人教版（2023） - 必修1 分子與細胞 5.4光合作用與能量轉化(共63張PPT)

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追根溯源，對絕大多數(shù)生物來說，活細胞所需能量的最終源頭是________。

太陽能

第5章細胞的能量供應和利用

第4節(jié)光合作用與能量轉化

玉米白化苗

玉米白化苗不能進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。

說明：光合作用與細胞中的色素有關。

一、捕獲光能的色素

1、提取色素

原理：色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可用

其提取色素。

①5g新鮮綠葉

→剪碎置研缽中

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

步驟：

②加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再放入10ml無水乙醇

色素多

研磨更充分

防止色素被破壞

提取色素

③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾

④收集濾液、封口

單層

尼龍布

步驟：

某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，可能的原因有哪些？

研磨不充分，色素未能充分提取出來；

稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液濃度?。?/p>

未加碳酸鈣或加入過少，色素分子部分被破壞。

【思考與討論】

一、捕獲光能的色素

2、分離色素：

方法：紙層析法

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

原理：色素在層析液中，溶解度高的色素分子隨層析液在紙條上的擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴散得慢，因而可用層析液將不同的色素分離。

溶解度不同

一、捕獲光能的色素

2、分離色素：

①制備濾紙條

剪去兩角，畫鉛筆細線

鉛筆線

②畫濾液細線

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

步驟：

要求：

①細、齊、直，

②待干后重復

2-3次

層析液同步到達濾液細線

防止色素帶重疊而影響分離效果

積累更多色素，使分離后的色素帶明顯。

一、捕獲光能的色素

③紙上層析

層析液

培養(yǎng)皿

注意：不能讓濾液細線觸及層析液，否則綠葉細線中的色素會溶解到層析液中，不能再濾紙上擴散

2、分離色素：

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

（橙黃色）

（黃色）

（藍綠色）

（黃綠色)

胡蘿卜素

葉黃素

葉綠素a

葉綠素b

類胡蘿卜素

葉綠素

溶解度從高到低依次為？

含量從多到少依次為？

胡黃ab

ab黃胡

2、分離色素

實驗結果：

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

1.在濾紙的上都滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，色素隨層析液擴散，會得到近似同心環(huán)的4個色素圈，由外向內依次是什么色素？分別是什么顏色？

【思維拓展】：

色素：胡、黃、a、b

顏色：橙、黃、藍綠、黃綠

2.為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋葉片金黃呢？

葉綠素的含量﹥類胡蘿卜素

由于葉綠素比類胡蘿卜素

易受到低溫的破壞，秋季

低溫時葉綠素大量破壞

葉綠素的含量﹤類胡蘿卜素

【思維拓展】：

一、捕獲光能的色素

(二)色素的作用

綠葉中的色素主要吸收紅光和藍紫光

綠葉色素提取液

一、捕獲光能的色素

葉綠素主要吸收_______________

類胡蘿卜素主要吸收___________

色素對_________吸收最少

藍紫光、紅光

藍紫光

綠光

【與生活的聯(lián)系】：

根據(jù)色素對不同波長的光的吸收的特點，想一想溫室或大棚種植蔬菜時，應選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？

一、捕獲光能的色素

塑料薄膜：透明無色

補充光源：紅光或藍紫光

基質

外膜

內膜

類囊體

基粒

二、葉綠體的結構和功能

二、葉綠體的結構和功能

①

②

④

⑤

③

1.下列標號各代表：

①②________③_________

④⑤________

2.吸收光能的四種色素就分布在上，眾多的基粒和類囊體極大地擴展了。

類囊體薄膜

受光面積

資料：在類囊體薄膜上和基質中，含有多種進行光合作用所必需的酶。

學案P2

（橙黃色）

（黃色）

（藍綠色）

（黃綠色)

胡蘿卜素

葉黃素

葉綠素a

葉綠素b

類胡蘿卜素

葉綠素

溶解度從高到低依次為？

含量從多到少依次為？

胡黃ab

ab黃胡

復習鞏固

基質

外膜

內膜

類囊體

基粒

①

②

④

⑤

③

1.下列標號各代表：

①②________③_________

④⑤________

2.吸收光能的四種色素就分布在上眾多的基粒和類囊體極大地擴展了。

類囊體薄膜

受光面積

復習鞏固

——光合作用的原理和應用（第二課時）

第4節(jié)光合作用與能量轉化

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。

想一想,光合作用與我們有關嗎

吸入光合作用釋放的氧

所吃食物直接或間接來自光合作用制造的有機物

1、概念

CO2+H2O(CH2O)+O2

光能

葉綠體

6CO2+12H2O

光能

葉綠體

C6H12O6+6H2O+6O2

（二）、光合作用的原理

1、

C

下圖是利用小球藻進行光合作用實驗的示意圖。圖中A物質和B物質的相對分子量的比是()

A．1︰2B．2︰1C．8︰9D．9︰8

A

CO2

H2O

光照射下的小球藻懸液

H218O

C18O2

B

總反應式：

CO2+H2O

葉綠體

光能

(CH2O)+O2

四.光合作用的過程

光反應階段

暗反應階段

根據(jù)是否需要光能，分為

葉綠體中的色素

O2

NADPH

ATP

ADP+Pi

NADP+

C3

C5

:類囊體薄膜

:葉綠體基質

光能

ATP和NADPH

活躍的化學能

能量變化:

有機物中

穩(wěn)定的化學能

2、光合作用的過程

H+

(CH2o)

進線粒體有氧呼吸，

剩余釋放到大氣中

H2O

光反應階段

暗反應階段

來自細胞呼吸及空氣（氣孔進入）

①光反應階段②碳反應階段

進行

部位

條件

物質

變化

能量變化

聯(lián)系

葉綠體基粒的類囊體薄膜上

葉綠體基質中

水、光、色素和酶

ATP、NADPH、多種酶、CO2

光能轉換成ATP、NADPH中的活躍化學能

ATP和NADPH中的化學能變成有機物中穩(wěn)定的化學能

NADP+和ADP和Pi

CO2的固定：

酶

光

色素

酶

H2OO2+4H++4e-

NADP++2e+H+NADPH

ADP+Pi+能量ATP

酶

C3的還原：

2C3(CH2O)+C5

酶

光反應和暗反應的區(qū)別與聯(lián)系

NADPH和ATP

光反應暗反應

3.元素及能量轉移

C:CO2C3(CH2O)

H:H2ONADPH(CH2O)

O:CO2(CH2O)

能量：

暗

暗

光

暗

暗

H2O

光

O2

光能活躍的化學能穩(wěn)定的化學能

暗

光

4.不同條件下各種物質的變化

變化條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)

CO2供

應不變光照

減弱增加減少減少減少

光照

不變CO2不足減少增加增加減少

葉綠體中的色素

O2

NADPH

ATP

ADP+Pi

NADP+

C3

C5

:類囊體薄膜

:葉綠體基質

光能

ATP和NADPH

活躍的化學能

能量變化:

有機物中

穩(wěn)定的化學能

2、光合作用的過程

H+

(CH2o)

進線粒體有氧呼吸，

剩余釋放到大氣中

H2O

光反應階段

暗反應階段

來自細胞呼吸及空氣（氣孔進入）

光能

CO2+H2O

葉綠體

（CH2O）+O2

實際光合作用強度表示方法

（四）光合作用原理的應用

固定CO2的量

制造或產生有機物的量

產生O2的量

單位時間內光合作用

探究光照強弱對光合作用強度的影響

探究實驗

材料：小圓形葉片、注射器、3盞40w的臺燈，

燒杯，富含CO2的清水。

五.光合作用的影響因素和原理的應用

探究光照強度對光合作用強度的影響

1%NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定

A

B

C

葉片浮起數(shù)量多

葉片浮起數(shù)量中

葉片浮起數(shù)量少

五.光合作用的影響因素和原理的應用

在一定范圍內，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強(小圓形葉片產生的O2多，浮起的多。)

若測得一植物1小時釋放O210mL,這是不是該植物1小時中光合作用產生的全部O2

五.光合作用的影響因素和原理的應用

線粒體

葉綠體

O2

釋放O2

（可以測得）

葉肉細胞

光合作用產生的O2=釋放到空氣中的O2+呼吸作用消耗的O2

五.光合作用的影響因素和原理的應用

影響光合作用強度的環(huán)境因素

6CO2+12H2O

光能

葉綠體

C6H12O6+6H2O+6O2

原料

條件

產物

怎樣才能提高光合速率？

CO2濃度

水分

光照

礦質元素

溫度

1、光

藍紫光、紅光

綠光

最強：

最弱：

（1）光質（綠葉中的色素對不同波長的光吸收量不同）

溫室大棚中應該選擇：選用無色透明的塑料薄膜

補充人工光源(藍紫光和紅光)

（2）光強度

光照強度

0

吸收量

CO2

C2

A

B

C1

6CO2+12H2O

光能

葉綠體

C6H12O6+6H2O+6O2

釋放量

CO2

6CO2+12H2O

主要是線粒體

C6H12O6+6H2O+6O2

呼吸作用

光合作用

A點：黑暗時，

只進行細胞呼吸

AB段：弱光下，光合作用小于細胞呼吸

B點：光補償點，

光合作用等于細胞呼吸

BC1段：強光下，

光合作用大于細胞呼吸

C2：光飽和點(光合作用達到最強時所需的最低的光強度)

C點后的主要限制因素：CO2濃度、溫度等

光補償點

光飽和點

CO2

O2

O2

CO2

CO2

O2

O2

CO2

O2

CO2

CO2

O2

A

B

光照強度

0

吸收

CO2

陽生植物

陰生植物

B：光補償點

C2：光飽和點

C1

釋放

CO2

光補償點、光飽和點：陽生植物陰生植物

>

（二）影響光合作用強度的外界因素

五.光合作用的影響因素和原理的應用

C2

五.光合作用的影響因素和原理的應用

2.影響光合作用強度的因素—CO2濃度

應用：

“正其行，通其風”；增施農家肥；使用CO2發(fā)生器

C

CO2吸收速率

CO2濃度

A

B

A

只有細胞呼吸

B

呼吸速率=光合速率

二氧化碳補償點

光合速率>呼吸速率

D

D

二氧化碳飽和點

CO2釋放速率

3、溫度——影響酶的活性

①光合作用是在的催化下進行的，溫度直接影響；

②B點表示：；

③BC段表示：；

酶的活性

酶

此溫度條件下，光合速率最高

超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降

在生產上應用：

在大棚生產中常常采用白天適當升溫（保證光合作用正常進行），晚上適當降溫（降低呼吸酶的活性）。

五.光合作用的影響因素和原理的應用

4.影響光合作用強度的因素—礦質元素

合理施肥

應用：

N：

P：

Mg：

是ATP的組成元素

是葉綠素的組成元素

是ATP的組成元素

是磷脂的組成元素

是葉綠素的組成元素

光合作用中各種酶的組成元素

五.光合作用的影響因素和原理的應用

5.影響光合作用強度的因素—水

水是光合作用的原料

缺水導致植物氣孔關閉，CO2吸收減少，從而影響暗反應

水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用。缺水還會導致葉片氣孔關閉，限制CO2進入葉片，從而間接影響光合速率。

7～10時光合作用強度不斷增強的原因是在一定溫度和二氧化碳供應充足的情況下，光合作用的強度是隨著光照加強而增強的。

在10-12時左右光合作用強度明顯減弱，是因為此時溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關閉，二氧化碳供應減少，導致光合作用強度明顯減弱。

14～17時光合作用強度不斷下降的原因，是因為此時光照強度不斷減弱。

提高農作物光合強度的措施：

注意多用一些適當、適量、合理等字眼

1、適當提高光照強度、延長光照時間

3、適當提高CO2濃度（施農家肥，通風，用CO2發(fā)生器）

4、適當提高溫度（白天升溫，晚上降溫）

5、適當增加植物體內的含水量（合理澆水）

6、適當增加礦質元素的含量（合理施肥）

2、合理密植

自養(yǎng)生物

異養(yǎng)生物

如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。

化能合成作用

利用環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。

光能自養(yǎng)生物（如綠色植物）

化能自養(yǎng)生物（如硝化細菌）

化能合成作用

知識海洋

（2）光強度

B：光補償點

C2：光飽和點

光照強度

0

吸收量

CO2

C2

A

B

C1

c

a

b

b(總光合量)=a(凈光合量)+c(呼吸作用)

光補償點：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等時的光強度。

光飽和點：光合作用達到最強時所需的最低的光強度。

釋放量

CO2

C點后的主要限制因素：CO2濃度、溫度等

主要影響暗反應

O

CO2濃度

A

B

光合作用強度

3、影響光合作用的因素——CO2

增加的CO具體措施：

農田里的農作物應確保良好的通風透光和增施有機肥。

溫室中可增施有機肥或使用CO2發(fā)生器等。

C

CO2吸收速率

CO2濃度

A

B

下圖為光合作用強弱與二氧化碳含量的關系

思考：點A、B、C時光合作用和呼吸作用關系如何？

A

只有細胞呼吸

B

呼吸速率=光合速率

二氧化碳補償點

C

光合速率>呼吸速率

D

D

二氧化碳飽和點

N：酶及NADPH和ATP的重要組分

P：磷脂、NADPH和ATP的重要組分；維持葉綠體正常結構和功能

K：促進光合產物向貯藏器官運輸

Mg：葉綠素的重要組分

5、礦質元素：

合理施肥

光合速率的日變化:

兩個時間段為何光合速率不同？

光合作用的正常進行要受多種因素的影響，一個生物興趣小組研究了CO2濃度、光照強度和溫度對光合作用的影響，下面是一位同學根據(jù)實驗結果繪制的一組曲線，你認為不正確的