2022-2023學(xué)年浙科版（2019）必修一 3.5光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 課件（60張）

第5節(jié)光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能如果你來安裝照明系統(tǒng)，你會(huì)選用哪種顏色的光？光合作用概述光合作用：是綠色植物或藍(lán)細(xì)菌，以二氧化碳和水為原料，

利用光能合成糖類等有機(jī)物并釋放出氧氣的過程。6CO2+12H2O

C6H12O6+6O2+6H2O

光葉綠體原料：產(chǎn)物：場(chǎng)所：條件：CO2和H2O有機(jī)物和氧氣葉綠體（或光合膜）光照還原氧化細(xì)胞呼吸：光合作用：C6H12O6+6O2+6H2O

6CO2+12H2O

酶氧化還原光合作用和需氧呼吸是否互為逆反應(yīng)？不是，場(chǎng)所不同，條件不同光合作用在葉綠體中進(jìn)行1①葉綠體的形態(tài)(光鏡下)一般呈扁平的橢球形或球形。②葉綠體的結(jié)構(gòu)(電鏡下)基粒葉綠體基質(zhì)類囊體外膜內(nèi)膜(有光合色素、酶)(有酶)光合色素的提取與分離2葉綠體中含有多種色素，這些色素與光合作用有關(guān)，被稱為光合色素。光合色素是一種脂溶性物質(zhì)，可以利用脂溶劑將它們從葉綠體中提取出來。色素在層析液中的溶解度不同，在濾紙上的擴(kuò)散速度有差別，可以將它們分離開來，達(dá)到觀察葉綠體中色素的目的。1.學(xué)會(huì)提取和分離葉綠體中色素的方法；2.分離葉綠體中的四種色素。原理目的材料新鮮的綠色葉片、干燥的定性濾紙，95%的酒精，層析液，二氧化硅，碳酸鈣，研缽，小玻璃漏斗，尼龍布，毛細(xì)吸管，剪刀，試管，藥匙，量筒，天平。烘干、稱?。簩⑿迈r的菠菜葉放入烘箱中烘干，粉碎后取2g干粉放入研缽中；加入少許SiO2和CaCO3，再加入2—3mL95%的酒精，研磨成勻漿。提取色素分離色素觀察現(xiàn)象得出結(jié)論SiO2CaCO395%酒精作用作用作用有助于研磨充分光合色素的提取與分離2防止研磨中色素被破壞溶解、提取色素提取色素分離色素觀察現(xiàn)象得出結(jié)論將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。單層尼龍布收集濾液,封口。光合色素的提取與分離2防止乙醇揮發(fā)和色素氧化提取色素分離色素觀察現(xiàn)象得出結(jié)論制備濾紙條：干燥的定性濾紙1cm鉛筆線為什么濾紙條要剪去兩角？保證色素在濾紙條上擴(kuò)散均勻、整齊。光合色素的提取與分離2要求：濾液細(xì)線要畫的細(xì)、直、齊，使各色素?cái)U(kuò)散的起點(diǎn)相同；注意：待濾液干后，再畫一兩次，使分離色素帶清晰。提取色素分離色素觀察現(xiàn)象得出結(jié)論點(diǎn)樣：畫濾液細(xì)線光合色素的提取與分離2提取色素分離色素觀察現(xiàn)象得出結(jié)論分離色素注意：層析液不能觸及濾液細(xì)線，否則色素會(huì)溶解在層析液中，而不會(huì)沿濾紙條向上擴(kuò)散。光合色素的提取與分離2提取色素分離色素觀察現(xiàn)象得出結(jié)論胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b光合色素的提取與分離2提取色素分離色素觀察現(xiàn)象得出結(jié)論類胡蘿卜素葉綠素含量約占3/4含量約占1/4橙色

黃色藍(lán)綠色黃綠色胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b光合色素的提取與分離2色素種類色素顏色色素含量溶解度擴(kuò)散速度abcd胡蘿卜素

葉黃素葉綠素a葉綠素b橙色黃色黃綠色藍(lán)綠色最少較少較快最低

最慢最多較多最快較慢較低最高較高光合色素的提取與分離2影響葉綠素合成三大因素（3）必需元素：葉綠素中含Mg等必需元素，缺乏Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法

合成，葉片發(fā)黃（2）溫度：溫度可以影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進(jìn)而影響葉綠

素的合成（1）光照：是影響葉綠素合成的主要因素，一般植物在黑暗中不能合

成葉綠素，因而葉片發(fā)黃光合色素吸收的可見光3光合色素的吸收光譜葉綠素吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素吸收藍(lán)紫光光合色素吸收的可見光3思考與討論(1)為什么高等植物的葉片一般呈現(xiàn)綠色？說出你的理由。因?yàn)槿~綠體中的色素幾乎不吸收綠光，綠光被反射出來，所以高等植物的葉片一般呈現(xiàn)綠色。(2)入秋后，葉片逐漸變黃，試解釋其原因。深秋氣候變冷，太陽的光照量大大減少，葉綠素的合成速度變慢或停止，氣溫逐漸降低，低溫可導(dǎo)致葉綠素被破壞，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，葉片中葉綠素含量減少，類胡蘿卜素含量增加，導(dǎo)致葉片變黃。課堂檢測(cè)A1.下列關(guān)于植物細(xì)胞中光合色素的說法正確的是(

)A.光合色素分布在葉綠體的類囊體膜上B.Mg是構(gòu)成葉綠素所必需的微量元素C.葉綠素對(duì)綠光吸收最多，所以葉片呈綠色D.用紙層析法分離色素時(shí)，含量多的色素在濾紙上擴(kuò)散得快2.下列關(guān)于植物細(xì)胞葉綠體內(nèi)光合色素的敘述，正確的是(

)A.胡蘿卜素和葉黃素主要吸收紅光和藍(lán)紫光B.葉片呈現(xiàn)綠色的原因是其葉綠素吸收綠光最少，使綠光被反射出來C.四種光合色素在層析液中的溶解度最小的是胡蘿卜素D.植物生長過程中，葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變B課堂檢測(cè)光合作用分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段是直接需要光的，稱為光反應(yīng)；第二階段不需要光的直接參與，是二氧化碳轉(zhuǎn)化為糖的過程，稱為碳反應(yīng)，也稱暗反應(yīng)。光和作用4光反應(yīng)4.1H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATPH+、e-NADP+NADPH（氧化型輔酶Ⅱ）（還原型輔酶Ⅱ）色素O2光、色素、酶類囊體膜（光合膜)場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化:H2O1/2O2+2H++2e-光能水的光解ATP的合成NADPH的合成H++2e-+

NADP+NADPH能量變化:ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能碳反應(yīng)4.2卡爾文循環(huán)從1個(gè)五碳糖（RUBP）開始。①在酶的催化作用下，1個(gè)CO2分子與五碳糖結(jié)合，形成1個(gè)六碳分子。②這個(gè)六碳分子隨即分解成2個(gè)三碳酸分子。③然后，每個(gè)三碳酸分子接受來自NADPH的氫和來自ATP的能量，被還原形成三碳糖。④三碳糖再生五碳糖。CO2的固定：CO2＋五碳糖

2

三碳酸酶ATP

三碳酸

三碳糖酶NADPH、三碳酸還原：

三碳糖

五碳糖酶場(chǎng)所？能量變化？ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能三碳糖的形成標(biāo)志著光合作用合成糖的過程已經(jīng)完成。在葉綠體內(nèi)，三碳糖作為原料用于淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的合成。大部分三碳糖運(yùn)至葉綠體外，并且轉(zhuǎn)變成蔗糖，供植物體所有細(xì)胞利用光合作用的全過程葉綠體中的色素多種酶參加催化固定光反應(yīng)碳反應(yīng)光能H2OO2水的光解必須有光有光無光都可以NADPHH++e+NADP+ADP+PiATP供氫供能還原三碳糖三碳酸CO2五碳糖三碳糖再生【思考】1、碳反應(yīng)中五碳糖、三碳酸、三碳糖的符號(hào)及全稱？3、碳反應(yīng)的產(chǎn)物是什么？4、若要一個(gè)三碳糖分子離開卡爾文循環(huán)，需要循環(huán)幾次？5、碳反應(yīng)能在無光條件下持續(xù)進(jìn)行嗎？五碳糖（C5、RuBP、核酮糖二磷酸）三碳酸（C3、3-磷酸甘油酸）三碳糖（C3、三碳糖磷酸）第一個(gè)糖：三碳糖3次2、碳反應(yīng)中ATP與NADPH的作用是什么？在三碳酸被還原為三碳糖的過程中，ATP提供能量，NADPH提供氫和能量。不能光反應(yīng)與碳反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系是什么？

條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶酶葉綠體類囊體膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP的生成；NADPH的合成CO2的固定；三碳酸還原、五碳糖再生

ATP、NADPH中活躍化學(xué)能光能ATP、NADPH中活躍化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+和ADP、Pi。聯(lián)系光反應(yīng)階段碳反應(yīng)階段拓展提升1.光合作用中元素的轉(zhuǎn)移途徑(1)H：3H2O [3H] (C3H2O)(2)C：14CO2 14C3 (14CH2O)(3)O：H218O 18O2;

C18O2 C3 (CH218O)光能葉綠體環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響1.光合速率（光合強(qiáng)度）：

是指一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的光合作用，如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳。影響光合作用的因素有哪些呢？外界因素—溫度外界因素—CO2濃度等外界因素—光強(qiáng)度5如：單位時(shí)間單位葉面積CO2的消耗量活動(dòng)：探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響探究問題：影響光合作用的環(huán)境因素有哪些?這些因素又是如何影響光合作用的?1.根據(jù)同學(xué)們已有的生物學(xué)知識(shí)和人們的生產(chǎn)、生活經(jīng)驗(yàn)，以小組為單位，

列出影響光合作用的環(huán)境因素。影響光合作用的環(huán)境因素_________________________________________?；顒?dòng)提示:2.在大家列出的影響光合作用的環(huán)境因素中，選擇其中的一種因素，分析這種因素是如何影響光合作用的，并提出假設(shè)。溫度、CO2濃度、光強(qiáng)度、光質(zhì)等探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響。假設(shè)：光照越強(qiáng)，光合作用速率越快活動(dòng)：探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響3.根據(jù)假設(shè)，設(shè)計(jì)單因子對(duì)照實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)時(shí)可供選用的材料用具:黑藻或金魚藻，水，冰塊，碳酸氫鈉，精

密pH試紙，100W聚光燈，溫度計(jì)，大燒杯，不同顏色的玻璃紙。(2)實(shí)驗(yàn)中，可變因素是什么?可變因素是如何變化的?通過什么方法控制可

變因素的變化?通過什么方法測(cè)量光合作用速率?可變因素：可變因素變化：100W聚光燈距黑藻或金魚藻的距離單位時(shí)間產(chǎn)生氣泡的數(shù)量光照強(qiáng)度弱光—中光——強(qiáng)光通過什么方法控制可變因素的變化：通過什么方法測(cè)量光合作用速率：(3)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)活動(dòng)：探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響①取三個(gè)潔凈的大燒杯，分別編號(hào)為A、B、C。三個(gè)燒杯中分別加入等量

的NaHCO3溶液；②A、B、C三個(gè)燒杯中放入等量且生長狀況相同的金魚藻；③將A、B、C三個(gè)燒杯分別放在距100W聚光燈1m、10m、20m處，模擬

強(qiáng)、中、弱三種光強(qiáng)度；④用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)10min，觀察并記錄三個(gè)燒杯中產(chǎn)生的氣泡數(shù)；4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表?；顒?dòng)：探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響

燒杯項(xiàng)目ABC距光源的距離1m（強(qiáng)光）10m（中光）20m（弱光）氣泡數(shù)/個(gè)abc5.實(shí)驗(yàn)預(yù)期是：_______________________________________①若a>b>c，則光照越強(qiáng)，光合速率越快；②若a<b<c，則光照越強(qiáng)，光合速率越慢。表觀光合速率、真正光合速率和細(xì)胞呼吸速率的聯(lián)系①細(xì)胞呼吸速率：指單位數(shù)量的活體組織在單位時(shí)間內(nèi)消耗的O2量或釋放的CO2量。

在黑暗條件下測(cè)得的值。②表觀光合速率，又稱凈光合速率：在光照條件下，人們測(cè)得的CO2吸收量是植物從

外界環(huán)境吸收的CO2總量。③真正光合速率：是指植物在光照條件下，從外界環(huán)境中吸收的CO2的量，加上細(xì)胞

呼吸釋放的CO2的量，即植物實(shí)際同化的CO2的量，又稱總光合速率。只有細(xì)胞呼吸，沒有光合作用能否直接測(cè)出光合速率？為什么？不同條件下，植物細(xì)胞消耗CO2情況1、黑暗時(shí)：CO2O22、弱光下：光合作用強(qiáng)度〈細(xì)胞呼吸強(qiáng)度O2CO2CO2O2光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度3、某光下：O2CO2光合作用強(qiáng)度〉細(xì)胞呼吸強(qiáng)度O2CO2CO2O24、強(qiáng)光下：

真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率項(xiàng)目表示方法凈光合速率（又稱表觀光合速率）真正光合速率（又稱實(shí)際光合速率）呼吸速率（黑暗中測(cè)量）O2的釋放量、CO2的吸收量、有機(jī)物的積累量O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機(jī)物的制造量CO2的釋放量、O2的吸收量、有機(jī)物的消耗量表觀光合速率、真正光合速率和細(xì)胞呼吸速率的聯(lián)系影響光合作用的外部因素—光強(qiáng)度5.1光照強(qiáng)度通過影響植物的光反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。光照強(qiáng)度增加，光反應(yīng)速度加快，產(chǎn)生的NADPH和ATP增多，使暗反應(yīng)中還原過程加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。(1)原理：(2)光強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響曲線：0光照強(qiáng)度光合速率光飽和點(diǎn)主要限制因素：光照強(qiáng)度主要限制因素：外因：CO2濃度、溫度內(nèi)因：色素、酶光照強(qiáng)度co2吸收量CO2釋放量0ABC呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)qp表觀光合速率真正光合速率真正（實(shí)際）光合速率=表觀（凈）光合速率+呼吸速率呼吸速率=光合速率D光照強(qiáng)度A點(diǎn):AB段：B點(diǎn)：BC段：僅呼吸光合<呼吸光合>呼吸光合=呼吸光照強(qiáng)度co2吸收量CO2釋放量0ABC呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)qp表觀光合速率真正光合速率呼吸速率=光合速率DBCDCO2↑缺Mg左移右移右上右移左移左下陽生植物光飽和點(diǎn)陰生植物光飽和點(diǎn)>AB光照強(qiáng)度光合速率0陽生植物陰生植物(3)應(yīng)用：①溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。影響光合作用的外部因素—光強(qiáng)度5.1影響光合作用的外部因素—溫度5.2(1)原理：(2)曲線溫度通過影響酶的活性影響光合作用。溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。(3)應(yīng)用：適當(dāng)增加晝夜溫差影響光合作用的外部因素—CO2濃度5.3(1)原理：CO2直接影響碳反應(yīng)速率。(2)曲線分析光合作用強(qiáng)度CO2濃度a植物光合作用所需最低CO2的濃度abcCO2

吸收量CO2

釋放量CO2濃度主要限制因素：CO2濃度主要限制因素：外因：光照強(qiáng)度、溫度（內(nèi)因：色素、酶）只進(jìn)行呼吸作用CO2補(bǔ)償點(diǎn)(呼吸速率=光合速率)CO2飽和點(diǎn)b光飽和點(diǎn)CO2釋放光照強(qiáng)度CO2吸收00.03%CO2A0.1%CO2Bacd1、箭頭所指位置的名稱是？2、CO2濃度若為0.1%，則曲線如何畫？思考：(3)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合速率。影響光合作用的外部因素—CO2濃度5.35.4多因子對(duì)光合作用速率的影響曲線達(dá)到水平之前，限制光合速率的因素為

；當(dāng)?shù)竭_(dá)水平后，橫坐標(biāo)所表示的因素不再是限制因素，可采取

的方法提高光合速率。光照強(qiáng)度適當(dāng)升溫或適當(dāng)增加CO2濃度P96

分析比較各圖中P、Q點(diǎn)的主要影響因素是什么？直接影響——光合作用的原料間接影響——影響氣孔開閉及光合產(chǎn)物的運(yùn)輸、分配水5.5其他因素對(duì)光合作用速率的影響哪些元素會(huì)影響光合作用？（1）N：______________________________（2）P：______________________________（3）Mg：____________________是各種酶、ATP的重要組成成分。是葉綠體膜和ATP的重要組成成分。葉綠素的重要組成成分。某些元素不同光質(zhì)下的光合速率：應(yīng)用:溫室大棚使用玻璃無色透明光合速率波長（nm）400500600700圖為不同波長下菜豆的光合速率光質(zhì)白光>紅光和藍(lán)紫光>綠光環(huán)境條件改變時(shí)短時(shí)間內(nèi)光合作用中相關(guān)物質(zhì)的含量變化條件光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變CO2供應(yīng)由充足到不足，光照不變?nèi)妓岷课逄继呛縉ADPH和ATP的含量(CH2O)的合成量拓展提升光合作用的全過程葉綠體中的色素多種酶參加催化固定光反應(yīng)碳反應(yīng)光能H2OO2水的光解必須有光有光無光都可以NADPHH++e+NADP+ADP+PiATP供氫供能還原三碳糖三碳酸CO2五碳糖三碳糖再生環(huán)境條件改變時(shí)短時(shí)間內(nèi)光合作用中相關(guān)物質(zhì)的含量變化條件光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變CO2供應(yīng)由充足到不足，光照不變?nèi)妓岷课逄继呛縉ADPH和ATP的含量(CH2O)的合成量增加增加增加減少減少減少減少減少拓展提升(2)物質(zhì)含量變化條件光照由強(qiáng)到弱，CO2供應(yīng)不變光照由弱到強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變CO2供應(yīng)由充足到不足，光照不變CO2供應(yīng)由不足到充足，光照不變?nèi)妓岷课逄继呛縉ADPH和ATP的含量(CH2O)的合成量增加增加增加增加增加增加增加減少減少減少減少減少減少減少減少增加下圖是某植物葉片在夏季晴朗天氣里一天的光合作用變化曲線。1.DE段光合作用強(qiáng)度降低的原因是，故該段時(shí)間內(nèi)限制光合作用的主要因素是，從而應(yīng)影響了階段，導(dǎo)致三碳酸含量。光照強(qiáng)度逐漸減弱，導(dǎo)致光合作用減弱光照強(qiáng)度增加光反應(yīng)下圖是某植物葉片在夏季晴朗天氣里一天的光合作用變化曲線。2.BC段光合作用強(qiáng)度降低的原因是