5.4 光合作用的原理和应用（第二课时）课件高一上学期生物人教版（2019）必修1

光合作用的原理和应用光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的？光合作用释放的O2到底来自CO2还是H2O？￭光合作用的探究历程CO2＋H２O

(CH2O)＋O２

光能叶绿体

光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。1①

19世纪末②

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类。￭光合作用的探究历程希尔反应结论：水的光解产生氧气；讨论1：该实验能否说明O2全部来自于H2O吗？不能说明，该实验反应体系中可以还存在其他氧元素供体。没有排除叶绿体中其它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。可以，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。氧气产生和糖类合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。讨论2：能否说明水的光杰与糖的合成不是同一个化学反应？（有H2O，无CO2）高铁盐低铁盐1941年，鲁宾和卡门用同位素示踪标记氧原子￭光合作用的探究历程光照射下的小球藻悬液C18O2CO2H2OH218OO218O2结论：光合作用释放的氧来自水，并不来源于CO21954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：在给叶绿体光照时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。

结论：光照时，叶绿体中生成了ATP。总结

上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧来自水，氧气产生和糖类合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。

H2O

O2+NADPH

+能量光照叶绿体ADP+Pi

ATP讨论4：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系：1.将一株质量为20g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40g，其增加的质量来自A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气√根据是否需要光能，可以概括的分为光反应(lightreaction)和暗反应(darkreaction)，暗反应也称为碳反应(carbonreaction)。￭光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶2C3CO2固定C5多种酶(CH2O)还原12O2ATP酶ADP+Pi叶绿体中色素分子光能H2O水在光下分解供能酶NADPHNADP+供能供氢2H2O光解4e+4H++O2ADP+Pi+光能酶ATP酶NADP++2e+H+NADPHATPADP+PiNADPHNADP+NADPH和ATP的移动方向？从类囊体薄膜到叶绿体基质；NADP+和ADP、Pi的呢？从叶绿体基质到类囊体薄膜；NADPH的作用？1.活泼的还原剂；2.储存部分能量供暗反应阶段利用；光能→ATP和DADPH活泼的化学能光反应与暗反应的联系？￭光合作用的过程1.光反应和暗反应在所需条件、进行场所、物质变化和能量变化分别是什么？项目光反应暗反应场所叶绿体_________________________条件___、色素、酶酶、_____________等物质变化(1)H2O

________(2)ADP＋Pi

ATP(1)CO2＋C5

_______(2)2C3

(CH2O)＋C5

类囊体的薄膜叶绿体基质光［H］、ATPO2＋［H］2C3能量变化

CO2的固定

C3的还原2.光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系？物质：光反应产生的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi、和DADP+。能量：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。光能H2OCO2还原（CH2O）叶绿体

色素供氢供能酶供能多种酶暗反应（叶绿体基质）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+光反应（叶绿体类囊体薄膜）如何分析叶绿体中C3、C5、NADPH、ATP的动态变化？光照增强CO2供应不变光照减弱CO2供应不变？光照不变CO2供应增加？光照不变CO2供应减弱？知识拓展：光反应示意图3、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（）A、在植物体内的葡萄糖中发现B、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现D、在植物体周围的空气中发现D9、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（）

A、CO2叶绿体ATPB、CO2叶绿素ATPC、CO2乙醇糖类

D、CO2三碳化合物糖类D10、在光合作用过程中，能量的转移途径是A、光能ATP叶绿素葡萄糖B、光能叶绿素ATP葡萄糖C、光能叶绿素CO2

葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B4、下图是光合作用过程图解，请分析回答下列问题：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______部位，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_______，H为I提供__________。⑥当突然停止光照时，F

，G

.（增加或减少）Ｏ2水[H]基质作为还原剂，还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类增加减少光H2OBACDE+PiFGCO2JHI▌光合作用的产物中，O2、葡萄糖中的碳、葡萄糖中的氢、葡萄糖中的氧分别来自于（）①CO2②气孔直接吸引③水的分解⑤叶绿素的分解A.①②④③B.③①②④C.③①③①

D.①③①③CC6H12O6＋6H２O＋6O２

6CO2

＋12H２O＋能量酶▌呼吸作用：▌光合作用：▌所以光合和呼吸作用相反的过程，两者强度相等那相应物质不会积累。

￭光合作用和呼吸作用的关系CO2＋H２O

(CH2O)＋O２

光能叶绿体1.光合作用速率(光合作用强度):概念：简单地说，指植物在________内通过光合作用__________的数量.单位时间制造糖类产生O2利用CO2测净光合速率：将植物置于密闭容器，并置于光下，测定容器内O2释放量或CO2吸收量或糖类积累量；测呼吸速率：将植物置于密闭容器，并置于黑暗中，测定容器内O2消耗量、CO2产生量、有机物消耗量；

￭光合作用原理的应用实际/真正/总光合速率==净光合速率+呼吸速率主要因素（外因：“三度”）：光照强度、温度、CO2浓度、影响光合作用强度的因素及应用水过多，无氧呼吸（光照时间长短）叶绿素、酶的合成、细胞失水环境中CO2浓度、叶片气孔导度原理：利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。

“叶片上浮法”探究光照强度对光合作用的影响①自变量是什么？如何设置？光照强度，台灯瓦数相同，控制台灯与烧杯之间的距离。或者台灯与烧杯之间的距离相同，控制台灯的瓦数不同。“叶片上浮法”探究光照强度对光合作用的影响②因变量是什么？如何检测？光合速率单位时间内小圆叶片浮起的数量。③无关变量有哪些？a.小圆叶片的大小和数量b.温度，用盛水玻璃柱吸收台灯发出的热量。c.CO2浓度，各烧杯中加入等量的浓度相同的稀NaHCO3溶液。“叶片上浮法”探究光照强度对光合作用的影响①

②

③

④

⑤

⑥⑦

⑧

⑨

⑩【实验仪器和试剂】台灯灯泡的功率（W）404040台灯与烧杯的距离（cm）102030叶片漂起的数量5min10min15min20min25min不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25℃）(1)叶片上浮的原因是_______________________________________________________________________________________________。(2)打孔时要避开

，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入

溶液中。光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮大的叶脉NaHCO3【注意事项】控制温度、光照强度相同，在各烧杯中加入不同浓度的NaHCO3溶液，可以用于探究CO2浓度对光合速率的影响。NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用。实验结论：光照强度影响光合作用强度，在一定光照强度范围内，随光照强度的增强，光合作用强度也增强。“叶片上浮法”探究影响光合作用的因素①光照强度光照强度CO2吸收量CO2释放量ABCA点：只呼吸不光合光补偿点光饱和点OcO2CO2AB段：呼吸＞光合B点：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合1.A、B代表的细胞呼吸方式？2.限制C点内部和外部因素？CO2固定量CO2吸收量CO2释放量O2产生量O2释放量O2消耗量有机物制造量有机物积累量有机物消耗量➊温室生产中，适当增强

，以提高光合速率，使作物增产；光照强度温室大棚一般选无色透明塑料薄膜遇到阴雨天时给温室补充光照应当给予红光或蓝紫光。C.应用A.原理：CO2影响

反应阶段，制约

的形成。B.曲线分析:暗C3A：CO2补偿点A′：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B点和B′点都表示CO2饱和点。C.应用：“正其行，通其风”，温室内充CO2，即提高CO2浓度增加产量的方法。合理灌溉、施肥，可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，增加光合速率。生产上使用农家肥：原因是有机物在微生物的分解下产生了大量的CO2和无机盐，同时释放了热能。

②CO2浓度A.原理：温度通过影响

影响光合作用。B.曲线分析:酶的活性

③温度C.应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当

温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。降低AB段:B:BC:一定范围内，光合速率随温度升高而升高此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降A.原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的

，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。介质B.曲线分析:图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了

的供应。CO2

④水分光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用（1）P点之前的限制因素是什么？PQ之间？（2）Q点之后的的限制因素是什么？有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加土壤肥力，另外还释放出热量和CO2，提高了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用进行。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⑤矿质元素应用：合理施肥（分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐）影响光合作用强度的因素及应用化能合成作用代谢类型同化作用异化作用自养异养光能自养(光合作用)化能自养需氧呼吸厌氧呼吸2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HNO2+O22HNO3+能量能量细菌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，称为叫化能合成作用。CO2

+

H２O

(CH2O)+

O２

￭化能合成作用酶硝化细菌硝化细菌自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身组成物质，并储存能量的一类生物1.同化作用类型异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存能量的一类生物例如：人、动物、真菌、大多数细菌例如：植物、蓝细菌（光合作用