《光能的捕获》备课教案
学习目标:
1.说出人们对光合作用的认识过程,体验生物科学发现的历程。
2.阐明光合作用中光反应和暗反应物质和能量转化的大致过程,认识光合作用的实质和在自然界的重要性。
3.描述叶绿体的结构,提取和分离叶绿体色素。
4.分析环境因素对光合作用速率的影响,能绘出各种因素与光合作用速率的坐标图像,培养综合分析问题的能力。
自学探究:
光合作用:植物通过 捕获和利用了太阳能,把_____和______合成有机物,将 转化为 贮存在葡萄糖等有机物中,并释放O2,这个过程就是 。
一.光合作用的早期研究1.光合作用的发现
年代 科学家 科学实验 实验结论
1642 海尔蒙特 第一次试图用定量的方法研究柳树的营养来源,发现柳树的增重大于土壤的减少量 建造植物体的原料,只是 ,却没有考虑空气的作用
1771 普里斯特利
英格豪斯 将薄荷枝条和燃烧着的蜡烛放在密封的钟罩中,蜡烛不易熄灭,而将小鼠与绿色植物放入罩内,也不易窒息死亡 绿色植物在光下吸收了 ,产生了 。
1864 萨克斯 采用碘液测定淀粉的方法,发现遮光一半叶无颜色变化,曝光的一面则成深蓝色 绿色植物在光下能产
生 。
1880 恩吉尓曼 用水绵做材料,用好氧菌作为O2的标志物,发现好氧菌集中在叶绿体所有受光部位周围
光合作用场所是
。
1941 鲁宾和卡门 运用放射性同位素标记法,通过小球藻的实验确定O2的来源 光合作用产生O2全来自 。
2.分析讨论:
(1)海尔蒙特认为建造植物体的原料只是水,这一结论是否合理?
(2)为什么普里斯特利的实验有时成功,有时失败?
(3)恩吉尓曼选用水绵做实验材料有什么好处?通过该实验可得出什么结论?
(4)萨克斯为何要将植物进行一昼夜的暗处理?叶片一半遮光、一半照光的目的是什么?
(5)鲁宾和卡门的两组实验是如何设计的?
太阳是整个生命世界的能量源泉, 为几乎所有的生物提供了物质和能量,它是自然界最基本的 和 。
二.叶绿体的结构1.叶绿体的.形态
高等植物细胞中叶绿体通常呈 ,数目较多。
2.叶绿体与白色体或有色体的相互转变
将叶绿体长时间置于暗处,叶绿体则转变成 或
,但光照后又可恢复为具有 的叶绿体
3.叶绿体的亚显微结构
(1)两层膜
(2)基粒:内部有许多绿色柱状的 ,每个基粒有数十个囊状的
组成,基粒间还有基质类囊体与基粒的类囊体相连,从而使各类囊体的腔彼此相通。
与光合作用有关的色素和酶都分布在 。
(3)基质:在基粒之间充满着基质。
与暗反应有关的酶则分布在 。在基质中还含有少量的 。
三.叶绿体色素的提取与分离1.实验原理:
叶绿体中色素提取的原理:叶绿体中的色素溶解于__________如酒精或丙酮(相似相溶),形成色素液。
分离的原理:四种色素在层析液中__________不同,因而随层析液在滤纸上______________________不同,其中胡萝卜素在丙酮中的溶解度最高,扩散速度最快,叶黄素和叶绿素a次之,叶绿素b溶解度最低,扩散得最慢。根据此原理使各色素分离开来。
2.注意事项
(1)取材时要选取新鲜的颜色较深的叶片,以便使滤液中含较多的色素。
(2)研磨时加入二氧化硅的目的是: 。
(3)加入少量碳酸钙的目的是: 。
(4)研磨要迅速、充分。一是因为丙酮容易挥发发二是为了使叶绿体完全破裂,从而能提取较多的色素。三是叶绿素极不稳定,能被活细胞中的叶绿素酶水解而破坏。
(5).滤液收集后,要及时用 将试管口塞紧。
6.制备滤纸条时,要将滤纸条的一端剪去两角,这样可以使色素在滤纸条上扩散
,便于观察实验结果。
7.画线时,一定要细并且直,这样可以防止 ,使色素分子均匀分布在一条直线上,做到扩散起点一致。重复划2―3次,是为了
,使实验更加明显。
8.分离色素时,一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液,这是因为
。四.光合作用的过程
根据是否需要光能,可以概括为两个阶段:
(一)光反应阶段
1.光反应条件及场所:必须在 下才能进行,场所在 。
2.光反应过程:在此阶段 转换成 , 转换成 。
(1)光能转换成电能
类囊体膜上的绝大多数色素排列紧密,快速高效地把吸收来的大量光能传递给
_________,它既能捕捉光能又能将光能转化为 。就象透镜把光束集中到焦点一样,其他色素把大量光能 、 、传递给 ,使其被激发而失去 。脱离叶绿素a的电子,在类囊体膜上经过一系列的传递,最后传递给一种带正电荷的有机物 (简称 )。
失去电子的叶绿素a变成一种 ,能够从 中夺取 ,使水分子分解成 和 ,叶绿素a由于获得电子而恢复稳态。
这样在光的照射下,特殊状态的叶绿a连续不断地 和 ,从而形成 ,使 转换成 。
(2)电能转换成活跃的化学能
随着光能转换成电能, 得到 和 ,就形成了 ( ),这样一部分电能就转化成 储存在 中。同时,叶绿体利用光能转换成的另一部分能量,将 和 转化成 ,这部分电能则转化成活跃的化学能储存在 中。
(二)暗反应阶段
1.暗反应条件及场所:不需 ,场所在 。
2.暗反应过程:将 还原成 ,将 和 中的活跃化学能转换成 中贮存的稳定的化学能。
(1)CO2的固定
叶片从外界吸收的二氧化碳,在 的作用下与植物体内的一种 (用C5表示)结合,这个过程叫做二氧化碳的固定。一个二氧化碳分子被一个五碳化合物分子固定后很快形成两个含有 的化合物(用C3表示)。
(2)C3的还原
一部分三碳化合物在 和 的作用下,被 还原,再经过一系列复杂的变化形成糖类。这样 和 中的能量就转移到 ___________中形成 贮存起来,同时,另一部分三碳化合物又经过复杂的变化重新生成 ,再次参与二氧化碳的固定。
(三)光合作用的反应式
五.影响光合作用的因素因素 关系图表 对光合作用的影响 在生产上的应用
叶龄
随叶龄的增大,叶的面积逐渐增大,光合作用的面积逐渐增大,光合作用速率提高,随着叶龄进一步增加,叶片衰老,叶绿素分解,光合作用速率下降 保证矿质元素的充足供应,尤其是Mg的供应,使叶片保持鲜绿
光照强度
光合作用随光照强度的变化而变化,光照弱时光合作用减慢,光照逐步增强时光合作用随之加快,但是光照增强到一定程度,光合作用速率不再增加 1.适当提高光照强度
2.延长光合作用时间
3.增加光合作用面积―合理密植
4.温室使用无色玻璃
二氧化碳
CO2是光合作用的原料,环境中的CO2浓度的高低明显影响光合作用速率。在一定范围内,植物的光合速率随CO2浓度的增加而增加,但是达到一定程度时再增加CO2浓度,光合速率不再增加 温室栽培植物时适当提高室内的CO2浓度,如释放一定量的干冰或多施有机肥,使茎、叶吸收CO2增多
温度
光合作用的暗反应是酶促反应,温度直接影响酶的活性,从而影响光合速率。温度过高,影响植物叶片气孔开度,影响CO2供应,进而影响暗反应,从而影响光合速率
1.适时播种
2.温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温
3.植物“午休”现象的原因之一
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