5.4 光合作用与能量转化（3课时）（精彩课件）-【堂堂清】2024-2025学年高一生物上学期同步精品课件（2019人教版必修1）

5.4.1 捕获光能的色素和结构 本节聚焦： 1.植物依靠哪些色素捕获光能？ 2.叶绿体的结构有哪些适于进行光合作用的特点？ 1 创设情境 正常玉米植株(绿色)和白化玉米植株(白色) 观察现象： 在玉米地里，有时可以看到叶片不含 绿色色素的白化苗。这样的白化苗， 待种子中储存的养分耗尽就会死去。 说明： 叶片中的色素可能与 有关。 光能的捕获 思考 绿叶中究竟有哪些色素呢？ 绿叶中色素的提取和分离 【自主学习】绿叶中色素的提取和分离 阅读P98-P99实验内容，思考以下问题 1、实验的目的是什么？ 2、提取和分离色素的原理分别是什么？ 3、实验中无水乙醇、层析液、二氧化硅、碳酸钙的作用是什么？ 4、实验的步骤是什么？ 绿叶中色素的提取和分离 01 实验目的 1.进行绿叶中色素的提取和分离 2.探究绿叶中含有几种色素 实验原理 1.提取：绿叶中的 都能够溶解在有机溶剂 中。 2.分离：绿叶中不同色素都能溶解在 中， 但不同的色素溶解度 。 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得 ；反之则慢。 这样，绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 色素 无水乙醇 层析液 不同 快 分离方法：纸层析法。 绿叶中色素的提取和分离 01 无水乙醇 层析液 二氧化硅 碳酸钙 实验试剂 无水乙醇： 层析液： 二氧化硅： 碳酸钙： 溶解并提取色素 有助于研磨得充分 防止研磨中色素被破坏 分离色素 绿叶中色素的提取和分离 01 方法步骤 1.提取绿叶中的色素 ①取材： 称取5g ， 剪去主脉， 剪碎， 放入研钵中。 ②研磨： 向研钵中放入少许 和 ， 再加入5～10mL ， 迅速、充分地研磨。 ③过滤： 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗。 （漏斗基部放一块 ）进行过滤。 ④收集： 将滤液收集到试管中，及时用 将试管口塞严。 绿叶 无水乙醇 二氧化硅 碳酸钙 单层尼龙布 棉塞 思考：色素的提取相关问题 1.为什么用新鲜绿叶？ 2.研磨时应注意什么？原因是什么？ 3.过滤时漏斗基部的尼龙布能否用滤纸替代？原因是什么？ 4.盛放滤液的试管口加棉塞 使滤液中色素含量高 研磨时要迅速、充分。这样可以保证色素释放得更加充分且挥发量少。 不能用滤纸替代。因为滤纸的吸附性强，会导致滤液中色素的浓度过低。 防止乙醇挥发和色素氧化。 思考：色素的提取相关问题 5.某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，请结合实验步骤分析可能的原因有哪些？ ①未加入二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出来； ②称取绿叶过少或加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小； ③未加入碳酸钙或加入过少，部分色素分子被破坏。 ① ： 将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，将滤纸条一端剪去两角，在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。 绿叶中色素的提取和分离 01 方法步骤 2.分离绿叶中的色素 铅笔线 制备滤纸条 滤液 细线 ② ： 用毛细吸管吸取少量的滤液，沿铅笔线均匀地画一条细线，（也可用盖玻片蘸取滤液、在横线处按压出均匀细线）待滤液干后，再画1～2次 画滤液细线 ③ ： 将适量的层析液倒入试管中，插入滤纸条（有滤液细线一端朝下），随后棉塞塞紧试管口。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。 绿叶中色素的提取和分离 01 方法步骤 2.分离绿叶中的色素 分离绿叶中的色素 ④ ： 观察试管内滤纸条上出现几条色素带，以及每条色素带的颜色和宽窄，记录观察结果 观察与记录 插滤纸条 层析液 培养皿 思考：色素的分离相关问题 1.为什么滤纸预先干燥处理？ 2.制备滤纸条时为什么要减去两角？ 3.滤液细线的划线原则是什么？待滤液干后，再重画一到两次的目的是什么？ 4.为何滤液细线不能触及层析液？ 使层析液在滤纸上快速扩散。 避免层析液在边缘扩散过快，使其同步到达细线。 划线原则：细、直、齐。 防止滤液细线中色素溶解于层析液中，不能在滤纸上扩散。 重画目的：可以增加滤液细线中色素的含量，使分离色素带更明显。 绿叶中色素的提取和分离 01 结果分析 叶绿素 类胡萝卜素 （含量约3/4） （含量约1/4） 叶绿素a（蓝绿色） 叶绿素b（黄绿色） 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素 （黄色） 绿叶中的色素 得出结论 绿叶中有 种色素；(与色素带条数有关) 色素含量最多的是 ，最少的是 ；(与色素带宽窄有关) 色素溶解度最高的是 ，最低的是 。(与色素带扩散速度有关) 四 叶绿素a 胡萝卜素 胡萝卜素 叶绿素b 色素带条数与色素种类有关，色素带宽窄与色素含量有关，色素扩散速度与溶解度有关。 拓展实验 如果在圆形滤纸的中央点开始，对叶绿体的色素进行层析，会看到什么现象？ 提示：会出现 个同心圆的色素带， 从外往里依次为： 。 四 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 色素的吸收光谱 02 思考 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 三棱镜 光谱 阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，在穿过三棱镜时， 不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，在穿过三棱镜时， 不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。 色素的吸收光谱 02 思考 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 三棱镜 光谱 叶绿素溶液 吸收光谱 蓝紫光和红光 【实验结果表明】 叶绿素a和叶绿素b主要吸收 ； 色素的吸收光谱 02 思考 这4种色素对光的吸收有什么差别呢？ 三棱镜 光谱 类胡萝卜素溶液 吸收光谱 【实验结果表明】 胡萝卜素和叶黄素主要吸收 ； 蓝紫光 【实验结果表明】 叶绿素a和叶绿素b主要吸收 ； 胡萝卜素和叶黄素主要吸收 ； 蓝紫光和红光 蓝紫光 【学科交叉】 光是一种电磁波。 可见光的波长是 nm。 不同波长的光，颜色不同。 波长小于400nm的光是 光， 波长大于760nm的光是 光。 光合作用所利用的光 都是可见光。 色素的吸收光谱 02 400~760 紫外 红外 联系生产生活 思考 冬季时，为了增加蔬菜的产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？ 思考 阴天时，为了增加蔬菜的产量，在功率相同的情况下，应选择什么颜色(“蓝紫光和红光”或“白光”)的照明灯为蔬菜补充光源？为什么？ 无色。因为太阳光由七色光组成， 用无色薄膜，植物可以获得更多的光能。 选择蓝紫光和红光。因为在照明灯功率相同的情况下，选用蓝紫光和红光的照明灯补充光源，植物利用光能的效率更高。 思考 植物工厂里为什么不用绿光 作为光源？(书本P99) 绿色光源发出绿色的光， 这种波长的光线不能被色素吸收， 因此无法用于光合作用制造有机物。 02 联系生产生活 这四种色素吸收的光波长有差别，但都可以用于光合作用，那这些色素存在细胞中的什么位置呢？ 拓展应用（书本P101） 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? 有关。不同颜色的藻类吸收 波长的光。 ①藻类本身的颜色是反射出来的光所形成的，即红藻反射出 光， 绿藻反射出 光，褐藻反射出 色的光。 ②水对红、橙光( 波长)的吸收比对蓝、绿光( 波长)的吸收要多， 即到达深水层的光线是 波长的光。 因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的 层， 吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水的 层。 不同 红 绿 黄 浅 长 短 短 深 重点题型随堂练1：捕获光能的色素 1.某同学在进行“绿叶中色素的提取和分离”实验时，进行了以下操作： ①将5g新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加入无水乙醇后直接进行研磨； ②将预备好的滤纸条一端剪去两角，在距这一端1 cm处用钢笔画一条横线； ③为增强实验效果，将滤液细线画粗些； ④将滤纸条画有滤液细线的一端朝下，轻轻插入层析液中，让滤液细线浸入层析液中。该同学的操作有误的是(　　) A．① B．①② C．①②③ D．①②③④ 还要加二氧化硅和碳酸钙，×； 钢笔有色素，要用铅笔，×； 细、直、齐，可重复画1-2次，×； 滤液细线不能浸入层析液中，×； D 重点题型随堂练1：捕获光能的色素 2．某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题： (1)分离绿叶中的色素常用纸层析法，该方法的原理是： . 。 A、B是滤纸条上的标记，根据实验现象可知层析液最先所处的位置是 . (填“A”或“B”)处。 光合色素在层析液 中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 A 重点题型随堂练1：捕获光能的色素 2．某实验小组利用新鲜的绿叶为材料，进行绿叶中色素的提取与分离实验，实验结果如图所示。请回答下列问题： (2)在色素的提取与分离过程中，偶然发现某植株缺失第Ⅲ条色素带。 缺失第Ⅲ条色素带的植株不能合成 ， 导致对 光的吸收能力明显减弱。 叶黄素 蓝紫 旧知识回顾 色素种类 颜色 含量 溶解度 扩散速度 主要吸收 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 最少 较少 最多 较多 最高 较高 较低 最低 最快 较快 较慢 最慢 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 蓝紫光 蓝紫光 和红光 思考 与光合作用有关的色素存在于哪呢？ 叶绿体 色素带条数与色素种类有关，色素带宽窄与色素含量有关，色素扩散速度与溶解度有关。 叶绿体的结构适于进行光合作用 03 图1：光学显微镜下的叶绿体 （放大10×40倍） 菠菜 图2：电子显微镜下的叶绿体 （放大44000倍） 光学显微镜下可观察到叶绿体一般呈 。 若要观察叶绿体内更精细的结构，就必须用 才能观察清楚。 扁平的椭球形或球形 电子显微镜 外表： 层膜 内部 :含有许多进行光合作用必需的 ； :由 堆叠而成. 分布着许多吸收光能的 ； 含有许多进行光合作用必需的 ； 叶绿体的结构适于进行光合作用 03 图3：叶绿体的模式图 决定 双 基质 基粒 类囊体 光合作用 酶 色素分子 酶 结构 进行 的场所. 功能 【扩展】每个基粒都含有两个以上的类囊体，多的可达100个以上。叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大地扩展了受光面积。 科学家们是如何证明叶绿体是光合作用地场所的呢？ 思考·讨论：叶绿体的功能 将水绵和 需氧细菌 放在没有 空气的小室内 光下 黑暗中 细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 细菌则分布在叶绿体所有受光的部位 讨论 恩格尔曼为什么要选择水绵和需氧细菌作为实验材料？ ①水绵的叶绿体呈 分布，便于观察； ②用需氧细菌可确定 的部位。 极细的光束 螺旋带状 释放氧气多 思考·讨论：叶绿体的功能 将水绵和 需氧细菌 放在没有 空气的小室内 光下 黑暗中 细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中 细菌则分布在叶绿体所有受光的部位 极细的光束 讨论 恩格尔曼的第1个实验的结论是什么？ 【结论】氧气是 释放出来的， 是绿色植物进行光合作用的场所。 叶绿体 叶绿体 思考·讨论：叶绿体的功能 1.实验材料的选择妙： ① 的叶绿体呈螺旋带状分布在细胞中，便于观察。 ②通过 的分布进行检测，能够准确地判断出释放氧气的部位。 2.排除干扰的方法妙： 没有空气的黑暗环境排除了 的干扰。 3.实验对照的设计妙： 用极细的光束照射，叶绿体上可形成 和 部位，当于一组 实验。 增加临时装片暴露在光下的实验，可明确实验结果是由 引起的。 思考 恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处？ 水绵 需氧细菌 环境中氧气和光 有光 无光 对比 光照 思考·讨论：叶绿体的功能 讨论 在第2个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？ 答：这是因为水绵叶绿体上的光合色素，主要吸收 光， 在此波长的光照射下，叶绿体会释放 ，适于需氧细菌在此区域分布。 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片。 发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 红光和蓝紫 氧气 思考·讨论：叶绿体的功能 讨论 恩格尔曼的第2个实验的结论是什么？ 用透过三棱镜的光照射水绵临时装片。 发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 【结论】叶绿体主要吸收 光 用于光合作用，放出大量氧气。 红光和蓝紫 小结 综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体能够吸收光能用于光合作用放氧。 5.4.2 光合作用的原理 本节聚焦： 1.光合作用是怎样进行的？ 2.光合作用过程中物质变化与 能量转化有什么关系？ 3.光合作用原理在生产中有哪些应用？ 32 光合作用 01 光合作用是指 通过 ，利用 ，将 和 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 概念 反应式 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 表示糖类 绿色植物 光能 叶绿体 二氧化碳 水 有机物 氧气 光合作用 01 思考 叶绿体如何将光能转化为化学能？ 又是如何将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？ 【自主学习】阅读书本P103-104， 完成《学习笔记》P82光合作用的过程。 光合作用的过程 02 ▶光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ ▶暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 必须有光才能进行； 有没有光都能进行； 光反应（光合作用第一个阶段） 暗反应/碳反应（光合作用第二个阶段） 反应过程是否需要光能 划分依据 过程 实际上，光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。 光合作用的过程：光反应阶段 02 必须有光、色素、酶 类囊体薄膜 条件 场所 物质变化 【有光反应阶段所需的色素和酶】 能量变化 将 能转化为 储存在 能 光 ATP和NADPH中活跃的化学 ①水的光解： ②NADPH的合成： ③ATP的合成： 扩展：光反应阶段的演示 类囊体薄膜 色素 酶 O2 H+ NADP+ + NADPH Pi＋ADP ATP 光合作用的过程：暗反应阶段（也称作碳反应） 02 叶绿体基质 条件 场所 物质变化 有没有光都能进行、多种酶 ①CO2的固定： ②C3的还原： 能量变化 将ATP和NADPH中活跃的化学能转化为 能 有机物中稳定的化学 （三碳化合物，3-磷酸甘油酸） （五碳化合物，核酮糖-1，5-二磷酸） 光反应和暗反应的比较 反应阶段 光反应 暗反应 反应场所 反应条件 物质变化 ①水的光解： ②NADPH的合成： ③ATP的合成： ①CO2的固定： ②C3的还原： 能量变化 能→ 能→ 能 联系 光反应为暗反应提供 ， 暗反应为光反应提供 。 类囊体薄膜上 叶绿体基质 必须有光、光合色素、酶 有光或无光均可，多种酶 光 ATP和NADPH中活跃的化学 有机物中稳定的化学 ATP、NADPH ADP、Pi、NADP+ 02 光合作用总过程 02 色素 光能 水在光下的分解 H2O 多种酶 参加催化 CO2 固 定 还 原 O2 H+ NADPH ATP ADP+Pi NADP+ 2C3 C5 （CH2O） 光反应阶段 （类囊体薄膜） 暗反应阶段 （叶绿体基质） 光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系，缺一不可 探索光合作用原理的部分实验（光反应阶段） 03 时间/发现者 内容 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， 被释放， C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 1928年 科学家发现甲醛对植物有 作用， 而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。 O2 毒害 探索光合作用原理的部分实验（光反应阶段） 03 时间/发现者 内容 1937年 希尔(英国) 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂 (悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下 。 可以释放氧气 ： 离体叶绿体在适当的条件下 发生水的光解、产生氧气的 化学反应。 希尔反应 1.尝试补充完整希尔的实验表达式。 H+ O2 2.希尔实验中的氧化剂起到什么作用？ 叶绿体内参与光合作用的氧化剂是什么？ 结合水分解产生的H+和e-。 NADP+（氧化型辅酶II）。 探索光合作用原理的部分实验（光反应阶段） 03 4.希尔实验说明水的光解产生氧气，能否确定氧气中的氧元素全部来自水？ 5.若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 不能，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。 能够说明， 因为悬浮液中没有CO2， 糖类合成时需要CO2的碳元素。 3.希尔实验是否说明水的光解和 糖的合成不是同一个化学反应？ 可以采用同位素示踪法。 用18O分别标记H2O和CO2进行实验。 探索光合作用原理的部分实验（光反应阶段） 03 探索光合作用原理的部分实验（光反应阶段） 03 时间/发现者 内容 1941年 鲁宾、卡门(美国) 用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源， ①H2O＋C18O2→植物→O2 ②H218O＋CO2→植物→18O2 结论：光合作用释放的氧全部来自 。 水 探索光合作用原理的部分实验（光反应阶段） 03 时间/发现者 内容 1954、1957年 阿尔农(美国) 在光照下，叶绿体可合成 ， 这一过程总是与 相伴随。 ATP 水的光解 光合作用的过程：光反应阶段 必须有光、色素、酶 类囊体薄膜 条件 场所 物质变化 【有光反应阶段所需的色素和酶】 能量变化 将 能转化为 储存在 能 光 ATP和NADPH中活跃的化学 ①水的光解： ②NADPH的合成： ③ATP的合成： 探索光合作用原理的部分实验（暗反应阶段） 04 【资料1】20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了实验， 实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程。 处理：①提供光照、14CO2； ②不同时间杀死小球藻， 再纸层析分离，最后鉴定放射性物质。 结果：先出现14C3，最后出现14C5、14C6 【思考】请据上述结果大致描述出CO2转化成有机物的过程中C的转移途径。 CO2 C3 C6 C5 探索光合作用原理的部分实验（暗反应阶段） 04 【资料2】卡尔文又通过实验发现如果 光照下突然中断CO2供应， C3急剧减少而C5增加。 【思考】根据卡尔文的两个实验推测C3与C5之间的关系。 C3与C5之间是相互循环的。 探索光合作用原理的部分实验（暗反应阶段） 04 【资料3】1954年，美国科学家阿尔农的离体叶绿体实验过程及结果如下： 【思考】通过对该实验的分析，你可以得出什么结论？ CO2转化成（CH2O）需要光反应提供NADPH和ATP。 光合作用的过程：暗反应阶段（也称作碳反应） 叶绿体基质 条件 场所 物质变化 有没有光都能进行、多种酶 ①CO2的固定： ②C3的还原： 能量变化 将ATP和NADPH中活跃的化学能转化为 能 有机物中稳定的化学 核心归纳：光合作用过程中元素的转移途径 ①C的转移：②H的转移： ③O的转移： 核心归纳：来源—去路法分析物质含量的变化 思考 叶绿体处不同条件下， C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化 核心归纳：来源—去路法分析物质含量的变化 光反应 . CO2的固定 . C3的还原 . ATP和NADPH . C3 . C5 . 光变弱 有机物 . 减弱 ↓ 暂不变 ↑ 减弱 ↓ 减少 核心归纳：来源—去路法分析物质含量的变化 CO2的固定 . C3的还原 . ATP和NADPH . C3 . C5 . CO2供应减少 有机物 . C3的还原 . 光反应 . 减弱 暂不变 ↓ ↑ 随后减弱 暂不变 ↑ 减少 重点题型随堂练3：光合作用的原理 1．希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应是：H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述，不正确的是(　　) A．光合作用释放的O2来自水而不是CO2 B．NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上 C．希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程 D．光合作用的光反应过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH B 得不到该信息，×； 2．如图是光合作用过程的图解，其中A～G代表物质，a、b、c代表生理过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．图中a过程发生在类囊体薄膜上 B．若光照突然停止，短时间内叶绿体中F的含量会增加 C．c过程是CO2固定，发生在叶绿体基质中 D．E接受C和NADPH释放的能量并被NADPH还原 重点题型随堂练3：光合作用的原理 B A代表 .B代表 . C代表 .D代表 . E代表 .F代表 . G代表 . a.水的光解，√； O2 NADP+ ATP ADP和Pi C3 C5 (CH2O) 来源减少， 去路暂时不变， 含量减少，×； c.CO2的固定，√； b.C3的还原，√； 5.4.3 光合作用的应用 本节聚焦： 1.光合作用是怎样进行的？ 2.光合作用过程中物质变化与 能量转化有什么关系？ 3.光合作用原理在生产中有哪些应用？ 58 旧知识回顾：光合作用总过程 色素 光能 水在光下的分解 H2O 多种酶 参加催化 CO2 固 定 还 原 O2 H+ NADPH ATP ADP+Pi NADP+ 2C3 C5 （CH2O） 光反应阶段 （ ） 暗反应阶段 （ ） 类囊体薄膜 叶绿体基质 光反应为暗反应提供ATP、NADPH,暗反应为光反应ADP、NADP+； 二者相互依存，相互制约；没有光反应，暗反应不能进行；没有暗反应，光反应也不能长时间进行。 影响光合作用强度的因素 01 光合作用强度（又称“光合速率”）： 植物在 内通过光合作用 。 单位时间 制造糖类的数量 思考 影响光合速率（光合作用强度）的因素有哪些？ （固定CO2的量或产生O2的量） 根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料—— ， 动力—— ，都是影响光合作用强度的因素。 因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。 水、CO2 光能 影响光合作用强度的因素 01 光合作用强度（又称“光合速率”）： 植物在 内通过光合作用 。 单位时间 制造糖类的数量 思考 影响光合速率（光合作用强度）的因素有哪些？ （固定CO2的量或产生O2的量） 举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响 而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的 .的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响 的因素(如温度)，也是影响因子。 CO2的供应量 形成和结构 酶活性 1.原理： 光直接影响 阶段，制约 的生成，进而制约 阶段。 2.曲线分析： 在一定范围内， 光合速率随光照强度的增强而 ， 但当光照强度增加到一定强度时， 光合速率 ，甚至降低(细胞灼伤)。 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 光反应 NADPH和ATP 暗反应 加快 不再加快 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 【讨论1】A点时，光照强度为0，对应的CO2 来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？ 答：A点时，光照强度为0， 此时只进行细胞呼吸， 其单位时间内释放的CO2量， 可表示此时的细胞呼吸强度（呼吸速率）。 思考 尝试绘制此时的叶肉细胞气体交换图。 O2 CO2 只进行细胞呼吸 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 【讨论2】B点时，所对应的CO2吸收量和释放量为0，试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义。 答：B点时,细胞呼吸产生的CO2全部用于光合作用， 即光合速率＝呼吸速率，此点为光补偿点。 思考 尝试绘制此时的叶肉细胞气体交换图。 O2 CO2 光补偿点 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 【讨论3】C点时，CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？ 答：当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。 光饱和点 CO2吸收量达到最高前的主要限制因素是： ; CO2吸收量达到最高后的主要限制因素是： 。 光照强度 温度（酶活性）和CO2浓度 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 【讨论3】C点时，CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？ 答：当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。 思考 尝试绘制此时的叶肉细胞气体交换图。 O2 CO2 光饱和点 CO2 O2 此时光合速率＞呼吸速率。 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 呼吸速率 真正光合速率 净光合 速率 真正光合速率（总光合速率） = 净光合速率 + 呼吸速率 【小结】 A点：只进行 ； B点： 点，光合速率 呼吸速率； C点： 点，光合速率 呼吸速率； AB段：光合速率 呼吸速率； BC段：光合速率 呼吸速率； 细胞呼吸 光补偿 = 光饱和 ＞ ＜ ＞ 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 提示：阴生植物呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强， 所以起点、光补偿点、光饱和点均 阳生植物。 小于 【小结】 A点：只进行 ； B点： 点，光合速率 呼吸速率； C点： 点，光合速率 呼吸速率； AB段：光合速率 呼吸速率； BC段：光合速率 呼吸速率； 细胞呼吸 光补偿 = 光饱和 ＞ ＜ ＞ 思考 如果该曲线代表阳生植物，那阴生植物的曲线要怎么画？ 阳生植物 阴生植物 影响光合作用强度的因素：①光照强度 01 【小结】 A点：只进行 ； B点： 点，光合速率 呼吸速率； C点： 点，光合速率 呼吸速率； AB段：光合速率 呼吸速率； BC段：光合速率 呼吸速率； 细胞呼吸 光补偿 = 光饱和 ＞ ＜ ＞ 阴生植物 3.应用：a．阴雨天适当 ，及时对大棚除霜消雾。 b．阴生植物的光补偿点和光饱和点一般都比阳生植物低，注意 时农作物的种类搭配、林带树种的配置。 补充光照 间作套种 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 实验原理 1.抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中 。 光照下叶片进行光合作用产生 ， 充满细胞间隙，叶片又会 。 2.光合作用越强， 单位时间内圆形小叶片上浮的数量越 。 下沉 O2 上浮 多 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 注：也可以用质量分数为1%-2%的NaHCO3溶液来提供CO2. 强、中、弱 注：也可以利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度. 数量 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 实验结果 实验结论 光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越 。 一定范围内，随着光照强度的不断增加， 光合作用强度 。 多 不断增强 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 思考 本实验的自变量是什么？如何控制？ 思考 本实验的因变量是什么？检测指标是什么？ 自变量是 。 通过 来控制。 光照强弱 调节光源与实验装置的距离 因变量是 。 检测指标是 。 光合作用强度 同时间内圆形小叶片浮起的数量 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 扩展 本实验用的是LED灯,如果用白炽灯进行实验,为了最大限度地排除无关变量的影响,实验改进如下图所示，将盛水玻璃柱放在灯与试管之间的作用是什么？ 排除光照引起的温度变化对实验结果的影响。 影响光合作用强度的因素：②CO2浓度 01 1.原理： 影响 阶段，制约 化合物的生成。 2.曲线分析： 在一定范围内， 植物光合速率随CO2浓度的增大而 ； 但达到一定浓度时， 再增加CO2浓度，光合速率也 。 3.应用： 在农业生产上可以通过“ ”、 等措施 增大CO2浓度，提高光合速率。 暗反应 C3 正其行，通其风 增施农家肥 增加 不再增加 影响光合作用强度的因素：②CO2浓度 01 【讨论】 图中A点表示 ，即光合速率 呼吸速率时的CO2浓度， 图中A’点表示 。 图中B点和B’点表示 ，即光合速率最大时所对应的最小CO2浓度。 CO2补偿点 = 光合作用所需CO2的最低浓度 CO2饱和点 影响光合作用强度的因素：③温度 01 1.原理： 温度主要通过影响与光合作用有关 而影响光合速率。 2.应用： 冬季温室栽培，可适当 ， 即白天适当 温度，晚上可适当 温度，以 。 酶的活性 提高 降低 降低细胞呼吸消耗有机物 增大昼夜温差 影响光合作用强度的因素：④水分 01 1.原理： a.水分作为植物光合作用的 。 b.缺水时，气孔导度下降（即 ）， 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 （输入/输出）减慢。 因此，植物体水分减少使光合速率 。 2.应用： 预防干旱， ； 原料 下降 输出 部分气孔关闭 合理灌溉 影响光合作用强度的因素：⑤矿质元素（无机盐） 01 1.原理： 是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分； 是NADPH和ATP的重要组成成分； 是叶绿素的重要组成成分； 对光合产物的运输和转化起促进作用。 2.应用： ，由于肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收， 施肥的同时，往往需要适当的 。 N P Mg K 合理施肥 浇水 PQ形成原因： 矿质元素过多、土壤溶液 浓度过高而导致植物渗透失水萎蔫。 影响光合作用强度的因素：⑥叶龄和叶面积 01 1.叶龄影响光合作用强度的原理： ①叶片由小到大的过程中， 叶面积逐渐 ， 叶肉细胞中的叶绿体逐渐 ， 光合色素逐渐 ，光合作用效率不断 。 ②生长到一定程度， 叶片面积和光合色素等达到稳定状态，光合作用效率也基本稳定。 ③伴随着叶片的衰老， 部分色素遭到破坏，光合作用效率 。 增大 增多 增加 增强 下降 影响光合作用强度的因素：⑥叶龄和叶面积 01 2.叶面积影响光合作用强度的原理： 随着叶面积指数的增大， 进行光合作用和细胞呼吸的叶面积 ， 但叶面积指数增大到一定值后， 由于叶片的相互遮挡， 进行光合作用的叶面积 ， 而进行细胞呼吸的叶面积 ， 从而使细胞呼吸有机物的消耗量 光合作用有机物的生成量， 所以有机物的积累量不断 。 不再增大 仍在增大 增加 大于 降低 叶面积指数：叶片总面积/土地面积 影响光合作用强度的因素：⑥叶龄和叶面积 01 3.农业生产上的启示： a. (增加光合作用面积)； b. (“套种间作”讲的就是这个方面)； c. 以增加有效光合作用面积； d.适当摘除 。 合理密植 适当间苗 修剪 老叶 补充：多因子变量对光合速率的影响 【曲线分析】 P点：限制光合速率的因素应为 所表示的因子， 随着因子的不断加强，光合速率不断提高。 Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子， 影响因素主要为 所表示的因子。 横坐标 各曲线 01 补充：多因子变量对光合速率的影响 【应用】 温室栽培时，在一定光照强度下， 白天适当 ，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率， 也可同时适当 ，进一步提高光合速率； 当温度适宜时，可适当 以提高光合速率。 提高温度 增加光照强度和CO2浓度 增加CO2浓度 01 重点题型随堂练4：光合作用的应用 1．用高速离心机打碎小球藻细胞， 获得可以进行光合作用的离体叶绿体， 进行如图所示的实验，下列叙述不正确的是(　　) A．离体的叶绿体中能合成糖类 B．碳酸氢钠所起的作用是提供二氧化碳 C．烧杯中的液体改为氢氧化钠会导致该实验无糖类产生 D．灯与锥形瓶之间的距离不影响光合作用的强度 D 灯与锥形瓶之间的距离，表示不同的光照强度， 光照强度影响光合作用的强度，×； 重点题型随堂练4：光合作用的应用 2.影响绿色植物光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等，内部因素有酶的活性、色素的数量、C5的含量等。请据图分析，回答下列问题： (1)如果横坐标代表光照强度，其影响光合速率主要是影响光合作用的 . 阶段，在最适温度下，当光合作用强度达到最大值时，此时内部限制性因素最可能是 。若阴生植物的光合作用曲线为c，则阳生植物的光合作用曲线最可能是 。 (2)如果横坐标代表温度，温度主要通过影响 来影响光合速率。 光反应 色素的数量 a 酶的活性 重点题型随堂练4：光合作用的应用 2.影响绿色植物光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等，内部因素有酶的活性、色素的数量、C5的含量等。请据图分析，回答下列问题： (3)如果横坐标代表CO2的浓度，其影响光合作用主要是影响 的产生，此时内部限制性因素最可能是 。 (4)若将某植物叶片在25 ℃条件下暗处理1小时，该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2mg，之后立即光照1小时，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5 mg。该叶片光照1小时产生的总光合作用量为 mg。 C3 C5的含量 9 说明植物叶片每小时进行呼吸作用，消耗2mg葡萄糖。 总光合速率= 净光合速率 + 呼吸速率 =7+2=9 说明植物叶片每小时进行光合作用净增加2+5mg葡萄糖。 硝化细菌 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。 氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，这两个反应释放出的化学能，被硝化细菌用来将CO2和H2O合成糖类。 化能合成作用 概念 例如 过程 02 补充：还有铁细菌、硫细菌 属于进行化能合成作用的自养生物。 同化作用 自养型 光能自养 化能自养 原理：通过 作用； 举例：绿色植物、光合细菌； 原理：通过 作用； 举例：硝化细菌、铁细菌、硫细菌； 异养型 原理：通过 把从外界摄取的现成的 有机物转变成自身的组成物质； 举例：人、动物、真菌、大部分细菌； 扩展 即把非己的变成自己的，同时储存能量的过程。 光合 化能合成 消化吸收 同化作用：即把非己的变成自己的，同时储存能量的过程。如：光合作用、化能合成作用、消化吸收； 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的组成物质，并储存了能量的一类生物。 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，并储存了能量的一类生物。 $$