5.4.2 光合作用的原理和应用的课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

5.4.2光合作用的原理和应用内容标准要求核心素养对接1.分析光合作用的过程，比较光反应和暗反应。2.分析影响光合作用的环境因素。3.举例说明光合作用原理的实践应用。1.科学思维——分析与综合：分析光合作用光反应和暗反应过程，认同两个阶段既有区别又有联系。2.科学探究——根据实验目的，设计实验探究光合作用的影响因素，会分析相关的实验装置。3.社会责任——能够根据光合作用原理指导生产实践。五年后1642年海尔蒙特的实验柳树增重74.47kg土壤只减少0.06kg结论：植物增重主要来自水分只浇纯净的雨水一、光合作用的原理经过众多科研工作者的努力探索,对光合作用原理的研究已取得了举世瞩目的进展,为指导农业生产提供了充分的理论依据。如1937年,英国植物学家希尔(R.Hill)发现的希尔反应;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等。1.光合作用的光反应阶段发生的物质变化和能量变化有哪些?答案

(1)物质变化

(2)能量变化光能转化为活跃的化学能,储存在ATP和NADPH中,均用于暗反应。2.光合作用的暗反应阶段发生的物质变化和能量变化有哪些?答案

(1)物质变化①CO2的固定:1分子CO2+1分子五碳化合物→2分子三碳化合物。②三碳化合物的还原:在酶的催化下,三碳化合物接受ATP、NADPH释放的能量并被NADPH还原形成五碳化合物和糖类等。(2)能量变化:ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中的化学能。3.下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,图中A物质和B物质的相对分子质量之比是多少?答案

图中A、B物质是氧气,均来自反应物中的水。A、B分别为O2、18O2,二者的相对分子质量之比为32∶36=8∶9。4.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?是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应?答案

(1)不能说明氧元素全部都来自水。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解,产生氧气,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。(2)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,暗示希尔反应是相对独立的反应阶段。【归纳提升】1.光反应与暗反应的区别过程光反应暗反应场所叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质条件光、色素和酶多种酶原料水、NADP+、ADP、PiNADPH、ATP、CO2产物NADPH、ATP、O2(CH2O)、ADP、Pi、NADP+2.光反应与暗反应的联系

(1)光反应为暗反应提供ATP和NADPH。(2)暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+。3.利用同位素示踪法判断光合作用中C、H、O的转移途径

4.环境改变时光合作用各物质含量的变化分析(1)分析方法:需从物质的生成和消耗两个方面综合分析示例:CO2供应正常,光照停止时C3的含量变化(2)物质含量变化的比较

条

件光照由强到弱,CO2供应不变光照由弱到强,CO2供应不变CO2供应由充足到不足,光照不变CO2供应由不足到充足,光照不变C3含量增加减少减少增加C5含量减少增加增加减少NADPH和ATP的含量减少增加增加减少(CH2O)的合成量减少增加减少增加5.硝化细菌的化能合成作用硝化细菌(包括亚硝化细菌、硝化细菌)氧化土壤中的NH3释放的能量,将CO2和水合成有机物,并将能量储存在有机物中。其反应式如下:二、光合作用原理的应用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影响光合作用强度的因素气孔开闭情况光合作用原理的应用单位时间内______________、___________、______________。有机物的产量CO2的消耗量O2的产生量光合作用强度实验：探究光照强度对光合作用强度的影响CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体打出小圆形叶片实验：探究光照强度对光合作用强度的影响利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。抽出叶片的气体1.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。由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，使原来下沉的叶片上浮。实验记录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(1)光照强度①关键点：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸;B点细胞呼吸释放的CO2量=光合作用吸收的CO2量此时的光照强度称为光补偿点;C点时达到了光饱和点，此时光照强度增加，光合作用强度不再增加。②关键线段：AB段光合作用的强度细胞呼吸的强度；BC段光合作用的强度细胞呼吸的强度。<>光合作用原理的应用O2CO2O2CO2

净光合速率O2的释放量CO2的吸收量有机物的积累、增加量光合作用原理的应用②：CO2浓度CO2吸收量CO2释放量CO2浓度ABCODbcd总光合速率一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合作用速率。光合作用原理的应用③：温度温度光合速率一定范围内，光合速率随温度升高而升高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。光合作用原理的应用N：光合酶及ATP的重要组分P：类囊体膜和ATP的重要组分；K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分外因④：水分和矿质元素水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。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段：光照强度不断减弱AB段：光照强度不断增大DE段：【典型曲线分析】新陈代谢营养类型光能自养6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体（光合作用）化能自养（化能合成作用）NH3HNO2+能量HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）能量硝化细菌自养型异养型寄生、腐生、捕食