5.4 光合作用的原理和应用（第2课时）-【省心备课】2024-2025学年高一生物同步教学精品课件（人教版2019必修1）

光合作用总反应式： CO2 + H2O 光能 叶绿体 (CH2O)+O6 光反应： 暗反应： ①水的光解：2H2O→4[H]+O2 ②ATP的合成：ADP+Pi+能量→ATP 酶 ①CO2的固定：CO2 +C5→2C3 ②C3的还原：2C3 →(CH2O)+C5 酶 酶 ATP、[H] 光反应阶段 （叶绿体类囊体薄膜） 必须有光才能进行 暗反应阶段 （叶绿体基质） 有没有光都可进行 ADP+Pi NADP+ CO2 2C3 C5 （CH2O） 多种酶 参加催化 固 定 还 原 ATP NADPH 光能 叶绿体 中的色素 O2 水的光解 H2O 光合作用总过程： ①水的光解 ②ATP的合成 ①CO2的固定 ②C3的还原 标出光合作用中各元素的去向 CO2+H2O (CH2O)+O2 光能 叶绿体 （1）H2O 光反应 18O2 NADPH 暗反应 （CH2O) （2）14CO2 固定 14C3 （14CH2O) 第5章 细胞的能量供应与利用 第4节 光合作用的原理与运用（第4课时） 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 光质 光照强度 酶 色素 温度 矿质元素 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 气孔开闭情况、环境中CO2浓度 水分 光 酶的种类、数量 色素的种类和含量 光照强度（光反应） CO2浓度 矿质元素（N、Mg） 水分 内因 外因 影响 因素 温度（酶） 影响光合作用的因素有哪些？ 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 光合作用强度 1 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 多种环境因素对光合作用有着重要的影响，其中光照的影响最为重要。 1.光合作用强度的表示方法 1.探究光照强弱对光合作用强度的影响 底物的消耗速率 或 产物的生成速率 CO2 + H2O （CH2O） O2 + 光能 叶绿体 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 思考：能否测量出光合作用强度？ 固定CO2的量 制造有机物（糖类）量 产生O2的量 单位时间内光合作用 6 1.实验原理 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 一、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的影响 2 2.实验步骤 ①打孔：用直径为0.6cm的打 孔器打出圆形小叶片30片 2.将圆形小叶片置于注射器内， 使叶片内气体逸出 课本P105 抽出空气后，细胞间隙充满了水，叶片下沉 光照后叶片进行光合作用释放了O2，细胞间隙充满气体，叶片上浮 一、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的影响 2 3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底 4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液） 防止光照干扰实验结果 探究光照强度对光合作用的影响 强光 中等光 弱光 5.光照：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） 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 2 2.实验步骤 设置方法：调节台灯与实验材料之间的距离 吸收光的热量，避免温度的变化对实验结果造成干扰。 盛水玻璃柱： 6.观察并记录结果 一、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的影响 2 原因： 细胞积累O2，浮力增大 原因： 为光合作用供原料 自变量 因变量 相同且适宜：无关变量 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净积累值，即光合作用与细胞呼吸的差值。 10 × √ [辨正误] (1)探究实验中，圆形小叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了CO2。( ) 提示：原因是叶片通过光合作用产生了O2。 (2)光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。( ) (3)光照强度影响光合作用但光质不影响。( ) 提示：光照强度和光质均会影响光合作用。 × 一、探究光照强度对光合作用强度的影响实验 自主梳理 目录 2.(2024·河南名校联盟)下图为“探究影响植物光合速率的原因”实验装置图，关于该图，下列说法正确的是(　　) A.用盛水玻璃柱吸收灯光热量是为了控制无关变量 B.向光源方向移动反应瓶，水银柱的高度将会升高 C.反应瓶中NaHCO3溶液的作用只是为光合作用提供原料 D.该实验装置测出的植物光合速率为总光合速率 A 合作探究 目录 一、探究光照强度对光合作用强度的影响实验 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 光照强度对光合速率的影响 1 (1)说出各点代表的生物学意义 ①A点：光照强度为 ，只进行 。 ②B点：光合作用强度 呼吸作用强度，为光补偿点。 ③C点：是光合作用达到 值时所需要的最小光照强度， 即光饱和点。 最大 0 细胞呼吸 等于 光补偿点 光饱和点 细胞呼吸CO2释放量 D点之后限制因素：CO2浓度、温度等 D点之前限制光合作用的因素是:光照强度 (2)说出各线段代表的生物学意义 ①A点：只进行 ②AB段：光合作用＜呼吸作用 ③B点：光合作用=呼吸作用 ④B点后：光合作用＞呼吸作用 呼吸作用 细胞呼吸CO2释放量 负——花钱（线粒体），正——挣钱（叶绿体），B点：细胞呼吸释放的CO2，全部用于光合作用 14 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 CO2吸收量 O CO2释放量 光照强度 · · · A B C 在黑暗中呼吸所放出的CO2（呼吸速率） 光补偿点 光饱和点 净光合速率 D 实际光合速率 (总光合速率) D 4.(2024·湖南岳阳市高一期末)通过实验测得一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况如甲图所示。乙图中所示细胞发生的情况与甲图中A点、AB段(不含A、B点)、B点、BC段(不含B点)依次相对应的一项是(　　) A.①②③④ B.①③②④ C.②④③① D.②①③④ 03 04 02 01 随堂检测 目录 A B 0 阳生植物 阴生植物 C CO2吸收速率 CO2释放速率 阳生植物的光补偿点和光饱和点都大于阴生植物。 讨论：若该曲线表示的是阳生植物的光合速率， 阴生植物的曲线该如何画？生产上有哪些应用？ 光照强度 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 光照强度对光合速率的影响 1 阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。 阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。 应用：合理密植，间作套种，合理利用光 阳生植物和阴生植物的光合作用比较 红光>蓝紫光>白光 >绿光 虽然四种光合色素都能吸收蓝紫光， 但它是短波，没有红光容易吸收。 让相同强度的日光照射 ①大棚颜色 白色透明>红色>蓝紫色>绿色 ②用相同强度光源照射（灯泡） 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 光质对光合速率的影响 2 A点： 对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。 CO2补偿点 光合作用速率＝呼吸作用速率 对应的D点为CO2饱和点 B点： C点： 应用： 1.多施有机肥或农家肥；2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等； 3.“正其行，通其风”大田中还要注意通风透气。 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 CO2浓度对光合速率的影响 3 注意：分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐才能被植物吸收。 CO2补偿点 CO2饱和点 C点之后光合速率的限制因素：主要为光照强度和温度。 CO2浓度 A B 吸收速率 CO2 C 释放速率 CO2 1：温度通过影响 影响光合作用。 曲线分析: 酶的活性 2:影响 开闭 应用：1.适时播种 2.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温。 3.植物“午休”现象（气孔关闭）。 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 温度对光合速率的影响 4 最适温度下植物光合作用最大。 温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低。 气孔 (5)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响 的合成； 缺少Mg会影响 的合成。 曲线分析： 在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物发生渗透失水而导致植物光合作用强度下降 应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高光能利用率 叶绿素 ATP 光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。 光照不断增强，光合作用强度不断增强。 温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭， CO2供应减少，光合作用强度明显减弱。 下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。(P106) （1）7～10时的光合作用强度不断增强原因： （2）10～12时左右的光合作用强度明显减弱原因： （3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因： （4）依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、喷淋降温等。 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 “光午休”现象 22 P点前：限制光合速率的因素： 所表示的因素，(曲线重合） Q 点：限制光合作用的因素： 各曲线表示的因子 横坐标 多因素对光合速率的影响 限制因素： P点前： 光照强度 温度 光照强度 Q 点： 温度 CO2浓度 光照强度 4.(2024·广东佛山质检)某植物光合作用最适温度为25 ℃，呼吸作用最适温度为30 ℃。右图为植物处于25 ℃环境中光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述错误的是(　　) A.A点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体 B.将温度由25 ℃提高到30 ℃时，A点下移，D点 上移 C.C点表示光照强度对光合作用的影响已经达到饱和 D.当植物缺镁时，B点将向右移 B 下移 合作探究 目录 二、光合作用原理的应用及化能合成作用 化能合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+12H2O 2C6H12O6+ 6O2+6H2O 能量 利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。 2.化能自养生物： 硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸，再将亚硝酸氧化成硝酸 _____________________________过程中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。 25 光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 代表生物 绿色植物 相同点 都能将 等无机物合成有机物 光能 无机物氧化释放的能量 硝化细菌 CO2、H2O 共同点：将无机物合成有机物 能量来源不同：光 合 作 用——光能 化能合成作用——化学能 × √ [辨正误] (1)温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化。 ( ) 提示：光反应也需要酶的催化，所以光反应也受温度的影响。 (2)绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。( ) 提示：硝化细菌通过化能合成作用制造有机物。 (3)真正光合速率常用单位面积、单位时间O2产生量，CO2固定量或有机物产生量表示。( ) (4)使用农家肥使玉米等农作物光合速率上升，影响因素与无机物无关。( ) 提示：农家肥在微生物的作用下，不仅产生了CO2，还产生无机物，CO2和无机物均会使光合速率上升。 × × 二、光合作用原理的应用及化能合成作用 自主梳理 目录 D 3.(2024·湖南衡阳八中期末改编)硝化细菌广泛存在于通气性较好的土壤中，其部分代谢反应如图所示。下列关于硝化细菌的化能合成作用的描述，正确的是(　　) A.化能合成作用和光合作用中合成有机物所利用的原料不同 B.培养时需隔绝空气 C.化能合成的生物利用无机物还原时所释放的化学能 D.硝化细菌是自养生物 相同 氧化 02 03 01 随堂检测 04 目录 A 1.(2024·哈尔滨师大附中期末)天竺葵和硝化细菌都属于自养型生物。在合成有机物过程中，这两种生物的共同特征是(　　) A.以CO2为原料，产物有(CH2O) B.使用同一种酶 C.能量来源相同 D.反应场所相同 随堂检测 01 02 03 04 目录 $$