- 精美版
（1）光对光合作用的影响
①光的波长
叶绿体中色素的吸收光波主要在红光和蓝紫光。
②光照强度
植物的光合作用强度在一定范围内随着光照强度的增 加而增加，但光照强度达到一定时，光合作用的强度 不再随着光照强度的增加而增加
③光照时间
光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发 育。
（2）温度 温度低，光合速率低。随着温度升高，光合速率加快， 温度过高时会影响酶的活性，光和速率降低。 生产上白天升温，增强光合作用，晚上降低室温，抑制 呼吸作用，以积累有机物。
光能 叶绿体 中色素
ATP 供能
酶
ADP+Pi
2C3
CO2
多种酶 C5
（CH2O）
光反应阶段
暗反应阶段
（叶绿体基粒）
（叶绿体基质）
11、、光H合2O作用释放的O2来自于哪个反应物？ 22、、太光阳能能→变AT成P有中机化物学中能化→学有能机经物历中了化哪学些能途径？
33、、CCOO22中→的C3碳→原（子CH的2转O）移途径是什么？
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小结
❖ 三.光合作用的过程.
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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
四、光合作用原理的应用 （1）影响光合作用的因素 光照、CO2、温度、水、矿质元素等 外界因素：
内部因素：不同部位、不同生育期
（2）提高农作物光合作用强度的措施 1、适当提高光照强度、延长光照时间 2、合理密植 3、适当提高CO2浓度 4、适当提高温度 5、适当增加植物体内的含水量 6、适当增加矿质元素的含量
看着这些还处在贫困线下的孩子， 看着这些期盼获得更多食物的孩子， 你是否觉得， 我们今天将要学习的知识，对解决这些问 题会有帮助呢？
思考：1.蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什么气体？ 2.这个实验说明什么问题？
植物可以影响空气成分吗？ 植物可以影响空气成分 植物能产生动物呼吸 和蜡烛燃烧所需要的气体 A B
原料和产物的对应关系： C CO2 （CH2O） H H2O O CO2
O2 H2O
ATP中活跃 的化学能 (CH2O)中稳定 的化学能 （CH2O）
能量的转移途径：
光能
碳的转移途径：
CO2
C3
3.光反应和暗反应的比较
光反应 暗反应
有光无光均可
条件
场所
必须有光、色素
叶绿体基质中 类囊体薄膜上 1. 水的光解 CO2的固定：CO2+C5 2C3 H2O → 4 [H] + O2 [H]，ATP C3的还原：2C3 酶 （CH2O） 物质转化 2.ATP的生成 ADP + Pi → ATP ATP 酶 ADP+Pi
19 39 年
用同位素18O标记H2O， 进行光合作用实验，发 18O。光合作用 现生成的氧气全部是 18O 时，生成的氧 释放的氧 标记C 2 气来自水 气全部是未标记的O
7、光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
20 世 纪 40 年 代
卡 尔 文
用14C标记的 14CO ，供小球 2 藻进行光合作 用，跟踪检测 其放射性
光反应
10、下列哪种条件下载培番茄，对增产有利？ A、日温15℃、夜温26℃ C、昼夜恒温26℃ D、昼夜恒温15℃
B
B、日温26℃、夜温15℃
11.绿色植物在呼吸过程中放出CO2,必须的条件是 A. 要用一株叶子多的植物. B.要在黑暗条件下实验 C.把植物淹没在水中 D.要用一株幼小植物 12. 新鲜蔬菜放在冰箱的冷藏室中，能适当延长保鲜 时间的原因是 A、光合作用减弱 B、促进了物质分解
暴光的一半呈蓝色 遮光的一半不变蓝 从该实验中还可以 得出什么结论？
结论：光合作用 的产物还有淀粉。
一半曝光，一半遮光 碘蒸气处理 在暗处放置几小时的叶片
思考：光合作用的原料有水和二氧化碳，那么光合 作用释放的氧气是来自二氧化碳还是水？
同位素标记进行光合作用的实验，是 为了弄清楚在光合作用中产生的氧到 底是来自水还是二氧化碳？还是两者 兼而有之？同学们考虑一下，应标记 哪一种元素？如何设计这个实验呢？
CO2 + H2 O
叶绿体 （CH2O)+ O2
光能
H2 O
O2
①水的光解
2C3 ②
还
[H] 供氢 酶
光能
叶绿体 中的色 素
① 固 多种酶 定
CO2
ATP
供能 原
参加催化
C5
②酶 酶 ADP+Pi
光反应
光能 叶绿体
暗反应
[糖类]
(CH2O)
6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6H2O+ 6O2
C、呼吸作用减弱
D、呼吸作用加强
P106 的练习
一、基础题 7 光合作用中光反应阶段的能量来源是光能， 暗反应阶段的能量来源是ATP。 8、白天若突然中断二氧化碳的供应，叶绿体 内首先积累起来的物质是五碳化合物。
二、拓展题
二1（1）根据图中的曲线表明，7~10时光合 作用强度不断增强，这是因为在一定温度和 二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强 度是随着光照加强而增强的。 （2）在12时左右光合作用强度明显减弱，是 因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量 关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度 明显减弱。 （3）14~17时光合作用强度不断下降的原因， 是因为此时光照强度不断减弱。
光 色素
H2O
O2
①水的光解 叶绿体 中的色 素 ②酶
[H] 供 酶
光能
ATP
供
ADP+Pi 光反应
4[H]+O2
+
Pi
+
光能
酶
ATP
能量转变： 光能
ATP中活跃的化学能
BACK
H2O
O2
①水的光解 叶绿体 中的色 素 ②酶 [H] 供氢 酶
2c3 ②
还 原 ① 固 多种酶 定
CO2
C5
2.暗反应阶段
第一组向绿色植物提供C18O2 和 H2O
C18O2
A气体 O2
H 2O
第二组向同种绿色植物提供 H218O和CO2
18O B气体 2
A气体无放射性,B气体有放射性
CO2
结论：光合作用产生的氧气 来自于水
H218O
20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)
用14C标记的CO2供小球藻实验， 追踪检测其放射性。探明CO2中的 C的转移途径。
能量变化
关系
光能
ATP中活跃化学能
稳定化学能
1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供 [H]和ATP 2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供 合成ATP的原料ADP和Pi 3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系
物质上把CO2和H2O转变 成以糖类为主的有机物
4、光合作用的 实质
发生 活细胞、线粒体、细 有叶绿体的细胞、叶绿体 部位 胞质 发生 光照下才可发生 条件
光下、暗处都可发生
1、光合作用是在 叶绿体上进行的。 ２、光合作用分为光反应 和 暗反应 两个阶段。 ３、光合作用释放氧气来自于 水 。
４、光合作用中的ＡＴＰ形成于光 反应阶段。 ５、光反应为暗反应提供 ［Ｈ］和 ATP 。
C D
结论：植物可以更新空气
黑暗中
光照下
阅读教材，结合实验 图解，说说英格豪斯 实验可以得出的结论。
结论1：只有在光下植物 才能更新空气。
结论2：植物体的绿叶在光 下才能更新空气。
①
②
思考：3.为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？ 思考：植物光合作用除了产生氧气，还有其它的 思考：2.为什么对天竺葵先进行暗处理？ 物质吗？
五、化能合成作用
异养生物：不能直接利用无机物制成有机 物，只能把从外界摄取的现成的有机物转 变成自身的组成物质，并储存了能量的一 类生物 自养生物：能够直接把从外界环境摄 取的无机物转变成为自身的组成物质， 并储存了能量的一类生物
五、化能合成作用
——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的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
光能
ATP
供能
参加催化
酶
2
(CH O) ADP+Pi 条件： 有光无光均可 [糖类] 暗反应 光反应 场所： 叶绿体基质中 酶 CO 2C3 CO2的固定： 2＋C5 过程 酶 C (CH2O)+C5 C3的还原： 3+[H]
ATP ADP+Pi 产物： （CH2O） 、 ADP 、 Pi ATP中活跃 有机物中稳 能量转变： 的化学能 定的化学能
CO2中的碳 在光合作 用中转化 成有机物 中的碳
结合以上的研究和探索，请你说说光合作用的场所、 动力、原料、产物及光合作用的概念、总反应式。
光 场所： 动力： 叶绿体 二氧化碳 水 原料： 产物： 氧气 糖类 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二 概念： 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。 总反应式
18 64 年
5、为什么英格豪斯说只有绿叶才能更新污浊的空气？
6.光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合 作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？
18 80 年 [美]恩 格尔 曼 [美] 鲁宾 和卡 门 将水绵和好氧菌一起培 养，发现好氧菌只集中 在叶绿体照光部位
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
3、在这个过程中，光能哪里去了？
4、光能转换成化学能，贮存于什么物质中？（也就 是植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中， 还产生了什么物质？）
18 45 年 [德] 梅耶 [德] 萨克 斯 光合作用将 光能转化为 化学能 证明了绿色 叶片在光合 作用下产生 了淀粉
植物可进行光合作用 暗处理后的绿叶一半遮 光，一半曝光，后经碘 蒸气处理，曝光一半叶 变蓝，遮光一半不变
年代 科学家
实验情况
结论或成果
17 71 年
[英] 密闭的玻璃罩内，同 普利 时放有点燃的蜡烛或 斯特 活小鼠，一段时间， 蜡烛不灭，小鼠不死 利 [荷] 英格 豪斯
17 79 年
植物可以 更新空气。 （但光的 作用不清 楚） 只有在光照 在阳光的照射下， 下，只有绿 植物体的绿叶可以 叶才可以更 更新浑浊的空气 新空气
2NH3+3O2
2HNO2+O2
硝化细菌 硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量
2HNO3+能量
6CO2+6H2O
能量
2C6H12O6+ 6O2
六.光合作用与呼吸作用的区别：
光合作用 原料 CO2、H2O 产物 O2、葡萄糖等有机物 呼吸作用 O2、葡萄糖等有机物 CO2、H2O等
贮藏能量的过程 释放能量的过程 能量 光能→活跃的化学能→稳 稳定的化学能→活跃 转换 定的化学能 的化学能