5.4 光合作用的原理和應用（第二課時）課件高一上學期生物人教版（2019）必修1

光合作用的原理和應用光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用如何將化學能儲存在糖類等有機物中的？光合作用釋放的O2到底來自CO2還是H2O？?光合作用的探究歷程CO2＋H２O

(CH2O)＋O２

光能葉綠體

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將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。1①

19世紀末②

1928年，科學家發(fā)現甲醛對植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉化成糖類。?光合作用的探究歷程希爾反應結論：水的光解產生氧氣；討論1：該實驗能否說明O2全部來自于H2O嗎？不能說明，該實驗反應體系中可以還存在其他氧元素供體。沒有排除葉綠體中其它物質的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉移?？梢?，因為懸浮液中沒有CO2，糖類合成時需要CO2中的碳元素。氧氣產生和糖類合成不是同一個化學反應，而是分階段進行的。討論2：能否說明水的光杰與糖的合成不是同一個化學反應？（有H2O，無CO2）高鐵鹽低鐵鹽1941年，魯賓和卡門用同位素示蹤標記氧原子?光合作用的探究歷程光照射下的小球藻懸液C18O2CO2H2OH218OO218O2結論：光合作用釋放的氧來自水，并不來源于CO21954年，美國阿爾農等用離體的葉綠體做實驗：在給葉綠體光照時發(fā)現，當向反應體系中供給ADP、Pi等物質時，體系中就會有ATP出現。1957年，他發(fā)現這一過程總是與水的光解相伴隨。

結論：光照時，葉綠體中生成了ATP?？偨Y

上述實驗表明，光合作用釋放的氧氣中的氧來自水，氧氣產生和糖類合成不是同一個化學反應，而是分階段進行的。

H2O

O2+NADPH

+能量光照葉綠體ADP+Pi

ATP討論4：嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系：1.將一株質量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達到40g，其增加的質量來自A.水、礦質元素和空氣 B.光、礦質元素和水C.水、礦質元素和土壤 D.光、礦質元素和空氣√根據是否需要光能，可以概括的分為光反應(lightreaction)和暗反應(darkreaction)，暗反應也稱為碳反應(carbonreaction)。?光合作用的過程光反應階段暗反應階段CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶2C3CO2固定C5多種酶(CH2O)還原12O2ATP酶ADP+Pi葉綠體中色素分子光能H2O水在光下分解供能酶NADPHNADP+供能供氫2H2O光解4e+4H++O2ADP+Pi+光能酶ATP酶NADP++2e+H+NADPHATPADP+PiNADPHNADP+NADPH和ATP的移動方向？從類囊體薄膜到葉綠體基質；NADP+和ADP、Pi的呢？從葉綠體基質到類囊體薄膜；NADPH的作用？1.活潑的還原劑；2.儲存部分能量供暗反應階段利用；光能→ATP和DADPH活潑的化學能光反應與暗反應的聯系？?光合作用的過程1.光反應和暗反應在所需條件、進行場所、物質變化和能量變化分別是什么？項目光反應暗反應場所葉綠體_________________________條件___、色素、酶酶、_____________等物質變化(1)H2O

________(2)ADP＋Pi

ATP(1)CO2＋C5

_______(2)2C3

(CH2O)＋C5

類囊體的薄膜葉綠體基質光［H］、ATPO2＋［H］2C3能量變化

CO2的固定

C3的還原2.光反應和暗反應在物質變化和能量轉化方面存在什么聯系？物質：光反應產生的ATP和NADPH供暗反應C3的還原，而暗反應為光反應提供了ADP、Pi、和DADP+。能量：光反應為暗反應提供了活躍的化學能，暗反應將活躍的化學能轉化為有機物中穩(wěn)定的化學能。光能H2OCO2還原（CH2O）葉綠體

色素供氫供能酶供能多種酶暗反應（葉綠體基質）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+光反應（葉綠體類囊體薄膜）如何分析葉綠體中C3、C5、NADPH、ATP的動態(tài)變化？光照增強CO2供應不變光照減弱CO2供應不變？光照不變CO2供應增加？光照不變CO2供應減弱？知識拓展：光反應示意圖3、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C8、在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過一段時間后，分析18O放射性標記，最先（）A、在植物體內的葡萄糖中發(fā)現B、在植物體內的淀粉中發(fā)現C、在植物體內的淀粉、脂肪、蛋白質中均可發(fā)現D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現D9、某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉移途徑是（）

A、CO2葉綠體ATPB、CO2葉綠素ATPC、CO2乙醇糖類

D、CO2三碳化合物糖類D10、在光合作用過程中，能量的轉移途徑是A、光能ATP葉綠素葡萄糖B、光能葉綠素ATP葡萄糖C、光能葉綠素CO2

葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B4、下圖是光合作用過程圖解，請分析回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的______部位，用于_________________

。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自____④圖中G__________,F是__________,J是_______。⑤圖中的H表示_______，H為I提供__________。⑥當突然停止光照時，F

，G

.（增加或減少）Ｏ2水[H]基質作為還原劑，還原C3ATP色素吸收的光能光反應[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類增加減少光H2OBACDE+PiFGCO2JHI▌光合作用的產物中，O2、葡萄糖中的碳、葡萄糖中的氫、葡萄糖中的氧分別來自于（）①CO2②氣孔直接吸引③水的分解⑤葉綠素的分解A.①②④③B.③①②④C.③①③①

D.①③①③CC6H12O6＋6H２O＋6O２

6CO2

＋12H２O＋能量酶▌呼吸作用：▌光合作用：▌所以光合和呼吸作用相反的過程，兩者強度相等那相應物質不會積累。

?光合作用和呼吸作用的關系CO2＋H２O

(CH2O)＋O２

光能葉綠體1.光合作用速率(光合作用強度):概念：簡單地說，指植物在________內通過光合作用__________的數量.單位時間制造糖類產生O2利用CO2測凈光合速率：將植物置于密閉容器，并置于光下，測定容器內O2釋放量或CO2吸收量或糖類積累量；測呼吸速率：將植物置于密閉容器，并置于黑暗中，測定容器內O2消耗量、CO2產生量、有機物消耗量；

?光合作用原理的應用實際/真正/總光合速率==凈光合速率+呼吸速率主要因素（外因：“三度”）：光照強度、溫度、CO2濃度、影響光合作用強度的因素及應用水過多，無氧呼吸（光照時間長短）葉綠素、酶的合成、細胞失水環(huán)境中CO2濃度、葉片氣孔導度原理：利用“真空滲入法”排除葉肉細胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在細胞間積累，結果使原來下沉的葉片上浮。

“葉片上浮法”探究光照強度對光合作用的影響①自變量是什么？如何設置？光照強度，臺燈瓦數相同，控制臺燈與燒杯之間的距離?；蛘吲_燈與燒杯之間的距離相同，控制臺燈的瓦數不同?！叭~片上浮法”探究光照強度對光合作用的影響②因變量是什么？如何檢測？光合速率單位時間內小圓葉片浮起的數量。③無關變量有哪些？a.小圓葉片的大小和數量b.溫度，用盛水玻璃柱吸收臺燈發(fā)出的熱量。c.CO2濃度，各燒杯中加入等量的濃度相同的稀NaHCO3溶液?！叭~片上浮法”探究光照強度對光合作用的影響①

②

③

④

⑤

⑥⑦

⑧

⑨

⑩【實驗儀器和試劑】臺燈燈泡的功率（W）404040臺燈與燒杯的距離（cm）102030葉片漂起的數量5min10min15min20min25min不同光照強度處理下葉片漂起的狀況（室溫：25℃）(1)葉片上浮的原因是_______________________________________________________________________________________________。(2)打孔時要避開

，因為其中沒有葉綠體，而且會延長圓形小葉片上浮的時間，影響實驗結果的準確性。(3)為確保溶液中CO2含量充足，圓形小葉片可以放入

溶液中。光合作用產生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，釋放氧氣，使葉肉細胞間隙充滿了氣體，浮力增大，葉片上浮大的葉脈NaHCO3【注意事項】控制溫度、光照強度相同，在各燒杯中加入不同濃度的NaHCO3溶液，可以用于探究CO2濃度對光合速率的影響。NaHCO3溶液濃度太高，使葉片滲透失水，不利于光合作用。實驗結論：光照強度影響光合作用強度，在一定光照強度范圍內，隨光照強度的增強，光合作用強度也增強?！叭~片上浮法”探究影響光合作用的因素①光照強度光照強度CO2吸收量CO2釋放量ABCA點：只呼吸不光合光補償點光飽和點OcO2CO2AB段：呼吸＞光合B點：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合1.A、B代表的細胞呼吸方式？2.限制C點內部和外部因素？CO2固定量CO2吸收量CO2釋放量O2產生量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?溫室生產中，適當增強

，以提高光合速率，使作物增產；光照強度溫室大棚一般選無色透明塑料薄膜遇到陰雨天時給溫室補充光照應當給予紅光或藍紫光。C.應用A.原理：CO2影響

反應階段，制約

的形成。B.曲線分析:暗C3A：CO2補償點A′：表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B點和B′點都表示CO2飽和點。C.應用：“正其行，通其風”，溫室內充CO2，即提高CO2濃度增加產量的方法。合理灌溉、施肥，可促進葉片面積增大，提高酶的合成速率，增加光合速率。生產上使用農家肥：原因是有機物在微生物的分解下產生了大量的CO2和無機鹽，同時釋放了熱能。

②CO2濃度A.原理：溫度通過影響

影響光合作用。B.曲線分析:酶的活性

③溫度C.應用：溫室栽培植物時，白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當

溫室內溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。降低AB段:B:BC:一定范圍內，光合速率隨溫度升高而升高此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降A.原理：水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的

，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內。介質B.曲線分析:圖1表明在農業(yè)生產中，可根據作物的需水規(guī)律，合理灌溉。圖2曲線中間E處光合作用強度暫時降低，是因為溫度高，蒸騰作用過強，部分氣孔關閉，影響了

的供應。CO2

④水分光照強度、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用（1）P點之前的限制因素是什么？PQ之間？（2）Q點之后的的限制因素是什么？有機肥中的有機物被土壤中的微生物分解成各種礦質元素，增加土壤肥力，另外還釋放出熱量和CO2，提高了大棚內的溫度和CO2濃度，有利于光合作用進行。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礦質元素應用：合理施肥（分解者將有機肥分解為二氧化碳和無機鹽）影響光合作用強度的因素及應用化能合成作用代謝類型同化作用異化作用自養(yǎng)異養(yǎng)光能自養(yǎng)(光合作用)化能自養(yǎng)需氧呼吸厭氧呼吸2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HNO2+O22HNO3+能量能量細菌利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物，稱為叫化能合成作用。CO2

+

H２O

(CH2O)+

O２

?化能合成作用酶硝化細菌硝化細菌自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉變成為自身組成物質，并儲存能量的一類生物1.同化作用類型異養(yǎng)生物：不能直接利用無機物制成有機物，只能把從外界攝取的現成的有機物轉變成自身的組成物質，并儲存能量的一類生物例如：人、動物、真菌、大多數細菌例如：植物、藍細菌（光合作用