光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件【知識精研+拓展延伸】高一上學(xué)期生物人教版必修1

光合作用與能量轉(zhuǎn)化捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

光合作用的原理和應(yīng)用植物工廠2:

為什么要控制二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件?影響光合作用的因素很多，既有植物本身的因素，又有外界因素的影響。

二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分、溫度都對植物的光合作用有影響。1:靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處?自然光源不可控制，當(dāng)自然環(huán)境中光照不足時(shí)，植物的光合作用就會受到影響從而導(dǎo)致

減產(chǎn)，人工光源的強(qiáng)度和色光均是可控的可

以根據(jù)植物的生長情況調(diào)整捕獲光能的色素捕獲光能的色素高等植物而言，

葉

片是光合作用

的主要器官為什么白化苗不能正常生長?缺少色素不能正常進(jìn)行光合作用分離：各種色素在層

析

液中

的溶

解

度不同，溶解度越高在層析紙上的擴(kuò)散速度越快2:實(shí)驗(yàn)方法：

過濾法、

紙層析法捕獲光能的色素

探究.實(shí)踐：思考：可用什么替代無水乙醇?提?。壕G葉中的色素能溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中綠葉中色素的提取與分離1:實(shí)驗(yàn)原理：捕獲光能的色素3:實(shí)驗(yàn)步驟：(1)提取色素及時(shí)用棉塞將

試管口塞嚴(yán)+無水乙醇，研磨+SiO?+CaCO?過濾剪碎畫：在距離底端1cm

處用鉛筆畫細(xì)線畫：用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻

的畫出細(xì)線，待濾液干后，

再

重

復(fù)1-2次分離：將濾紙條有濾液細(xì)線的一端朝下插入層析液中隨后用棉花塞緊試管口制備濾紙條

3:實(shí)驗(yàn)步驟：(2)分離色素(紙層析法)剪：干燥的定性濾紙剪去兩

角鉛筆細(xì)線剪兩角捕獲光能的色素干燥的濾紙條分離：

將濾紙條有濾液細(xì)線的一端朝下插入層

析液中隨后用棉花塞緊試管口注意：

不得將濾液細(xì)線觸及層析液3:實(shí)驗(yàn)步驟：(2)分離色素(紙層析法)分離綠葉中色素的實(shí)驗(yàn)裝置1.層析液液面2.濾液細(xì)線

捕獲光能的色素

胡蘿卜素葉

黃

素葉綠素a

葉綠素b捕獲光能的色素3:實(shí)驗(yàn)結(jié)果：溶解度：胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>

葉綠素b含量：葉綠素a>

葉綠素b>

葉黃素>胡蘿卜素胡蘿卜素'葉黃素-葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素(1/4)捕獲光能的色素葉綠素(3/4)3:實(shí)驗(yàn)結(jié)果：綠葉中的色素主要吸收(

紅光、藍(lán)紫光

(

綠光

)吸收少捕獲光能的色素4種色素對光的吸收有何差別?紅光區(qū)、藍(lán)紫光區(qū)出現(xiàn)了暗帶)

,

對光譜胡蘿卜素和葉黃素主要吸

收

(

藍(lán)紫光葉綠素a與葉綠素b吸收藍(lán)紫光、紅光色素的功能：

吸收、傳

遞、轉(zhuǎn)化光能波長/nm圖5-

12

葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜捕獲光能的色素吸收光能的百分比/%100為什么夏天樹葉綠?而秋天葉子黃?捕獲光能的色素胡蘿卜素C、H葉黃素C、H、O葉綠素aC、H、O、

N、Mg葉綠素bC、H、O、

N、M

g捕獲光能的色素影響葉綠素合成的因素：

光照、溫度、必需元素

(N

、Mg

等

必需元素)1881年恩格爾曼實(shí)驗(yàn)1:為什么要放在沒有空

氣的小室中?2:該實(shí)驗(yàn)有何巧妙之處?2:該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論?葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧

捕獲光能的色素波長/nm恩格爾曼第二個(gè)實(shí)驗(yàn)的示意圖葉綠體主要吸收紅光和

藍(lán)紫光捕獲光能的色素僅靠恩格爾曼水綿實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸觯?/p>

葉綠體是光合作用的場所這一結(jié)論嗎?僅證明葉綠體吸收光能能產(chǎn)生氧氣，不能證明光合作用其他產(chǎn)物在葉綠體，所以不能證明葉綠體是光合作用的場所1954年科學(xué)家才證明葉綠體是光合作用的場所捕獲光能的色素

雙層膜基質(zhì)：

DNA、RNA、

核糖體、酶內(nèi)膜中有基粒：類囊體堆疊(增大內(nèi)膜面積),

含色素、酶外膜膜間隙-內(nèi)膜基質(zhì)基粒類囊體基質(zhì)類囊體類囊體腔捕獲光能的色素葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用基粒基質(zhì)類囊體1g菠菜葉片中的類囊體總面積有60m2結(jié)構(gòu)類囊體萬物生長靠太陽光合作用的原理和應(yīng)用

光合作用的原理

1:概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機(jī)物并釋放氧氣的過程。1:葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能?2:光合作用生成的氧氣來源于水還是二氧化碳?2:過程：19世紀(jì)末，科學(xué)界普

遍認(rèn)為在光合作用中，

CO?分子和0被分開，O?被釋放，C與H?O結(jié)

合成甲醛，甲醛分子

縮合成糖。光合作用的原理探索光合作用的實(shí)驗(yàn)1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，且

甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化為糖?CO?C+H?O多個(gè)(CH?O)縮合想我死也

不必用甲

醛吧!!H

H甲醛O1937年植物學(xué)家希爾實(shí)驗(yàn)研磨過濾

高

鐵

鹽

低鐵鹽

遮光4Fe++2H,O(有H?O,

無CO?)b.

葉綠體濾液(葉綠體有氣泡產(chǎn)生)c.

葉綠體濾液(葉綠體無氣泡產(chǎn)生)

探索光合作用的實(shí)驗(yàn)結(jié)

論

：水的光解可以產(chǎn)生氧氣光合作用的原理4Fe2++4H++O,光葉綠體a.

綠葉

光合作用的原理

探索光合作用的實(shí)驗(yàn)1:希爾實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中

的氧元素全部來自水?不能，可能有其他含氧元素的供體2:希爾實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明水的光解和糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?能，糖的合成需要二氧化碳而該反應(yīng)無二氧化碳探索光合作用的實(shí)驗(yàn)1941年魯賓和卡門同位素示蹤法結(jié)論：

光合作用產(chǎn)生的氧氣來源于水光合作用的原理180202

光合作用的原理

探索光合作用的實(shí)驗(yàn)1954年阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)材料：離體的葉綠體處理：無C02,

有光照的條件下加入ADP、Pi結(jié)果；葉綠體可合成ATP,

同時(shí)水光解產(chǎn)生氧氣結(jié)論：

光照下，水的光解伴隨著ATP的生成依據(jù)是否需要光能光反應(yīng)(第一

階段)暗反應(yīng)(第二階段又稱碳反應(yīng))光合作用的過程光合作用的原理外膜基質(zhì)能量變化：

光能變?yōu)閮Υ嬖贏TP

與NADHP

中化學(xué)能H?O水在光下分解

+光

能

、

葉綠體中的色素場所：

類囊體薄膜光合作用的原理ATP酶ADP+PiNADPHNADP+光反應(yīng)光合作用的原理卡爾文實(shí)驗(yàn)(放射性同位素標(biāo)記法)提取溶液中的物質(zhì)，

紙層析分離這些物質(zhì)放射性顯影確定放

射性位置結(jié)論：

14CO?中的放射性14C先

出現(xiàn)在C?

再出現(xiàn)在14C?、14C?給小球藻通入14C標(biāo)記的4CO?

,

光下培再溶解，化學(xué)分析表明是3-磷酸甘油酸

(C?)殺死細(xì)胞，終止光合縮短時(shí)間為5s取樣光合作用的原理H?O水在光下分解

+光能、

葉綠體中的色素

ATPADP+Pi光反應(yīng)場所：

類囊體薄膜能量變化：

光能變?yōu)閮Υ嬖贏TP與

NADHP

中活躍化學(xué)能(CH?O)暗反應(yīng)場所：

葉綠體基質(zhì)能量變化：

儲存在ATP

與NADPH

中活躍化學(xué)能變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)NADPHNADP酶多種酶C3的還原基質(zhì)

基粒

內(nèi)膜

外膜8的固定反應(yīng)階段光反應(yīng)暗反應(yīng)反應(yīng)部位葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)反應(yīng)條件葉綠體色素、酶、光能NADPH、ATP、酶物質(zhì)變化ADP+Pi+能量NADP++H++2e-ATPNADPHATP酶NADPI2C?(CH20)+能量變化光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能產(chǎn)

物NADPH、ATP、0?ADP、Pi

、

(CH?O)、C?聯(lián)系光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP、NADPH,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+;二者相互依存，相互制約；沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)不能進(jìn)行；沒有暗反應(yīng)，光反應(yīng)也不能長時(shí)間進(jìn)行。光合作用實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲存能量光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較：制造或產(chǎn)生有機(jī)物(糖類)量固定或者利用CO?

的量產(chǎn)生O?

的量1.

光

合

作

用強(qiáng)度：指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。光合作用強(qiáng)度的表示方法：(單位時(shí)間內(nèi)光合作用)光合作用的原理的應(yīng)用思考：能否測量出光合作用強(qiáng)度?—探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)步驟：②將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)氣體逸出光合作用的原理的應(yīng)用

避免光合作用產(chǎn)生O2,使葉片上浮

④取3只小燒杯，分別倒入富含CO?

的清水(1%~2%的NaHCO?溶液)

保證CO,

飽和

探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)步驟：③將處理過圓形小葉片放入清水中，

黑暗保存光合作用的原理的應(yīng)用探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)步驟：⑤

向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，分別置于強(qiáng)、中、

弱光下

(光照強(qiáng)弱可通過調(diào)節(jié)臺燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來決定)光源會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度不同，所以為了保證單一變

量，應(yīng)該加一個(gè)盛水玻璃柱，

排除溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。⑥觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量。光合作用的原理的應(yīng)用探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響葉片浮

起數(shù)量中光合作用的原理的應(yīng)用(6)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果：葉片浮

起數(shù)量葉片浮

起數(shù)量弱丙強(qiáng)中甲燒杯光源距離光照強(qiáng)度葉片上浮數(shù)量140W5cm強(qiáng)240W30cm中中340W50cm弱少(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)光照強(qiáng)度探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響(6)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果：光合作用的原理的應(yīng)用0CO?光合作用產(chǎn)生的02=釋放到空氣中的02+呼吸作用消耗的O?光合作用消耗的CO?=

吸收到空氣中的CO?+

呼吸作用產(chǎn)生的CO?思考：實(shí)驗(yàn)所測是否為葉片實(shí)際光合作用強(qiáng)度?

光合作用的原理的應(yīng)用

光合作用的原理的應(yīng)用總

光

合

速

率

=

凈

光

合

速

率

+

呼

吸

速

率黑暗下CO?

的釋放量O?

的消耗/利用量(黑暗下O?

的吸收量)有機(jī)物的消耗量CO?

的消耗/固定O?的產(chǎn)生/生成量有機(jī)物的產(chǎn)生/制造量CO?的吸收量O?

的釋放量有機(jī)物的積累/剩余量凈光合總光合呼吸植物達(dá)到光合速率等于呼吸

速率時(shí)，所對應(yīng)的光照強(qiáng)度。

光飽和點(diǎn)：植物達(dá)到最大光合速率所需

要的最小光照強(qiáng)度B.

光飽和點(diǎn)

光補(bǔ)償點(diǎn)

C'

光照強(qiáng)度呼吸速率A:光合作用為0,只進(jìn)行呼吸作用

C點(diǎn)后限制因素CO?

、

溫度等C

光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值，達(dá)到飽和

光補(bǔ)償點(diǎn)：AB段：

光合<呼吸

BC段：

光合>呼吸

光合作用的原理的應(yīng)用影響光合作用強(qiáng)度的因素光合作用

強(qiáng)度=呼吸

作用強(qiáng)度總(真)

光合速率1.光照強(qiáng)度凈光合

速率0ACO2釋放量吸收量CO2應(yīng)用1.適當(dāng)提高光照強(qiáng)度

2.延長光合作用時(shí)間

3.合理密植—增加光

合作用面積4.間作(幾種作物同時(shí)期播種)、套種(幾

種作物不同時(shí)期播種)

5.溫室大棚使用無色

透明玻璃6.補(bǔ)光---紅光和藍(lán)紫光吸速率)D'

點(diǎn)

：CO,飽和點(diǎn)

(光合作用強(qiáng)度不再隨CO?

濃度增加而增加)。D點(diǎn)之后光合速率的限制因素有哪些?外因：主要為光照強(qiáng)度和溫度；內(nèi)因：酶的數(shù)量和活性。應(yīng)用：①多施有機(jī)肥或農(nóng)家肥；②溫室栽培植物時(shí)還可使用CO?

發(fā)生器等；③正其行，通其風(fēng)。B點(diǎn)：進(jìn)行光合作用所需CO?

的最低濃度C點(diǎn)：

CO,

補(bǔ)償點(diǎn)

(光合作用速率=細(xì)胞呼光合作用的原理的應(yīng)用影響光合作用強(qiáng)度的因素2.CO?

濃

度

：最適溫度下植物光合作用最大，植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間。溫度過高時(shí)植物氣孔關(guān)閉或酶活性降低，光合速率會減弱。應(yīng)用：①適時(shí)播種②溫室中，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降溫，提高作物產(chǎn)量③植物“午休”現(xiàn)象光合作用的原理的應(yīng)用

影響光合作用強(qiáng)度的因素3.

溫

度

：N:

光合酶及NADP+和ATP的重要組分P:NADP+

和ATP的重要組分K:

促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸Mg:

葉綠素的重要組分應(yīng)用：合理施肥礦質(zhì)元素濃度

A☆土壤中礦質(zhì)元素濃度

過高會導(dǎo)致植物滲透失

水而萎蔫。影響光合作用強(qiáng)度的因素4.礦質(zhì)元素：光合作用的原理的應(yīng)用光合作用強(qiáng)度②水是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)③水直接影響氣孔的開閉，間接影響CO?進(jìn)入AB:

隨光照強(qiáng)度增大，光合作用強(qiáng)度不斷增大。C點(diǎn)：溫度過高，為減少蒸騰作用，氣孔關(guān)閉，

CO2供應(yīng)不足，光合速率下降，

出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。DE:

隨光照強(qiáng)度減弱，光合作用強(qiáng)度影響光合作用強(qiáng)度的因素①水是光合作用的原料光合作用的原理的應(yīng)用5

、

水0(教材P106)應(yīng)用：預(yù)防干旱

合理灌溉光合作用強(qiáng)度不斷減小。陽生植物：在強(qiáng)光環(huán)境中生長發(fā)育健壯，在陰蔽或弱光條件下生

長發(fā)育不良的植物。陰生植物：在較弱的光照條件下CO2