【課件】光合作用的原理和應用課件高一上學期生物人教版必修1

這款“一葉子概念車”的動力原理是什么？它為什么不使用汽油呢？請總結(jié)光合作用的概念和總反應式（教材P102）5.4.2光合作用的原理和應用一、光合作用的原理1、探索光合作用原理的部分實驗(1)19世紀末(2)1928年，科學家發(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)化成糖。(3)1937年，希爾：結(jié)論:離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。①希爾的實驗說明水的光解產(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？答：不能說明。希爾反應僅說明了離體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實驗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希爾的實驗是否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應？答：希爾反應是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒有合成糖的另一種必需原料CO2，因此，該實驗說明水的光解并非必須與糖的合成相關，暗示著希爾反應是相對獨立的反應階段。(3)1937年，希爾：結(jié)論:離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。(4)1941年，魯賓和卡門:CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O①該實驗用了什么科學方法？此方法有什么好處？18O2O2同位素示蹤法②該實驗的自變量是什么？其他變量怎么處理？③該實驗能得出什么結(jié)論？光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自于H2O。自變量：同位素氧原子的標記位置不同④該實驗中，若只標記H2O中的O或只標記CO2中的O進行實驗，能否證明光合作用釋放的O2中的氧元素全部來自水？(5)1954年，阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。(6)1957年，發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。問：嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系。一、光合作用的原理2、光合作用過程：光反應階段暗反應階段條件場所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶多種酶①水的光解：②ATP的合成：①CO2的固定：②C3的還原：光反應為暗反應提供

，暗反應為光反應提供

。類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為NADPH和ATP中的活躍化學能NADPH和ATP中的化學能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定化學能NADPH、ATPNADP+、ADP+Pi聯(lián)系物質(zhì)能量光反應為暗反應提供

，暗反應將活躍化學能轉(zhuǎn)化為有機物中穩(wěn)定化學能。ATP中活躍化學能原料產(chǎn)物NADPH、ATP、CO2H2O、NADP+、ADP+PiNADPH、ATP、O2(CH2O)、NADP+、ADP+Pi下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A是_____,B是___,它來自于____的分解。②圖中C是____

，它被傳遞到___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_______，I表示_______，H為I提供__________。光H2OBACDEFGCO2JHIＯ2水NADPH葉綠體基質(zhì)作還原劑，還原C3ATP光能光反應NADPH和ATP色素C5C3糖類暗反應條件C3C5ATPNADPH(CH2O)光照減弱、CO2供應不變增加減少減少增加減少增加增加減少減少增加增加減少當條件改變時，在短時間內(nèi)C3、C5、ATP、NADPH含量變化？減少增加增加減少光照增強、CO2供應不變光照不變、CO2供應減少光照不變、CO2供應增加減少增加增加減少1、步驟及操作：(1)打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片。二、【實驗】探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響1、步驟及操作：(2)將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)

逸出。細胞間充滿了水，浮力減小，葉片

。氣體沉到水底二、【實驗】探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響1、步驟及操作：(3)將處理過圓形小葉片放入清水中，

保存。黑暗問：為什么要黑暗保存？答：防止實驗前葉片光合作用產(chǎn)生氧氣。光照強度不同，光合作用產(chǎn)生

速率不同。相同時間內(nèi)，葉片上浮數(shù)量

。1、步驟及操作：(4)取3只小燒杯，分別倒入富含

的清水。CO2光照下，綠色植物光合作用產(chǎn)生

。O2O2不同問：有哪些辦法可以提高清水中CO2濃度？1、步驟及操作：(5)向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，分別置于

光下(三盞燈與實驗裝置間距離的差值不宜過小)。強、中、弱

項目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強度葉片浮起數(shù)量110片20mL強210片20mL中310片20mL弱1、步驟及操作：(6)結(jié)果：2、結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷

。記錄相同時間內(nèi)小圓葉

?；蛴涗?/p>

。浮起相同數(shù)量小圓葉所用時間浮起數(shù)量多中少增強【拓展】若要探究CO2濃度對植物光合作用的影響，如何對本實驗進行改造？自變量是什么？三、光合作用的原理應用1、光合作用強度：是指植物在

內(nèi)通過光合作用制造

的數(shù)量?！锉硎痉椒ǎ河靡欢〞r間內(nèi)

或

的數(shù)量來定量表示。單位時間糖類原料消耗產(chǎn)物生成2、影響光合作用強度的因素：(1)植物自身因素:酶的種類與數(shù)量、色素種類、葉齡等(2)環(huán)境因素對光合作用的影響：光照強度、光質(zhì)、水分、礦質(zhì)元素（Mg合成葉綠素）；二氧化碳濃度；溫度；主要影響光反應主要影響暗反應主要影響酶的活性光照下，我們檢測到的O2量是綠色植物光合作用實際產(chǎn)生的總O2量嗎？表觀(凈)光合速率

O2葉肉細胞CO2吸收CO2（可以測得）釋放O2（可以測得）呼吸作用速率O2產(chǎn)生量CO2固定或消耗量有機物的制造量O2釋放量CO2吸收量有機物的積累量黑暗下O2吸收量黑暗下CO2釋放量黑暗下有機物的消耗量真正光合速率=-=-產(chǎn)生固定O2CO2光合速率

呼吸速率＞O2CO2只進行呼吸速率O2CO2光合速率

呼吸速率O2CO2光合速率

呼吸速率﹤﹦原理光照強度通過影響____反應產(chǎn)生ATP及NADPH的速率，進而影響____反應合成有機物的速率曲線模型及分析①A點：

，B點：

，C點：

；②AC段:光合速率隨光照強度的增強而

；③C點后光合速率隨光照強度的增加而

；④虛線所示為：

植物應用①溫室中可

提高光合速率；②

，可提高對光的利用率。2、外界（環(huán)境）因素：（1）單因素對光合速率的影響：①光照強度光暗呼吸作用強度光補償點光飽和點光飽和點：植物達到最大光合速率所需要的最小光照強度。光補償點:植物達到光合速率等于呼吸速率時，所對應的光照強度。原理光照強度通過影響____反應產(chǎn)生ATP及NADPH的速率，進而影響____反應合成有機物的速率曲線模型及分析①A點：

，B點：

，C點：

；②AC段:光合速率隨光照強度的增強而

；③C點后光合速率隨光照強度的增加而

；④虛線所示為：

植物應用①溫室中可

提高光合速率；②

，可提高對光的利用率。2、外界（環(huán)境）因素：（1）單因素對光合速率的影響：①光照強度光暗呼吸作用強度光補償點光飽和點增加不再變化陰生適當增大光照強度陰、陽生植物間作套種2、外界（環(huán)境）因素：

點是光飽和點；影響A點光合速率的因素是

；影響C點光合速率的因素是

。B光照強度CO2、溫度（1）單因素對光合速率的影響：①光照強度AB段形成原因是

；C點形成原因是

.

；

DE段形成原因是

。光照強度增強，光合速率增大光照強度減弱，光合速率減小溫度過高，蒸騰作用強，為減少水分散失，氣孔大量關閉，CO2供應減少2、外界（環(huán)境）因素：（1）單因素對光合速率的影響：①光照強度教材P106：拓展應用【例題】下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線中錯誤的結(jié)論是(

)A.曲線AB段表明光合作用強度隨光照增強而增強B.C點光合作用強度減弱是由于氣溫升高，氣孔關閉，參與暗反應的原料ATP供應大量減少，從而影響光合作用的強度C.DE段光合作用強度下降的主要原因是光照強度減弱D.從以上信息得知影響光合作用的外界因素是光照和溫度【例題】下圖曲線表示某植物在恒溫30℃、CO2濃度一定時光合速率與光照強度的關系，下列敘述錯誤的是(

)A.與b點相比較，c點時葉肉細胞中三碳化合物的含量降低B.若將CO2濃度降低，則葉綠體中NADPH合成速率將會變小，c點向左下方向移動C.當光照強度為X時，葉肉細胞中產(chǎn)生ATP的場所有葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體D.已知該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，在其他條件不變的情況下，將溫度調(diào)節(jié)到25℃，圖中a點將向上移動，b點將向右移動原理溫度通過影響__

的活性進而影響光合速率(主要是暗反應)曲線模型及分析

點對應的溫度為最適溫度；②AB段，隨溫度升高光合速率

；③BC段，隨溫度升高光合速率

。應用①冬天利用

，促進植物生長；②溫室中，

，減少夜晚有機物的消耗，有利于有機物的積累。酶B升高降低溫室大棚提高溫度增加晝夜溫差②溫度(3)CO2濃度、礦質(zhì)離子濃度：原理CO2濃度影響暗反應中

，礦質(zhì)離子影響與光合作用有關的色素、酶、膜結(jié)構的形成。曲線模型及分析①AB段(CD段)，隨CO2濃度(礦質(zhì)離子濃度)的增加光合速率

；②B點后，隨CO2濃度的增加光合速率

；③D點后，隨礦質(zhì)離子濃度的增加光合速率

(細胞

)。應用①

，以保證CO2的供給；②溫室中可使用CO2發(fā)生器，以提高CO2濃度；③

，補充土壤中的礦質(zhì)元素。CO2固定升高不再升高下降失水增加空氣流動合理施肥CO2補償點CO2飽和點【例題】下圖曲線表示某植物在恒溫30℃、CO2濃度一定時光合速率與光照強度的關系，下列敘述錯誤的是(

)A.與b點相比較，c點時葉肉細胞中三碳化合物的含量降低B.若將CO2濃度降低，則葉綠體中NADPH合成速率將會變小，c點向左下方向移動C.當光照強度為X時，葉肉細胞中產(chǎn)生ATP的場所有葉綠體、細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體D.已知該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，在其他條件不變的情況下，將溫度調(diào)節(jié)到25℃，圖中a點將向上移動，b點將向右移動（2）多因素對光合速率的影響P點，限制光合速率的因素為

；Q點，限制光合速率的因素為

；光照強度溫度【應用】在一定強度光照下，白天可適當提高

，

，提高光合速率；也可同時適當補充

，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加

，提高光合速率。溫度增加光合酶的活性CO2光照強度和CO2濃度(1)三條曲線在P點之前限制光合速率的因素分別是________

、________

、______。(2)三條曲線在Q點之后橫坐標所表示的因子_____(填“是”或“不是”)影響光合速率的主要因素，此時的限制因素分別是______、________、_______

_。(3)在北方的冬暖大棚中施用有機肥的益處包括________________________

(答出2點即可)。增加土壤肥力、增加大棚內(nèi)CO2濃度【例題】據(jù)圖分析多因素對光合作用的影響：光照強度光照強度溫度不是溫度CO2濃度光照強度CO2CO2四、解讀自然環(huán)境、密閉容器中植物光合作用曲線：1、自然環(huán)境：該圖與教材106頁中“拓展應用1題”有什么異同？①哪個點開始進行光合作用？②哪個點是光合速率等于呼吸速率？③哪個點是植物“午休”？④ef和gh下降的原因相同嗎？⑤哪個點是有機物積累量最多？2、密閉容器：四、解讀自然環(huán)境、密閉容器中植物光合作用曲線：①哪個點開始進行光合作用？②哪個點是光合速率等于呼吸速率？③哪個點是植物“午休”？④哪個點是有機物積累量最多？⑤一晝夜后有機物的總量變化是？五、光合速率與呼吸速率的測定：1、氣體體積變化法～測光合作用O2產(chǎn)生的體積或CO2消耗的體積：乙裝置在強光下植物進行光合作用和呼吸作用，紅色液滴

移的距離，可表示凈光合速率。甲裝置在黑暗條件下植物只進行呼吸作用，紅色液滴

移的距離，可表示呼吸速率。左右2、半葉法～測定光合作用有機物的產(chǎn)生量：“半葉法”的原理是將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射幾小時后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，計算MB－MA可表示

。黑瓶不透光，瓶中生物只能進行

；白瓶透光，瓶中生物可進行

。真正光合作用＝

（凈光合作用）

＋

（呼吸作用）3、黑白瓶法～測溶氧量的變化：呼吸作用光合作用和呼吸作用白瓶中氧氣增加量黑瓶中氧氣減少量黑、白瓶中初始的溶氧量為10mg/L光照強度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333六、化能合成作用（硝化作用）：1、概念：自然界中存在某些微生物(如

)，能利用體外環(huán)境中的某些

氧化時所釋放的

來制造

。硝化細菌有機物化學能問①：硝化細菌是自養(yǎng)生物？還是異養(yǎng)生物？問②：化能合成作用與光合作用最主要的區(qū)別是什么？