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

光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用如何將化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)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(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。1①

19世紀(jì)末②

1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖類。?光合作用的探究歷程希爾反應(yīng)結(jié)論：水的光解產(chǎn)生氧氣；討論1：該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明O2全部來自于H2O嗎？不能說明，該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)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(zhì)的干擾，也并沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移?？梢?，因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2，糖類合成時(shí)需要CO2中的碳元素。氧氣產(chǎn)生和糖類合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。討論2：能否說明水的光杰與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？（有H2O，無CO2）高鐵鹽低鐵鹽1941年，魯賓和卡門用同位素示蹤標(biāo)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(jié)論：光合作用釋放的氧來自水，并不來源于CO21954年，美國阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)：在給葉綠體光照時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi等物質(zhì)時(shí)，體系中就會(huì)有ATP出現(xiàn)。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。

結(jié)論：光照時(shí)，葉綠體中生成了ATP。總結(jié)

上述實(shí)驗(yàn)表明，光合作用釋放的氧氣中的氧來自水，氧氣產(chǎn)生和糖類合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)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(yīng)的關(guān)系：1.將一株質(zhì)量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時(shí)間后植株達(dá)到40g，其增加的質(zhì)量來自A.水、礦質(zhì)元素和空氣 B.光、礦質(zhì)元素和水C.水、礦質(zhì)元素和土壤 D.光、礦質(zhì)元素和空氣√根據(jù)是否需要光能，可以概括的分為光反應(yīng)(lightreaction)和暗反應(yīng)(darkreaction)，暗反應(yīng)也稱為碳反應(yīng)(carbonreaction)。?光合作用的過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)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(dòng)方向？從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)；NADP+和ADP、Pi的呢？從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜；NADPH的作用？1.活潑的還原劑；2.儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用；光能→ATP和DADPH活潑的化學(xué)能光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系？?光合作用的過程1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)在所需條件、進(jìn)行場(chǎng)所、物質(zhì)變化和能量變化分別是什么？項(xiàng)目光反應(yīng)暗反應(yīng)場(chǎng)所葉綠體_________________________條件___、色素、酶酶、_____________等物質(zhì)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(zhì)光［H］、ATPO2＋［H］2C3能量變化

CO2的固定

C3的還原2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？物質(zhì)：光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH供暗反應(yīng)C3的還原，而暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi、和DADP+。能量：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)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(yīng)（葉綠體基質(zhì)）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+光反應(yīng)（葉綠體類囊體薄膜）如何分析葉綠體中C3、C5、NADPH、ATP的動(dòng)態(tài)變化？光照增強(qiáng)CO2供應(yīng)不變光照減弱CO2供應(yīng)不變？光照不變CO2供應(yīng)增加？光照不變CO2供應(yīng)減弱？知識(shí)拓展：光反應(yīng)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(shí)葉肉細(xì)胞內(nèi)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(shí)間后，分析18O放射性標(biāo)記，最先（）A、在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn)B、在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn)C、在植物體內(nèi)的淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)中均可發(fā)現(xiàn)D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn)D9、某科學(xué)家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(qǐng)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(dāng)突然停止光照時(shí)，F(xiàn)

，G

.（增加或減少）Ｏ2水[H]基質(zhì)作為還原劑，還原C3ATP色素吸收的光能光反應(yīng)[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(chǎn)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(qiáng)度相等那相應(yīng)物質(zhì)不會(huì)積累。

?光合作用和呼吸作用的關(guān)系CO2＋H２O

(CH2O)＋O２

光能葉綠體1.光合作用速率(光合作用強(qiáng)度):概念：簡單地說，指植物在________內(nèi)通過光合作用__________的數(shù)量.單位時(shí)間制造糖類產(chǎn)生O2利用CO2測(cè)凈光合速率：將植物置于密閉容器，并置于光下，測(cè)定容器內(nèi)O2釋放量或CO2吸收量或糖類積累量；測(cè)呼吸速率：將植物置于密閉容器，并置于黑暗中，測(cè)定容器內(nèi)O2消耗量、CO2產(chǎn)生量、有機(jī)物消耗量；

?光合作用原理的應(yīng)用實(shí)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(qiáng)度、溫度、CO2濃度、影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用水過多，無氧呼吸（光照時(shí)間長短）葉綠素、酶的合成、細(xì)胞失水環(huán)境中CO2濃度、葉片氣孔導(dǎo)度原理：利用“真空滲入法”排除葉肉細(xì)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(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。

“葉片上浮法”探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響①自變量是什么？如何設(shè)置？光照強(qiáng)度，臺(tái)燈瓦數(shù)相同，控制臺(tái)燈與燒杯之間的距離?；蛘吲_(tái)燈與燒杯之間的距離相同，控制臺(tái)燈的瓦數(shù)不同?！叭~片上浮法”探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響②因變量是什么？如何檢測(cè)？光合速率單位時(shí)間內(nèi)小圓葉片浮起的數(shù)量。③無關(guān)變量有哪些？a.小圓葉片的大小和數(shù)量b.溫度，用盛水玻璃柱吸收臺(tái)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(qiáng)度對(duì)光合作用的影響①

②

③

④

⑤

⑥⑦

⑧

⑨

⑩【實(shí)驗(yàn)儀器和試劑】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5min10min15min20min25min不同光照強(qiáng)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(shí)要避開

，因?yàn)槠渲袥]有葉綠體，而且會(huì)延長圓形小葉片上浮的時(shí)間，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)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(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，釋放氧氣，使葉肉細(xì)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(xiàng)】控制溫度、光照強(qiáng)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(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)論：光照強(qiáng)度影響光合作用強(qiáng)度，在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也增強(qiáng)?！叭~片上浮法”探究影響光合作用的因素①光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度CO2吸收量CO2釋放量ABCA點(diǎn)：只呼吸不光合光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)OcO2CO2AB段：呼吸＞光合B點(diǎn)：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合1.A、B代表的細(xì)胞呼吸方式？2.限制C點(diǎn)內(nèi)部和外部因素？CO2固定量CO2吸收量CO2釋放量O2產(chǎn)生量O2釋放量O2消耗量有機(jī)物制造量有機(jī)物積累量有機(jī)物消耗量?溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)

，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；光照強(qiáng)度溫室大棚一般選無色透明塑料薄膜遇到陰雨天時(shí)給溫室補(bǔ)充光照應(yīng)當(dāng)給予紅光或藍(lán)紫光。C.應(yīng)用A.原理：CO2影響

反應(yīng)階段，制約

的形成。B.曲線分析:暗C3A：CO2補(bǔ)償點(diǎn)A′：表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B點(diǎn)和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。C.應(yīng)用：“正其行，通其風(fēng)”，溫室內(nèi)充CO2，即提高CO2濃度增加產(chǎn)量的方法。合理灌溉、施肥，可促進(jìn)葉片面積增大，提高酶的合成速率，增加光合速率。生產(chǎn)上使用農(nóng)家肥：原因是有機(jī)物在微生物的分解下產(chǎn)生了大量的CO2和無機(jī)鹽，同時(shí)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(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)

溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸速率，保證植物有機(jī)物的積累。降低AB段:B:BC:一定范圍內(nèi)，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(chǔ).原理：水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的

，如植物缺水導(dǎo)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(jìn)入植物體內(nèi)。介質(zhì)B.曲線分析:圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)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(qiáng)度暫時(shí)降低，是因?yàn)闇囟雀?，蒸騰作用過強(qiáng)，部分氣孔關(guān)閉，影響了

的供應(yīng)。CO2

④水分光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對(duì)光合作用的綜合作用（1）P點(diǎn)之前的限制因素是什么？PQ之間？（2）Q點(diǎn)之后的的限制因素是什么？有機(jī)肥中的有機(jī)物被土壤中的微生物分解成各種礦質(zhì)元素，增加土壤肥力，另外還釋放出熱量和CO2，提高了大棚內(nèi)的溫度和CO2濃度，有利于光合作用進(jìn)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(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸Mg：葉綠素的重要組分⑤礦質(zhì)元素應(yīng)用：合理施肥（分解者將有機(jī)肥分解為二氧化碳和無機(jī)鹽）影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)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(xì)菌利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物，稱為叫化能合成作用。CO2

+

H２O

(CH2O)+

O２

?化能合成作用酶硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機(jī)物轉(zhuǎn)變成為自身組成物質(zhì)，并儲(chǔ)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(jī)物制成有機(jī)物，只能把從外界攝取的現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存能量的一類生物例如：人、動(dòng)物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌例如：植物、藍(lán)細(xì)菌（光合作用