5.4.2光合作用与能量转化高一生物课件（人教版2019必修1）

5.4光合作用与能量转化

二、

光合作用的原理和应用（课时2）概念：光合作用使指绿色植物通过

，利用

，把

，转化成储存着能量的

，并释放出

的过程叶绿体光能CO2和H20有机物O2结论：植物可以更新蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变浑浊的空气光合作用

土豆是变态的茎，含有大量的淀粉

马铃薯的叶片中有淀粉吗？

植物叶片中的淀粉是光合作用产生的吗？5一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片暗处理光照酒精脱色碘蒸汽处理1864年，德国萨克斯实验结论绿叶在光下制造淀粉。光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？光合作用概念：光合作用使指绿色植物通过

，利用

，把

，转化成储存着能量的

，并释放出

的过程叶绿体光能CO2和H20有机物O2物质变化：能量变化：无机物→有机物光能→有机物的化学能实质：合成有机物，储存能量反应式：（注：（CH2O）表示糖类）探究光合作用原理的部分实验P102思考.讨论1、19世纪末（甲醛→糖）CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)2、1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用

甲醛不能通过光合作用转化成糖→初步判断：O2中的O来自CO2的可能性较小，较可能来源于H2O探究光合作用原理的部分实验3、希尔反应2H+1/2O2↑讨论1：希尔反应是否说明植物光合作用产生的O2中的O全部都来自H2O？为什么？不能反应体系中可能还存在其他氧元素供体，该实验没排除叶绿体中其他物质干扰，也并没直接观察到氧元素转移。：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应探究光合作用原理的部分实验3、希尔反应2H+1/2O2↑讨论2：希尔的实验能否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能悬浮液中没合成糖类必需原料——CO2，说明未进行糖类合成水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示希尔反应是相对独立的反应阶段：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应探究光合作用原理的部分实验3、希尔反应2H+1/2O2↑延伸思考1：写出水的光解反应式？：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应H2O→1/2O2＋2H+＋2e-

光P103右侧氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶ⅡNADP＋＋H+＋2e-→NADPH探究光合作用原理的部分实验3、希尔反应2H+1/2O2↑：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应延伸思考2：若要探究O2中O的来源（CO2orH2O），可用什么方法？同位素标记法16O/18O

用哪一种同位素？探究光合作用原理的部分实验4、鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。CO2H218O光照射下的小球藻悬液C18O2H2O18O2O2讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？光合作用释放的O2中的氧元素全部来源于H2O，而并不来源于CO2探究光合作用原理的部分实验4、鲁宾和卡门用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。CO2H218O光照射下的小球藻悬液C18O2H2O18O2O2延伸思考2：该实验有对照组吗？满足对照原则吗？无单独对照组实验组相互对照（对比实验）延伸思考1：如何判断实验结果是释放的18O2还是O2？通过检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36）注意：不能通过检测放射性判断：18O2是无放射性的同位素探究光合作用原理的部分实验5、

阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP

且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+NADPH

+能量光照叶绿体ADP+PiATP19世纪末甲醛→糖1928年甲醛对植物有毒不能通过光合作用转化成糖1937年希尔反应水的光解产生氧气1941年鲁宾和卡门同位素标记法光合作用氧气来自于水1954年阿尔农光照下叶绿体合成ATP该过程总与水的光解相伴1上述实验表明：1.光合作用释放的氧气中的氧元素来自水2.氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的

总结

光合作用的过程光合作用过程复杂，包括一系列化学反应。依据是否需要光能分为：光反应阶段暗反应阶段光合作用第一个阶段必须有光才能进行光合作用第二个阶段，又称“碳反应阶段”有无光都能进行O2光合作用的过程1.场所？2.条件？3.物质变化?4.能量变化？5.各种产物有何去向？光能叶绿体中的色素H2O水在光下分解ADP+PiATPNADP+NADPHH+酶酶O2H+光反应：光合作用的过程——光反应2.条件：外界条件：

内部条件：1.场所：3.物质变化：4.能量变化：类囊体薄膜上水的光解：H2O2H＋＋1/2O2+2e-光能NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH酶ATP的合成：ADP+Pi+能量ATP酶光能ATP、NADPH中活跃的化学能光色素、酶酶光合作用的过程——光反应5.各种产物去向？：直接以分子形式释放出叶绿体

参与该细胞有氧呼吸第三阶段

或释放到外界：为暗反应提供活泼的还原剂及部分能量：为暗反应提供能量CO2是如何转变为糖类的呢？卡尔文等用小球藻做试验研究：

用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明CO2中碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环（暗反应阶段）在1961年获得诺贝尔化学奖（放射性）同位素标记法现象1：

向反应体系中充入一定量的14CO2，光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物，有三碳化合物（C3）、五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)分析卡尔文实验现象思考1：该实验现象可说明什么？CO2中的C会转移到C3、C5和C6中思考2：如何确定CO2中的C先转移到C3、C5和C6中的哪个化合物呢？缩短反应时间现象2：

反应进行到5秒光照时，卡尔文等检测到同时含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)试分析卡尔文实验现象思考3：结合上述现象大致描述CO2转化成有机物过程中，C的转移途径现象3：

缩短光照时间到几分之一秒时，90%以上的放射性14C集中在一种三碳化合物（C3）CO2C3(CH2O)C52C3CO2固定C5多种酶参加催化(CH2O)还

原ADP+PiATP供能（气孔）NADP+NADPH供氢、供能光合作用的过程1.场所？2.条件？3.物质变化?4.能量变化？5.各种产物有何去向？暗反应：条件：外界条件：

内部条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体基质不需要光照，需要CO2多种酶、NADPH、ATPCO2的固定：C3的还原：2C3

(CH2O)+C5酶ATP、NADPHCO2＋C52C3酶ATP的水解：ATP

ADP+Pi+能量酶NADPH的分解：NADPH

NADP++H++2e-酶ATP和NADPH中的活跃化学能→有机物中稳定的化学能光合作用的过程光合作用的过程——暗反应暗反应的各种产物有何去向？为光反应ATP合成提供原料为光反应NADPH合成提供原料又参与CO2固定在叶绿体基质中合成，并暂时储存在叶绿体基质，然后水解成葡萄糖转运到细胞质最终是在细胞质中合成细胞呼吸消耗储藏器官储存、建造植物体小结：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、NADP+、C5、（CH2O）产物去向NADPH：为C3还原提供还原剂和能量ATP：为C3还原提供能量O2：被呼吸利用或从叶绿体释放ADP、Pi：NADP+：C5：（CH2O）：为光反应ATP合成提供原料为光反应NADPH合成提供原料又参与CO2固定细胞呼吸消耗、储藏器官储存光能叶绿体中的色素2C3CO2固定C5多种酶参加催化(CH2O)还

原H2OO2水在光下分解ADP+PiATP供能（气孔）NADP+NADPH供氢、供能H+填一填：将光反应和暗反应作为一个整体画一个模式图下图是光合作用过程图解，A—J表示物质，H、I表示生理过程请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。②图中C是____

，它被传递到叶绿体的_____，用于_________

。③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______。④图中G__________,F是____________,J是________。⑤图中的H表示_______，I表示________，H为I提供__________。Ｏ2水NADPH基质还原C3，作还原剂并提供能量ATP光能光反应DNAPH和ATP色素C5化合物C3化合物糖类暗反应练一练想一想：结合光合作用过程图，思考讨论以下问题：思考1：光反应能在无CO2的环境中长期进行吗？暗反应能在无光的环境中长期进行吗？均不能暗反应受阻，光反应因产物ATP、NADPH积累,缺乏ADP、Pi、DNAP+等也不能进行没有光反应，暗反应缺乏DANPH、ATP等无法长时间进行注意：光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分！！想一想：结合光合作用过程图，思考讨论以下问题：思考2：光合作用过程中各元素的转移途径分别为？并在反应式中标注出来H的转移：H2O

→NADPH→(CH2O)C的转移：CO2

→C3

→（CH2O）O的转移：CO2

→C3→（CH2O）H2O

→O2

想一想：结合光合作用过程图，思考讨论以下问题：思考3：植物突然降低光照后，短时间其体内ATP、NADPH、C3和C5含量变化？光照减弱光反应减弱ATP、DNAPH↓C3还原受阻CO2固定不变C3消耗减少，合成不变C5合成减少，消耗不变C3↑C5↓光照增强光反应增强ATP、DNAPH↑C3还原加快CO2固定不变C3消耗增加，合成不变C5合成增加，消耗不变C3↓

C5↑想一想：结合光合作用过程图，思考讨论以下问题：思考3：假如白天突然减少CO2的供应，短时间内其体内的ATP、NADPH、C3和C5的含量

如何变化？CO2减少暗反应减弱CO2固定减弱C3还原不变C3合成减少，消耗不变C5消耗减少，合成不变C3↓C5↑C3还原减弱光反应不变ATP、NADPH消耗减少，合成不变ATP、DNAPH↑

条件C3C5NADPHATP(CH2O)合成量光照减弱，CO2不变光照增强，CO2不变光照不变，CO2减少光照不变，CO2增加增加减少减少减少减少增加增加增加减少增加减少增加增加减少减少增加小结：当外界条件（如光照/CO2）突然发生变化时，短时间内各种物质含量的变化：减少增加增加减少C5、NADPH、ATP变化一致

C3与C5/NADPH/ATP变化相反对光合作用有利合成增加反之减少原因：正常情况下，1molCO2和1molC5结合形成2molC3，因此当暗反应速率达到稳定时，C3的分子数是C5的2倍【误区警示】

以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。；但保持条件不变经一段时间重新到达平衡后，仍为C3

含量高于C5为什么？5.4光合作用与能量转化二、

光合作用的原理和应用（课时3）影响光合作用强度的因素及应用内部因素：外部因素：（环境因素）色素数量、酶数量、酶活性光照：光照强度★光质（直/漫）光照时间水CO2的供应★土壤中N、Mg等矿质元素温度★影响酶活性、叶龄、叶面积指数、植物种类等结合光合作用过程思考影响光合作用的内、外因素分别有哪些？P105最后一段实验视频：探究光照强度对光合作用强度的影响探究.实践

探究光照强度对光合作用强度的影响问题1：本实验自变量是？如何控制？光照强弱调节小烧杯与光源的距离组1组2组3什么作用？吸收热量，排除温度变化对实验结果的干扰强光中等光弱光或用不同瓦数的灯还有其他控制方法吗？探究.实践

探究光照强度对光合作用强度的影响问题2：本实验的因变量是？如何表示？如何检测（检测指标是）？光合作用强度/速率表示方法单位时间内反应物消耗量或产物生成量表示单位时间内CO2的消耗/固定量或有机物的产生量或O2的产生量检测方法相同时间圆形小叶片浮起的数量或全部圆形小叶片浮起所需要的时间探究.实践

探究光照强度对光合作用强度的影响问题3：本实验的无关变量有（举2—3例）？如何控制？温度CO2的浓度光照时间圆形小叶片的大小和数量...

保持相同且适宜【实验过程分析】①打孔②排气③沉水④分组⑤光照⑥记录用注射器抽取叶片内的空气（真空渗水法）放置黑暗处，让细胞下沉烧杯底部3只烧杯各倒20mlNaHCO3缓冲液，放入10片小叶圆片分别对这三组进行强、中、弱光的照射处理记录相同时间内各组装置中小圆叶片上浮的数量原因：叶片内充满水，

重量增加

确保溶液中CO2含量充足（可用富含CO2的清水代替）要注意避开大叶脉原因：其中没有叶绿体防止光照使其光合作用产生氧气使叶片提前浮起光合作用产生的O2多于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮探究.实践

探究光照强度对光合作用强度的影响利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？这些因素分别如何控制呢？CO2浓度、温度、光质等延伸思考1总光合速率=净光合速率+呼吸速率延伸思考2：P105旁栏思考O2产生量O2释放量（实测）较强光照时实验所测是否为叶片光合作用实际产生的总O2量？用这种方法观察到的O2的产生量，实际是光合作用的O2释放量实际产生O2量=O2释放量+植物自身呼吸作用对O2的消耗量O2消耗量探究.实践

探究光照强度对光合作用强度的影响【实验结果】

项目烧杯圆形小叶片数量加入富含CO2的清水光照强度单位时间内圆形小叶片浮起的数量110片20mL强多210片20mL中中310片20mL弱少【实验结论】

在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)水分光光质光照强度酶色素温度矿质元素环境CO2浓度气孔开闭情况光照时间课堂小结1

探究影响光合作用强度的内、外因素化能合成作用P106定义：自然界中的某些细菌，利用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过程。2NH3+3O2

硝化细菌2HNO2+O2CO2+H2O硝化细菌（CH2O）+O2实例：硝化细菌（利用NH3氧化成HNO3过程释放的能量来合成有机物）2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO3+能量光合作用和化能合成作用的异同处：相同处：不同处：

都是将无机物转化成有机物，并储存能量光合作用：化能合成作用：光能无机物氧化时释放的化学能光能自养生物：绿色植物、蓝藻、光合细菌等化能自养生物：硝化细菌、铁细菌、硫细菌自养生物异养生物：人、动物、真菌及大多数的细菌同化作用异化作用需氧型：人、动物、醋酸菌等厌氧型：破伤风芽孢杆菌、乳酸菌、蛔虫等兼性厌氧型：酵母菌代谢类型

能量来源不同5.4光合作用与能量转化二、

光合作用的原理和应用（课时4）光合作用实际CO2利用量=细胞呼吸CO2产生量

+

CO2吸收量光合作用实际O2产生量=细胞呼吸O2利用量

+O2释放量

光合作用有机物制造量

=细胞呼吸有机物消耗量

+有机物积累量CO2CO2吸收CO2有二O2O2释放O2有三释放CO2吸收O2C6H12O6C3H4O3积累C6H12O6有一总光合作用强度净光合作用强度空气呼吸作用强度光合作用与有氧呼吸的联系：=+有机物

CO2O2总光合作用强度/速率与净光合作用强度/速率的比较①名称叫法：总光合速率=实际光合速率=真正光合速率净光合速率=表观光合速率=实测光合速率②关系及表示方法：关系表示总/实际/真正光合速率=净/表观/实测光合速率+呼吸速率

（光下测量)（黑暗中测量）制造、生成、合成量消耗、固定量、利用量产生量积累量吸收量释放量消耗量释放、产生量吸收、消耗量注意：植物O2释放量/CO2吸收量（净）和叶绿体O2释放量/CO2吸收量（总）的区别绿色植物组织在有光条件下，实际测得环境中O2释放量或CO2吸收量或有机物积累量有机物积累量有机物消耗量光合作用强度光照强度AB光饱和点总净光合速率净光合速率＝总光合速率-呼吸速率CO2吸收量O2释放量CO2释放量O2吸收量③曲线图区别：曲线如何变化？净光合作用强度/速率曲线图分析V呼无光照，只进行细胞呼吸

黑暗时，单位时间内植物/叶片CO2释放量或O2吸收量或糖类消耗量V光<V呼V净光<0V光=V呼V净光=0光补偿点V光>V呼V净光>0V光/净光最大值光饱和点V净光V呼V总光

光照时，单位时间内植物/叶片CO2吸收量或O2释放量或糖类积累量光照时，单位时间内植物/叶片/叶绿体CO2固定量或O2产生量或糖类制造量限制因素：

温度、CO2浓度（外）色素、酶量、酶活性（内）

试分析A点、AB段、B点、BC段光合速率与呼吸速率大小关系总光合作用强度/速率与净光合作用强度/速率的比较③曲线图区别：光合作用强度CO2浓度ABCO2饱和点总C有机物积累量有机物消耗量净光合速率CO2吸收量O2释放量CO2释放量O2吸收量净光合速率＝总光合速率-呼吸速率曲线如何变化？净光合作用强度/速率曲线图分析CO2浓度低，只进行细胞呼吸V呼进行光合作用的最低CO2浓度V光<V呼，V净光<0V光=V呼V净光=0CO2补偿点V光>V呼，V净光>0V光/净光最大值CO2饱和点V净光V呼V总光限制因素：

温度、光照强度（外）色素、酶量、酶活性（内）

说出AB段、B点、BC段、C点、CD段光合速率与呼吸速率大小关系总光合作用强度/速率与净光合作用强度/速率的比较③曲线图区别：总光合速率光照强度0净光合速率光照强度0曲线起点不同：光照强度为0时，不进行光合作用，所以V总光=0；

但要进行呼吸作用，所以V净光=V总光（0）-V呼，应为负值二者的不同点在于？为什么会不同？画一画结合光合速率与呼吸速率大小关系，试画出A点、AB段、B点、BD段，细胞与外界气体交换情况（即O2和CO2的进出情况）A点AB段B点BD段只进行细胞呼吸吸收O2，释放CO2V呼>V光，V净光为负吸收O2，释放CO2V呼=V光，V净光为0不发生气体交换V呼<V光，V净光为正吸收CO2，释放O2O2CO2O2CO2CO2O2CO2O2CO2O2O2CO2算一算1.结合曲线图，计算对应光照强度下的光合速率：（1）200LX时，光合速率=

mol/(m2.h)（2）400LX时，光合速率=

mol/(m2.h)（3）800LX时，光合速率=

mol/(m2.h)3612V光

=V净光

+V呼=-3+6=3V光

=V净光

+V呼=0+6=6V光

=V净光

+V呼=6+6=12--算一算2.结合曲线图，判断植物的生长情况（有机物的积累情况）：（1）若是24小时连续光照，要保证植物生长，光照强度大于

LX（2）若12小光照12小时黑暗，光照强度大于

LX才能保证植物生长（3）若光照强度是1000LX，一天至少要光照几小时才能保证植物生长？400800至少光照9.6小时（白光-白呼）-晚呼>0白净-晚呼>0白净>晚呼V白净ⅹ12>6x12V白净>6--移一移

试分析外界条件发生如下改变时，下图曲线中的a、b、c、d点会如何移动：1.若光合作用、呼吸作用的最适温度分别为30℃、35℃，

假设图中曲线为30℃条件绘制，现提高温度至35℃：A点

移，B点

移，C点

移，D点

移2.假设图中曲线为缺Mg2+条件下绘制，现补充Mg2+：A点

移，B点

移，C点

移，D点

移3.假设图中曲线是高CO2条件下绘制，现换成低CO2：A点

移，B点

移，C点

移，D点

移下右左左下不左右右上不右左左下移一移补偿点和饱和点的移动规律：4.假设图中曲线是阳生植物的，现换成阴生植物：A点

移，B点

移，C点

移，D点

移上左左左下甲图对应

；乙图对应

；丙图对应

；丁图对应

。乙丙丁甲A点A→B点B点光照强度大于B点对点练11、光（1）光照强度B点前后限制光合作用因素分别是？限制因素：光照强度限制因素：CO2浓度、温度（外因）、色素、酶的量、酶的活性（内因）等D光合作用强度达最大值光饱和点：光合速率达最大时所对应的最小光照强度影响光合作用强度的环境因素及应用1、光（1）光照强度想一想：生产中哪些应用体现了光照强度对光合速率的影响？应用：

阴雨天适当补充光照、对大棚除霜消雾、间作套种、合理密植玉米--大豆阴生植物阳生植物间作套种合理密植增大受光面积影响光合作用强度的环境因素及应用1、光（2）光质（光的波长）光质对光合作用速率的影响：白

光>红

光>蓝

紫

光>绿

光应用：塑料大棚栽培时，常选择“无色塑料”以便透过各色光阴天或夜间给大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收