5.4 光合作用与能量转化（第2课时）（精讲课件）-2022-2023学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修1）

光合作用与 能量转化 1 学习目标 掌握光合作用的过程 熟悉光合作用原理在生产中的应用 理解光合作用过程中的物质变化和能量转化的关系 探究光合作用原理的部分实验 1.19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 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。 探究光合作用原理的部分实验 3.1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮剂中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生光的水解，产生氧气的化学反应称作希尔反应。 探究光合作用原理的部分实验 4.1939年，美国科学家鲁宾和卡门的光合作用实验 实验证明：光合作用所释放的氧气全部来自于水 探究光合作用原理的部分实验 5.1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可以合成ATP。 1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 6.卡尔文循环：进入20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞绿藻）做实验：用14C标记二氧化碳，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，发现CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径为卡尔文循环。 光合作用 （1）概念 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化为贮存着能量的有机物，并且释放氧气的过程。 （2）总反应式： 光合作用的过程 根据是否需要光照，可以把光合作用的化学反应概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。 光反应 暗反应 光反应和暗反应的比较 想一想 外界条件变化后光合物质的变化情况： 如果将植株突然移至暗处，C5和C3的量分别怎么变化呢？ 由于光反应需要光照，移至暗处后NADPH和ATP都会供应不足，C3的还原受阻，所以C3含量上升；C5的再生受阻，原有的C5仍继续参与CO2的固定，所以C5含量下降。 光反应和暗反应 光反应和暗反应在物质变化和能量转化存在的联系： （1）当光反应减弱或者停止时(光照减弱或者处于黑暗中)，暗反应的原料NADPH和ATP就减少或被阻断，暗反应会停止。 （2）当暗反应减弱或者停止时(CO2降低或者没有时)，光反应产生的NADPH和ATP没被暗反应消耗，化学平衡会反向进行，从而减弱或者停止光反应。 光合作用原理的应用 1.光合作用的强度 指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 光合作用强度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。 影响光合作用速率的因素 探究环境因素对光合作用强度的影响 探究光照强度对光合作用强度的影响 1.打孔：取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（避开大的叶脉）。 探究环境因素对光合作用强度的影响 2.处理叶片:将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出。这一步骤可能需要重复2- 3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。 探究环境因素对光合作用强度的影响 3.自变量处理:将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水(可以事先通过吹气的方法补充CO2，也可以用质量分数为1%-2%的 NaHCO3溶液来提供CO2) 向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中，可用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。 4.观察并记录同一时段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。 光照强度对光合速率的影响 B光补偿点：此时植物细胞的呼吸作用和光合作用强度相等 C光饱和点：光合作用达到最大值，光合作用强度不再随着光照强度增强而增强（受其他因素限制） 图中A点含义：光照强度为0，只进行呼吸作用 光照强度对光合速率的影响 应用： 间作套作 轮作，延长光照时间 合理密植，增加光合作用的面积 温室大棚用无色透明玻璃 CO2对光合速率的影响 图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的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。 应用： 多施有机肥 温室栽培植物时可使用CO2发生器等 大田中通风透气 温度对光合速率的影响 ①曲线分析：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。 ②应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。 水、矿质元素对速率的影响 ①曲线分析：参