5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第3課時課件【知識精講精研】高一上學(xué)期生物人教版必修1

上述一系列實驗表明光合作用不是一個簡單的化學(xué)反應(yīng)，是分階段進行的。實際上，光合作用包括一些列化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)是否需要光能，可以概括的分為光反應(yīng)(lightreaction)和暗反應(yīng)(darkreaction)，暗反應(yīng)也稱為碳反應(yīng)(carbonreaction)。2.光合作用的原理能量變化聯(lián)系場所葉綠體的類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷愔蟹€(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑和能量2.光合作用的原理ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O22.光合作用的原理ADP＋PiATP葉綠體中的色素高能電子水ee光能NADPH和ATP電子傳遞→類囊體腔Hill實驗中DCPIP代替NADP+接受電子光反應(yīng)過程詳解ADP＋Pi→ATPNADP＋＋H+＋2e→NADPH類囊體腔

光光反應(yīng)階段場所：類囊體膜（提供色素、酶、原料等）物質(zhì)變化：能量變化：ADP＋Pi→ATPNADP＋＋H+＋2e→NADPH

光光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中的化學(xué)能2.光合作用的原理CO2的固定：C3的還原：C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBPC3：三磷酸甘油酸CO2＋C5→2C3酶C3＋ATP＋NADPH→3-磷酸甘油醛酶C5糖類等酶暗反應(yīng)過程拓展：暗反應(yīng)過程暗反應(yīng)階段場所：葉綠體基質(zhì)（提供酶、原料等）物質(zhì)變化能量變化CO2的固定：C3的還原：CO2＋C5→2C3酶2C3＋ATP＋NADPH→3-磷酸甘油醛酶ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖确€(wěn)定化合物中的化學(xué)能說明：C5再生也屬于卡爾文循環(huán)（暗反應(yīng)）。2.光合作用的原理H2OO2H+NADP+NADPHADP+PiATPCO22C3C5(CH2O）光反應(yīng)暗反應(yīng)相關(guān)信息：葡萄糖、淀粉在葉綠體基質(zhì)中合成；蔗糖在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖篩管植物各處葡萄糖淀粉2.光合作用的原理光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別光反應(yīng)暗反應(yīng)場所類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素、酶多種酶物質(zhì)變化2H2O→O2+4H+H++NADP+→NADPHADP+Pi→ATPCO2+C5→2C32C3→C5+(CH2O)ATP→ADP+PiNADPH→NADP+能量變化光能→(NADPH和ATP中)活躍化學(xué)能

ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→糖類等有機物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系A(chǔ)TPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH②暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間相互制約，相互影響光反應(yīng)NADPH、ATP暗反應(yīng)ADP、Pi、NADP+請分析光照強度減弱后，葉綠體內(nèi)的C5、C3、[H]和ATP的含量如何變化？請分析CO2濃度下降后，葉綠體內(nèi)的C5、C3、[H]和ATP的含量如何變化？條件光照由強到弱，CO2供應(yīng)不變光照由弱到強，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C3含量C5含量[H]和ATP的含量1.在無光條件下，暗反應(yīng)能否長期進行？2.如果暗反應(yīng)受到抑制，光反應(yīng)會不會受影響？思考以下問題3.光照或CO2濃度等環(huán)境因素改變對植物細胞內(nèi)C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影響4.若同一植物處于兩種不同情況下進行光合作用，甲：一直光照10min；乙：光照5s，黑暗5s，持續(xù)20min，則哪一種情況制造的有機物多？5.光合作用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP能否用于其他生命活動？6.一天中是早晨空氣中O2濃度高，還是傍晚空氣中O2濃度高？7.光反應(yīng)類囊體膜內(nèi)產(chǎn)生的O2進入同一細胞的線粒體內(nèi)被利用經(jīng)過了幾層生物膜？思考以下問題為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75ms（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組（對照組）：光照時間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%。回答下列問題：（1）單位光照時間內(nèi)，C組植物合成有機物的量_____（填“高于”、“等于”或“低于”）D組植物合成有機物的量，依據(jù)是________________________________________________________________________________________高于C組只用了D組一半的光照時間，其光合作用產(chǎn)物的相對含量卻是D組的94%為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75ms（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組（對照組）：光照時間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%?；卮鹣铝袉栴}：（1）C組和D組的實驗結(jié)果可表明光合作用中有些反應(yīng)不需要_________，這些反應(yīng)發(fā)生的部位是葉綠體的________?；|(zhì)光照為了探究不同光照處理對植物光合作用的影響，科學(xué)家以生長狀態(tài)相同的某種植物為材料設(shè)計了A、B、C、D四組實驗。各組實驗的溫度、光照強度和CO2濃度等條件相同、適宜且穩(wěn)定，每組處理的總時間均為135s，處理結(jié)束時測定各組材料中光合作用產(chǎn)物的含量。處理方法和實驗結(jié)果如下：A組：先光照后黑暗，時間各為67.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為50%B組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為7.5s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為70%。C組：先光照后黑暗，光照和黑暗交替處理，每次光照和黑暗時間各為3.75ms（毫秒）；光合作用產(chǎn)物的相對含量為94%。D組（對照組）：光照時間為135s；光合作用產(chǎn)物的相對含量為100%?；卮鹣铝袉栴}：（2）A、B、C三組處理相比，隨著___________________的增加，使光下產(chǎn)生的___________能夠及時利用與及時再生，從而提高了光合作用中CO2的同化量。ATP和［H］光照和黑暗交替頻率在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖。回答問題：（1）圖中物質(zhì)A是___________（C3化合物、C5化合物）。C3化合物在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖?；卮饐栴}：(2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。

暗反應(yīng)速率在該環(huán)境中達到穩(wěn)定，即C3和C5化合物含量穩(wěn)定。根據(jù)暗反應(yīng)的特點，此時C3化合物的分子數(shù)是C5化合物的2倍在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖?；卮饐栴}：(3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5化合物濃度達到穩(wěn)定時，物質(zhì)A的濃度將比B的________（低、高）。高在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖?；卮饐栴}：(4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強度比CO2濃度為1%時的_________（高、低），其原因_______________________________________________________。

低CO2濃度低時，暗反應(yīng)強度低，所需ATP和［H］少①若有機物為(CH2O)：②（計算用）若有機物為C6H12O6：反應(yīng)式(寫出反應(yīng)式并標(biāo)出元素的去向)2.光合作用的原理2.光合作用的原理光合作用與呼吸作用光合作用呼吸作用代謝類型場所條件物質(zhì)變化能量變化實質(zhì)同化作用異化作用葉綠體光能→化學(xué)能細胞質(zhì)基質(zhì)及線粒體酶光、色素、酶無機物→有機物有機物→無機物化學(xué)能→ATP+放能合成有機物、儲存能量分解有機物、釋放能量例題：用C18O2作為金魚藻光合作用的原料，一段時間后在放射性18O將出現(xiàn)在（

）（1）C6H12O6

（2）H2O（3）O2A、（1）B、（1）（2）C、（1）（3）D、（1）（2）（3）D三光合作用的影響因素

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體(色素、酶）①Mg、N等礦質(zhì)元素②溫度影響酶的活性光照強度光質(zhì)光照時間光合面積CO2濃度水分→氣孔關(guān)閉→CO2供應(yīng)氣孔既是蒸騰作用時水分子運出細胞的通道，也是CO2進入植物葉片的通道。光合作用強度光合作用強度：是光合作用反應(yīng)強弱的指標(biāo)。一般用植物在單位時間內(nèi)單位面積通過光合作用制造糖類的量（即光合作用速率）來衡量。單位時間內(nèi)單位葉面積______________、___________、______________。有機物的產(chǎn)量CO2的消耗量O2的產(chǎn)生量光合速率的表示方法光合作用制造的糖類呼吸作用消耗的糖類植物/細胞積累的糖類光合速率總光合速率=凈光合速率+呼吸速率CO2固定量CO2吸收量CO2釋放量O2產(chǎn)生量O2釋放量O2消耗量有機物制造量有機物積累量有機物消耗量3456光合速率12三光合作用的影響因素(一)外因1、光照強度光補償點光飽和點A點:光照強度為0，此時只進行細胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度（光照強度只有在B點以上時，植物才能正常生長），B點所示光照強度稱為光補償點。BC段：表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上就不再加強了，C點所示光照強度稱為光飽和點。光照強度通過直接影響光反應(yīng)來影響光合速率光補償點光飽和點思考：以下分別對應(yīng)點應(yīng)用：a.大棚內(nèi)陰天人工補充照光b.光照強度太強，應(yīng)該適當(dāng)遮陰光補償點光飽和點1、光照強度左圖表示某植物體光合速率。若白天光照時間為12小時，則光照強度不低于多少，該植物才能存活？答案：光照強度不低于y1、光照強度A點：表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點。

A′點：表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點：都表示CO2飽和點。2、CO2濃度應(yīng)用：正其行，通其風(fēng)施有機肥（農(nóng)家肥）放一定量的干冰（使用CO2發(fā)生器）2、CO2濃度下圖表示A、B兩種植物的在光照等其他條件適宜的情況下，光合作用強度對環(huán)境中CO2濃度變化的響應(yīng)特性。①若將上述兩種植物幼苗置于同一密閉玻璃罩內(nèi)，在光照等其他條件適宜的情況下，一段時間內(nèi)，生長首先受影響的植物是___,原因是什么？B在低CO2濃度的條件下，B植物利用CO2進行光合作用的能力弱，積累有機物少，因此，B植物生長首先受到影響。下圖表示A、B兩種植物的在光照等其他條件適宜的情況下，光合作用強度對環(huán)境中CO2濃度變化的響應(yīng)特性。②若將上述兩種植物幼苗置于同一密閉玻璃罩內(nèi)，在光照等其他條件適宜的情況下，當(dāng)B的凈光合速率為0時，A的凈光合速率_________（填”大于0”，“等于0”或“小于0”）。大于0③若將上述兩種植物幼苗分別置于兩個相同的密閉玻璃罩內(nèi)，在光照等其他條件適宜的情況下，玻璃罩內(nèi)的CO2逐漸下降至一定水平時保持相對穩(wěn)定，原因是什么？植物在光下，光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用釋放的CO2量，使密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度降低，光合速率也隨之降低，當(dāng)光合作用吸收的CO2量與呼吸作用釋放的CO2量相等時，玻璃罩內(nèi)CO2濃度維持相對穩(wěn)定。溫度主要通過影響光合作用有關(guān)酶的活性影響光合作用的速率。應(yīng)用：增大晝夜溫差，植物積累有機物增加3、

溫度AB光合速率溫度10304050圖表示在適宜光照、二氧化碳濃度等條件下，測定的該植物光合作用速率、細胞呼吸速率隨溫度的變化。植物光合作用停止的溫度是_____．40℃與60℃時，二氧化碳的吸收量均為0，兩者的區(qū)別是____________________________________________________________________________________________________55℃前者光合速率等于呼吸速率，后者光合速率和呼吸速率均為0(植物死亡)。N：酶及ATP的重要組分P：ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能K：促進光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分應(yīng)用：合理施肥。4、

礦質(zhì)元素①缺水→氣孔關(guān)閉→CO2進入受阻→間接影響光合作用②水分是光合作用的原料，又是化學(xué)反應(yīng)的媒介應(yīng)用：合理灌溉。水分5、

水分6、

多因子對光合作用的影響P點時，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點時，橫坐標(biāo)所表示的因素，不再是影響光合