5.4光合作用与能量转化第2课时课件高一上学期生物人教版必修1

5.4光合作用与能量转化五、光合作用的原理光合作用：绿色植物通过

，利用

，把

转化成储存着能量的

，并且释放

的过程。叶绿体光能二氧化碳和水有机物氧气（一）光合作用的概念光合作用的实质：合成有机物，储存能量（二）光合作用的反应式：CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体

6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2注：（CH2O）表示糖类，光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。叶绿体是如何将光能转变成化学能储存在糖类等有机物中的？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？四、探索光合作用原理的部分实验

甲醛不能通过光合作用转化成糖甲醛对植物有毒(甲醛CH2O)初步判断：氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。19世纪末1928年探讨一光合作用中O2产生的探索四、探索光合作用原理的部分实验1937年希尔反应结果：叶绿体有O2释放推测：叶绿体中水的光解产生了氧气。离体的叶绿体悬浮液（有H2O，没有CO2）铁盐（或其他氧化剂）O2希尔的实验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？不能，反应体系中还可能存在其他氧元素供体,也并没有直接观察到氧元素的转移。希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。离体叶绿体在适当条件下发生水光解产生氧气的化学反应称为希尔反应。四、探索光合作用原理的部分实验1941年鲁宾和卡门实验结论：光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。同位素标记法对比实验第一组和第二组产生的O2的相对分子质量的比例为多少？四、探索光合作用原理的部分实验1954年阿尔农实验1957年叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随。H2OO2+NADPH+能量光照叶绿体ADP+Pi

ATP光照下，水光解同时，可合成ATP。发现：探讨二光合作用中能量的转化ATPNADPHADP+PiNADP+2C3C5O2根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。（四）光合作用过程叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质H+1、光反应阶段光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。（四）光合作用过程H2O类囊体薄膜酶Pi＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ色素光、色素、多种酶叶绿体类囊体薄膜物质转化：水的光解：ATP的合成：2H2OO2+4H++4e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH酶光能能量转化:O2、NADPH、ATPATP、NADPH中活跃的化学能场所：条件：产物：2、暗反应阶段光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。（四）光合作用过程CO2

C5

五碳化合物

CO2的固定三碳化合物2C3叶绿体基质多种酶糖类ATPNADPH(CH2O)C3的还原ATP、NADPH，需要多种酶叶绿体基质物质转化：CO2的固定：C3的还原：能量转化:（CH2O）、ADP、Pi、NADP+CO2＋C52C3酶ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP水解：场所：条件：产物：ATP

ADP+Pi2C3(CH2O)+C5酶糖类NADP+NADPH（3）30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。

实验方法：CO2C3(CH2O)C5卡尔文循环:1946年开始，美国的卡尔文等用14CO2研究了CO2转化为糖的途径：向反应体系中充入一定量的14CO2,给予光照（1）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。（2）在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).四、光合作用的原理弄清CO2转化成有机物过程具体途径：同位素标记法ATPNADPHADP+PiNADP+2C3C5O2根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。（四）光合作用过程叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质H+3.光反应与暗反应之间的联系光反应为暗反应提供

，暗反应为光反应提供_____________________。NADPH和ATPADP和Pi、NADP＋

光反应阶段暗反应阶段场所条件物质变化能量变化联系过程项目叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质光、色素、酶多种酶光能→ATP、NADPH中活跃的化学能ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定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4、光反应和暗反应比较练习二.对某植株做如下处理：（甲）持续光照10分钟；（乙）光照5秒，再暗处理5秒，连续交替20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下，植株所制造的有机物总量是：（）A、甲>乙B、甲<乙C、甲=乙D、无法确定B解析：光照后，光反应产生的ATP和还原氢还能维持暗反应进行几秒钟，所以甲只进行了10分钟的暗反应，而乙相当于进行了20分钟，制造的有机物比甲多。练习1.光合作用过程中，叶绿体中消耗ATP和产生ATP的部位依次为()①外膜②内膜③基质④类囊体膜A.③②B.③④C.①②D.④③B光合作用21.NADPH和ATP的移动途径(路线或移动方向)是什么？从类囊体薄膜到叶绿体基质。2.NADP+和ADP的移动途径(路线)呢？从叶绿体基质到类囊体薄膜。3.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。H+光合作用中元素的转移2①H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的转移：CO2→C3→（CH2O）③O的转移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2光合作用2叶绿体中的色素可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPHCO2浓度不变NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照减弱CO2浓度减少来源—去路法分析物质含量的变化减少增加减少减少增加减少增加减少规律总结：①C3和C5的变化

；②C5和NADPH、ATP的变化

；③(CH2O)变化：对光合作用不利，(CH2O)合成

，反之则

。相反一致增多减少例.将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。（1）.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化合物变化情况依次是（）A.上升；下降B.下降；上升C.下降；下降D.上升；上升（2）.如果将植株突然移到黑暗条件下，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物变化情况依次是（）A.上升；下降B.下降；上升C.下降；下降D.上升；上升BA拓展：化能合成作用能够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。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CO2+H2O(CH2O)+O2能量思考：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养生物：只能利用环境中现成的有机物来

维持自身的生命活动。自养生物：以无机物转变成为自身的组成物质。硝化细菌光能自养(光合作用)化能自养(化能合成作用)3.表示方法：固定或者利用CO2的量制造或产生有机物（糖类）量产生或消耗O2的量单位时间内光合作用CO2+H2O(CH2O)+O2光能叶绿体指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。五、光合作用影响因素及应用直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。光合作用强度1.概念：2.意义：自变量：光照强弱因变量：光合作用强度相同时间小圆形叶片浮起的数量用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度控制方法：检测方法：叶片含有空气，上浮叶片下沉O2充满细胞间隙，叶片上浮抽气光合作用产生O2实验原理：①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量…②NaHCO3溶液：无关变量：等量，相同浓度探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响光合作用强度大于呼吸作用强度，有氧气释放。强、中、弱数量甲乙丙叶片浮起数量多叶片浮起数量中叶片浮起数量少强中弱

分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中并调整40W台灯距离（10、20、30CM）

在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。[实验结论][实验结果]光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多。实际光合速率=净光合速率+呼吸速率O2CO2O2CO2较强光照时（可以测得）（可以测得）据图分析，实验所测是否为叶片实际光合作用强度？实际光合速率又叫真正光合作用速率，或总光合作用速率。只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度所对应的光照强度。光合作用强度最大。C点之前限制光合作用因素是光照强度，C点之后限制因素是CO2、温度等。光合<呼吸光合>呼吸光饱和点，植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度。（1）光照强度CO2吸收量CO2释放量光照强度OAD`光饱和点B净光合速率呼吸速率总光合速率光补偿点C光合作用强度达到最大值，达到饱和。（三）影响光合作用的因素A点：AB段：B点：BC段：C点：D点：①曲线分析A:只进行呼吸作用B：光合作用=呼吸作用细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用BC：光合作用>呼吸作用AB：光合作用<呼吸作用②原理：光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP的生成，进而制约暗反应阶段。1.光照强度（三）影响光合作用的因素③生产应用a.阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。b.阴生植物的光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)和光饱和点(光合速率最大时所对应的最小光照强度)一般都比阳生植物低，注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。一天的时间光合作用效率O光照强度121311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514光合作用速率1、AB曲线段是什么意思？2、BC点光合作用为什么减弱？3、DE曲线段光合作用强度减弱的原因？4、光照强度越强，光合作用效率越强吗？思考温度高，蒸腾作用过强，气孔大量关闭，CO2供应不足光照强度不断减弱光照强度逐渐增强不是(2)CO2浓度①原理：影响暗反应阶段，制约C3化合物的生成。②曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点(光合速率最大时所对应的最小CO2浓度)。③应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光合速率。(3)温度①原理：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。②曲线分析AB段：随着温度升高，光合作用强度逐渐增强。B点：光合作用最适温度下的光合作用强度。BC段：随着温度升高，光合作用强度逐渐减弱；温度过高时，酶变性失活，光合作用完全停止。③应用：冬季温室栽培，白天可适当提高温度，晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。(4)光质①原理：光合作用强度与光质(不同波长的光)有关，在可见光光谱的范围内，不同波长的光下，光合作用效率是不同的。白光为复合光，光合作用能力最强。红光、蓝紫光下植物的光合作用强度较大，绿光下植物的光合作用强度最弱。②应用：无色透明的塑料薄膜，日光中各色光均能透过，有色塑料薄膜主要透过同色光，所以温室大棚用无色塑料薄膜最有效。叶绿素对绿光吸收最少，因此温室大棚用绿色塑料薄膜，植物的光合效率最低。(5)水分和无机盐①原理：缺水时气孔导度下降，影响CO2进入叶肉细胞；叶片淀粉水解减弱，糖类堆积，光合产物输出减慢。因此，植物体水分减少使光合速率下降。N是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分；P是NADPH和ATP的重要组成成分；Mg是叶绿素的重要组成成分；K对光合产物的运输和转化起促进作用。②应用：预防干旱，合理灌