新教材人教版高中生物必修一 5.4 第2课时光合作用的原理和应用 教学课件

1、 第4节第2课时 光合作用的原理和应用第5章 细胞的能量供应和利用 CO2+H2O (CH2O)+O2光能叶绿体指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。（一）光合作用概念：反应式：实质：合成有机物，储存能量探究光合作用原理的部分实验1.19世纪末 氧气 甲醛糖2.1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒CO2O2C + H2O甲醛（二）光合作用的原理(CH2O)（有H2O，无CO2）3.1937年，希尔高铁盐低铁盐希尔反应：O2全部来自于H2O吗？水的光解产生氧气。结论：光合作用产生的O2来自于H2O。4.1941年 鲁宾和

2、卡门（同位素标记法）结论：H2O H218O CO2 O2 O2 O2O2 O2 O2 C18O2O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2 O218O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 5.1954年，阿尔农结论：1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验： 在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 在光照时，叶绿体中生成了ATP。（三）光合作用过程划分依据:反应过程是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能

3、反应有光、无光都能反应光反应暗反应阅读课文P103104思考： 光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、物质变化、能量转换方面的内容H2O类囊体膜酶Pi ADPATP光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O O2 +H+光能ATP的合成：ADPPi能量（光能) ATP酶光能活跃的化学能场所：条件：物质变化能量变化H+NADPH的合成： H+NADP+ NADPHNADP+NADPH氧化型辅酶还原型辅酶色素O21946年开始，美国的卡尔文等用14CO2研究了植物在进行光合作用时CO2转化为糖的路线。 （1）向反应体系中充入一定量的14CO2,光照30秒后检测产物，检测到了

4、多种带14C标记的化合物。 （2）在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6). （3）光照时间为几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。 CO2转化成有机物过程中，C的转移途径是：CO2C3(CH2O)C5卡尔文循环暗反应阶段CO2的固定：CO2C5 2C3酶C3的还原：ATP ADP+Pi叶绿体的基质中活跃的化学能有机物中稳定的化学能2C3 (CH2O)酶糖类NADPH 、ATP、酶场所：条件：物质变化能量变化CO2 五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3叶绿体基质多种酶糖类ATPNADP+NADPHNADPH(CH2O)光

5、能H2OCO2还原（CH2O）叶绿体色素供氢酶供能多种酶参加催化暗反应（叶绿体基质）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+光反应（叶绿体类囊体薄膜）（三）光合作用过程光合作用中元素的转移H的转移：H2O NADPH (CH2O ) C的转移：CO2 C3 （CH2O）O的转移：CO2 C3 （CH2O）CO2+H2O* 光能叶绿体（CH2O）+O2*H2O* O2* 1.光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、发生的物质变化和能量转换等方面有什么区别？2.光反应阶段和暗反应阶段之间的物质和能量联系是怎样的？思考.讨论：光反应和暗反应区别和联系 光反应阶段暗反

6、应阶段（碳反应）场所条件物质变化能量变化联系项目叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质光、色素、酶多种酶2H2O O2+4NADPHADP+Pi+能量ATP光能ATP、NADPH中的化学能ATP、NADPH中的化学能糖类中的化学能光反应为暗反应提供ATP和NADPH暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料2C3CO2+C52C3NADPH(CH2O) +C5ATP过程讨论：叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化条件C3C5NADPH和ATP(CH2O)停止光照CO2供应不变光照不变停止CO2供应 增加减少增加减少减少减少减少增加光能H2OCO2还原（C

7、H2O）叶绿体色素供氢酶供能多种酶参加催化2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O C6H12O6+ 6O2能量（四）化能合成作用自养生物异养生物如人、动物、真菌及大多数的细菌。光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）以光为能源，以CO2和H2O（无机物）

8、为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。原料条件产物 CO2浓度 水 分 光 照 矿质元素 温 度(五）光合作用原理的应用1.光合作用的强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体探究实践探究环境因素对光合作用强度的影响探究光照强度对光合作用强度的影响1.打孔2.处理叶片3.自变量处理4.观察记录自变量实验对象因变量因果关系无关变量（对照实验）对照实验：除了一个因素外，_都保持相同的实验。对照试验一般要设置对照组和_。对照组：不经自变量处理；实验组：经过自变

9、量处理（施加或减除）其余因素实验组2.影响光合作用的因素（1）光照强度A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度。C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。光补偿点光饱和点AB段：光合呼吸真正光合速率=净光合速率+呼吸速率项目表示方法净光合速率（又称表观光合速率）O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量真正光合速率（又称实际光合速率）O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量呼吸速率（黑暗中测量）CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量1.间作套种2.通过轮作,延长光合作用时间3.通过合理密植,增加光合作用面

10、积4.温室大棚,使用无色透明玻璃5.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长.应用：（2）CO2浓度A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）；A点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；B和B点：CO2饱和点（两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）。应用：1.多施有机肥 2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等. 3.大田中还要注意通风透气.（2）CO2浓度（3）温度温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。应用：1.适时播种 2.温室栽培植物时,白天适当

11、提高温度,晚上适当降温. 3.植物“午休”现象的原因之一N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分 （4）矿质元素应用：合理施肥 （5）水 光合作用强度O时间A 7 12 14 181.水是光合作用的原料2.水是体内各种化学反应的介质3.水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体应用：预防干旱 合理灌溉多因子（光照强度、CO2浓度）与光合作用强度之间的关系曲线分析：Q点之前限制因素为横坐标所表示的因子，当到Q点时，想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。内因：外因：基因决

12、定酶种类数量不同水分（应用：合理灌溉）矿质元素（应用：合理施肥）温度：影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休”CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、 加干冰） 光质（光的颜色）光照 光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟） 光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间 苗、剪枝；适当升高光强度，间作套种（提高光能的利用率）不同植物光合作用不同；不同部位（叶）光合作用不同；不同叶龄的叶光合作用不同。影响光合作用因素总结（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）延长光合作用时间增加光合作用面积提高光能利用率控制光照强弱控制光质控制CO2供应控制必需矿质元素供应提高复种指数温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施农家肥，使用CO2发生器阴生植物阳生植物提高光合速率适时适量施肥3. 提高农作物产量措施1.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ） A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应D2.光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜 内膜 基质 类囊体膜 A B