5.4光合作用与能量转化课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章细胞的能量供应和利用第4节光合作用与能量转化（第1课时）

植物工厂捕获光能的色素和结构Functionofcellmembrane

可以增加光照强度，调节温度、CO2浓度等，有利于植物的光合作用；而且不受外界天气的影响，一年四季都可以生产各种蔬菜。

因为这些都是影响光合作用的条件。捕获光能的色素和结构Functionofcellmembrane捕获光能的色素和结构Functionofcellmembrane捕获光能的色素和结构Functionofcellmembrane

提取原理

分离原理实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves层析液纸层析法滤纸条1、研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？2、将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？3、滤纸条一端为什么要剪去两角？4、画滤液细线时应注意什么？5、为什么不能让滤液细线触及层析液？自主学习：阅读课本P97-98，并思考以下几个问题：实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves①提取绿叶中的色素称取5g新鲜菠菜绿叶，剪碎，放入研钵中；加少许二氧化硅（助充分研磨）和碳酸钙（保护色素），再加入10mL无水乙醇(溶解色素)，进行迅速、充分的研磨。将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。

实验步骤实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves用棉塞将试管口塞紧（目的是防止乙醇挥发和色素氧化）一块单层尼龙布（滤纸、纱布会吸收色素）实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves防止层析液在边缘扩散过快而使分离的色素带不整齐。

细、直、齐：使分离的色素带平整、不重叠积累更多的色素，使分离出的色素带清晰实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves不能让滤液细线触及层析液：防止色素溶解在层析液中，导致实验失败观察不到色素带。实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves

实验结果上下胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色）类胡萝卜素叶绿素胡黄ab实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves1、色素带的位置说明什么问题？溶解度:胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a叶绿素b2、色素带的宽窄说明什么问题？色素含量:叶绿素a>叶绿素b>叶黄素

>胡萝卜素实验：绿叶中色素的提取和分离Experiment:Extractionandseparationofpigmentfromgreenleaves“绿叶中色素的提取和分离”实验中异常实验现象原因分析

(1)滤纸条上色素带颜色较浅:①未加二氧化硅,研磨不充分;②加入无水乙醇的量过多;③实验材料中(如泛黄的叶片)色素含量较少;④未加碳酸钙或加入量过少,叶绿素被破坏;

(2)滤纸条上色素带重叠:①滤液细线不直;②滤液细线过粗。

(3)滤纸条上看不见色素带:①忘记画滤液细线;②滤液细线触及层析液,色素溶解到层析液中。【方法规律】金版P102随堂练习某同学提取得到叶绿体色素溶液后，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散得到右图结果，则1、2、3、4四条色带依次表示（）A.叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素bB.胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bC.叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素D.叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素B上下

植物工厂、现代温室大棚的“神器”温室或大棚种植蔬菜时，会选择红色蓝色LED灯作为补充光源。为什么要用红色蓝色LED灯呢？捕获光能的色素和结构Functionofcellmembrane叶绿体中的色素提取液红光区、蓝紫光区出现了暗带四种色素对光谱的吸收捕获光能的色素和结构Functionofcellmembrane叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光捕获光能的色素和结构Functionofcellmembrane拓展提升:色素知识的应用①植物工厂里为什么不选择绿色LED灯作为补充光源？绿光被吸收很少，无法运用到光合作用中制造有机物。②为什么叶子大多是绿色？色素对绿光的吸收最少，被反射出来。③秋天树叶为什么会变黄？低温影响叶绿素合成酶的活性，叶绿素合成受抑制，且低温叶绿素分子容易被破坏。基粒外膜内膜叶绿体基质类囊体3.叶绿体的结构适于进行光合作用(酶、光合色素)(酶)常考：众多的基粒和类囊体极大地扩展了膜面积二、叶绿体的结构适于光合作用

阅读课本，尝试找出实验的材料、自变量、因变量。暴露在光下资料1：1881年恩格尔曼的实验黑暗环境中

叶绿体除吸收光能外，还有什么功能呢？二、叶绿体的结构适于光合作用实验材料：

水绵：有螺旋带状叶绿体需氧细菌：集中在氧气多的地方恩格尔曼的实验一自变量：因变量：光照、黑暗需氧菌聚集部位把装片放在没有空气的小室内：排除O2的干扰二、叶绿体的结构适于光合作用黑暗中用极细光束照射完全暴露在光下没有空气实验结果：需氧细菌只分布在叶绿体被光束照射到的部位需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位结论：氧是由叶绿体释放出来的，光合作用需要光照二、叶绿体的结构适于光合作用分析：这一巧妙的实验说明了什么？结论：叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。恩格尔曼的实验二二、叶绿体的结构适于光合作用二、叶绿体的结构适于光合作用练习与应用一、概念检测1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。(1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。（

）(2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。（）(3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。（）2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（）A.所有植物细胞中都含有4种色素B.有些植物细胞的液泡中也含有色素C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类×√×A练习与应用二、拓展应用

1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗?绿藻吸收红橙光；褐藻吸收黄绿光；红藻吸收蓝紫光。水对红橙光吸收多于蓝紫光。光合作用的原理和应用光合作用的原理TheprincipleofphotosynthesisCH2O甲醛（CH2O）糖CO2二氧化碳CO2+H2O缩合光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis

H2OO2铁盐（或其他氧化剂）

离体叶绿体1941年，鲁宾、卡门实验同位素标记法结论：光合作用释放的氧气中的氧元

素全部来源于水。光合作用的原理TheprincipleofphotosynthesisCO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体小球藻【例2】下图为探究光合作用中氧气来源的实验示意图,图中A物质和B物质的相对分子质量之比是()A.1∶2

B.2∶1C.8∶9 D.9∶8《金榜》P107例2答案:C光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis光照水氧气ADP+PiATP光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis1.光反应：叶绿体中的色素酶H2OATPADP+PiH﹢O2叶绿体中的色素水的光解+NADP+

→NADPH光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis1.光反应：1）条件：光、酶、色素2）场所：类囊体薄膜3）过程：a.物质变化：2H2OO2+4H﹢光色素ADP+Pi+能量ATP酶b.能量变化：光能ATP中活跃的化学能水的光解：NADPH的合成：ATP的合成：H++NADP+→NADPH光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis2.暗反应：NADPHATPADP+Pi2C3(CH2O)多种酶参加催化CO2C5固定还原光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis2.暗反应（有光无光都能进行）1）条件：多种酶、NADPH

、ATP2）场所：叶绿体基质3）过程：a.物质变化：b.能量变化：有机物中稳定的化学能

ATP中活跃化学能CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：2C3

(CH2O)+C5

酶NADPH、ATP

光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis14CO214C3（14CH2O)暗反应碳反应卡尔文循环同位素标记法光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis3.没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。1.光反应为暗反应提供NADPH和ATP；2.暗反应为光反应合成ATP提供ADP和Pi；光反应和暗反应的联系P104思考与讨论光合作用的原理TheprincipleofphotosynthesisP106项目光照由弱变强、CO2供应不变光照由强变弱、CO2供应不变光照不变、CO2由少变多光照不变、CO2由多变少C3↓↑↑↓C5↑↓↓↑ATP↑↓↓↑(CH2O)↑↓↑↓此表只是对短时间内各物质的相对量的变化做讨论,而不是长时间。其中“↑”代表上升,“↓”代表下降金版P107光合作用的原理Theprincipleofphotosynthesis总反应式实质：光合作用♦无机物→有机物；♦光能→化学能。光合作用强度Photosyntheticintensity单位时间内______________、___________、_____________。有机物的产量CO2的消耗量O2的产生量光合速率：光合作用强度P105影响光合作用强度的因素Factorsinfluencingtheintensityofphotosynthesis外部因素内部因素物种（阴生、阳生）叶龄叶面积光照强度CO2浓度温度水矿质元素（如Mg影响叶绿素合成）排除温度影响真正光合速率=净光合速率+呼吸速率释放O2产生O2吸收CO2CO2（4）常用表示方法。P108项目常用表示方法真正光合速率O2产生(生成)速率CO2固定速率有机物产生(制造、生成)速率净(表观)光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率影响光合作用强度的因素Factorsinfluencingtheintensityofphotosynthesis光照强度CO2吸收量CO2释放量ABCA点：只呼吸不光合光补偿点光饱和点OcbB点：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合（1）光照强度对光合作用的影响AB段：呼吸＞光合P108（5）净光合速率与真正光合速率的关系。P109CO2浓度对光合作用速率影响的分析,如图所示。

图中所示的光合速率为__________光合速率;A点为__________,此时__________速率等于_________速率。

（2）CO2浓度。净CO2补偿点光合作用细胞呼吸影响光合作用强度的因素Factorsinfluencingtheintensityofphotosynthesis（3）温度。

光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。AB段:随温度的升高,光合作用强度逐渐

。

BC段:与光合作用有关的酶活性

,光合作用强度

。

增强下降减弱应用：温室栽培中，白天可适当提高温度，夜间适当降低温度，从而提高作物产量（有机物积累量）。矿质元素是参与光合作用的

、