第4節能量之源——光與光合作用地球上生物能量的最終來源：

太陽能第4節能量之源——光與光合作用地球上生物能量的最終來源：1問題探討

有些蔬菜大棚內懸掛發紅色或藍色光的燈管，并且在白天也開燈。討論1.這種方法的好處是？不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響嗎？2.能否用綠光燈管來補充光源？為什么？問題探討有些蔬菜大棚內懸掛發紅色或藍色光的燈管，并且2

太陽光中有能量，我們制造出太陽能電池板可以捕獲其中的能量并轉化為電能。綠色植物也能捕獲并轉化太陽光中的能量，那么，綠葉中通過什么物質或結構捕獲并轉化光能呢？太陽光中有能量，我們制造出太陽能電池板可以捕獲3正常苗白化苗正常幼苗能進行光合作用制造有機養料白化苗不能進行光合作用，無法制造有機養料因為有能捕獲光能的色素正常苗白化苗正常幼苗能進行光合作用制造有機養料白化苗不能進行4

綠葉中的色素有哪些、其顏色各怎樣？為什么葉綠素呈綠色？一、捕獲光能的色素實驗：綠葉中色素的提取和分離綠葉中的色素有哪些、其顏色各怎樣？為什么葉綠素呈綠色5一、實驗原理1.葉綠體中的色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以用無水乙醇可提取葉綠體中色素。2.根據色素在層析液中溶解度不同，進而隨層析液在濾紙上的擴散速度不同，可用層析液將不同的色素分離。一、實驗原理6綠葉中色素的提取和分離操作步驟：1、提取色素2、制備濾紙條3、畫濾液細線4、分離色素5、觀察與記錄實驗綠葉中色素的提取和分離操作步驟：1、提取色素2、制備濾紙條37方法與步驟：1.提取色素：稱取5g左右的綠葉，剪碎，放入研缽中。加少許的二氧化硅（充分研磨）和碳酸鈣(中和細胞中的有機酸，防止色素被破壞)與10ml無水乙醇。在研缽中快速研磨。將研磨液進行過濾。方法與步驟：82.制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成濾紙條，將濾紙條的一端剪去兩個角，并在距這端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線。3.畫濾液細線：用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻地畫出一條細線。等濾液干后再畫一兩次。（畫線一定要細、直、齊）2.制備濾紙條：將干燥的定性濾紙剪成濾紙條，將濾紙條的一端剪94.分離綠葉中的色素：有濾液細線的一端朝下輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意：不能讓濾液細線接觸層析液（防止色素溶解到層析液中而得不到清晰的色素帶）4.分離綠葉中的色素：10實驗結果：實驗結果：11葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍12實驗關鍵點：1、提取色素時加的物質及作用2、制備濾紙條：干燥、剪去兩角3、畫濾液細線：要求細、直，并且重復畫線

防止得到的色素帶重疊積累更多色素4、分離色素：濾液細線不能觸及層析液防止色素溶解到層析液中而得不到清晰的色素帶實驗關鍵點：1、提取色素時加的物質及作用132、色素對光吸收的特點葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素溶液2、色素對光吸收的特點葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光類14葉綠素：主要吸收藍紫光和紅光類胡蘿卜素：主要吸收藍紫光葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜注：因為葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射回來，所以葉片才呈現綠色。葉綠素：主要吸收藍紫光和紅光類胡蘿卜素：主要吸收藍紫光葉綠素15問題探討

有些蔬菜大棚內懸掛發紅色或藍色光的燈管，并且在白天也開燈。討論1.這種方法的好處是？不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響嗎？2.能否用綠光燈管來補充光源？為什么？可以提高光合作用強度；不同顏色的光會影響植物的光合作用。不能；因為葉綠素基本上不吸收綠光問題探討有些蔬菜大棚內懸掛發紅色或藍色光的燈管，并且16葉綠素

類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素藍綠色黃綠色橙黃色黃色占3/4吸收藍紫光和紅光吸收藍紫光一、捕獲光能的色素問題：這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位？葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素藍綠色黃綠17二、葉綠體的結構1817年，兩位法國科學家首次從植物中分離出葉綠素，當時并不清楚葉綠素在植物細胞中的分布情況。1865年，德國植物學家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發現葉綠素并非普遍分布在植物的整個細胞中，而是集中在一個更小的結構里，后來人們稱之為葉綠體。二、葉綠體的結構1817年，兩位法國科學家首次從植物中分離出18葉綠體結構模式圖外膜內膜基?；|每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結構堆疊而成。這些囊狀結構稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上。而每個基粒都含有兩個以上的類囊體，多者可達100個以上。各基粒間通過膜狀結構相連。葉綠體內有如此多的基粒和類囊體，極大地擴大了受光面積。葉綠體結構模式圖外膜內膜基?；|每個基粒都由一個個圓餅狀的囊19鞏固練習色素種類顏色擴散速度吸收光的顏色葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素藍綠色黃綠色橙黃色黃色較慢較快最慢最快藍紫光和紅光藍紫光2.葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，光能的吸收發生在葉綠體的（）A.內膜上B.基質中C.類囊體的薄膜上D.各部位上C鞏固練習色素種類顏色擴散速度吸收光的顏色葉綠素a葉綠素b胡蘿20鞏固練習3.用紙層析法能夠將葉綠體的四種色素分開的原因是（）A.四種色素隨層析液在濾紙上擴散速度不同B.四種色素隨濾液在濾紙上擴散速度不同C.四種色素隨濾液在濾紙條上滲透速度不同D.四種色素隨層析液在濾紙條上滲透速度不同A4.在葉綠體提取和分離試驗中，特別要注意不能讓層析液沒及濾液細線，原因是（）A.濾紙條上的集中色素不能擴散B.色素沿濾紙條的擴散速度太慢，色素分離不明顯C.層析液妨礙色素的溶解D.色素被層析液溶解不能向上擴散D鞏固練習3.用紙層析法能夠將葉綠體的四種色素分開的原因是（21鞏固練習5.葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，下面有關葉綠體的敘述正確的是（）A.葉綠體的色素都分布在囊狀結構的膜上B.葉綠體的色素分別在外膜和內膜上C.光合作用的酶只分布在葉綠體基質中D.光合作用的酶只分布在外膜、內膜和基粒上A6.把綠葉的色素溶液放在自然光源和三棱鏡之間，從鏡的另一側觀察連續光譜中變暗的主要區域是（）A.紅光和藍紫光區B.黃光和藍紫光區C.綠光和紅光區D.黃光和綠光區A鞏固練習5.葉綠體是植物進行光合作用的細胞器，下面有關葉綠體227.為證實葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細菌的臨時裝片進行實驗，裝片需要給予一定的條件，這些條件是（）A.光照，有空氣，臨時裝片中無碳酸氫鈉稀溶液B.光照，無空氣，臨時裝片中有碳酸氫鈉稀溶液C.黑暗，有空氣，臨時裝片中無碳酸氫鈉稀溶液D.黑暗，無空氣，臨時裝片中有碳酸氫鈉稀溶液B8.下列關于葉綠體中色素的提取和分離實驗原理的敘述，正確的是（）A.加入少許二氧化硅可防止在研磨時葉綠體中的色素受到破壞B.用無水乙醇將葉綠體中的色素進行分離C.濾紙條上的最上面色素帶呈黃綠色D.溶解度越高的色素隨層析液在濾紙上擴散越快D7.為證實葉綠體有放氧功能，可利用含有水綿與好氧細菌的臨時裝23思考與討論：

1.光合作用的原料、產物、場所和條件是什么？其化學反應式是？

原料—CO2和H2O；產物—糖類和O2；場所—葉綠體；條件—光酶；光合作用的反應式是：CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2思考與討論：1.光合作用的原料、產物、場所和24資料分析：葉綠體的功能1裝片中好氧細菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。裝片中好氧細菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。2結論：被光束照射到的部位葉綠體是光合作用的場所結論：現象：現象：沒有空氣黑暗

極細光束

完全光照資料分析：葉綠體的功能1裝片中好氧細菌向葉綠體被光束照射到的25結論:葉綠體是進行光合作用的場所，它內部的巨大膜表面上，不僅分布著許多吸收光能的色素分子，還有許多進行光合作用所必需的酶。所有的植物細胞都有葉綠體嗎？沒有葉綠體的生物都無法進行光合作用嗎？結論:葉綠體是進行光合作用的場所，它內部的巨大膜表面上，不僅26閱讀教材（101~102），并回答下列問題：

1.英國的普利斯特利的意義和不足之處分別是？

3.德國植物學家薩克斯的實驗過程及結果證明了什么？

4.魯賓和卡門的同位素標記法的探究實驗的過程及所證明的問題是什么？三、光合作用的探究歷程

2.荷蘭科學家英格豪斯的實驗結果是什么？德國科學家梅耶得出了什么結論？閱讀教材（101~102），并回答下列問題：1.英國的27五年后1642年，海爾蒙特(J.B.vanHelmont)柳樹增重74.47

kg土壤減少0.06

kg水分是建造植物體的唯一原料2.5Kg五年后1642年，海爾蒙特(J.B.vanHelmont28結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的29

光照（一半曝光，一半遮光）

3.德國植物學家薩克斯的實驗過程及結果證明了什么？

證明了光合作用的產物有淀粉的生成。結果：曝光部分呈深藍色，遮光部分無顏色變化實驗過程：綠葉暗處理碘蒸氣處理結論：光照（一30

4.魯賓和卡門的同位素標記法的探究實驗的過程及所證明的問題是什么？實驗過程證明的問題光合作用釋放的氧氣來自于水。4.魯賓和卡門的同位素標記法的探究實驗的過程及所證明的31最后由美國科學家卡爾文利用14C做試驗研究：用14C標記的14CO2，供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了CO2中的碳在光合作用中轉化成有機物中碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環。在1961年獲得諾貝爾化學獎最后由美國科學家卡爾文利用14C做試驗研究：用14C標記的132三、光合作用的探究歷程指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。光合作用的概念光合作用的實質合成有機物，儲存能量三、光合作用的探究歷程指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧33思考與討論：

1.光合作用的原料、產物、場所和條件是什么？其化學反應式是？

原料—CO2和H2O；產物—糖類和O2；場所—葉綠體；條件—光酶；光合作用的反應式是：CO2+H2O

光能葉綠體（CH2O）+O2思考與討論：1.光合作用的原料、產物、場所和341、光合作用化學反應式：2、光合作用過程光能葉綠體CO2+H2*

O

（CH2O)+*O2（1）光合作用分為哪幾個階段？分類依據是什么？（2）每個階段反應的條件、場所、物質變化、能量變化如何？四、光合作用的過程1、光合作用化學反應式：2、光合作用過程光能葉綠體CO235H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應階段光、色素、酶葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉變為活躍的化學能貯存在ATP中[H]場所：條件：物質變化能量變化進入葉綠體基質，參與暗反應供暗反應使用H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATP光反應階段光、色素、酶葉36CO2五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物2C3C3的還原葉綠體基質多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖類卡爾文循環CO2五碳化合物C5CO2的固定三碳化合物237暗反應階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質中

ATP中活躍的化學能轉變為糖類等

有機物中穩定的化學能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP、酶場所：條件：物質變化能量變化CO2五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物2C3葉綠體基質多種酶糖類ATP[H]暗反應階段CO2的固定：CO2＋C538色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應暗反應光合作用總過程：光合作用的第一階段，必須有光才能進行光合作用的第二階段，有沒有光都可以進行色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H39光反應和暗反應的比較場所條件物質變化能量變化光反應暗反應聯系葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質中光色素、酶多種酶水的光解ATP的生成CO2的固定C3的還原光能→ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能→有機物中穩定的化學能1、光反應為暗反應準備了還原劑[H]和能量ATP；2、暗反應為光反應補充消耗掉的ADP和Pi。光反應和暗反應的比較場所條件物質變化能量變化光反應暗反應聯系40原料和產物的對應關系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O碳的轉移途徑：光能ATP中活躍的化學能(CH2O)中穩定的化學能CO2C3（CH2O）fromfromfromfrom能量的轉移途徑：原料和產物的對應關系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO41自養生物

以光為能源，以CO2和H2O（無機物）為原料合成糖類（有機物），糖類中儲存著由光能轉換來的能量。例如綠色植物。異養生物

只能利用環境中現成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數的細菌。光能自養生物自養生物以光為能源，以CO2和H2O（無機物42化能合成作用

利用環境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數的細菌，如硝化細菌?；茏责B生物所需的能量來源不同（光能、化學能）化能合成作用利用環境中某些無機物氧化時43能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用

例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數種類的細菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物44光合作用與有氧呼吸的比較光合作用與有氧呼吸的比較45

光合作用有氧呼吸場所條件物質變化能量變化實質聯系比較光合作用、呼吸作用光、色素、酶、H2O和CO2葉綠體細胞質基質、線粒體O2、酶、H2O、C6H12O6無機物→有機物有機物→無機物

ATP中活躍化學能光能糖類等有機物中穩定化學能C6H12O6等有機物穩定的化學能

ATP中活躍化學能和熱能合成有機物，儲存能量分解有機物，釋放能量光合作用為呼吸作用提供物質（有機物、O2）；呼吸作用為光合作用提供原料（CO2）光合作用有氧呼吸場所條件物質變化能量變化實質聯系46外因1、光照強度2、CO2濃度3、溫度4、水和礦質元素影響光合速率的因素外因1、光照強度2、CO2濃度3、溫度4、水和礦質元素影響47將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是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C將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環境48某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉移途徑是（）

A、CO2

葉綠體ATPB、CO2

葉綠素ATPC、CO2

乙醇糖類

D、CO2

三碳化合物糖類D在光合作用過程中，能量的轉移途徑是A、光能ATP葉綠素葡萄糖B、光能葉綠素ATP葡萄糖C、光能葉綠素CO2

葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C49若白天光照充足，下列哪種條件對農作物增產有利

A.晝夜恒溫25℃B.白天溫度15℃，夜間溫度15℃C.晝夜恒溫15℃D.白天溫度25℃，夜間溫度15℃

D用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長狀況相同的天竺葵，光照相同的時間后，罩內O2最少的是[]A．綠色罩B．紅色罩C．藍色罩D．紫色罩A下列措施中，不會提高溫室蔬菜產量的是（）

A、增大O2濃度B、增大CO2濃度

C、增強光照D、調節室溫A若白天光照充足，下列哪種條件對農作物增產有利D用下述容501、