5.4+光合作用的原理和应用课件高一上学期生物人教版必修一

5.4

光合作用和能量转化(第1课时)

12教学目标3捕获光能的色素与结构光合作用的原理光合作用的影响因素及应用靠人工光源，控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件。你知道植物工厂吗？◎植物工厂1.在植物工厂里，植物的生长靠人工光源源源不断地提供能量，那在自然界里呢？光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。2.植物依靠什么物质和结构捕获光能呢？思考：1、玉米中有时会出现白化苗。白化苗对植物的生长有什么影响？2、植物的叶片中含有哪些色素呢？怎样提取这些色素呢？一、捕获光能的色素说明：叶片中的色素可能与光能的捕获有关。（P97）1.实验原理（1）提取原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_______________中。（2）分离原理:各种色素在___________中的__________不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上的_____________,反之则慢。探究·实践：绿叶中色素的提取和分离（1）为何选用新鲜的绿叶，否则会导致什么结果？（2）研磨时加人二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？（3）滤纸条剪去两角的目的是什么？（4）铅笔画一条细线的目的，滤液细线重复画两三次的目的是什么？（5）层析时层析液为何不能没过滤液细线？阅读课本P98-99思考，并在课本中标记出来：探究·实践：绿叶中色素的提取和分离2.实验步骤：（1）提取绿叶的色素①称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中。向研钵中放入少量二氧化硅和碳酸钙；再加入10mL无水乙醇（溶解色素，少量、分次加入），迅速、充分研磨。探究·实践：绿叶中色素的提取和分离②将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中(单层尼龙布)进行过滤。用棉塞塞严（目的是防止乙醇挥发和色素氧化）。(2)制备滤纸条，画滤液细线①在滤纸条一端剪去两角。②在距去角一端1cm处用铅笔画一条细的横线③将滤液倒入培养皿，用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画出一条细线。干后重复画一到两次。1.实验原理（1）提取原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂_______________中。（2）分离原理:各种色素在___________中的__________不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上的_____________,反之则慢。无水乙醇层析液溶解度扩散更快探究·实践：绿叶中色素的提取和分离（1）为何选用新鲜的绿叶，否则会导致什么结果？（2）研磨时加人二氧化硅和碳酸钙的作用是什么？（3）滤纸条剪去两角的目的是什么？（4）铅笔画一条细线的目的，滤液细线重复画两三次的目的是什么？（5）层析时层析液为何不能没过滤液细线？阅读课本P98-99思考，并在课本中标记出来：新鲜的绿叶色素含量多P98避免层析液在边缘扩散过快，使其同步到达滤液细线滤液细线上积累更多的色素，使分离后的色素带更明显.P99(3)分离绿叶中的色素

将滤纸条有滤液细线的一端插入_______，注意滤液细线不能触及层析液层析液插滤纸条层析液培养皿探究·实践：绿叶中色素的提取和分离2.实验步骤：（4）实验结果（1）滤纸条上得到几条色素带，其上下位置排序及颜色、宽窄如何？（2）绿叶中的色素在层析液中溶解度大小排序如何？（3）绿叶中的哪一种色素含量最多？（4）如果滤纸条上没有色素带，可能的原因是什么？思考：（一）色素的种类和颜色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

类胡萝卜素占总量的1/4叶绿素占总量的3/4合成需镁含量溶解度扩散速度探究·实践：绿叶中色素的提取和分离：叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素（色素带宽窄）：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b（色素带顺序）：胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b（色素带顺序）如果滤纸条上没有色素带，可能的原因是什么？思考：滤液细线已触及层析液一、捕获光能的色素㈡色素的功能色素滤液结论：色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿素主要吸收：类胡萝卜素主要吸收：红光和蓝紫光蓝紫光可见光色素功能：吸收、传递和转化光能分析：为什么植物春夏叶子翠绿?而深秋则叶片金黄呢？低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。

叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来。叶片中叶绿素的含量远远大于胡萝卜的含量。吸收光能的色素具体存在于哪些结构中呢？(1)结构外表：①_______内部②_____________③______：由_________堆叠而成决

定(2)功能：进行____________的场所。双层膜叶绿体基质基粒类囊体光合作用在叶绿体内部巨大的类囊体膜表面上，分布着许多吸收光能的_________。在___________上和______________中，还有许多进行光合作用所必需的酶。色素分子类囊体膜叶绿体基质叶绿体基质二、捕获光能的结构—叶绿体思考·讨论：

恩格尔曼的实验一现象：黑暗中，需氧细菌集中于叶绿体

被光束照射的部位。现象：在光下，需氧细菌分布于

叶绿体所有受光部位极细的光束水绵、需氧细菌结论：实验对象：自变量：因变量：叶绿体的受光程度无空气、黑暗环境完全照光叶绿体受光部位是否产生氧气氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。三棱镜结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光照射水绵好氧细菌聚集在红光和蓝紫光的区域思考·讨论：

恩格尔曼的实验二水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？

5.4光合作用的原理和应用(第2课时)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。1.概念：3.反应式：2.实质：合成有机物，储存能量一、光合作用的原理光能转化为有机物中的化学能糖类叶绿体如何将光能转化为化学能？又如何将化学能储存在糖类等有机物中？思考：5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）探究光合作用原理的部分实验4.探究光合作用原理的部分实验（1）19世纪末：甲醛对植物有毒，甲醛不能通过光合作用转化成糖CO2O2甲醛糖(CH2O)一、光合作用的原理C+H2O（2）1937年，希尔--希尔反应：＋铁盐或其他氧化剂光照O2（有H2O，无CO2）离体叶绿体悬浮液水的光解产生氧气。结论：光合作用产生的O2来自于H2O。（3）1941年鲁宾和卡门（同位素示踪法，18O无放射性）结论：H2OC18O2

O2

H218OCO2

18O2

一、光合作用的原理（4）1954年，阿尔农结论：在光照下，叶绿体可合成ATP。划分依据:反应过程是否需要光能光反应暗反应（碳反应、卡尔文循环）阅读课文P103—104回答以下问题：（1）光反应阶段和暗反应阶段反应所需条件、进行场所（2）光反应阶段和暗反应阶段发生了什么物质变化？尝试把反应式写出（3）光反应阶段和暗反应阶段分别由什么能转化成了什么能？5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）一、光合作用的原理Pi＋ADPATP(1)①水的光解：2H2O4H＋+O2+4e-光能(2)合成ATP：ADP＋Pi＋能量（光能)ATP酶光能→NADPH和ATP中活跃的化学能(物质变化)2.能量变化：②合成NADPH：+氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)还原型辅酶Ⅱ(NADPH)色素NADP＋＋H＋＋2e-NADPH酶一、光合作用的原理酶H2OO2H+1.叶绿体中色素吸收光能后有以下两个用途：(储存能量同时作为还原剂参与暗反应)（一）光反应阶段:光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上场所：条件：1946年美国的卡尔文用小球藻（绿藻）研究了植物在进行光合作用时CO2转化为糖的路线。给小球藻提供一定量的14C标记的CO2,供其光合作用，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。在5秒钟光照后，检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).C的转移途径是：CO2C3(CH2O)C5卡尔文循环（同位素标记法）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）一、光合作用的原理C5CO22C3NADPH供氢酶(CH2O)[糖类]还原酶ATPADP+PiNADPH（二）暗反应阶段(1)CO2的固定：CO2＋C52C3酶(2)C3的还原：ATP

叶绿体的基质中NADPH和ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)糖类+C5酶NADPH、ATP、酶场所：条件：2.物质变化3.能量变化：NADP+ADP+Pi一、光合作用的原理1光能H2OCO2还原（CH2O）叶绿体

色素供氢多种酶催化暗反应（叶绿体基质）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2、H+NADPHNADP+光反应（叶绿体类囊体薄膜）（三）光合作用过程5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）一、光合作用的原理酶供能（四）光合作用中元素的转移①O的转移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③H的转移：H2O*

→O2*

CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体小结：光反应和暗反应区别和联系

光反应阶段暗反应阶段（碳反应）场所条件物质变化能量变化联系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+C5→2C3NADPH(CH2O)+C5ATP项目过程一、光合作用的原理条件C3C5NADPH和ATP(CH2O)光照减弱CO2供应不变光照不变CO2供应减少

增加减少增加减少减少减少减少增加思考讨论：叶绿体处不同条件下，有关量的动态变化1.概念：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量（五）化能合成作用（P106）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。自养生物：包括：光能自养生物(绿色植物、蓝细菌）和化能自养生物(硝化细菌）以光为能源，以CO2和H2O（无机物）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。异养生物:如人、动物、真菌及大多数的细菌。只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。二、光合作用的原理--影响光合作用的因素思考讨论：根据下图判断呼吸作用强度和光合作用强度大小关系。只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。光合作用强度<呼吸作用强度光合作用强度=细胞呼吸强度光合作用强度>呼吸作用强度产物原料条件水分光照强度矿质元素温度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+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体CO2浓度二、光合作用的原理--影响光合作用的因素对象指叶绿体制造的糖类，而不是细胞，因为细胞进行呼吸作用要消耗一部分糖类。思考讨论：光合作用强度能否用O2的释放量或者CO2的吸收量来表示？不能，因为O2的释放量代表是释放到细胞外的量CO2的吸收量代表从外界吸收的量，只代表光合作用的一部分。总光合速率=净光合速率+呼吸速率项目表示方法净光合速率总光合速率呼吸速率（黑暗中测量）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）总光合速率二、光合作用的原理--影响光合作用的因素外界吸收释放外界有机物的产生量=有机物消耗量+有机物积累量CO2

的固定量=呼吸CO2释放量+CO2吸收量O2的产生量=呼吸O2消耗量+O2释放量O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量（对象指叶绿体）CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量产物原料条件水分光照强度矿质元素温度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+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体CO2浓度二、光合作用的原理--影响光合作用的因素探究•实践探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响1.自变量处理：2.步骤：探究•实践探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响（1）打孔，取圆叶片（2）.处理叶片3.观察记录：小叶片浮起的数量4.因变量：光照强度（强光、中光、弱光）小叶片浮起的数量D1.光照强度①A点：光补偿点②AB段：二、光合作用的原理--影响光合作用的因素光合作用呼吸作用只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。光合作用强度<呼吸作用强度③B点：光合作用强度=细胞呼吸强度即光补偿点光照强度D1.光照强度⑤D点：光补偿点④BC段：5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）光饱和点ABABD点之后限制光合作用因素：二、光合作用的原理--影响光合作用的因素光合作用强度>呼吸作用强度增加光照强度光合作用强度不再增加，光照强度不再是影响光合作用强度因素。即光饱和点CO2浓度、

温度等（1）间作套种：玉米下种大豆（2）通过合理密植,增加光合作用面积（3）温室大棚,使用无色透明玻璃（4）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.5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）二、光合作用的原理--影响光合作用的因素1.光照强度影响光合作用的应用：应用：1.多施有机肥（微生物分解有机肥产生CO2）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.5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）二、光合作用的原理--影响光合作用的因素2.CO2浓度：3.温度：（2）温度过高时植物为了减少蒸腾作用气孔关闭，从外界吸收的CO2量减少

从而降低光合作用强度。（3）应用：1.适时播种2.温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温.3.植物“午休”现象的原因之一5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）二、光合作用的原理--影响光合作用的因素（1）温度影响酶活性影响光合作用强度，光合作用的最适温度因植物种类而异。思考：为什么在中午光合作用强度反而会下降？光合作用强度O光照强度121410一天的时间光合作用强度夏季晴天的中午气温高，植物为防止蒸腾失水而关闭气孔，CO2吸收减少，进而降低光合速率。“午休”现象：拓展：夏季光照强度与光合作用强度（一天）N：P：K：Mg：4.矿质元素：应用：合理施肥5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）二、光合作用的原理--影响光合作用的因素光合酶及NADPH和ATP的重要组分NADPH和ATP的重要组分；促进光合产物向贮藏器官运输叶绿素的重要组分5.水:

(1)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6.影响光合作用速率内因：(5)酶种类数量不同(1)不同植物光合作用不同，阳生植物＞阴生植物(2)不同部位（叶）光合作用不同；(3)不同叶龄的叶光合作用不同。(4)叶片面积二、光合作用的原理--影响光合作用的因素多因子（光照强度、CO2浓度）与光合作用强度之间的关系曲线分析：P点之前限制因素为横坐标所表示的因子

Q点之后，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率主要因素5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）二、光合作用的原理--影响光合作用的因素内因：外因：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）光质（光的颜色）光照光照时间:(应用：延长光照时间）光合面积(叶面指数)(应用：合理密植、剪枝；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5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）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发生器提高光合速率适时适量施肥提高农作物产量措施5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）5.4.2光合作用的原理和应用完整（共37张PPT）a点：温度降低

减弱，CO2释放减少b点：开始进行

。bc段：光合作用

细胞呼吸。c点：光合作用

细胞呼吸。ce段：光合作用

细胞呼吸。d点：

过高，部分或全部气

孔关闭，出现“午休现象”。e点：光合作用

细胞呼吸。ef段：光合作用

细胞呼吸。fg段：停止

，

只行

。呼吸光合作用小于等于大于温度等于小于光合作用呼吸作用自然环境中的植物P106绿色植物24h内有机物的“制造”、“消耗”与积累①积累有机物时间段：

段。②制造有机物时间段：

段。③消耗有机物时间段：

段。④一天中有机物积累最多的时间点：

点。CEBFOGE一昼夜温室大棚、密闭中CO2变化AC段：BC段：CD段：开始有了光合作用，吸收了呼吸释放的部分CO2，但光合作用强度小于细胞呼吸强度；D点：没有光照，只有细胞呼吸释放CO2温度较低，呼吸释放CO2速率较小光合速率等于呼吸速率DH段：FG段：H点：光合速率等于呼吸速率I点：光合速率大于呼吸速率，积累有机物午休现象CO2浓度大小跟A