5.4.2光合作用的原理和应用课件高一上学期生物人教版必修1

类囊体色素酶温故知新

在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器。5.4.2光合作用的原理和应用光合作用绿色植物通过

，利用

，将

转化成

，并且释放出

的过程。1.概念：叶绿体光能二氧化碳和水储存着能量的有机物氧气2.反应式：注：（CH2O）表示糖类，

光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖.(P104)CO2+H2O（CH2O)+O2光能叶绿体

叶绿体是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？探索光合作用原理的部分实验资料1：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被

分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。

CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。初步判断：氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。一、光合作用的原理资料2：1937年，英国科学家希尔。希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生氧气的化学反应称作希尔反应。

不能。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接

观察到氧元素的转移。讨论1.

希尔的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都来自水？O2H+离体的叶绿体悬浮液思考：光合作用生成的O2中的氧元素到底来自H2O还是CO2？如何设计实

验进行探究？同位素示踪法

能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。讨论2.

希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？资料3：1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen)

用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同

位素18O分别标记成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。CO2H218O光照射下的小球藻悬液C18O2H2O18O2O2光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2讨论3.分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？对比实验相互对照资料4：1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，当向反应体系供

给ADP、Pi时，会有ATP产生。同样方法处理四只试管，只有1号有

ATP产生。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。讨论4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2OO2+H++能量光照叶绿体ADP+PiATP思考：从该实验，你能得出什么结论？ATP的合成场所：类囊体；合成条件：需光（酶）光合作用的过程根据是否需要____________，这些化学反应可以概括地分为____________和_____________（现在也称为碳反应）两个阶段。光能光反应暗反应1.光反应类囊体薄膜的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶（氧化型辅酶Ⅱ）（还原型辅酶Ⅱ）条件：光、色素、多种酶场所：类囊体薄膜物质转化水的光解：ATP的合成：H2OO2+H++e-

光色素光能能量转化:ATP、NADPH中活跃的化学能ADP+Pi+能量

ATP+H2O酶

NADPH的合成：NADP++H++2e-

NADPH酶2.暗反应ADP+PiATPNADP+能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量条件：场所：叶绿体基质中有光无光都可以，多种酶等

CO2的固定：C3的还原：2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPH有机物中稳定的化学能CO2＋C5

2C3酶物质转化ATP、NADPH中活跃的化学能能量转化：

光合作用的全过程叶绿体中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原光反应暗反应NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能酶类囊体薄膜叶绿体基质可见光1.NADPH和ATP的移动途径是什么？2.NADP+和ADP的移动途径呢？3.NADPH的作用？从类囊体薄膜到叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量光合作用中元素的转移CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O29．下图为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)。下列判断错误的是(

)A．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能储存在c和e中B．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到18OD．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将迅速下降3.光反应与暗反应的比较反应阶段反应部位反应条件物质变化能量变化产物联系光合作用实质光反应暗反应类囊体薄膜上叶绿体基质必须有光、光合色素、酶有光或无光均可，多种酶光能→ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能→稳定的化学能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来条件骤变对光合作用中各物质的影响叶绿体中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH酶可见光CO2浓度不变NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照减弱减少增加减少减少光照增强增加减少增加增加1、请总结分析的方法？2、C3、C5含量变化有什么特点？叶绿体中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH酶可见光光照不变NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2浓度减少增加减少增加减少CO2浓度增加减少增加减少增加条件骤变对光合作用中各物质的影响[例2]离体的叶绿体在光下进行稳定的光合作用时，若改变某一条件，则叶绿体中ATP和O2的相对含量变化如图所示，则改变的条件是(

)A．光照由强到弱，CO2供应不变B．光照由弱到强，CO2供应不变C．光照不变，CO2供应由充足到不足D．光照不变，CO2供应由不足到充足化能合成作用能够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+6H2O2C6H12O6+6O2能量讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。自养生物：以无机物转变成为自身的组成物质。1.实验原理：根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与光合作用强度的关系。

叶片含有空气，上浮抽气叶片下沉叶片上浮光合作用产生O2O2充满细胞间隙2.材料用具：打孔器、5WLED台灯、米尺、烧杯、绿叶等探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响3.方法步骤：0.6cm的打孔器打孔打出圆形小叶片30片黑暗保存叶片叶片置于注射器内抽出叶片的气体叶片均分为3组1.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）

向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片2.分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照强光中等光弱光3.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。或上浮相同数量的小圆形叶片各实验装置所用时间。【LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰），分别用不同光照强度（调节光源与烧杯的距离）去照射叶片。】方法步骤：4.实验结果：5.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二、光合作用原理的应用1.光合作用强度的表示方法？CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2光能叶绿体固定CO2的量制造或产生有机物（糖类）量产生O2的量单位时间内光合作用二、光合作用原理的应用2、光合作用速率的测定线粒体叶绿体产生O2释放O2（可以测得）叶肉细胞CO2吸收CO2（可以测得）测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。光合作用强度的测定装置真正（总）光合速率=净（表观）光合速率

+呼吸作用速率合成有机物的量固定或消耗CO2量

产生O2的量有机物积累量CO2吸收量O2释放量消耗有机物的量黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的吸收量===+++CO2浓度水分光光质光照强度光照时间光照面积酶色素温度矿质元素3.影响光合作用强度的因素气孔开闭情况（1）光照强度光照强度0CO2吸收速率CO2释放速率ABC呼吸速率光补偿点光饱和点净光合速率总光合速率B：光合作用=呼吸作用D：光合速率开始达到最大时对应的光照强度DAB：呼吸作用>光合作用BC：光合作用>呼吸作用呼吸速率A:只进行呼吸作用讨论：1、C点之前和之后限制光合作用因素分别是？C点前：光照强度C点后：CO2浓度、温度等2、能否在图中找出总光合速率？A:只进行呼吸作用B：光合作用=呼吸作用

细胞呼吸释放的CO2

全部用于光合作用BC：光合作用>呼吸作用AB：光合作用<呼吸作用解读：曲线与细胞图示相结合（1）光照强度[例6]如图是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解，据图判断下列说法错误的是（）A.A、C表示叶绿体释放氧气的量，A＋C可以表示总光合速率B.B、C表示线粒体吸收氧气的量，B＋C可以表示呼吸速率C.黑暗中，A、C的量为零D.叶肉细胞的净光合速率可以用C或D来表示光照强度0ABC阳生植物呼吸速率光补偿点光饱和点阴生植物A1B1C1D提示：阴生植物的呼吸作用较弱，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。应用：合理密植间作套种适当剪枝讨论：若该曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？据此生产上有哪些应用？CO2吸收速率CO2释放速率（1）光照强度4.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30℃时光合速率与光照强度的关系。若温度降到25℃（原二氧化碳浓度不变），理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是（）A.下移、右移、右上移

B.下移、左移、左下移C.上移、左移、右上移

D.上移、右移、右上移（2）CO2浓度CO2浓度AB吸收速率CO2C释放速率CO2DA点：对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。CO2补偿点光合作用速率＝呼吸作用速率最大光合速率B点：C点：1.多施有机肥或农家肥；2.大田中还要注意通风透气。应用：讨论：C点之后光合速率的限制因素有哪些？（提示：外因、内因）外因：主要为光照强度和温度，内因：酶的数量和活性。对应的D点为CO2饱和点为什么？（3）温度O温度A光合速率BC原理：温度通过影响

影响光合作用主要制约

反应。适时播种；温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温，从而提高作物产量（有机物积累量）。应用：酶的活性暗(4)水及矿质元素①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响__________的合成从而影响光合作用。②水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用过程中反应物和生成物的运输；水还会影响__________，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料；合理灌溉可以提高作物的光合作用效率。叶绿素气孔开闭温度过高，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”现象时间光合作用强度BC