5.4光合作用与能量转化（二）课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

第五单元 细胞的能量供应和利用 5.4 光合作用与能量转化 1 1 叶绿体适用光合作用的结构特点。（重点） 3 光合作用过程中物质和能量的变化及相互关系。（难点） 4 探究影响光合作用强度的环境因素。（难点） 2 光合作用的原理。（重点） 第4节 光合作用与能量转化 🔺光合作用原理 光合作用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。 CO2 + H2O （CH2O）+ O2 光能 叶绿体 实质： 反应式： 合成有机物，储存能量。 3 🔺探究光合作用原理的部分实验 科学家 实验过程 实验结论 希尔 离体叶绿体悬浮液（有H2O无CO2）中加铁盐或其他氧化剂 离体叶绿体在光照下可以释放氧气 鲁宾和卡门 H2O + C18O2 → O2 H218O + CO2 → 18O2 光合作用释放的氧气全部来自于水 卡尔文 14CO2→（14CH2O） CO2 转化成有机物的途径: 卡尔文循环 阿尔农 — 在光照下叶绿体可合成ATP 并且总是与水的光解相伴随 4 🔺光合作用过程 光合作用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。 光反应（Ⅰ过程） CO2的固定 O2 2H2O 色素 光 叶绿体基质 类囊体薄膜 2[H] ADP + Pi H+ + NADP+ NADPH ATP 暗反应（Ⅱ过程） 水的光解 （RuBP） CO2 C3的还原 （CH2O） 2C3 C5 卡尔文循环 ATP合成 5 🔺光合作用过程 场 所： 物质变化： 能量变化： NADP+ + H2O NADPH + O2 光 叶绿体类囊体的薄膜上 光能 → ATP和NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 场 所： 物质变化： 能量变化： NADPH NADP+ + H+ + 能量 叶绿体基质 ATP和NADPH中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能 ATP ADP + Pi + 能量 酶 CO2 + C5 2C3 （CH2O）+C5 酶 酶 光反应 暗反应 光反应为暗反应提供还原剂和能量 6 1．光合作用过程包括光反应和暗反应，下图表示光反应和暗反应的关系，据图判断下列叙述不正确的是（ ） A． 光反应为暗反应提供NADPH和ATP B． 停止光照，叶绿体中ATP和ANDPH的含量下降 C． ATP的移动方向是由类囊体到基质 D． 植物在暗处可以大量合成（CH2O） D 7 🔺光合作用过程 ATP NADPH ADP+Pi NADP+ C3 C5 O2 C3 C5 ATP和NADPH 光照强度变弱 增加 减少 减少 光照强度变强 减少 增加 增加 CO2量不足 减少 增加 增加 CO2量增加 增加 减少 减少 注意：叶绿体合成的ATP只用于暗反应。 8 🔺光合作用影响因素及应用 光合作用强度指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。可用一定时间内，反应物消耗量或产物生成量表示。 1、内因：酶、色素 2、外因：光照（强度、光质）、CO2浓度、温度、土壤中水分、矿质元素 9 🔺光合作用影响因素及应用 1、光照强度：一定范围内，光合速率随着光照强度的增加而增加，到达一定 值后，光合速率不再增加。 光照强度 吸收 CO2 释放 CO2 A B C C’ C ：光饱和点 C’：最大光合速率 A：只进行呼吸作用 B：光补偿点（光合作用强度 = 呼吸作用强度时的光照强度） C以后：CO2浓度、酶、色素 阳生植物 阴生植物 10 🔺光合作用影响因素及应用 农业生产上的应用： 温室大棚使用无色透明玻璃； 使用有色玻璃降低光合作用。 1、光质：相同光照强度，一般红光下植物光合速率最快，蓝紫光次之，绿光 最差，白光最理想。 11 🔺光合作用影响因素及应用 B’：CO2饱和点 CO2浓度 光合速率 B’ A’ CO2浓度 吸收 CO2 释放 CO2 A B B：CO2饱和点 2、CO2浓度：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。 A’：光合作用所需CO2最低浓度 A：CO2补偿点（光合作用 强度 = 呼吸作用强度） 12 🔺光合作用影响因素及应用 ①农田农作物：适时播种 ②温室农作物：可适当提高温度，晚上 适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗 有机物。（增大昼夜温差） 3、温度：主要通过影响有关酶活性而影响光合速率。 13 🔺光合作用影响因素及应用 农业生产上的应用： 合理灌溉、合理施肥 4、水分：①是光合作用的原料，缺水直接影响光合作用。 ②缺水会导致气孔关闭，限制CO2的吸收，从而间接影响光合作用。 5、必需矿质元素：①N、Mg、Fe、Mn等是叶绿素合成的必需元素。 ②K、P等缺乏影响糖类的转化和运输。 ③P参与叶绿体膜的构成，也是ATP的组成元素。 14 🔺光合作用影响因素及应用 农业生产上的应用： （1）间作套种、合理密植 （2）大棚施用干冰 （3）施用农家肥：有机物被分解，生成无机盐供植物吸收，提供CO2量 （4）合理密植和通风透光（田地、大棚） （5）增大昼夜温差：白天适当提高温度，晚上或阴雨天适当降低温度，以降低 细胞呼吸消耗有机物。 （6）合理灌溉、合理施肥。 15 1．下列措施能够提高温室植物光合产量的是（ ） ①连续阴雨天，升高室内温度。 ②晴天时，白天适当升高温度，夜间适当减低温度 ③施用有机肥 ④室内增加人工光源，延长光照时间，铺设反光板 ⑤合理密植 A． ①②③ B． ②③④⑤ C． ③④⑤ D． ①④⑤ B 【典题应用】 16 2．与大棚种植蔬菜相关的措施及分析中，正确的是（ ） A． 施用农家肥，可提高大棚中CO2的浓度，促进植物的光合作用 B． 加大蔬菜的种植密度，可不断提高蔬菜的产量 C． 阴雨天适当提高大棚内温度，可明显增加有机物的积累量 D． 红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，可提高蔬菜的光合作用速率 A 3．如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析不正确的是（ ） A． 甲图中a点的内在限制因素可能是叶绿体中酶的数量或色素的数量不足 B． 乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3与C5的生成量都多 C． 丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变 D． 图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度 C 🔺化能合成作用 化能合成作用指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。例如：硝化细菌，能利用氧化NH3释放的化学能将CO2和H2O合成为糖类，供自身利用。 自养生物 异养生物 将无机物转化成有机物的生物。 绿色植物、蓝细菌（光合）、硝化细菌（化能合成） 只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动。 人、动物、真菌、大多数营腐生生活的细菌 19 🔺光合作用与呼吸作用 CO2 + H2O （CH2O）+ O2 光能 叶绿体 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 1.总反应式： 2.绿色植物叶肉细胞内外气体交换情况： 只有呼吸作用 呼吸＞光合 呼吸＝光合 呼吸＜光合 20 思考1 谁在进行真正光合作用？ a. 整个叶肉细胞 b. 细胞中的叶绿体 思考2 叶绿体光合作用CO2的来源有哪些？ 细胞呼吸产生 + 从空气中吸收 🔺光合作用与呼吸作用 思考3 叶绿体光合作用产生的O2的去向? 真（总、实际）光合速率 - 呼吸速率 = 净光合速率 √ O2 CO2 O2 CO2 较强光照时 细胞呼吸消耗 + 释放到空气中 思考4 一个植物不吸收也不释放CO2，此时，整个植物的光合、呼吸谁快？ 此时叶肉细胞的光合、呼吸谁快? = ＞ 净光合速率 = 真（总）光合值 - 有氧呼吸值 C5 ATP和NADPH 有机物 CO2 O2 🔺光合作用与呼吸作用 叶绿体制造的有机物 呼吸消耗的有机物 积累的有机物 叶绿体光合作用CO2来源：细胞呼吸产生 + 从空气中吸收 叶绿体光合作用产生O2去向：细胞呼吸消耗 + 释放到空气中 Ⅰ Ⅱ Ⅰ+Ⅱ Ⅱ Ⅰ a b a+b a b 与外界交换的气体 22 🔺光合速率的测定——黑白瓶问题 （1）装置红墨水滴向左移动的体积可以用来表示 。 （2）光照较强时，乙装置红墨水滴向右移动的体积可用于表示 。 呼吸作用消耗的O2 总光合？ 净光合？ 作为CO2缓冲液，保证容器中CO2浓度的相对稳定。 √ 呼吸值 净光合值 与外界交换的O2 23 1．用等体积的三个玻璃瓶甲(透光)、乙(透光)、丙(不透光)，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样，立即测得甲瓶中的氧含量为a mg,并将乙、丙瓶密封后沉回原处。白天光照适宜，一昼夜后取出玻璃瓶，测得乙、丙中的氧气含量分别为b mg和c mg。下列分析合理的是（ ） A． 丙瓶中浮游植物的细胞产生ATP的场所是线粒体 B． 乙瓶中光合作用形成的O2和糖类可在线粒体中被利用 C． 白天丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为(a-c) mg D． 白天乙瓶中生产者真正光合作用释放的氧气量约为(b-c) mg D 🔺光合与呼吸关系曲线分析 光照强度 吸收 CO2 释放 CO2 V2：呼吸速率。 （黑暗下的O2吸收量、CO2释放量、有机物消耗量） V1：净光合速率。光合作用与呼吸作用同时进行。 （O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量） V1 V2 V V：真正光合速率。= V1 + V2 （O2产生量、CO2固定量、有机物制造量） 25 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 🔺光合与呼吸关系曲线分析 A P B 1、影响P点最主要的环境因素？ 温度 2、若植物缺Mg+，则A点 。 B点 。 右移 左下移 3、若温度从呼吸最适温度30℃调至 光合最适温度25℃，则PAB如何 移动？ P点上移，A点左移，B点右上移 P点 光合作用超过哪个点才能积累有机物？ CO2浓度、温度（酶）、色素 A点 26 1．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃和30℃，如图曲线表示该植物在30℃时光合作用强度与光照强度的关系，若将温度调至25℃条件下，图中相应点的移动分别是（ ） A． a点上移，b点左移，m值增加 B． a点不移，b点左移，m值不变 C． a点上移，b点右移，m值下降 D． a点下移，b点左移，m值增加 A 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 🔺光合与呼吸关系曲线分析 S1：在OA段，有机物积累量是负值。 S2：光照强度在AC段的有机物积累量。 V1 V2 V S2+ S3：PB段光合作用产生的有机物总量，是光合总量。 S1 S2 A P B C S3 S1+ S3：PB段细胞呼吸消耗的有机物量。 28 🔺光合与呼吸关系曲线分析 a：呼吸 c：有光照，进行光合，光合＜呼吸 b：温度下降，呼吸速率下降 d：光合＝呼吸 d~h：光合＞呼吸 ef段下降原因？ 中午温度高，蒸腾作用旺盛，为避免水分丧失，植物气孔大量关闭，导致CO2供应减少，所以光合作用强度明显减弱。 一天积累有机物最多的点？ 光合作用哪点开始？ c~i 1、自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 29 1．下图1表示8月份某一晴天一昼夜中某棉花植株CO2的吸收和释放曲线；图2表示该棉花叶肉细胞两种细胞器的四种生理状态。则图1中时间abcd依次发生了图2所示的哪项生理活动（ ） A． ①②③④ B． ④③②① C． ③④①② D． ③②④① B 2. 下图表示夏季晴天，某植物光合作用强度在一天中不同时刻的变化情况。据图分析下列叙述正确的是（ ） A． 该植物在六点进行光合作用 B． 曲线BC段和DE段光合速率下降的原因相同 C． 该植物一天中有机物积累最多的时刻是E点对应的19点 D． 环境中CO2浓度下降导致12：00时出现光合作用强度低谷 C 🔺光合与呼吸关系曲线分析 b：光合 = 呼吸 2、密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线 c：光合 ＞ 呼吸 一昼夜是否有有机物的积累？ a：只呼吸 e点CO2浓度低于a点CO2浓度 总体上光合作用＞呼吸作用 e：只呼吸 32 1. 将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状况与自然环境中相同。用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘成如图所示的曲线。下列有关叙述不正确的是（ ） A． CO2浓度下降从D点开始，说明 植物进行光合作用是从D点开始的 B． BC段较AB段CO2浓度增加减慢，原因是低温使植物呼吸作用减弱 C． FG段CO2浓度下降不明显，原因是气孔关闭，叶片对CO2的吸收减少 D． H点CO2浓度最低，说明此时植物积累的有机物最多 A $$