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必修1

光合作用与能量转化捕获光能的色素和结构

光合作用的原理和应用植物工厂2:

为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件?影响光合作用的因素很多，既有植物本身的因素，又有外界因素的影响。

二氧化碳浓度、营养液成分、温度都对植物的光合作用有影响。1:靠人工光源生产蔬菜有什么好处?自然光源不可控制，当自然环境中光照不足时，植物的光合作用就会受到影响从而导致

减产，人工光源的强度和色光均是可控的可

以根据植物的生长情况调整捕获光能的色素捕获光能的色素高等植物而言，

叶

片是光合作用

的主要器官为什么白化苗不能正常生长?缺少色素不能正常进行光合作用分离：各种色素在层

析

液中

的溶

解

度不同，溶解度越高在层析纸上的扩散速度越快2:实验方法：

过滤法、

纸层析法捕获光能的色素

探究.实践：思考：可用什么替代无水乙醇?提取：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中绿叶中色素的提取与分离1:实验原理：捕获光能的色素3:实验步骤：(1)提取色素及时用棉塞将

试管口塞严+无水乙醇，研磨+SiO₂+CaCO₃过滤剪碎画：在距离底端1cm

处用铅笔画细线画：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀

的画出细线，待滤液干后，

再

重

复1-2次分离：将滤纸条有滤液细线的一端朝下插入层析液中随后用棉花塞紧试管口制备滤纸条

3:实验步骤：(2)分离色素(纸层析法)剪：干燥的定性滤纸剪去两

角铅笔细线剪两角捕获光能的色素干燥的滤纸条分离：

将滤纸条有滤液细线的一端朝下插入层

析液中随后用棉花塞紧试管口注意：

不得将滤液细线触及层析液3:实验步骤：(2)分离色素(纸层析法)分离绿叶中色素的实验装置1.层析液液面2.滤液细线

捕获光能的色素

胡萝卜素叶

黄

素叶绿素a

叶绿素b捕获光能的色素3:实验结果：溶解度：胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>

叶绿素b含量：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类胡萝卜素(1/4)捕获光能的色素叶绿素(3/4)3:实验结果：绿叶中的色素主要吸收(

红光、蓝紫光

(

绿光

)吸收少捕获光能的色素4种色素对光的吸收有何差别?红光区、蓝紫光区出现了暗带)

,

对光谱胡萝卜素和叶黄素主要吸

收

(

蓝紫光叶绿素a与叶绿素b吸收蓝紫光、红光色素的功能：

吸收、传

递、转化光能波长/nm图5-

12

叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱捕获光能的色素吸收光能的百分比/%100为什么夏天树叶绿?而秋天叶子黄?捕获光能的色素胡萝卜素C、H叶黄素C、H、O叶绿素aC、H、O、

N、Mg叶绿素bC、H、O、

N、M

g捕获光能的色素影响叶绿素合成的因素：

光照、温度、必需元素

(N

、Mg

等

必需元素)1881年恩格尔曼实验1:为什么要放在没有空

气的小室中?2:该实验有何巧妙之处?2:该实验的结论?叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧

捕获光能的色素波长/nm恩格尔曼第二个实验的示意图叶绿体主要吸收红光和

蓝紫光捕获光能的色素仅靠恩格尔曼水绵实验能得出：

叶绿体是光合作用的场所这一结论吗?仅证明叶绿体吸收光能能产生氧气，不能证明光合作用其他产物在叶绿体，所以不能证明叶绿体是光合作用的场所1954年科学家才证明叶绿体是光合作用的场所捕获光能的色素

双层膜基质：

DNA、RNA、

核糖体、酶内膜中有基粒：类囊体堆叠(增大内膜面积),

含色素、酶外膜膜间隙-内膜基质基粒类囊体基质类囊体类囊体腔捕获光能的色素叶绿体的结构适于进行光合作用基粒基质类囊体1g菠菜叶片中的类囊体总面积有60m²结构类囊体万物生长靠太阳光合作用的原理和应用

光合作用的原理

1:概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存能量的有机物并释放氧气的过程。1:叶绿体如何将光能转化为化学能?2:光合作用生成的氧气来源于水还是二氧化碳?2:过程：19世纪末，科学界普

遍认为在光合作用中，

CO₂分子和0被分开，O₂被释放，C与H₂O结

合成甲醛，甲醛分子

缩合成糖。光合作用的原理探索光合作用的实验1928年科学家发现甲醛对植物有毒害作用，且

甲醛不能通过光合作用转化为糖₂CO₂C+H₂O多个(CH₂O)缩合想我死也

不必用甲

醛吧!!H

H甲醛O1937年植物学家希尔实验研磨过滤

高

铁

盐

低铁盐

遮光4Fe++2H,O(有H₂O,

无CO₂)b.

叶绿体滤液(叶绿体有气泡产生)c.

叶绿体滤液(叶绿体无气泡产生)

探索光合作用的实验结

论

：水的光解可以产生氧气光合作用的原理4Fe²++4H++O,光叶绿体a.

绿叶

光合作用的原理

探索光合作用的实验1:希尔实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中

的氧元素全部来自水?不能，可能有其他含氧元素的供体2:希尔实验能否说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应?能，糖的合成需要二氧化碳而该反应无二氧化碳探索光合作用的实验1941年鲁宾和卡门同位素示踪法结论：

光合作用产生的氧气来源于水光合作用的原理180202

光合作用的原理

探索光合作用的实验1954年阿尔农实验材料：离体的叶绿体处理：无C02,

有光照的条件下加入ADP、Pi结果；叶绿体可合成ATP,

同时水光解产生氧气结论：

光照下，水的光解伴随着ATP的生成依据是否需要光能光反应(第一

阶段)暗反应(第二阶段又称碳反应)光合作用的过程光合作用的原理外膜基质能量变化：

光能变为储存在ATP

与NADHP

中化学能H₂O水在光下分解

+光

能

、

叶绿体中的色素场所：

类囊体薄膜光合作用的原理ATP酶ADP+PiNADPHNADP+光反应光合作用的原理卡尔文实验(放射性同位素标记法)提取溶液中的物质，

纸层析分离这些物质放射性显影确定放

射性位置结论：

14CO₂中的放射性14C先

出现在C₃

再出现在14C₅、14C₆给小球藻通入14C标记的4CO₂

,

光下培再溶解，化学分析表明是3-磷酸甘油酸

(C₃)杀死细胞，终止光合缩短时间为5s取样光合作用的原理H₂O水在光下分解

+光能、

叶绿体中的色素

ATPADP+Pi光反应场所：

类囊体薄膜能量变化：

光能变为储存在ATP与

NADHP

中活跃化学能(CH₂O)暗反应场所：

叶绿体基质能量变化：

储存在ATP

与NADPH

中活跃化学能变为有机物中稳定化学NADPHNADP酶多种酶C3的还原基质

基粒

内膜

外膜8的固定反应阶段光反应暗反应反应部位叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质反应条件叶绿体色素、酶、光能NADPH、ATP、酶物质变化ADP+Pi+能量NADP++H++2e-ATPNADPHATP酶NADPI2C₃(CH20)+能量变化光能→ATP和NADPH中活跃的化学能活跃的化学能→有机物中稳定的化学能产

物NADPH、ATP、0₂ADP、Pi

、

(CH₂O)、C₅联系光反应为暗反应提供ATP、NADPH,暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+;二者相互依存，相互制约；没有光反应，暗反应不能进行；没有暗反应，光反应也不能长时间进行。光合作用实质合成有机物，储存能量光反应和暗反应的比较：制造或产生有机物(糖类)量固定或者利用CO₂

的量产生O₂

的量1.

光

合

作

用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。光合作用强度的表示方法：(单位时间内光合作用)光合作用的原理的应用思考：能否测量出光合作用强度?—探究环境因素对光合作用强度的影响实验步骤：②将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出光合作用的原理的应用

避免光合作用产生O2,使叶片上浮

④取3只小烧杯，分别倒入富含CO₂

的清水(1%~2%的NaHCO₃溶液)

保证CO,

饱和

探究环境因素对光合作用强度的影响实验步骤：③将处理过圆形小叶片放入清水中，

黑暗保存光合作用的原理的应用探究环境因素对光合作用强度的影响实验步骤：⑤

向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于强、中、

弱光下

(光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定)光源会产生热量，导致温度不同，所以为了保证单一变

量，应该加一个盛水玻璃柱，

排除温度对实验结果的影响。⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。光合作用的原理的应用探究环境因素对光合作用强度的影响叶片浮

起数量中光合作用的原理的应用(6)实验现象及结果：叶片浮

起数量叶片浮

起数量弱丙强中甲烧杯光源距离光照强度叶片上浮数量140W5cm强240W30cm中中340W50cm弱少(7)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强光照强度探究环境因素对光合作用强度的影响(6)实验现象及结果：光合作用的原理的应用0CO₂光合作用产生的02=释放到空气中的02+呼吸作用消耗的O₂光合作用消耗的CO₂=

吸收到空气中的CO₂+

呼吸作用产生的CO₂思考：实验所测是否为叶片实际光合作用强度?

光合作用的原理的应用

光合作用的原理的应用总

光

合

速

率

=

净

光

合

速

率

+

呼

吸

速

率黑暗下CO₂

的释放量O₂

的消耗/利用量(黑暗下O₂

的吸收量)有机物的消耗量CO₂

的消耗/固定O₂的产生/生成量有机物的产生/制造量CO₂的吸收量O₂

的释放量有机物的积累/剩余量净光合总光合呼吸植物达到光合速率等于呼吸

速率时，所对应的光照强度。

光饱和点：植物达到最大光合速率所需

要的最小光照强度B.

光饱和点

光补偿点

C'

光照强度呼吸速率A:光合作用为0,只进行呼吸作用

C点后限制因素CO₂

、

温度等C

光合作用强度达到最大值，达到饱和

光补偿点：AB段：

光合<呼吸

BC段：

光合>呼吸

光合作用的原理的应用影响光合作用强度的因素光合作用

强度=呼吸

作用强度总(真)

光合速率1.光照强度净光合

速率0ACO2释放量吸收量CO2应用1.适当提高光照强度

2.延长光合作用时间

3.合理密植—增加光

合作用面积4.间作(几种作物同时期播种)、套种(几

种作物不同时期播种)

5.温室大棚使用无色

透明玻璃6.补光---红光和蓝紫光吸速率)D'

点

：CO,饱和点

(光合作用强度不再随CO₂

浓度增加而增加)。D点之后光合速率的限制因素有哪些?外因：主要为光照强度和温度；内因：酶的数量和活性。应用：①多施有机肥或农家肥；②温室栽培植物时还可使用CO₂

发生器等；③正其行，通其风。B点：进行光合作用所需CO₂

的最低浓度C点：

CO,

补偿点

(光合作用速率=细胞呼光合作用的原理的应用影响光合作用强度的因素2.CO₂

浓

度

：最适温度下植物光合作用最大，植物体内的酶最适温度在40~50℃之间。温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。应用：①适时播种②温室中，白天适当提高温度，晚上适当降温，提高作物产量③植物“午休”现象光合作用的原理的应用

影响光合作用强度的因素3.

温

度

：N:

光合酶及NADP+和ATP的重要组分P:NADP+

和ATP的重要组分K:

促进光合产物向贮藏器官运输Mg:

叶绿素的重要组分应用：合理施肥矿质元素浓度

A☆土壤中矿质元素浓度

过高会导致植物渗透失

水而萎蔫。影响光合作用强度的因素4.矿质元素：光合作用的原理的应用光合作用强度②水是体内各种化学反应的介质③水直接影响气孔的开闭，间接影响CO₂进入AB:

随光照强度增大，光合作用强度不断增大。C点：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，

CO2供应不足，光合速率下降，

出现“午休”现象。DE:

随光照强度减弱，光合作用强度影响光合作用强度的因素①水是光合作用的原料光合作用的原理的应用5

、

水0(教材P106)应用：预防干旱

合理灌溉光合作用强度不断减小。阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生

长发育不良的植物。阴生植物：在较弱的光照条件下CO2