1、第三單元第二章第三節(jié) 光能的捕獲和利用一、光合作用的早期研究2000多年前亞里士多德植物的根是一張嘴，植物生活和生長所需的一切物質(zhì)，都是通過根從土壤中吸收了土壤汁得到的。植物增重來自土壤1.海爾蒙特說明：植物增重主要來自水分2.普利斯特利說明：綠色植物可更新空氣英格豪斯證實：綠色植物可更新空氣3.薩克斯3.薩克斯說明：綠色植物通過光合作用可制造淀粉4.恩吉爾曼說明：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。 極細(xì)光束照射 完 全 光 照 恩格爾曼在證明光合作用放氧部分是葉綠體后，緊接著又做了一個實驗：他用三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，驚奇地發(fā)現(xiàn)大量的好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)光區(qū)域

2、。從而證明葉綠體中色素吸收紅光、藍(lán)紫光，用于光合、放出氧氣。恩格爾曼證明葉綠體中色素對于不同光質(zhì)的吸收實驗 光合作用探究歷程的補(bǔ)充4.恩吉爾曼5.魯賓和卡門 說明：光合作用釋放的氧全部來自水6.卡爾文美國卡爾文用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。證實：二氧化碳中的碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳小結(jié)：光合作用探究歷程1.產(chǎn)物 a O2： 1771年，英國普利斯特利實驗； 1779年，荷蘭英格豪斯實驗 b（CH2O）：1864年，德國薩克斯實驗2.場所 葉綠體： 1880年，美國恩格爾曼實驗3.原料 a H2O： 1939年，美國魯賓和卡門實驗 b CO2

3、： 1955年，美國卡爾文實驗二、葉綠體的結(jié)構(gòu) 1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，當(dāng)時并不清楚葉綠素在植物細(xì)胞中的分布情況。 1865年，德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細(xì)胞中，而是集中在一個更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。1.葉綠體板書設(shè)計一、光合作用的發(fā)現(xiàn)過程1.亞里士多德的經(jīng)驗推測2.赫爾蒙特的柳樹實驗3.普利斯特利的實驗4.英格豪斯的實驗改進(jìn)光合作用條件光的證明5.索蘇爾的實驗光合作用原料CO2和H2O的證明6.薩克斯的實驗光合作用產(chǎn)物淀粉的證明7.恩格爾曼的實驗光合作用產(chǎn)物O2和場所葉綠體的證明8.魯賓和卡門的

4、同位素標(biāo)記實驗證明O2的來源二、光合作用的概念三、光合作用的總反應(yīng)式 6CO2 + 12H2O* C6H12O6 +6O2* + 6H2O四、試驗設(shè)計要遵循的原則對照原則、單一變量原則光能葉綠體討論：恩格爾曼實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處？（1）、用水綿作實驗材料，有細(xì)而長的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析研究。（2）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實驗?zāi)茼樌M(jìn)行。（3）、用極細(xì)的光束照射，并且用好氧菌進(jìn)行檢測，能準(zhǔn)確的判斷水綿細(xì)胞中放O2 部位。（4）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的對照實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。吸收傳遞轉(zhuǎn)

5、化光能2.色素的功能：二、葉綠體的結(jié)構(gòu)2、色素的吸收光譜葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光類胡蘿卜素溶液二、葉綠體的結(jié)構(gòu)供選用的試劑：Ca(OH)2溶液、清水、酒精、碘液 在設(shè)計過程中一定要注意實驗設(shè)計中應(yīng)遵循的原則及有關(guān)注意事項。供選用的材料與器材數(shù)量不限。設(shè)計實驗證明CO2是光合作用的原料五、課堂練習(xí)葉肉細(xì)胞綠葉 葉肉細(xì)胞 葉綠體捕捉光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)每個基粒都由一個個圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)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(dá)100個以上。葉綠體內(nèi)有如

6、此多的基粒和類囊體，極大地擴(kuò)大了受光面積。葉綠體中哪些結(jié)構(gòu)與光合作用功能相適應(yīng)?、葉綠體基粒的類囊體薄膜上和基質(zhì)中，含有多種光合作用所必需的酶。、葉綠體基粒類囊體薄膜上分布著許多吸收光能的色素分子。葉綠體的結(jié)構(gòu)、葉綠體的膜還可以控制物質(zhì)的進(jìn)出葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素葉綠體色素（藍(lán)綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）2、葉綠體中的色素 （含量約占總量的3/4）（含量約占總量的1/4）學(xué)科交叉(小資料)光是一種電磁波?？梢姽獾牟ㄩL范圍，大約是390760。不同波長的光，顏色不同。波長小于390nm的光是紫外光；波長大于760nm的光是紅外光。一般情況下，光合作用所利用的光都是可

7、見光。葉綠素溶液吸收傳遞轉(zhuǎn)化光能2.色素的功能：2、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光類胡蘿卜素溶液一、光合作用的早期發(fā)現(xiàn) 胡蘿卜素 類胡蘿卜素 主要吸收藍(lán)紫光 葉黃素葉綠體中的色素 葉綠素a 葉綠色 主要吸收紅光 葉綠素b 和藍(lán)紫光（含量約1/4）（含量約1/4）一、光合作用的早期發(fā)現(xiàn)一、光合作用的早期發(fā)現(xiàn)原料：二氧化碳 水產(chǎn)物：糖類 氧氣場所：葉綠體條件：光 多種酶1、 光合作用的原料、產(chǎn)物、場所、條件是什么？2、你能用一個化學(xué)反應(yīng)式表示出來嗎?1、為什么通常植物的葉子總是翠綠醉人？2、為什么深秋時樹葉則金黃斑斕呢？思考：3、為什么深秋時楓葉卻變?yōu)榧t

8、色呢？（葉綠素含量是類胡蘿卜素的4倍）（葉綠素不穩(wěn)定，在干旱、高溫、寒冷等 情況易被破壞）（液泡中的花色素）有些蔬菜大棚用紅色或藍(lán)色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜，有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色的燈管。1.用這種方法有什么好處？這樣做對光合作用有影響嗎？2.為什么是用紅色或藍(lán)色的呢？用綠色的可以嗎？為什么玉米苗中出現(xiàn)的白化苗待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡？白化苗沒有光合色素,不能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物.一、光合作用的早期研究【資料1】1642年，海爾蒙特 建造植物體的原料只是水。【資料2】1771年，普利斯特利 綠色植物與燃燒蠟燭在同一鈡罩內(nèi)，蠟燭不熄滅實驗 綠色植物與小鼠在同一鈡罩內(nèi)，小鼠不易窒息死

9、亡 結(jié)論：植物可以更新空氣1779年，英格豪斯實驗：500多次植物更新空氣的實驗結(jié)論：植物只有在光下，才能“凈化”空氣【資料3】1864年，薩克斯 實驗：綠色植物暗處放置葉片一半遮光、一半曝光碘蒸汽處理顏色變化（曝光那一半出現(xiàn)深藍(lán)色） 結(jié)論：植物葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。【資料4】1880年，恩吉爾曼 實驗：利用水綿在不同光照條件下對好氧細(xì)菌分布的影響 結(jié)論：氧氣是葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。【資料5】1941年，魯賓和卡門 實驗：向綠色植物分別提供H218O和CO2、H2O和C18O2，釋放的氧氣分別是：18O2和O2 結(jié)論：光合作用釋放的氧氣全部來自于水三、葉綠體中的色素

10、胡蘿卜素 類胡蘿卜素 主要吸收藍(lán)紫光 葉黃素葉綠體中的色素 葉綠素a 葉綠色 主要吸收紅光 葉綠素b 和藍(lán)紫光（含量約3/4）實驗結(jié)果：綠葉中的色素有4種，可以歸納為兩類：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(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）葉綠素溶液吸收傳遞轉(zhuǎn)化光能2.色素的功能：2、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光類胡蘿卜素溶液色素的吸收光譜圖 400 500 600 700nm 10050吸收光能百分比葉綠素類胡蘿卜素可 見 光 區(qū)葉綠素：吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素：吸收藍(lán)紫光葉綠素a和合

11、葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光和紅光，胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍(lán)紫光。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(xiàn)綠色。 結(jié)論：問題：這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？ 1817年，兩位法國科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素，當(dāng)時并不清楚葉綠素在植物細(xì)胞中的分布情況。 1865年，德國植物學(xué)家薩克斯研究葉綠素在光合作用中的功能時，發(fā)現(xiàn)葉綠素并非普遍分布在植物的整個細(xì)胞中，而是集中在一個更小的結(jié)構(gòu)里，后來人們稱之為葉綠體。3、葉綠體葉片中的葉肉細(xì)胞綠葉 葉肉細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖 葉綠體亞顯微 結(jié)構(gòu)模式圖捕捉光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位？葉綠體結(jié)構(gòu)模式圖外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)每個基粒都由

12、一個個圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)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(dá)100個以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地擴(kuò)大了受光面積。4、資料分析：葉綠體的功能1裝片中好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中。裝片中好氧細(xì)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(jié)論：葉綠體的被光束照射到的部位是光合作用的場所結(jié)論：現(xiàn)象：現(xiàn)象：沒有空氣黑暗 極 細(xì) 光 束 完 全 光 照討論：恩格爾曼實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處？（1）、用水綿作實驗材料，有細(xì)而長的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細(xì)胞中，便

13、于觀察和分析研究。（2）、將臨時裝片置于黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和O2的影響，從而確保實驗?zāi)茼樌M(jìn)行。（3）、用極細(xì)的光束照射，并且用好氧菌進(jìn)行檢測，能準(zhǔn)確的判斷水綿細(xì)胞中放O2 部位。（4）、進(jìn)行黑暗（局部光照）與曝光的對照實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是由光照引起的。結(jié)論:葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，它內(nèi)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(jìn)行光合作用所必需的酶。結(jié)論:葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所，它內(nèi)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(jìn)行光合作用所必需的酶。結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。17世紀(jì)海爾蒙特栽培的柳樹實驗一段時間后

14、一段時間后1771年普利斯特利實驗普利斯特利實驗結(jié)論：植物可以更新空氣有人重復(fù)了普利斯特利的實驗，得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁？1779年，荷蘭的英格豪斯 普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。 到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧氣光？光能化學(xué)能儲存在什么物質(zhì)中？德國梅耶 1864年，薩克斯(德)的實驗（置于暗處幾小時）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光為了使綠葉中原有的有機(jī)物消耗殆盡 1864年，（德）薩克斯的實驗綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉1864年，德國薩克斯實驗黑暗處理一晝

15、夜讓一張葉片一半曝光一半遮光綠葉在光下制造淀粉。用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？結(jié)論第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門實驗（同位素標(biāo)記法）結(jié)論光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？美國卡爾文用14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。年代科學(xué)家結(jié)論1664海爾蒙特水分是植物建造自身的原料1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)

16、變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所。1939魯賓 卡門光合作用釋放的氧來自水。20世紀(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2思維探究1771年 英國普利斯特利 證實：植物可更新污濁的空氣。有人認(rèn)為植物能使空氣變污濁？光合作用光、光合作用探索歷程1779年荷蘭英格豪斯證實：只有在光照下，只有綠葉才能更新空氣。1845年德國梅耶證實：植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來了。 1864年 德國 薩克斯證實:光合作用產(chǎn)生了淀粉遮光曝光加碘變深藍(lán)色沒有顏色變化同位素標(biāo)記法 20世紀(jì)40年代 美國 卡爾文證實：二氧化碳中的碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳，這一途徑稱卡爾文循環(huán)年代科學(xué)家結(jié)論1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來