3.5 光合作用课件-2025-2026学年高一上学期生物浙科版必修1

该高中生物学课件围绕光合作用展开，从叶绿体结构入手，通过“照明系统选光”等情境导入，衔接色素提取实验、光反应与碳反应过程，结合模式图和例题构建知识支架。 其亮点在于以鲁宾和卡门实验、色素提取步骤等强化探究实践，通过卡尔文循环数量分析培养科学思维，助力学生深化生命观念。丰富例题与实验素材，提升学生分析能力，便于教师高效教学。

光合作用 光合作用将光能转化为化学能 第一课时 学习目标 1. 通过光合作用的总反应式分析，掌握光合作用是一个氧化-还原过程 3. 通过“光合色素的提取与分离”实验，掌握合色素素的种类和含量，理解其在光合作用中的重要作用 2. 掌握光合作用是在细胞的叶绿体中进行的 导入 如果你来安装照明系统，你会选用哪种颜色的光？ 如果你来安装照明系统，你会选用哪种颜色的光？ 如果你来安装蔬菜大棚的薄膜，你会选用哪种颜色的？光？ 叶片中的叶肉细胞 绿叶 叶肉细胞 亚显微结构模式图 叶绿体亚显微 结构模式图 ① ② ④. ③ ⑤ 叶绿体是进行 的场所 光合作用 如：蓝藻 不是，有酶和色素即可。 光合作用是否一定在叶绿体内发生？ 1.下列标号各代表： ① 　　　　 ② ③　　 　 ④ 　　 ⑤ 2.在④上分布有光合作用所需的 和 ，在⑤中也分布有光 合作用所需的 。 基质 酶 外膜 内膜 类囊体 基粒 色素 酶 叶绿体亚显微 结构模式图 ① ② ④. ③ ⑤ 基质 基粒 酶 色素 外膜 内膜 类囊体 叶绿体结构 多种蛋白 基质中含有什么物质？图中颜色有无什么不妥？ 什么是光合作用？ 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成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 场所 条件 产物 原料 光合作用概述 光合作用实质：合成有机物，储存能量。 6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O 光 叶绿体 原料： 产物： 场所： 条件： CO2和H2O 有机物和氧气 叶绿体 光照 还原 氧化 细胞呼吸： 光合作用： C6H12O6 +6O2+ 6H2O 6CO2+ 12H2O 酶 氧化 还原 思考： 光合作用和需氧呼吸是否互为逆反应？ 不是，场所不同，条件不同。 6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O 光 叶绿体 光合作用概述 Tips： 扩大膜面积的方式相同吗? 1939年，鲁宾和卡门实验 光合产物O2中的氧原子是来自于H2O还是CO2，还是二者皆有？ （材料：小球藻，培养液，H2O， H218O， CO2，C18O2) （1）怎样设计分组对照实验？ （2）预测可能出现的实验现象有? ① H218O+CO2 ② H2O+C18O2 预测现象： ①A中为18O2, B中为O2 ②A中为O2, B中为18O2 ③A、B中均有18O2 水 【结论】证明产物O2中的氧原子来自于 。 同位素标记法 原理： ①绿叶中的色素不溶于水，易溶于脂溶剂。如无水乙醇、丙酮、石油醚等。 ②绿叶中的色素不止一种，它们都溶于层析液中，且溶解度不同，在滤纸上扩散速度不同（溶解度大，扩散速度快） ———提取原理 ———分离原理 光合色素的提取与分离 二．叶绿体中的色素 1.烘干、研磨： 2.过滤： （研钵）菠菜叶 二氧化硅: 95%乙醇: 碳酸钙: 为了研磨充分 保护叶绿素分子不被破坏 溶解色素 尼龙布： 小玻璃漏斗 减少色素吸附 光合色素的提取与分离 色素提取的过程 3.制备滤纸条 4.点样 长10 cm 宽1 cm 一是越细越齐越好 要求： 二是待干燥后再重复2-3次 （避免色素带重叠） （增加色素的量） 滤纸条剪去两角： 层析液同步到达滤液细线 光合色素的提取与分离 5.分离色素 A、滤纸条要斜靠烧怀壁 B、不能让层析液没及滤液细线 要求： （色素会溶解在层析液中） C、试管加软木塞 光合色素的提取与分离 分离 分离原因：四种色素在层析液中溶解度不同 纸层析法 色素含量比较: 叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 叶绿素约占 ¾ 类胡萝卜素约占 1/4 色素吸收、传递、 转化光能 光合色素的提取与分离 （扩散速度快，溶解度最高） （四条色素带，四种色素） 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素b 叶黄素 (蓝绿色） （黄绿色） （橙色） （黄色） （占3/4） （占1/4） 叶绿体中的色素 色素 胡萝卜素 叶绿素a 类囊体膜 功能：吸收、传递、转化光能 远 近 叶片为什么往往是绿色的？ 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 叶绿素中的吸收光谱 0 400 500 600 700 nm 50 100 叶绿素b 叶绿素a 实验:光合色素的提取和分离 光合色素的提取与分离 400 500 600 700 波长/nm 叶绿体色素吸收光谱 叶 绿 素a 叶 绿 素 b 类胡萝卜素 吸光率 叶绿素主要吸收蓝紫光和红光；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 阅读教材：P102 A.该实验结果表明，叶绿素b在层析液中溶解度最低 B.用无水乙醇作溶剂，提取的叶绿体色素中无胡萝卜素 C.研磨叶片时，加入CaCO3的目的是使研磨充分 D.加入无水乙醇越多，叶绿体色素提取液的绿色越深 例题：关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，正确的是（ ） A 叶绿体色素的提取和分离实验： ①提取色素原理：色素能溶解在酒精或丙酮等有机溶剂中，所以可用无水酒精等提取色素。 ②分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。 ③各物质作用：无水乙醇或丙酮：提取色素；层析液：分离色素；二氧化硅：使研磨得充分；碳酸钙：防止研磨中色素被破坏。 ④结果：滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素（最窄）、叶黄素、叶绿素a（最宽）、叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关。 例1、在叶绿体中的色素提取得分离实验中，结合所做实验回答： （1）研磨时为了研磨充分要加 ， 加碳酸钙的目的是 （2）滤纸条剪去两角是为了在层析过程中 （3）画滤液细线要求一是 二是 （4）分离色素时要注意滤纸条要 烧怀壁，一定不是要让层析液没及 二氧化硅 保护叶绿素分子不被破坏 层析液同步到达滤液细线，得到齐的色素带 越细越齐越好 待干燥后再重复3-4次 斜靠 滤液细线 例2、分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜叶，并按下表所示添加试剂，以研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。 处理 A B C 二氧化硅 + + + 碳酸钙 - + + 95%乙醇 + - + 蒸馏水 - + - 问： （1）A处理得到的溶液颜色是 原因是 （2）B处理得到的溶液颜色是 原因是 （3）C处理得到的溶液颜色是 原因是 黄绿色 几乎无色 深绿色 部分叶绿素受到破坏 色素不溶于水 大量叶绿素溶于乙醇中 光合作用将光能转化为化学能 第二课时 水 氧气 ATP 二氧化碳 基质 糖 基粒 NADPH 光反应 碳反应 三.光合作用的过程 H2O 类囊体膜 酶 Pi ＋ADP ATP NADPH 1.光反应阶段：光反应将光能转为化学能，并产生氧气 光反应将光能转为化学能，并产生氧气 光合色素吸收光能，光能将水裂解成H+、电子和O2， H+和电子将NADP+还原为NADPH，并产生ATP。 类囊体腔内pH如何变化？ H+的浓度差越大， ATP会怎样？ （１）场所： （２）条件 ： （３）物质变化： （４）能量变化： 叶绿体内的类囊体膜中 光、 色素、 酶、 光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能 ①水的光解： ②NADPH 的形成： ③ATP的形成： 2H2O O2+4H++4e﹣ 光 叶绿体 NADP++2e﹣+H+ NADPH 酶 ADP+Pi+能量 ATP 酶 1.光反应阶段：光反应将光能转为化学能，并产生氧气 水 1.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题： ①图中B是—， 它来自于——的分解。 ②图中C是——，它被传递到叶绿体的—— 部位，用于—— 。 ③图中D是——，在叶绿体中合成D所需的能量来自—— ④图中的H表示——， H为I提供—— 光 H2O B A C D E+Pi F G CO2 J H I Ｏ2 水 ＮＡＤＰH 基质 三碳酸的还原 ATP 色素吸收的光能 光反应 ＮＡＤＰH和ATP 光 H2O B A C D E+Pi F G CO2 J H I 2.碳反应阶段：碳反应将二氧化碳还原成糖 五碳糖固定二氧化碳的过程中，五碳糖被消耗减少了。可为什么五碳糖最终含量却保持不变？ 再生 ＋ 二氧化碳 五碳糖 六碳分子 三碳酸 三碳酸 三碳糖 五碳糖 三碳糖 3 3 3 6 6 6 3 1 5 1 ①CO2的固定： CO2＋五碳糖 　　2三碳酸 酶 ②三碳酸的还原： ATP ADP、Pi 条件： 场所： 物质变化： 能量变化： 叶绿体的基质中 多种酶、 2三碳酸 2三碳糖 酶 ＮＡＤＰH 、ATP NADPH 2.碳反应阶段：碳反应将二氧化碳还原成糖 二氧化碳 NADP﹢、H﹢、e﹣ ATP和NADPH中活跃的化学能 糖类等有机物中稳定的化学能 ③五碳糖的再生： 6三碳糖 　　3五碳糖+三碳糖 酶 问题 探讨 碳反应的产物又是如何被植物体利用的呢？ CO2 三碳糖 淀粉 脂 质 氨基酸 蛋白质 三碳糖 其他代谢 细胞呼吸 蔗 糖 整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？ 物质变化： 无机物 能量变化： 光能 转变 转变 光合作用的实质： 有机物 糖类等有机物中的化学能 光合作用的重要意义 包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源 维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 促进生物进化 从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢 光合作用将光能转化为化学能 第三课时 试卷纠错后？ 光合作用的过程 色素分子 五碳糖 2三碳酸 ADP+Pi ATP H2O O2 NADPH 多种酶 酶 吸收 光解 能 固定 CO2 还原 光反应 碳反应 三碳糖 能 还原剂 再生 光反应 碳反应 场所 条件 能量变化 联系 叶绿体基粒类囊体膜 叶绿体基质 酶、色素、光、水 酶、ATP 、NADPH、CO2 光能转换成ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能 光反应为碳反应提供 NADPH 和ATP 碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 光反应和碳反应的比较 ＋ 二氧化碳 五碳糖 六碳分子 三碳酸 三碳酸 三碳糖 五碳糖 三碳糖 3 3 3 6 6 6 3 1 5 1 例题一 卡尔文循环中CO2与五碳糖结合为六碳分子,进而生成三碳酸。若有3 mol CO2进入卡尔文循环,则还原形成的三碳糖为______mol。  该过程卡尔文循环几次？ 生成一个C6H12O6要几个二氧化碳？ 生成一个C6H12O6要几个二氧化碳？ 卡尔文循环几次？ 例题一 例题：下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（　 ） H218O C18O2 A H2O CO2 B 光照射下的小球藻 D A. 1：2 B. 2：1 C. 9：8 D. 8：9 光合作用释放的O2中的氧来自H2O O2 （相对分子质量为32） 18O2 （相对分子质量为36） 32:36 例题三 净光合速率： 不算呼吸作用放出的二氧化碳量，只算从外界吸收的二氧化碳量，即在光下人们测得从外界吸收的CO2的量。 真正光合速率： 是指植物在光下实际把二氧化碳转化成有机物的量，植物从外界吸收CO2的量，加上自身呼吸作用释放的CO2量。 （1）呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。 （2）净光合速率：将植物置于光下，实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物增加量都可表示净光合速率。 生成一个C6H12O6要几个二氧化碳？ 二氧化碳（CO2） 五碳糖（C5） 6个碳 C5 C3 5个 1个 3个二氧化碳进行3次卡尔文循环 需要6个碳，需要6个二氧化碳，6次卡尔文循环 例题一 例题三 例题：如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是（　　） A. 结构A中的能量变化是光能转变为ATP、NADPH中的化学能 B. 供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲 参与结构A的物质有H2O和CO2 光合作用过程中ADP和Pi从B向A处移动 C 1.请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？ 停止光照 光反应停止 NADPH ↓ ATP↓ 还原受阻 三碳酸 ↑ 五碳糖↓ CO2 停止供应 固定停止 三碳酸↓ 五碳糖 ↑ 2.请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？ 例题二 项目 光照变强、CO2不变 光照变弱、CO2不变 光照不变、CO2增多 光照不变、CO2减少 三碳酸分子 ↓ ↑ ↑ ↓ 五碳糖 ↑ ↓ ↓ ↑ ATP ↑ ↓ ↓ ↑ 三碳糖 ↑ ↓ ↑ ↓ NADPH ↑ ↓ ↓ ↑ 例题二 1.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题： ①图中B是—， 它来自于——的分解。 ②图中C是——，它被传递到叶绿体的—— 部位，用于—— 。 ③图中D是——，在叶绿体中合成D所需的能量来自—— ④图中的H表示——， H为I提供—— 光 H2O B A C D E+Pi F G CO2 J H I Ｏ2 水 ＮＡＤＰH 基质 C3的还原 ATP 色素吸收的光能 光反应 ＮＡＤＰH和ATP 1.(2020浙江1月选考,27)某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100 W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题。 (1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯,用于探究　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在相同时间内,用　　　　玻璃纸罩住的实验组O2释放量最少。光合色素主要吸收　　　　　　　　光,吸收的光能在叶绿体内将H2O分解为　 。  1.(2020浙江1月选考,27)某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100 W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题。 (2)用精密试纸检测溶液pH来估算光合速率变化,其理由是　 , 引起溶液pH的改变。 (3)若将烧杯口密封,持续一段时间,直至溶液pH保持稳定,此时RuBP(五碳糖)和三碳酸的含量与密封前相比分别为　　　　　　　。  (4)若将黑藻从适宜温度移到高温的溶液环境,一段时间后,其光合作用的强度和细胞呼吸的强度分别将　　　　　　　　,其主要原因是　  。  答案:(1)光波长对光合作用的影响　绿色　红光和蓝紫　H+、e-和O2 (2)黑藻将溶液中的CO2转化为有机物 (3)下降、下降 (4)减弱、减弱　高温导致酶的结构改变,活性下降 光合作用将光能转化为化学能 第四课时 三：影响光合作用因素 1、光合速率 又称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。 如在某温度某光照强度下，一个小时内，每100平方厘米叶片吸收的二氧化碳为44mg， 则光合速率（光合强度）可表示为 44mgCO2/100cm2·小时。 2、影响光合作用因素 影响因素： 光强度、温度、空气中的二氧化碳浓度、水分的供应、必需矿质元素等 1、光 白光 红光和蓝紫光 绿光 最强： 次之： 最弱： （1）光质 不同波长的光 如果遇到连续阴雨天气最好选择相同光照强度下的_____（选填“白光”或“红光”或“绿光”）补充光照，但种植大棚作物选用_____（选填“无色透明”或“红色”或“绿色”）颜色的薄膜。 （2）光强度 光饱和点：光合作用达到最强时所需的最低的光强度。 光饱和点之前的限制因素是什么？ 光饱和点之后的限制因素是什么？ (1)、光照强度和光质 光照强度 光合速率 光饱和点 分析： CO2浓度是如何影响光合作用速率的？ 二氧化碳含量______时，绿色植物不能制造有机物， 随着CO2浓度的增加,光合作用_____,但到达一定值 后；光合作用强度______随CO2浓度的增加而加强。 加强 不再 很低 （2）二氧化碳浓度 A B C O 10 20 30 40 50温度（°C） 光合作用速率 分析：温度是如何影响光合作用速率的？ 在一定温度范围内，随着温度的升高,光合作用_____, 到达一定值后；光合作用强度__________，超过一定温 度，光合强度随温度的升高而_________。 加强 达到最大 减弱 温度主要影响酶的活 性，光合作用有最适 温度。 5 10 15 20 24 时间 (h) A 一天之中，光合作用强度先增加，到中午时有个短暂下降的过程，如图中A点 光合午休 光合作用强度（速率） 光合速率的日变化 原因是：中午温度过高，气孔关闭，CO2进不了叶肉细胞，所以光合速率反而下降。 讨论 农业上，可以采取哪些措施提高农业产量？ 7、改变光质 1、适当增加光强 4、延长光合时间 2、适当增加二氧化碳浓度 3、适当增加昼夜温差 5、适当减少氧气浓度 6、增加光合面积 “通其风，正其行” 净光合速率：（表观光合速率） 不算呼吸作用放出的二氧化碳量，只算从外界吸收的二氧化碳量，即在光下人们测得从外界吸收的CO2的量。 总光合速率：（真正光合速率） 是指植物在光下实际把二氧化碳转化成有机物的量，植物从外界吸收CO2的量，加上自身呼吸作用释放的CO2量。 B：光补偿点 C2：光饱和点 光照强度 0 吸收量 CO2 C2 A B C1 c a b b(总光合速率 ) = a(净光合速率 ) + c(呼吸作用) 光补偿点：自身呼吸放出CO2和自身光合作用固定的CO2相等时的光强度。 （从外界吸收为零） 光饱和点：光合作用达到最强时所需的最低的光强度。 （从外界吸收最大） A：呼吸作用 A B 光照强度 0 吸收 CO2 C2 C1 a b c A点：黑暗时， 只进行细胞呼吸 CO2 O2 AB段：弱光下， 细胞呼吸大于光合作用 A B 光照强度 0 吸收 CO2 C2 C1 a b c O2 CO2 CO2 O2 B点：光补偿点， 光合作用等于细胞呼吸 A B 光照强度 0 吸收 CO2 C2 C1 a b c O2 CO2 区别植物叶肉细胞 与叶绿体，各自测得的光合速率 BC1段：强光下， 光合作用大于细胞呼吸 A B 光照强度 0 吸收 CO2 C2 C1 a b c O2 CO2 CO2 O2 1.表观光合速率、 　　净光合速率 　　　　　总光合速率 (1)识别 ①图像识别 真正光合速率与呼吸速率 2.光补偿点和光饱和点的移动问题 阳生植物 阴生植物 A B 光照强度 0 吸收 CO2 阳生植物 阴生植物 C 光补偿点、光饱和点 ： > 3.条件骤变时光合作用中间产物含量的瞬间变化 举例：CO2浓度突然降低时，三碳酸含量的瞬间变化分析 条件变不利时，光合作用中间产物含量的长时间变化 物质含量均变少 87 1.请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？ 停止光照 光反应停止 NADPH ↓ ATP↓ 还原受阻 三碳酸 ↑ 五碳糖↓ CO2 停止供应 固定停止 三碳酸↓ 五碳糖 ↑ 2.请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？ 例题二 4.CO2和O2含量的日变化曲线 项目 光照变强、CO2不变 光照变弱、CO2不变 光照不变、CO2增多 光照不变、CO2减少 三碳酸分子 ↓ ↑ ↑ ↓ 五碳糖 ↑ ↓ ↓ ↑ ATP ↑ ↓ ↓ ↑ 三碳糖 ↑ ↓ ↑ ↓ NADPH ↑ ↓ ↓ ↑ 例题二 探究环境因素对光合作用的影响 问题情境 某校学生为探究“环境因素对植物光合作用的影响”,设计如下实验过程。 步骤一:取生长旺盛的绿叶,用直径为1 cm的打孔器打出小圆形叶片40片(注意避开大的叶脉)。 步骤二:用适当的实验方法将小圆形叶片内部的气体全部抽出,并放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满水,所以全部沉入水底(具体操作如下图)。 请思考以下问题。 1.本实验的目的是探究什么因素对光合作用的影响? 2.图示的装置中,哪组叶片最先浮起来?试说明原因。 3.能否将B组和C组作为对照实验?请说明原因。 本实验的目的是探究光强度、温度对光合作用强度的影响。 提示：B组。A、C两组无光照不进行光合作用,叶片不上浮;B、D两组光强度相同,但B组温度更适于光合作用,所以B组叶片最先浮起来。 提示:不能。对照实验应遵循单一变量原则,B、C两组的光照和温度都不同,不能作为对照实验进行比较。 $