光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2課時(shí)課件-高一上學(xué)期生物人教版必修1

第五章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)換（第2課時(shí)）1光合作用的概念及探索歷程光合作用原理的應(yīng)用2光合作用原理的應(yīng)用和影響因素探究一光合作用的概念及探索歷程綠色植物通過(guò)________，利用______，將________________轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的_________，并且釋放出________的過(guò)程。葉綠體光能二氧化碳和水有機(jī)物氧氣光合作用釋放的氧氣是來(lái)自原料中的水還是二氧化碳呢？我們先來(lái)分析科學(xué)家做過(guò)的一些實(shí)驗(yàn)。CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O26CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體光合作用的概念及反應(yīng)式【任務(wù)1】場(chǎng)所條件原料(1)概念:(2)反應(yīng)式：過(guò)渡產(chǎn)物產(chǎn)物光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)【任務(wù)2】1928年甲醛對(duì)植物有毒，甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖

CO2O2C+H2O甲醛19世紀(jì)末甲醛→糖資料1O2水鐵鹽或其他氧化劑氧化劑被還原葉綠體離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱希爾反應(yīng)。光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)【任務(wù)2】希爾反應(yīng)資料2(1)希爾實(shí)驗(yàn)可以證明O2來(lái)自H2O，能否確定O2全部來(lái)自H2O？不能，沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)干擾，也沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。(2)希爾實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)檢測(cè)到糖的生成。若向懸浮液中通CO2，光照條件下就能檢測(cè)到糖生成。說(shuō)明光合作用生成

和生成

是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程。氧氣糖(1)實(shí)驗(yàn)中的自變量是什么？因變量如何檢測(cè)？(2)分析魯賓和卡門(mén)做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？同位素18O的標(biāo)記的物質(zhì)不同測(cè)定產(chǎn)生氧氣的相對(duì)分子質(zhì)量光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來(lái)自H2O，而并不來(lái)源于CO2。光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)【任務(wù)2】1941年美國(guó)魯賓和卡門(mén)實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）資料31954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)等用游離的葉綠體做實(shí)驗(yàn)。在給葉綠體光照時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系供給ADP、Pi時(shí)，體系中就會(huì)有ATP的產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。光照條件下，水光解的同時(shí)，ADP和Pi合成ATP。(2)根據(jù)資料中實(shí)驗(yàn)，你可以得出什么結(jié)論？光合作用原理的探索實(shí)驗(yàn)【任務(wù)2】阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)資料42H2OO2+4NADPH+能量ADP+PiATP光能葉綠體(1)嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系？光合作用過(guò)程的示意圖根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)分析光合作用的過(guò)程【任務(wù)3】光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O1/2O2+2H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化:能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADPH、ATP中活躍的化學(xué)能NADP++H+

NADPHNADPH合成:酶分析光合作用的過(guò)程【任務(wù)3】(1)光反應(yīng)類囊體膜酶色素實(shí)驗(yàn)過(guò)程(2)連續(xù)60s取樣，將藻類細(xì)胞置于熱酒精中(3)分離溶解物中的分子三碳化合物多種產(chǎn)物：C3、C5、C6等5秒內(nèi)60秒后請(qǐng)據(jù)此大致描述CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物過(guò)程中，C的轉(zhuǎn)移途徑。CO2→C3

→C6C5(1)向藻類細(xì)胞光合作用的原料中加入14CO2(4)進(jìn)行放射性顯影，以確定放射性的部位時(shí)間順序依次出現(xiàn)的放射性物質(zhì)代表了暗反應(yīng)過(guò)程中各種產(chǎn)物依次出現(xiàn)的順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果情境二光合作用產(chǎn)物除O2，還有糖類等有機(jī)物。20世紀(jì)40年代，科學(xué)家卡爾文等用小球藻作實(shí)驗(yàn)材料，利用同位素示蹤法追蹤了CO2中C的轉(zhuǎn)移路徑。CO2葉綠體基質(zhì)多種酶葉綠體的基質(zhì)中場(chǎng)所：NADPH、ATP、酶條件：①CO2的固定：CO2＋C52C3酶②C3的還原：物質(zhì)變化能量變化：2C3C5CO2的固定有機(jī)物(CH2O)C3的還原NADPHATP(2)暗反應(yīng)階段核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）三磷酸甘油酸ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP

ADP+Pi2C3(CH2O)酶糖類NADP+NADPH分析光合作用的過(guò)程【任務(wù)3】(3)嘗試構(gòu)建光合作用過(guò)程模型光反應(yīng)還原O2H2ONADPHATPADP+PiNADP+C3C5暗反應(yīng)固定多種酶參加催化水在光下的分解類囊體膜上的色素光能CO2（CH2O）ATP、ADP分別從哪里轉(zhuǎn)移到哪里？ATP從類囊體薄膜轉(zhuǎn)移葉綠體基質(zhì),ADP從葉綠體基質(zhì)轉(zhuǎn)移到類囊體薄膜分析光合作用的過(guò)程【任務(wù)3】(3)嘗試構(gòu)建光合作用過(guò)程模型光反應(yīng)還原O2H2ONADPHATPADP+PiNADP+C3C5暗反應(yīng)固定多種酶參加催化水在光下的分解類囊體膜上的色素光能CO2（CH2O）寫(xiě)出以下元素的轉(zhuǎn)移去向？分析光合作用的過(guò)程【任務(wù)3】①H:

;H2O→NADPH→(CH2O)②C:

;CO2→C3→(CH2O)③O:

;CO2→C3→(CH2O）H2O→O2光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段反應(yīng)場(chǎng)所需要條件反應(yīng)速度物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)較快較緩慢光、光合色素、酶ATP中活躍的化學(xué)能、NADPH的能量光能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能水的光解,ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的還原光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為其提供NADPH和ATP；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+

。(4)比較光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段分析光合作用的過(guò)程【任務(wù)3】不需要光照、需要酶NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）CO2濃度不變，光照減弱光照不變，CO2濃度下降減少增加減少減少增加增加減少減少(5)分析外界條件的變化對(duì)相關(guān)物質(zhì)含量的影響分析光合作用的過(guò)程【任務(wù)3】1.下列關(guān)于光合作用探究歷程的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，且氧氣中的氧元素完全來(lái)自水B．在恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)中，受到均勻光照，好氧菌分布在水綿帶狀葉綠體所有受光照部位C．魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)中，改變水中H218O的所占比例，植物釋放的18O2的所占比例也隨之改變D．供給小球藻14CO2，葉綠體內(nèi)的三碳化合物首先出現(xiàn)14CA對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練課堂檢測(cè)2.下列關(guān)于光合作用過(guò)程的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．光合作用過(guò)程分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段B．光反應(yīng)階段是在葉綠體類囊體的薄膜上進(jìn)行的C．暗反應(yīng)階段是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的D．暗反應(yīng)階段，光能被轉(zhuǎn)化成ATP和NADPH中的化學(xué)能D對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練課堂檢測(cè)探究二光合作用的應(yīng)用和影響因素光質(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CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2請(qǐng)根據(jù)光合作用反應(yīng)式,從內(nèi)、外因分析影響光合作用強(qiáng)度的因素有哪些？CO2濃度氣孔開(kāi)閉情況水分光酶的種類、數(shù)量色素的種類和含量植物自身因素（遺傳特性、葉齡、葉面積指數(shù)）光（強(qiáng)度、時(shí)間、光質(zhì)）ＣＯ2濃度礦質(zhì)元素水分內(nèi)因外因影響因素光合作用的強(qiáng)度：指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造糖類的數(shù)量。情境三如圖是探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響裝置示意圖，探討下列問(wèn)題情境三(2)實(shí)驗(yàn)原理:探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響【任務(wù)3】葉片含空氣上浮葉片下沉O2充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮抽氣光合作用產(chǎn)生O2自變量：光照強(qiáng)弱因變量：光合作用強(qiáng)度相同時(shí)間小圓形葉片浮起的數(shù)量利用小燒杯與光源的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度控制方法檢測(cè)方法無(wú)關(guān)變量(3)實(shí)驗(yàn)變量:探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響單位時(shí)間

,探究

與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系①實(shí)驗(yàn)葉片：同種、生長(zhǎng)狀況相同、小圓形葉片大小相同、等量…②NaHCO3溶液：等量，相同濃度圓形葉片浮起數(shù)量的多少光照強(qiáng)度(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程:探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響【任務(wù)3】器材:打孔器目的:制備圓形小葉片30片器材:注射器目的:使圓形小葉片內(nèi)的氣體溢出條件:放在黑暗處原因:細(xì)胞間隙充滿水取3只小燒杯，分別倒入20mICO2緩沖液、10片圓形小葉片分別對(duì)這三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照取材排氣沉水分組光照觀察不同光照強(qiáng)度處理下葉片漂起的狀況（室溫：25℃）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)。臺(tái)燈燈泡的功率（W）404040臺(tái)燈與燒杯的距離（cm）102030葉片漂起的數(shù)量5min00010min98715min109920min13101025min13109探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響【任務(wù)3】(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABCE呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)D曲線模型:光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響【任務(wù)3】B:

;D:

;AB:

;BC:

;A：

;(1)以下代表的生物學(xué)意義分別是什么?(2)OA段的含義是什么?其大小主要受哪種環(huán)境因素的影響?0A段代表呼吸作用強(qiáng)度。其大小主要受溫度的影響只進(jìn)行呼吸作用光合作用強(qiáng)度<呼吸作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度>呼吸作用強(qiáng)度光合速率開(kāi)始達(dá)到最大時(shí)外界的光照強(qiáng)度AC段限制因素：光照強(qiáng)度曲線模型:光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響【任務(wù)3】(3)AC和CE段的限制因素分別是什么？光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABCE呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)CE限制因素：CO2濃度、溫度等）D(4)若光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃,這是在25℃測(cè)得的曲線,若溫度升至30℃,曲線中A點(diǎn)、B點(diǎn)將如何變化?A點(diǎn)下移,B點(diǎn)右移(5)若圖為陽(yáng)陰生植曲線圖，請(qǐng)補(bǔ)充陰生植物曲線圖？曲線模型:光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響【任務(wù)3】(6)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得一片葉子在不同光照強(qiáng)度下氣體吸收和釋放的情況如右圖所示。那么曲線AB段(不包括A、B兩點(diǎn))中哪些過(guò)程是存在的(用右圖字母表示)?c、d、e、f(7)凈光合速率是在光照條件下測(cè)量得出的，可以用CO2的吸收量、O2的釋放量、有機(jī)物的積累量來(lái)表示。若曲線圖中，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2釋放量為-2，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2吸收量為5，則C點(diǎn)時(shí)，真正的(總)光合速率是

。7曲線模型:光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響【任務(wù)3】0CO2吸收CO2釋放ABCE呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)（限制因素：CO2濃度、溫度等）D凈光合速率總光合速率呼吸速率實(shí)際光合速率=凈光合速率+呼吸速率利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用。例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2在自然界中，除了光合作用以外，還有其他制造有機(jī)物的方式嗎？放能電子顯微鏡下的一種硝化細(xì)菌（放大5000倍）化能合成作用1.如圖所示裝置可用來(lái)探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響。根據(jù)該圖的材料及設(shè)置，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．葉圓片上浮說(shuō)明葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度B．可通過(guò)調(diào)整