5.2光合作用与能量转化课件【知识精研+拓展延伸】高一上学期生物人教版（2019）必修1

光合作用与能量转化叶子概念车是一款能够充分利用太阳能、风能以及空气

中的二氧化碳从而产生电能驱

动的新能源汽车。车顶的大叶子是一部的光电转化器，能把太阳能转化为电能。叶子概念车光能转化为细胞能够利用的化学能的过程称为光合作用。绿叶中通过什么物质捕获并转化光能呢?白化苗由于不能形成叶绿素，无法进行光合作

用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。这说明光合作用需要色素去捕获光能。正常幼苗能进行光合作用制造有机养料白化苗

不能进

行光合

作用，

无法制

造有机养料捕获光能的色素玉米(白化苗)玉米(正常苗)1.为什么有些植物的叶片不是绿色的?2.为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢?虽绿色是因为叶子电含色素，到了秋天以变黄

兑明所食的色素很可能学习目标1.探究绿叶中色素的种类，说明各种色素的作用。(重、难点)2.说出叶绿体的结构和功能。

(

重

点

)新

】课

授一

、捕获光能的色素(一)实验：绿叶中色素的提取和分离1.实验原理提取

绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇

(或丙酮)原理

中，用无水乙醇提取色素。纸层析法：绿叶中色素在层析液(汽油)中的溶解度

不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，这样，绿

叶中的色素就在扩散过程中分开。分离

原理一、捕获光能的色素(一)实验：绿叶中色素的提取和分离1、实验原理思考：如何提取?如何分离色素?使用无水乙醇提取绿叶中的色素。纸层析法：不同色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。一、捕获光能的色素(一)实验：绿叶中色素的提取和分离2、目的要求①进行绿叶中色素的提取和分离②探究绿叶中含有几种色素四、方法步骤1.提取绿叶中的色素2.制备滤纸条3.画滤液细线4.分离绿叶中的色素5.观察和记录研磨

迅速、充分研磨：

防止溶剂挥发，充分

溶解色素单层尼龙布无水乙醇：提取色素二氧化硅：有助于研磨充分碳酸钙：防止研磨中色素被破坏过滤试管口塞紧

试管口加棉花防挥发1.提取绿叶中的色素剪碎加药品取经干燥处理的滤纸，将滤纸剪成长6cm,

宽

1cm

的滤纸条，

剪去一

端的两角

，在距离剪角

端

1cm

处用铅笔画一条剪去两角的目的是使层析液扩散均匀同时到达滤液细线

铅笔线2.制备滤纸条画铅笔细线横线要求：细直齐

防止色素带重叠而影响分离效果干燥后重复1—2次积累更多的色素滤液细线画滤液细线③画滤液细线要求：

层析液不能没及滤液线

防止色素溶解于层析液中而无法分离★培养皿加盖防挥发④分离绿叶中的色素插滤纸条讨论：滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎

样?

宽窄如何?这说明了什么?排序越上面，说明该色素在层析液的溶解度越高扩散速率越快。

色素带

越宽，说明该色素含量越

多

。胡叶ab⑤观察和记录胡萝卜素叶

黄

素叶绿素a

叶绿素b结果分析①从色素带的位置可知各种色素在层析液中溶解度

的高低依次是：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>

叶绿

素b。②从色素带的宽度可知各种色素的含量一般是：叶

绿素a

>叶绿素b

>叶黄素>胡萝卜素。胡萝卜素叶黄素

叶绿素a

叶绿素b实验注意事项1

、无水乙醇和层析液都是易挥发且有一定毒的有机溶剂，

所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，

尽量减少有机溶剂的挥发。3

、滤纸条一端剪去两个角是因为滤纸条边缘扩散快，中间扩散慢,保证使滤液能同步到达滤液细线2

、用干燥的定性滤纸，因为(其透性好，吸收滤液较多4

、滤液细线细、直、齐是防止色素带重叠而影响分离效果5

、重复画滤液细线2-3次，是为了积累更多的色素6、

层析时不要让滤液细线触及层析液，防止色素

溶解于展析液

)中而无法分离类

胡

萝

卜1/4绿叶中的色素叶

绿

素3/4胡芗卜素

(登黄叶黄素

(黄

色)叶绿素a

(董绿色)叶绿素b功能：吸收、传递和转化光能二、

说明色素的种类和功能素图：自然光通过三棱镜

图：自然光经过色素提取液后通过三棱镜现象：光屏出现明显的色光带

现象：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收绿叶中的色素能吸收光能，且主要吸收蓝紫光和红光。捕获光能的色素绿叶中色素的作用0

图：叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱

放长叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；

类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。类胡萝卜素叶绿素b叶绿素a吸收光能的百分比100501.正常银杏的叶为什么呈绿色?叶绿体中叶绿素的含量多，且对绿光吸收量最少，绿光被反射出来，所以呈绿色；2、

秋季为什么变黄了?秋季，叶片的叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。3.大棚种植蔬菜时，选择什么颜色的塑料薄膜最好?白色或无色

叶绿体色素具有吸收光能、

传递光能、

转化光能的作用这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢?色素的功能二

、叶绿体的结构和功能1.叶绿体结构

外膜

内膜色素分布：类囊体薄膜上酶分布：类囊体薄膜和基质而每个基粒都

含有两个以上

的类囊体，多者可达100个以上。叶绿

体内有如此多

的基粒和类体，极大地大了受光面积。每个基粒都由

一个个圆饼状

的囊状结构堆

叠而成。这些囊状结构称为

类囊体。吸收

光能的四种色

素就分布在类叶绿体结构模式图基质

基粒叶绿体的功能恩格尔曼的实验在没有空气的黑暗环境

中，用极细的光束照射水绵现象：好氧细菌只集中在被光

线照射的叶绿体附近。分析：光线照射部位进行光

合作用产生了氧气。现象：好氧细菌集中在叶绿体所有

受光部位。分析：产生氧气的部位是叶绿体。结论：氧气是叶绿体释放出来的，

叶绿体是绿色植物进行光合

作用的场所在没有空气的光亮环境中恩格尔曼实验的巧妙之处选材好。水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。设计妙。没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。叶绿体的功能叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有

许多进行光合作用所必需的酶。课本P101位于基粒上(少量)含光合酶位于基质中(大量)外膜所以说叶绿体是进行光合作用的结构基础。基质基粒(含色素)含光合色素—

位于基粒类囊体上总结叶绿体P101内膜叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多

进行光合作用所必需的酶。胡萝卜素(橙黄色)

叶黄素(黄色)叶绿素a(蓝绿色)叶绿素b

(黄绿色)叶绿素(吸收红光和

蓝紫光)含量约占3/4类胡萝卜素(吸收蓝紫光)含量约占1/4课堂小结A.四种色素都溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大B.丙、丁两种色素主要吸收蓝紫光和红光C.菠菜发黄的原因是色素甲、乙的含量减少D.水稻在开花时节，叶片中色素含量是(甲+乙)<(丙+丁)例1、如图表示新鲜菠菜叶中四种色素的相对含量及在滤纸条上的分离的情况，以下说法正确的是了与滤液细线

的相对距离甲乙

丙色素的相对含量典型例题】下列关于叶绿体的描述，正确的是

(D)A.

叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光B.

光学显微镜可以观察到类囊体C.

叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶D.

基粒由类囊体堆叠而成光合作用的原理和应用光合作用的概念光合作用是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。(1)光合作用的原料、产物、场所、条件是什么?原料：二氧化碳水

产物：糖类氧气场所：

叶绿体

条件：光，多种酶(2)你能用一个化学反应式表示出来吗?人们是如何发现光合作用过程的呢?阅读课本P102,

解决讨论题1/2/31839

美国科学家

鲁宾、卡门

同位素标记法结论：光合作用释放的氧气来自水。二、光合

作用的过

程光反应暗反应划分依据：反应过程是否需要光能O₂水在光下分解[H]叶绿体中的光合色素ATP酶条件：

光、酶、色素场所：

类囊体的薄膜上过程：光能→→

ATP

中活跃化学能光反应阶段光能H₂QADP+Pi暗反应阶段条件：多种酶场所

：叶绿体基质过程：能量

ATP中活跃的化学能→→糖类中稳定的化学能供氢酶供能酶多种酶参加催化卡

尔

文

循

环(CH₂O)

糖类-ATP定C5还原物

质2C₃-CO₂ADP+Pi[H]固光合作用总反

光能H₂O：C应1802[H]

供氢ATP

供能酶ADP+Pi水在光下分解叶绿体中的色素叶绿体

(CH₂O)+O₂2C₃多种酶参加催化还原H₂

18Q光能M光反应阶段(叶绿体类囊体薄膜)暗反应阶段(叶绿体基质)5(CH₂

180)C1802固定条件₃₅[H]和ATP(CH₂O)合成量停止光照，CO₂不变增加减少减少或没有减少或没有突然光照，CO₂不变减少增加增加增加光照不变停止CO₂供

应减少增加增加减少或没有光照不变，CO₂增加增加减少减少增加讨论：

条件变化时，各种物质合成量的动态变化。CC项目光反应阶段暗反应阶段别场所类囊体的薄膜上叶绿体的基质中条件需光、色素和酶ATP、CO2\NADPH,需物质变化水的光解：2H₂O光4[H]+O₂CO₂

的固定

多种醇C₅

→2C₃[H],ATPC₃

的

还

原

：2C3

酶

(CH₂O)酶ATP

ADP+Pi能量

转化光能转变为ATP中活跃

的化学能ATP中活跃的化学能转化为糖

类等有机物中稳定的化学能联系1.光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP2.暗反应是光反应的继续，为光反应提供合成ATP的原料ADP和Pi3.两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系光反应阶段与暗反应阶段的比较P104整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么?光合作用的实质：合成有机物，储存能量。转变物质变化：

无机物

有机物能量变化：光能

转变

糖类等有机物中的

化学能特别说明：光合作用的产物除糖类和氧外，还有氨基

酸、脂肪等有机物三、

光合作用的意义①把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质，而

且是人和动物的食物来源.②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的能量来源.③维持了大气成分的基本稳定(四)、化能合成作用异养生物：

不能直接利用无机物制成有机物，

只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自

身的组成物质，并储存了能量的一类生物自养生物：

能够直接把从外界环境摄取的无

机物转变成为自身的组成物质，并储存了能

量的一类生物(四)、化能合成作用——氧

化某些无机物所释放的能量来制造有机物6CO₂+6H@

2C₆H₁₂O₆+6O₂

同步P113例如：

硝化细菌硝化细菌2NH₃+302能量

硝化细菌2HNO₂+2H₂O+2HNO₃+

能量2HNO₂项目光合作用化能合成作用能量来源光能氧化无机物释放的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无机物合成有机物来源去路[H]光合作用水的光解用于暗反应C3的还原有氧呼吸有机物分解与02结合生成水ATP光合作用ADP+Pi+光能ATP用于C3的还原，转换成

有机物中稳定的化学能有氧呼吸有机物分解

释放的能量用于各种需能的

生命活动光合作用与细胞呼吸过程中【H]

和ATP

的来源、去路的比较只用

于自

身物

质合

成

，

不用

于生

命活

动位在叶绿体中依次为(

B

)①

外膜

②内膜

③基质

④类囊体膜

A.③②

B.③④

C.①②

D.④③例2、科学家用14C标记二氧化碳，发现碳原子在一般植物体内光合作用中的转移途径是(

D

)A.

二氧化碳→叶绿素→葡萄糖B.

二氧化碳→ATP→葡萄糖C.

二氧化碳→五碳化合物→葡萄糖D.

二氧化碳→三碳化合物→葡萄糖例1、

光合作用过程中，消耗ATP和产生ATP

的部光合作用原理的应用新疆哈密瓜以“甜”著称。新疆哈密瓜为什么那么甜?思考：

1、影响光合作用的因素有哪些?2、

如何表示“光合作用强度”?CO₂CsC₆

H1₂O₆光合作用的过程H₂Q水的光解ATP酶ADP

+

Pi2C多种酶参加催化O₂.叶

绿

体中的

色

素[H]·影响光合作用强度的因素：内因：

色素的含量、酶的数量和活性外因：

光照强度、

CO₂

浓度、温度、水分、矿质元素等·光合作用强度(光合速率)的表示方法：用单位时间内反应物的“消耗量”或生成物的“产生量”表示①曲线分析：P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。Q

点：横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。多因子对光合速率的影响的分析思路·★光照强度是影响光合作用的主要因素。图解图说

|探究：光照强度对光合作用的影响1、实验流程打出小圆形叶片(30片):用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径=1cm)↓抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O₂

等)将小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，

不同光强

照射对照实验及结果：

小圆形叶片浮上来(1)分析实验中叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因：①叶片下沉的原因：

叶片中的气体被抽出

②光照后上浮的原因：

叶片通过光合作用产生了氧气

(2)实验中观察的指标(因变量):单位时间内叶片浮起的数量 研教材

|

互动探究

探究点一

光照强度对光合作用的影响1.

探究光照强度对光合作用强度的影响读教材自主梳理

研教材互动探究

理教材网络构建项目

烧杯小圆形叶片加富含CO₂

的清水光照

强度叶片浮起数量甲10片20mL强多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少(2)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的

0₂

多，浮起的多)。3.实验结果和结论(1)实验结果光合作用的强度：可以通过一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO₂等原料的消耗或O₂

、

(CH₂O)等产物的生成数量来表示。由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。示，据图判断生理过程。O₂Co₂

O₂CO₂①

②

③

④图①:表示黑暗中，只进行细胞呼吸；图②:表示细胞呼吸速率>光合作用速率；图③:表示细胞呼吸速率=光合作用速率；图④:表示细胞呼吸速率<光合作用速率。光合作用与细胞呼吸之间的气体变化下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图A点：

只进行呼吸作用B点：

光合=呼吸(光补偿点)C点：

光合作用达到最大AB段：

光合<呼吸真正光合速率=净光合速率+呼吸速率阴生植物的光补偿点、光饱和点

小于

阳生植净光合速率光照强度1.光照强度CO₂

D影

响

光

合

作

用

强

度

的

因

素B

∠呼吸

速率BC段：

光合>呼吸CO₂

释

放C光补偿点8

光饱和点0B

光照强度

A

在黑暗条件下细胞呼吸所放出的

CO₂

量光合作用强度增强：光补偿点左移光饱和点右移光合作用强度减弱：光补偿点规

律右移光饱和点左移与阳生植物相比阴生植物CO₂

光补偿点和光饱和点都相应左移

技法提炼·

(1)光补偿点与光饱和点的移动规律应用：控制好光强措施：①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上；②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树

种的搭配等。·★大棚中增加CO,浓度提高作物光合作用。曲线分析：CO₂浓度很低时，绿色植物不能进行光合作用，

A进行光合作用所需CO₂

的最低浓度。CO₂

饱和点(B)光合速率和呼吸速率相等时的CO₂浓度称为CO₂补偿点

(A

点

)2.CO₂浓度真正光合速率应用：温室栽培时适当提高CO₂

的浓度措施：①多施有机肥或农家肥；②大田生产“正其行，通其风”,即为提高CO₂浓度、增加产量；③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH₄HCO₃)。3、

温度

—

—

影响酶的活性①光合作用是在

酶

的催化下

的，温度直接影响

酶的活性②B点表示：此温度条件下，光合速率最高应用：

白天适当升温提高光合速率夜晚适当降温降低呼吸速率超过最适温度，光合速率随温度升高而下降③BC段表示：·★缺水时气孔关闭，影响CO,进入叶肉细胞，使光合速率下降。4.水OA段：在一定范围内，水越充是用光命作用速率越快1、光合作用的原料2、

植物体内各种生化反应的介质；

10

123A熊鹏客及鬼开温度过高，气孔关用

CO₂供应不足光合速率下降对间：盛夏光合速率A4.

矿

质

元

素

合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。N:

酶及ATP的重要组分P:

磷脂、ATP

的重要组分；维持叶绿体膜的正常结构和功能Mg:

叶绿素的重要组分K:

既使茎秆健壮抗倒伏，同时又促进淀粉的形成和向储存器官(块茎)的运输。探究点二

光合作用和细胞呼吸的关系·

1

.

光

合

作

用

与

有

氧

呼

吸

的

联

系ATR[H]ATP

ADP+PiADP+Pi吸收主要在线粒体有氧呼吸→CO₂释放在叶绿体各项生

命活动光合作用