公开课《能量之源——光与光合作用》ppt课件.ppt

第5章 细胞的能量供应和利用,第4节 能量之源光与光合作用 光合作用的探究历程,授课教师：范 斌 龙岩一中,水,二氧化碳,氧气,光,有机物,光合作用,什么是光合作用？,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。,场所,条件,光合作用的探究历程,17世纪40年代，海尔蒙特(J.B. van Helmont，比利时),光合作用的探究历程,回眸历史,每天浇水，5年后,柳树增重80多kg土壤只减少100g,探究的一般步骤,植物生长的原料来自于水,植物生长的原料是水,与5年前进行对照土壤烘干后称重，只比原来减轻了0.1公斤，树增加了80多公斤,植物生长的原料是什么,每天浇水，5年后,17世纪40年代，海尔蒙特(J.B. van Helmont，比利时),柳树增重80多kg土壤只减少100g,植物增重主要来自水分,不严密， 没有考虑到空气的影响。,讨论：这个结论严密吗？他忽略了什么？,光合作用的探究历程,探究二：普利斯特利的实验,植物可以净化空气成分吗？,植物可以净化空气成分。,小鼠和点燃的蜡烛,光照，密闭玻璃罩,光照，密闭玻璃罩绿色植物,1771年普利斯特利实验,普利斯特利实验,探究二：普利斯特利的实验,植物可以净化空气成分吗？,植物可以净化空气成分。,植物能产生动物呼吸和蜡烛燃烧所需要的气体。,植物可以更新空气。,小鼠和点燃的蜡烛,光照，密闭玻璃罩,小鼠存活，蜡烛仍燃烧,光照，密闭玻璃罩绿色植物,小鼠死亡，蜡烛也熄灭,光合作用的探究历程,植物可以更新空气,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， 英格豪斯实验,实验重复了500多次,结论：绿叶只有在光照下才能更新空气,光合作用的探究历程,到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,德国梅耶,光合作用的探究历程,只有在光照下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,光能,化学能,储存在什么物质中？,1864年，萨克斯实验,阅读P.102第一自然段，思考并讨论：1.本实验共有几个处理过程？,一半遮光一半曝光,为了使绿叶中原有的淀粉消耗掉,绿叶中的色素会溶解在有机溶剂（酒精）中，有利于碘液染色后观察叶片颜色变化 。,？,？,如何设置对照？,？,实验中的自变量是什么？,自变量是有无光照。,探究三：萨克斯的实验,植物光合作用的产物除氧之外还有什么产物？,植物光合作用的产物还有淀粉。,曝光一侧的叶片经过碘液处理后变成蓝色,而遮光一侧的叶片经过碘液处理后不变蓝。,植物在光合作用中产生了淀粉 (有机物)。,1864年，（德）萨克斯的实验,结论： 绿色叶片中光合作用中产生了淀粉,光合作用的探究历程,绿色叶片光合作用产生淀粉,请参照萨克斯的实验设计实验:验证2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料,自主探究：,首先分析实验的自变量：,有无CO2,如何让实验空间有无CO2？,密闭容器中用一定浓度NaOH溶液吸收空气中的CO2 （实验组）,对照组设置：等量的清水（有CO2 ）,实验的无关变量都有哪些？,a.绿色植物是否生长状况相同？ b.光照时间，光照强度 c.叶片中原有的有机物 d.小烧杯中NaOH溶液量和水的量 ,如何排除无关变量？,选长势良好、生长状况相同的同种植物（可选天竺葵）黑暗处理相同时间实验组放置适量的NaOH溶液，对照组放置等量的清水在适宜条件下，光照相同时间,实验结果如何检测？,利用碘遇淀粉变蓝来检测，所以要先对绿叶脱色处理，然后再检测。,分析：,结论：,A 装置内存在CO2B 装置中不存在CO2,A片变蓝，B叶片未变蓝，CO2是光合作用的原料之一。,验证光合作用需要CO2实验,练习,下面是某同学为了验证“2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：实验方法和步骤：选长势良好、生长状况相同两株盆栽绿色植物，分别放入标记为A和B的两个同等大小的玻璃罩内，每组一株。并取1小杯NaOH溶液和1小杯 分别放置于A和B玻璃罩中。玻璃罩密封不漏气。将上述植物及装置放在暗室里黑暗处理，其目的是 。暗处理一定时间后，将装置自暗室中取出，光照若干小时，使其充分进行光合作用。,等量清水,消耗叶片原有的淀粉,练习,下面是某同学为了验证“2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料”所设计的实验方案，请你完成有关内容的填写：实验方法和步骤：从两株植物体上分别剪取同等大小的叶片两片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。将已脱绿的叶片取出用清水处理后，分别平铺在两个培养皿内，并滴加碘液，可观察到A组叶片颜色的变化是 ，B组叶片颜色的变化是 。实验结论:,2是绿色植物光合作用合成有机物所必需的原料。,不出现蓝色,出现蓝色,光合作用的场所究竟在什么地方呢？,1880年美国科学家恩格尔曼就以水绵和好氧细菌为实验材料，很好地解答了这个问题！,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。,1880年，恩格尔曼实验,讨论P.100“资料分析-资料1”，并完成学案相关内容的填写。,极 细 光 束,无空气、黑暗中,无空气、黑暗中,结论： 氧气是叶绿体释放出来的, 叶绿体是进行光合作用的场所,1880年，恩格尔曼实验,讨论P.100“资料分析-资料1”，并完成学案相关内容的填写。,完全曝光,恩格尔曼实验,用极细的光束的照射，叶绿体可分为光照多和光照少的部位，形成对比； 临时装片暴露在光下的实验再次验证实验结果,恩格尔曼实验的巧妙之处:,选择水绵，其叶绿体呈螺旋式带状, 便于观察； 选用好氧细菌可确定释放氧气多的部位,没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰,实验材料：,实验条件：,实验处理：,光合作用的探究历程,氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。,小结:萨克斯的实验说明光合作用的产物有淀粉，光合作用的条件需要光；恩格尔曼的实验说明了光合作用的场所是叶绿体，光合作用的产物有O2！,光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？如何来检测？,科学家用标记亮氨酸注射给豚鼠的胰腺细胞以合成蛋白质。然后每隔一段时间进行检测和观察。,3分钟后,17分钟后,117分钟后,同位素标记法,分泌蛋白的合成与运输,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，其化学性质不变。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。这种科学研究方法叫做同位素标记法,利用放射性同位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。1939年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。,探究四：鲁宾、卡门的实验,A气体无放射性，B气体具有放射性,光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。,光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳?,光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）,提出问题,设计实验,结果分析,得出结论,作出假设,实施实验,第一组释放的氧气全都是 ， 第二组释放的氧气全都是 。,提出问题：,光合作用的探究历程,鲁宾和卡门的实验 用”同位素标记法”进行探究,作出假设：,实验设计与操作：,分析结果：,得出结论：,释放的O2来自于H2O还是CO2？,释放的O2 来自于CO2。,释放的O2 来自于H2O。,假设1：,假设2：,光合作用释放的O2 来自于 。,返回,1939年美国的鲁宾和卡门的实验,第一组释放的氧气全都是 ， 第二组释放的氧气全都是 。,提出问题：,光合作用的探究历程,鲁宾和卡门的实验 用”同位素标记法”进行探究,作出假设：,实验设计与操作：,分析结果：,得出结论：,释放的O2来自于H2O还是CO2？,释放的O2 来自于CO2。,释放的O2 来自于H2O。,18O2,O2,假设1：,假设2：,光合作用释放的O2 来自于 。,H2O,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,第二组,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,问题： CO2中的碳怎样转化成有机物中的碳呢?,美国卡尔文,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。,C 标记CO2,14,光合作用的探究历程,在1961年获得诺贝尔化学奖,光合作用的探究历程,光合产物中有机物的碳来自CO2,光合作用释放的氧来自水。,光合作用的定义,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，并释放出O2的过程。,总结光合作用的反应式,反应物、条件、场所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,课堂演练,1下图表示德国科学家萨克斯的实验，在叶片照光24 h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( )光合作用需要CO2 光合作用需要光 光合作用需要叶绿素 光合作用放出氧 光合作用制造淀粉 A B C D,C,21939年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验,下列叙述正确的是 （ ） A为了排除光照的影响该实验要在黑暗条件下进行BA和B相对分子质量之比为9：8 C设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气D实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水,D,3.（2009广东理基，43）将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验,着色最浅叶片所在的试管是（ ）,注：“+”表示具有该条件。,课堂演练,A. B. C. D.,D,4.为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与 好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予 一定的条件，这些条件是 ( ) A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液 C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液 D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液,B,解析 水绵进行光合作用需要光照和CO2,NaHCO3可为水绵提供CO2。选用没有空气的环境,是为了排除实验前环境中氧的影响，确保实验的准确性。先选用极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；而后用完全曝光的水绵与之作对照，从而证明了实验结果完全是由光照引起的，氧是由叶绿体释放出来的。答案 B,5.下图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图。其中a为实验装置，b为对照装置。有关用塑料袋扎紧花盆的实验设计思路是（ ）,A.确保植株与外界空气进一步隔绝B.排除土壤中微生物代谢活动的干扰C.防止NaOH溶液对植物根系的影响D.避免土壤中自养微生物光合作用形成淀粉,B,解析 在培育植物的土壤中，存在着许许多多的微生物，它们的呼吸作用会放出CO2，影响实验结果。,6.下图表示较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是 ( ),A.Y2的质量大于Y3的质量B.中小球藻的质量大于中小球藻的质量C.中水的质量大于中水的质量D.试管的质量大于试管的质量,C,解析 Y1和Y3是O2,Y2和Y4是18O2,因此Y2的质量大于Y3;中小球藻中含有（CH218O）的有机物,而中小球藻含有（CH2O）的有机物，故中小球藻质量大于中的；和中的水都为H218O，且含量相同，因此质量相等；在试管和原有质量相等的情况下，中释放出的是18O2，而中释放出的是O2，故剩余重量大于。答案 C,7. （2011年海南卷）某同学设计了一个探究实验，把培养在完全营养液中、生长状态一致的3组某种植物幼苗分别放入A、B、C三个完全相同的玻璃钟罩内（如下图所示），其中A不密封。B、C密封。B内培养皿中盛有Ba（OH）2溶液，A、C内培养皿中盛有蒸馏水，各培养皿中液体的体积相同。该实验在光照充足、温度适宜的环境中进行。,回答问题：（1）根据上述实验设计判断，该实验的目的是_ 。（2）从理论上讲，培养一段时间后，预期的实验结果是：B中的幼苗生长量比C中的_ (大、小)，原因是 ；A中的幼苗生长量比C中的_ (大、小)，原是 。,探究二氧化碳浓度对幼苗光合强度（或生长量）的影响,小,缺二氧化碳，影响暗反应的进行,大,二氧化碳较为充足,叶片中的叶肉细胞,绿叶,回顾,叶肉细胞亚显微结构模式图,叶绿体亚显微 结构模式图,光合作用主要是由植物的哪个部分完成的？,基质,酶,?,光合作用,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,酶,光合作用过程,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,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？,有光才能反应,有光、无光都能反应,H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,场所：,条件：,物质变化,能量变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,供暗反应使用,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,叶绿体基质多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,物质变化,能量变化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质多种酶,糖类,H,比较光反应、暗反应,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,叶绿体类囊体膜,叶绿体基质中,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； C3的还原,ATP中活 跃化学能,光能,ATP中活 跃化学能,有机物中稳定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用总过程：,光反应,H2O 2 H + 1/2O2,水的光解：,ATP的合成 ：,暗反应,总结：,原料和产物的对应关系：,（CH2O）,C,H,O,CO2,CO2,H2O,O2,H2O,能量的转移途径：,碳的转移途径：,光能,ATP中活跃的化学能,(CH2O)中稳定的化学能,CO2,C3,（CH2O）,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_图中G_,F是_,J是_图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,光合作用原理的应用,影响光合作用强度的因素？,CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。,例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。,化能合成作用,自养生物,以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。,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,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。,光能自养生物,化能自养生物,所需的能量来源不同（光能、化学能）,再见,