5.4能量之源光与光合作用(优质课)

外膜
叶 绿 体 结 构 模 式 图
内膜
基质 基粒
吸收光能的四种色 素就分布在类囊体 的薄膜上。
含有少量DNA和RNA； 与光合作用有关的酶分布在类囊体和基质中。
• 水绵是常见的淡水藻类。 • 每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连 接而成。 • 水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋 排列在细胞里。
场所： 叶绿体的基质中
酶
CO2的固定： CO2＋C5
C3的还原： 2C3
酶
2C3 (CH2O)糖类
ATP ADP+Pi [H] 、
C5
能量变化: ATP中活跃的化学能转变为糖类等 有机物中稳定的化学能 三碳化合物 2C3
叶绿体基质
ATP
[H]
CO2
五碳化合物
CO2的 多种酶 固定
C5
卡尔文循环
糖类
光合作用总过程：
能量的转移途径：
光能 CO2
碳的转移途径：
（CH2O）
光合作用的实质
合成有机物
（把二氧化碳和水合成糖类等有机物）
储存能量
（ 光能 ATP中化学能 有机物中化学能）
比较光反应、暗反应
光反应阶段
进行 部位 条件
暗反应阶段 叶绿体基质中
不需光、多种酶、ATP、[H]
酶
叶绿体类囊体薄膜上 光、色素和酶
光
CO2的固定： 暗反应
酶
光能
酶
ATP
CO2 + C5 → 2C3
CO2的还原：
2C3 + [H]
酶 ATP
(CH2O) + C5
原料和产物的对应关系： CO2 from C H2O （CH2O） H from O from CO2
O2 from ATP中活跃 的化学能 C3 H2O (CH2O)中稳定 的化学能
注意：不能让滤液细线接触层析液！ （如果触及到层析液，细线上的色素就会溶解到层析 液中，而不会在滤纸上扩散开来 ）
讨论：滤纸条上有几条不同颜色的色带？ 其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
胡萝卜素（橙黄色）
绿 叶 中 的 色 素
类胡萝卜素
（含量约1/4）
叶黄素（黄色） 叶绿素a（蓝绿色）
叶绿素

有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑 料薄膜代替普通塑料薄膜，有的 温室内悬挂发红色或蓝色的灯管。
•1.用这种方法有什么好处？这样做对光合作用有影响吗？
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。
•2.为什么是用红色或蓝色的呢？用绿色的可以吗？
不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光。
1. 在光照强度相同的情况下,为绿色植物 提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作 用的产物较多 C A.红光 B.蓝紫光 C.白光 D.绿光 2.在光照强度相同的情况下,为绿色植物 提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作 用的产物较多 B
（含量约3/4）
叶绿素b（黄绿色）
2、色素的吸收光谱
叶绿素溶液 类胡萝卜素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
结论：

叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光， 胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。 因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来， 所以叶片才呈现绿色。
实质
联系
合成有机物，储存 能量
分解有机物，释放 能量
光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）； 呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）
请分析光下的植物突然停止光照后， 其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何 变化？
停止 光照 光反应 停止 [H] ↓ ATP↓ 还原 受阻 C3 ↑ C5 ↓
请分析光下的植物突然停止 CO2的供应后， 2C3 其体内的 C5化合物和C3化合物的含量如何 供氢 [H] CO2 变化？
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。
CO2 和_______ H2O 转变 2.光合作用的实质是：把______ 光能 转变成_______, 化学能 贮藏在有 为有机物，把_______ 机物中。 暗反应 中形成 3.在光合作用中，葡萄糖是在________ 光反应 的，氧气是在_________ 中形成的，ATP是在 光反应 暗反应 固定的。 _______中形成的，CO2是在_______
方法与步骤： 1.提取色素
称取5g左右的鲜叶， 剪碎，放入研钵中。加少 许的二氧化硅（使研磨充 分）和碳酸钙 (中和细胞 中的酸，防止色素被破坏) 与10ml无水乙醇（溶解绿 叶中的色素）。在研钵中 快速研磨。将研磨液进行 过滤。
2.制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，将滤 纸条的一端剪去2个角（使层析液同时到达滤液细 线），并在距这端1cm处用铅笔画一条细的横线。 3.画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线 均匀地画出一条细线。等滤液干后再画2-3次。 4.分离绿叶中的色素：将适量的层析液倒入烧杯中， 将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液 中，随后用棉塞塞紧试管口。
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
能量之源 ——光与光合作用
太阳光中有能量，我 们制造出太阳能电池板 可以捕获其中的能量并 转化为电能。 绿色植物也能捕获 并转化太阳光中的能量， 那么，绿叶中通过什么 物质或结构捕获并转化 光能呢？

白化苗由于不能进行光合作用，待种子中 贮存的养分耗尽就会死亡。可见光合作用与细 胞中的色素有关。
光合作用氧气来源的探究（１８３９年）
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6、鲁宾、卡门实验
用氧的同位素18O分别标记H2O和CO2,使它分别 成为H218O和C18O2。进行两组光合作用的实验：
光合作用产生的O2来自于H2O。
C18O2 O2
光照下的 小球藻悬 浮液
CO2
18OBiblioteka 2H2OH218O
美国科学家卡尔文利用14C做试验研究：用 14C标记的14CO ，供小球藻进行光合作用，然 2 后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳 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。
绿叶中有哪些色素呢？
一、捕获光能的色素
【实 验】
叶绿体中色素的提取和分离
一、实验原理
1.叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中， 所以用无水乙醇可提取叶绿体中色素。 2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素 分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度 低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢， 因而可用层析液将不同的色素分离。
三、光合作用的探究历程
17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验
结论：水分是植物建造自身的原料。
1771年普利斯特利实验
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气
有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结 果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？
1779年荷兰的英格豪斯
普利斯特利的实验只有在 阳光照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新空气。
2H2O
光解
吸收
O2 4[H]
酶
还 原 能
2C3
固定
CO2
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
多种酶 C5
(CH2O)
光反应
光合作用的第一阶段， 必须有光才能进行
暗反应
光合作用的第二阶段，有 没有光都可以进行
总结： 水的光解： 光反应 H2O →2 [H] + 1/2O2
光合磷酸化：
ADP + Pi +
5、光合作用过程
（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？
（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、 能量变化如何？
光合作用过程
划分依据:反应过程是否需要光能
光反应 暗反应
有光才能反应 光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 有光、无光都能反应
光反应阶段
H2O O2
A.红光
B.蓝紫光
C.橙光
D.绿光
二、叶绿体的结构
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。
在1961年获得 诺贝尔化学奖
年代 1664 1771
科学家
海尔蒙特 普利斯特利
结论
水分是植物建造自身的原料 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 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 氧由叶绿体释放出来。叶绿体是 光合作用的场所。
1779
1845 1864 1880 1939 20世纪40代
物质 变化
能量 变化
水的光解 2H2O→4[H]+O2CO2的固定CO2+C5 →2C3 合成ATP
酶 ADP+Pi 光能 →
ATP
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
英格豪斯