5.4.2 光合作用的原理和應(yīng)用的課件高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求核心素養(yǎng)對(duì)接1.分析光合作用的過程，比較光反應(yīng)和暗反應(yīng)。2.分析影響光合作用的環(huán)境因素。3.舉例說明光合作用原理的實(shí)踐應(yīng)用。1.科學(xué)思維——分析與綜合：分析光合作用光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程，認(rèn)同兩個(gè)階段既有區(qū)別又有聯(lián)系。2.科學(xué)探究——根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用的影響因素，會(huì)分析相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。3.社會(huì)責(zé)任——能夠根據(jù)光合作用原理指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。五年后1642年海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)柳樹增重74.47kg土壤只減少0.06kg結(jié)論：植物增重主要來自水分只澆純凈的雨水一、光合作用的原理經(jīng)過眾多科研工作者的努力探索,對(duì)光合作用原理的研究已取得了舉世矚目的進(jìn)展,為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了充分的理論依據(jù)。如1937年,英國植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn)的希爾反應(yīng);1941年,美國科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)用同位素示蹤的方法,研究了光合作用中氧氣的來源等。1.光合作用的光反應(yīng)階段發(fā)生的物質(zhì)變化和能量變化有哪些?答案

(1)物質(zhì)變化

(2)能量變化光能轉(zhuǎn)化為活躍的化學(xué)能,儲(chǔ)存在ATP和NADPH中,均用于暗反應(yīng)。2.光合作用的暗反應(yīng)階段發(fā)生的物質(zhì)變化和能量變化有哪些?答案

(1)物質(zhì)變化①CO2的固定:1分子CO2+1分子五碳化合物→2分子三碳化合物。②三碳化合物的還原:在酶的催化下,三碳化合物接受ATP、NADPH釋放的能量并被NADPH還原形成五碳化合物和糖類等。(2)能量變化:ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的化學(xué)能。3.下圖是利用小球藻進(jìn)行光合作用實(shí)驗(yàn)的示意圖,圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量之比是多少?答案

圖中A、B物質(zhì)是氧氣,均來自反應(yīng)物中的水。A、B分別為O2、18O2,二者的相對(duì)分子質(zhì)量之比為32∶36=8∶9。4.希爾的實(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都來自水?是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?答案

(1)不能說明氧元素全部都來自水。希爾反應(yīng)僅說明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣,該實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾,也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。(2)能夠說明。希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的,懸浮液中有H2O,沒有CO2,因此該實(shí)驗(yàn)說明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián),暗示希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段?！練w納提升】1.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別過程光反應(yīng)暗反應(yīng)場所葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)條件光、色素和酶多種酶原料水、NADP+、ADP、PiNADPH、ATP、CO2產(chǎn)物NADPH、ATP、O2(CH2O)、ADP、Pi、NADP+2.光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系

(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH。(2)暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+。3.利用同位素示蹤法判斷光合作用中C、H、O的轉(zhuǎn)移途徑

4.環(huán)境改變時(shí)光合作用各物質(zhì)含量的變化分析(1)分析方法:需從物質(zhì)的生成和消耗兩個(gè)方面綜合分析示例:CO2供應(yīng)正常,光照停止時(shí)C3的含量變化(2)物質(zhì)含量變化的比較

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C3含量增加減少減少增加C5含量減少增加增加減少NADPH和ATP的含量減少增加增加減少(CH2O)的合成量減少增加減少增加5.硝化細(xì)菌的化能合成作用硝化細(xì)菌(包括亞硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌)氧化土壤中的NH3釋放的能量,將CO2和水合成有機(jī)物,并將能量儲(chǔ)存在有機(jī)物中。其反應(yīng)式如下:二、光合作用原理的應(yīng)用CO2濃度水分光光質(zhì)光照強(qiáng)度光照時(shí)間光照面積酶色素溫度礦質(zhì)元素影響光合作用強(qiáng)度的因素氣孔開閉情況光合作用原理的應(yīng)用單位時(shí)間內(nèi)______________、___________、______________。有機(jī)物的產(chǎn)量CO2的消耗量O2的產(chǎn)生量光合作用強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體打出小圓形葉片實(shí)驗(yàn)：探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響利用真空滲入法排除葉內(nèi)細(xì)胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。抽出葉片的氣體1.向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片2.分別對(duì)這3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照3.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?；蛏细∠嗤瑪?shù)量的小圓形葉片各實(shí)驗(yàn)裝置所用時(shí)間。由于O2在水中的溶解度很小，而在細(xì)胞間積累，使原來下沉的葉片上浮。實(shí)驗(yàn)記錄實(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)(1)光照強(qiáng)度①關(guān)鍵點(diǎn)：A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸;B點(diǎn)細(xì)胞呼吸釋放的CO2量=光合作用吸收的CO2量此時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn);C點(diǎn)時(shí)達(dá)到了光飽和點(diǎn)，此時(shí)光照強(qiáng)度增加，光合作用強(qiáng)度不再增加。②關(guān)鍵線段：AB段光合作用的強(qiáng)度細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度；BC段光合作用的強(qiáng)度細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。<>光合作用原理的應(yīng)用O2CO2O2CO2

凈光合速率O2的釋放量CO2的吸收量有機(jī)物的積累、增加量光合作用原理的應(yīng)用②：CO2濃度CO2吸收量CO2釋放量CO2濃度ABCODbcd總光合速率一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增大而增大在農(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，提高光合作用速率。光合作用原理的應(yīng)用③：溫度溫度光合速率一定范圍內(nèi)，光合速率隨溫度升高而升高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室的溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證植物有機(jī)物的積累。光合作用原理的應(yīng)用N：光合酶及ATP的重要組分P：類囊體膜和ATP的重要組分；K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸Mg：葉綠素的重要組分外因④：水分和礦質(zhì)元素水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會(huì)導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制CO2進(jìn)入葉片，從而間接影響光合作用。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)象時(shí)間光合作用強(qiáng)度BC段：光照強(qiáng)度不斷減弱AB段：光照強(qiáng)度不斷增大DE段：【典型曲線分析】新陳代謝營養(yǎng)類型光能自養(yǎng)6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體（光合作用）化能自養(yǎng)（化能合成作用）NH3HNO2+能量HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）能量硝化細(xì)菌自養(yǎng)型異養(yǎng)型寄生、腐生、捕食