生物：5.4能量之源——光与光合作用-课件(新人教版必修

人教版必修1
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
俗话说，万物生长靠太阳。地球上的绿色植物每 年大约制造有机物4400亿吨，储存的能量约为 7.1×1028 kJ。
一、光合作用的过程
光能 CO2+H2*O 叶绿体 (CH2O) +*O2
反应条件： 光能等
反应场所： 叶绿体
A、[H]增加 B、C3 含量上升 C、ATP增加 D、C5 含量上升
四、小结
光反应
水的光解： H2O光→2[H] +
ATP的合成：A1/D2PO+2 Pi + 能量 酶 ATP
暗反应
CO2的固 CO2 + C5酶 2C3
C定3：的还原：2C3
[H]
酶 、ATP
（CH2O) ADP+Pi 糖类
光合作用总反应式：
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/162021/11/162021/11/1611/16/2021
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/162021/11/16November 16, 2021
酶 、ATP
(CH2O)+C5
ADP+Pi 糖类
ATP中活跃的化学能
有机物(糖类等)中稳定的化学能
2C3
[H]
C3
的
ATP 还
CO2 的
固 定
原
CO2
C5
糖类 （CH O）

光能转变为ATP中活泼 的化学能
ATP
酶
ADP+Pi
ATP中活泼的化学能转化为糖 类等有机物中稳定的化学能
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
叶绿素b（黄绿色）
（含量约占叶绿 素的1/4）
慢
思考：叶片为什么呈现绿色？
4
分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片 金黄呢？
由于叶绿素的含量大大 超过类胡萝卜素，而使 类胡萝卜素的颜色被掩 盖，只显示出叶绿素的 绿色
5
由于叶绿素比类胡萝卜 素易受到低温的破坏， 秋季低温使叶绿素大量 破坏，而使类胡萝卜素 的颜色显示出来
3、光合作用化学反应式：
CO2 + H2O*
4、光合作用过程 光反应阶段 暗反应阶段
光能 叶绿体
（CH2O)+O2*
光合作用的过程
2H2O
光解 吸收
O2 4[H]
酶
2C3
固定
可见光
叶绿体中的 色素分子
CO2
ATP 酶 ADP+Pi
还 原
能
多种酶 C5
(CH2O)
光反应 类囊体薄膜
暗反应 叶绿体的基质
植物只有在光下才能更新空气，
植物体只有绿叶才能更新污浊的空气
1864年，萨克斯(Julius von Sachs)
绿叶在光合作用中产生了淀粉
1、为什么对天竺葵先进行暗处理？ 2、为什么让叶片的一半曝光，另一 半遮光呢？
1880年，恩吉尔曼(C.Engelmann)
叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所

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
资料分析：叶绿体的功能
没有
极
完
空气
细
全
黑暗
光
光
束
照
1 现象：
装片中好氧细菌向叶绿体被 光束照射到的部位集中。
结论：
叶绿体的被光束照射到的 部位是光合作用的场所
2 现象：
装片中好氧细菌分布在叶绿体 所有受光部位的周围。
结论：
氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所。
恩吉尔曼实验
结论:
氧气是叶绿体释放出来的。 叶绿体是光合作用的场所。 光合作用需要光能
讨论：此实验在设计上有什么巧妙之
处？分以下几个问题：
1、为什么水绵是合适的实验材料？
水绵具有细而长的叶绿体，便于观察
2、他是如何控制实验条件的？ A、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和 氧气的影响 B、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判断 释放O2的部位 C、进行黑暗（局部光照）与曝光的对照实验，从而 明确实验结果完全是由光照引起的。
色素吸收的光谱
类胡叶萝绿卜素素溶溶液液
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
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。
1、叶片为什么往往是绿色的呢？
叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，再加上 叶绿素含量多，所以叶片才呈现绿色。
双层膜；类囊体堆叠成基粒增大膜面积；基质中也有酶，还
有少量的DNA和RNA
外膜
内膜
叶绿体存在 于叶肉细胞、 茎幼嫩组织、 保卫细胞
基质
（含酶）

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。
二、实验程序
➢ 方法与步骤：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 (防止研磨中色 素被破坏)与10ml无水乙 醇。在研钵中快速研磨。 将研磨液进行过滤。
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。
反应物、条件、
场所、生成物
CO2＋H2O
光能 叶绿体
（CH2O）＋O2
糖类
光合作用过程
划分依据:反应过程是ห้องสมุดไป่ตู้需要光能
光反应
暗反应
光反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？
色素的吸收光谱图
吸收光能百分比
100
叶绿素
50
类胡萝卜素
400 500
600
700nm
可见光区
类 胡 萝 卜 素 ： 吸 收 蓝 紫 光
叶 绿 素 ： 吸 收 蓝 紫 光 和 红 光
结论：
• 叶绿素a和合叶绿素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。
• 注：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。
实验结果：
讨论：1.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？
2020/5/10
8
胡萝卜素（橙黄色）
绿 叶
类胡萝卜素
中
（含量约1/4）
叶黄素（黄色）

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两个角，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 滤液干后再画一两次。（画线一定要细、 直、齐）
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。注意： 不能让滤液细线接触 层析液（防止色素溶 解到层析液中而得不 到清晰的色素带）
叶 绿 素 ： 吸 收 蓝 紫 光 和 红 光
注：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。
问题探讨
有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯 管，并且在白天也开灯。
1.这种方法的好处是？不同颜色的光
讨 照对植物的光合作用会有影响吗？ 论 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。
CO2
+
H2
*
光能
O叶绿体
（CH2O)+
*
O2
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？
类囊体膜
H2O
光反应阶段
酶
进入叶绿
体基质，
[H] 参与暗反
应
Pi ＋ADP 场所： 叶绿体内的类囊体薄膜上
ATP 供暗反
应使用
条件： 光、色素、酶 水的光解：H2O
在1961年获得诺贝 尔化学奖
思考与讨论：
1.光合作用的原料、产物、场所和条件
是什么？其化学反应式是？ 原料— CO2和H2O；场所—叶绿体；

【解析】 叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光， A正确；叶绿体中叶绿素 含量为3/4，类胡萝卜素含量为1/4，B正确；不同色素在层析液中的溶解度不同， 在滤纸条上的扩散速度不同，可用纸层析法对其进行分离，C正确；乙醇提取的 叶绿素只要结构没有被破坏，仍是可以吸收光能的。
【答案】 D
如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正 确的是( )
光合作用为几乎所有的生物提供了物质来源和能量来源
六、影响光合作用的因素
1、光照强度与光谱
蓝紫光
红光
2、 CO2和H2O的供应
合理密植
温室中人工施放CO2
3、 必需矿质元素的供应
4、 适宜的温度
白天： 夜间：
较高温度 适当低温种细菌，它的同化作用过程如下：
硝化细菌 2NH3+3O2
2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+ O2
2HNO3+能量
CO2 + H2O
（CH2O）+ O2
.(2011•南通模拟)2,6-二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色。从 叶绿体中分离出类囊体，置于 2,6-二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液 变成无色，并有氧气释放。此实验证明( )
A.光合作用在类囊体上进行
B.光合作用产物 O2 中的氧元素来自 CO2 C.光反应能产生还原剂和 O2 D.光合作用与叶绿体基质无关
解析：依据题中信息可判断：光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生;有氧气 释放，说明该过程有氧气产生。类囊体是光合作用光反应阶段的场所，说明光反 应能产生还原剂和 O2。
【解析】 如果横坐标是CO2含量，则相同的CO2含量时，植物对白光的吸收值大于红光， 因此光合作用强度较大，即a为白光，b为红光。 【答案】 A

类囊体膜
H2O
酶
[H] Pi ＋ADP ATP
C3 的 还原
三碳化合物 2C3
叶绿体基质 CO2的 多种酶 固定
CO2
五碳化合物
C5
糖类
卡尔文循环
光合作用过程
划分依据:反应过程是否需要光能 划分依据:反应过程是否需要光能
光反应 暗反应
光反应阶段
H2O
类囊体膜 酶
[H]
进入叶绿 体基质， 体基质， 参与暗反 应
叶绿体基质 CO2的 多种酶 固定
ATP [H]
CO2
五碳化合物
C5
糖类
比较光反应、 比较光反应、暗反应
光反应阶段 色素、 光、色素、酶 暗反应阶段 不需光、 不需光、酶、[H]、ATP 、 叶绿体基质中 叶绿体基质中 基质 CO2的固定； 的固定； C3的还原
条件 场所
叶绿体类囊体膜 叶绿体类囊体膜 水的光解； 物质变化 水的光解； ATP的生成 的生成 ATP中活 光能 能量变化 跃化学能 联系
作用：吸收、传递和转化光能的作用 作用：吸收、传递和转化光能的作用
四种色素对光的吸收
叶绿体中的 色素提取液
蓝紫光、 叶绿素主要吸收___________ 叶绿素主要吸收 蓝紫光、红光 类胡萝卜素主要吸收________ 类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光
叶色
叶 绿 体 的 结 构
类囊体
外膜பைடு நூலகம்内膜 基质 基粒
新课标人教版课件系列
《高中生物》
必修１ 必修１
第五章《细胞的能量供应和利用》
第四节 《能量之源─光与 光合作用 》
教学目标
• 知识性目标：1．说出光合作用的探究历程。 知识性目标： 2．初步掌握科学探究的一般方法。 • 技能性目标：尝试分析实验、设计实验。 技能性目标： • 情感性目标：1．关注科学工作的方法和过程，形 情感性目标： 成严谨的科学态度及创新、合作的科学精神。 2．体验科学发现的艰难和科学家们的智慧力量， 确立进行科学研究的欲望和信心。 • [教学重点 教学重点]1．光合作用的探究历程。2．科学探 教学重点 究实验的基本方法。 • [教学难点 教学难点]真正领悟探究实验的科学原理和方法， 教学难点 并很好地运用到设计实验中。 • [教学方法 教学方法]探究与发现式教学；小组合作学习 教学方法 • [教学媒体 教学媒体]实物投影、多媒体课件 教学媒体

2.为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源？
因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不用绿光作为补充光源。
正常苗
白化苗
正常幼苗能进行 光合作用制造有 机养料。
白化苗不能进行光 合作用，无法制造
有机养料。
光合作用需要色素去捕获光能。
一、一捕.捕获获光光能能的的色色素素和结构
1.色素的种类
实验：绿叶中色素的提取和分离
溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。
橙黄色 黄色
蓝绿色 黄绿色
胡萝卜素 叶黄素 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素
2. 色素的作用
实验表明：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。
3.叶绿体的结构
类囊体
外膜
内膜
基质
基粒
捕获光能的色素分布在类囊体的薄膜上。
4.材料分析
二、光合作用的原理和应用 1.光合作用的探究历程
17世纪40年代，赫尔蒙特(J.B. van Helmont，荷兰)
5年后
柳树增重74.47kg 土壤减少0.06kg
植物增重主要来自水分 不足：没有考虑到空气对光合作用的影响。
1771年 英国 约瑟夫·普里斯特利
蜡烛 熄灭。
蜡烛 持续 燃烧。
小鼠 死亡。
恩格尔曼的实验
隔绝空气 黑暗环境
用极细光 束照射
完全 暴露 在光 下
结论：氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体 是进行光合作用的场所。光合作用需要光照。
恩格尔曼实验的巧妙之处？
选材好。
水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用 好氧细菌可确定释放氧多的部位。
设计妙。
没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； 用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和 光照少的部位，相当于一组对照实验。

同位素可用于追踪物质
实验：
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
结论：光合作用释放的氧气来自水。
弄清化学反应的详细过程。
8.时间：20世纪40年代 Nhomakorabea科学家：美国卡尔文(M.Calvin,1911-1997)
实验：用14C标记的14CO2，供小球藻(一种单细胞的绿藻) 进行光合作用，然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
6H2O+6CO2
能量 硝化细菌
C6H12O6+6O2
自养生物： 以无机物(CO2和H2O)为原料合成有机物(糖类)，糖类中储存能量。利用 光能的称为光能自养生物，利用化学能的称为化能自养生物。 异养生物： 利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。如人、动物、真菌 及大多数细菌。
谢谢欣赏
（四）光合作用原理的应用 农业生产上许多增加农作物产量的措施，是为了提高光合作用的强度(指 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量)，那么我们能否从光合 作用反应式分析影响光合作用强度的因素呢？
光能 CO2+H2O 叶绿体 (CH20)+O2
影响光合作用强度的外界因素： 1.CO2浓度：在一定的范围内，光合作用随CO2浓度增加而增强。合理密植。 2.水份：光合作用的原料之一，根据植物的需水量进行合理灌溉。 3.光照：包括光照强度与不同光质。在一定的范围内，
想一想：吸收光能的四种色素及与光合作 用有关的酶分布在哪里？ 注：叶绿体含有少量DNA与RNA。
讨论：恩格尔曼实验方法有什么巧妙之处？ (1)实验材料选择水绵和好氧细菌：水绵的叶绿 体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确 定释放氧气的部位。 (2)没有空气的黑暗环境：排除了氧气和光的干 扰。 (3)用极细的光束点状照射：叶绿体上可分为有 光照和无光照部位，相当于一组对照实验。 (4)进行黑暗(局部光照)与曝光的对比实验：从 而明确实验结果完全是由光照引起的。

二是 待干燥后再重复2-3次 （4）分离色素时，注意不要让层析液没及 滤液细线
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