5.4 光合作用与能量转化课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第五章 细胞的能量供应和利用 第4节 光合作用与能量转化 “ 1 01 02 03 学习目标 简述绿叶中色素的种类及功能,说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量。(生命观念) 科学设计提取和分离色素的实验步骤,注意每个操作步骤的规范性。(科学探究) 叶绿体的结构尤其是基粒大大扩展了膜面积，与光合作用的功能相适应及在生产生活的运用。(社会责任） 情景一： 植物工厂在人工精密的控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分条件下，生产蔬菜和其他植物。有的蔬菜工厂完全依赖LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色光源。 1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ 2.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件? 3.那么植物用于捕获光能的结构和物质是什么呢？ 01 捕获光能的色素 白化苗无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。叶片作为高等植物进行光合作用的主要器官通常都是绿色的，说明其中有绿色的色素。 玉米（白化苗） 玉米（正常苗） 可见，叶片中的色素与光能的捕获有关。绿叶中有哪些色素呢？ 01 捕获光能的色素 合作探究一：请同学们自主阅读教材P97-99，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.色素提取和分离的原理分别是什么？研磨过程中加入无水乙醇、 SiO2、CaCO3的作用是什么？ 2.将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？ 3.滤纸条一端为什么要剪去两角？画滤液细线时应注意什么？ 为什么不能让滤液细线触及层析液？ 4.画出滤纸条上的色素带，总结出绿叶中色素的种类和含量？ 01 捕获光能的色素 用 提取色素（绿叶中的色素能溶解在有机溶剂中）。 一、绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 （1）提取原理 （2）分离原理 无水乙醇 可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代。 用 分离色素。 层析液 绿叶中的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。这样，绿叶中色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。 纸层析法 分离的方法： 01 绿叶中色素的提取和分离 2.材料步骤 （1）提取绿叶中的色素 ①称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。 ②放入少许二氧化硅和碳酸钙，再放入10mL无水乙醇，迅速、充分地研磨。 SiO2 CaCO3 无水乙醇 迅速 充分 作用 作用 作用 作用 作用 防止乙醇挥发 有助于研磨充分 防止色素被破坏 溶解、提取色素 叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来 ③将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行过滤。 ④将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 ①制备滤纸条 避免层析液在边缘扩散过快 （边缘效应），使其同步到达细线 1cm 铅笔线 剪去两角 （2）分离色素——纸层析法 ②画滤液细线 ★注意：细、齐、直，待滤液干后，再画一两次。 为了积累更多的色素使分离色素带更明显。 01 绿叶中色素的提取和分离 ③分离色素 （2）分离色素——纸层析法 插滤纸条 层析液 培养皿 将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）插入层析液（细线不能浸入）中，观察色素带及其颜色并记录。 防止色素溶解在层析液中 为何要盖上培养皿？ 防止层析液挥发，因其易挥发且有毒。 01 绿叶中色素的提取和分离 01 绿叶中色素的提取和分离 （3）观察与记录 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） 胡黄ab向前走 0.5 秒延迟符，无 意义，可删除. 色素含量(色素带宽度): 叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 溶解度(扩散速度): 胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 距离最远: 距离最近： 叶黄素和胡萝卜素 叶绿素a和叶绿素b 01 绿叶中色素的提取和分离 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 色素种类 色素含量 色素带宽度 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素ａ 叶绿素ｂ 最窄 较窄 最宽 较宽 最少 较少 最多 较多 最高 较高 较低 最低 最快 较快 较慢 最慢 光合色素的功能： 吸收、传递、转化光能 色素的颜色是由其反射的光所决定 01 绿叶中色素的提取和分离 4.实验分析 （1）收集到的滤液绿色过浅的原因分析 a.未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 b.使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少。 c.一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低 (正确做法：分次加入少量无水乙醇提取色素)。 d.未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析 01 绿叶中色素的提取和分离 （4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带 没经干燥处理，滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。 滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。 忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 （2）滤纸条色素带重叠 （3）滤纸条看不到色素带 01 绿叶中色素的提取和分离 01 拓展延伸---色素分离的其他方法 圆形滤纸打孔 色素提取液 笔帽 滤液细线 棉线 (灯芯) 蘸取 盖 穿过中间孔 盖 层析液 结果 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 避免了滤液细线触及层析液 1 2 3 4 6 5 层析 实战训练 1.关于“绿叶中色素的提取和分离”实验，下列叙述错误的是（ ） A.研磨时加入适量二氧化硅，有助于提高过滤液的色素浓度 B.可用干燥定性滤纸置于玻璃漏斗基部进行过滤，收集滤液 C.可用盖玻片蘸取滤液，沿铅笔细线按压出均匀的色素细线 D.层析后出现的色素带，其位置、颜色和宽窄蕴含不同信息 实战训练 2.如图表示某同学做“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进装置，下列与之有关的叙述中，错误的是(　　) A.应向培养皿中倒入层析液 B.应将滤液滴在b处，而不能滴在a处 C.实验结果应是得到四个不同颜色的同心圆 D.实验得到的若干个同心圆中，最大的一个圆呈橙黄色 01 捕获光能的色素 二、光合色素的吸收光谱 阳光是由不同波长的光组合成的复合光，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。 01 捕获光能的色素 A.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 B.叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同 C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光， 不吸收红光 学科交叉：叶绿体中的色素只吸收 ， 而对红外光和紫外光等不吸收。 可见光 色素的吸收光谱实验结果 01 捕获光能的色素 三、光合色素的功能 吸收、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能 叶绿素a: C55H72O5N4Mg 叶绿素b: C55H70O6N4Mg 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 拓展延伸---影响叶绿素合成的三大因素 叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄；Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也会导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。 1.光照 光照是影响叶绿素合成的主要因素，植物在黑暗中一般不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 2.温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成；另外，低温时叶绿素分子易被破坏，因而秋天叶片变黄。 3.矿质元素 思考·讨论 1.银杏的叶秋季为什么变黄了？ 秋季，叶片的叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。 2.秋天枫叶变红色的原因是什么？ 秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。 3.叶片呈绿色？ 正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。 选无色透明的塑料薄膜，为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能；大棚内照明灯在功率相同的情况下，最好选红光和蓝紫光。 4.用这种方法有什么好处？不同 颜色的光照对植物的光合作用 会有什么影响？ 5.为什么不使用绿色的塑料薄膜 或补充绿色光源？ 思考·讨论 6.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻、红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？ 思考·讨论 藻类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 叶绿素 主要吸收红光和蓝紫光，反射绿光 浅水层：存在红光和蓝紫光。 褐藻 某种叶黄素 主要吸收绿光和蓝紫光，反射红黄光 中水层：存在绿光、蓝紫光 红藻 藻红素 主要吸收蓝紫光,反射红光 深水层：存在蓝紫光 扩展：藻类都必须含有的光合色素是叶绿素a，因为叶绿色a是转化光能的色素。其他色素主要是吸收和传递光能。 1.在菠菜的叶肉细胞内，含量最多的光合色素是叶绿素a( ) 2.叶绿体中的色素分布在类囊体薄膜和叶绿体内膜( ) 3.提取色素时加碳酸钙的目的是使研磨更充分( ) 4.绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快( ) 5.叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光( ) 6.秋天叶片变黄，是叶黄素含量增多导致的( ) × × × √ × × 判断正误 25 科研人员发现了一种色素缺失的豌豆变异植株，提取其色素并进行了纸层析分离，结果如图所示(图中数字代表正常植株的色素带位置)。以下关于该变异植株的叙述正确的是（ ） A.缺失叶绿素b，植株对蓝紫光、红光的吸收能力减弱 B.缺失胡萝卜素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱 C.缺失叶绿素a，植株对红光的吸收能力减弱 D.缺失叶黄素，植株对蓝紫光的吸收能力减弱 实战训练 01 捕获光能的色素 这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位？ 02 叶绿体的结构适于进行光合作 合作探究二：请同学们自主阅读教材P100-101，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.叶绿体的哪些结构适于进行光合作用？并说明原因？ 2.光合作用一定发生在叶绿体内吗？请举例。 3.恩格尔曼实验一：①实验结论是什么？②实验材料为什么选择水绵和好氧细菌？ ③为何要除去小室中原有的空气？ ④在黑暗中用极细光束照射水绵有何巧妙之处？ ⑤为何把载有水绵的临时装片又暴露于光下？ 4.恩格尔曼实验二结论是什么？ 5.综合恩格尔曼两个实验和资料2，请总结叶绿体具有什么功能？ 02 叶绿体的结构适于进行光合作 外膜 内膜 基质 核糖体 DNA 类囊体 基粒 1.叶绿体的形态（光镜下） 一般呈扁平的椭球形或球形。 2.叶绿体的结构（电镜下） 光合作用的酶分布在基粒的类囊体薄膜上和基质中。 众多的基粒和类囊体，极大得扩展了受光面积，扩大色素和酶的附着位点。 叶绿体除了吸收光能以外，还有什么功能吗？ 02 叶绿体的结构适于进行光合作 叶绿体功能的实验验证 1.实验者 德国科学家恩格尔曼 2.实验材料 水绵、需氧细菌 注： 水绵的叶绿体呈螺旋带状 分布，易于观察； 细菌为需氧菌，可以运动， 可作为释放氧气的观察指标。 02 叶绿体的结构适于进行光合作 3.实验过程及现象 极 细 光 束 均匀光照 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所。 结论 02 叶绿体的结构适于进行光合作 1.实验材料的选择：选择水绵——具有细而长的螺旋带状叶绿体便于观察。 2.排除干扰的方法：没有空气的黑暗环境排除了环境中氧气和光的干扰。 3.观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。 4.实验对照的设计：用极细的光束照射，获得光照部位和无光照部位的对照实验；进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。 实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处 02 叶绿体的结构适于进行光合作 三棱镜 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 恩格尔曼实验二 综合上述两个实验可以得出： 照射水绵 好氧细菌聚集在 红光和蓝紫光的区域 叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。 捕获光能的结构——叶绿体 1.分布： 主要在叶肉细胞，少数分布在幼嫩的茎、果实中。 2.形态： 绿色扁平的椭球形或球形 可根据光照强弱来改变自己的状态 外界光照较强，叶绿体以侧面接收光照 外界光照较弱，叶绿体以正面接收光照 保证接收到充分的光照，又可避免被强光灼伤。 3.结构： 叶绿体 外膜 内膜 基粒 基质 透明 有利于光照的透过 课堂总结 34 1.植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　) A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用中ATP的合成 B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制 C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示 D.叶片在640～660nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的 实战训练 35 A.实验一黑暗组水绵叶绿体的不同部位可以相互对照 B.实验一中的两组实验均是在无空气的小室内进行的 C.实验一说明叶绿体通过光合作用向细胞外释放氧气 D.实验二说明叶绿体不能吸收波长为550～600nm的光 实战训练 2.德国科学家恩格尔曼曾用需氧细菌、水绵做了两个实验，发现叶绿体的功能以及光合作用的吸收光谱，实验内容如图所示。下列分析错误的是( ) 36 2.吸收光能的色素分布在 上； 光合作用所必需的酶分布在 中。 1.说出图中5个部分的名称。 温故知新 叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 1 2 3 4 5 类囊体薄膜 类囊体薄膜和叶绿体基质 03 光合作用的原理 合作探究三：请同学们自主阅读教材P102-103，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.简述光合作用的概念、总反应式、实质（与呼吸作用相比）。 2.简述希尔反应过程，希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？ 3.希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 4.简述鲁宾和卡门实验过程和结论？ 5.阿尔农实验的结论是什么？该结论与希尔反应有什么关系？ 03 光合作用的原理 03 光合作用的原理 （一）光合作用 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光 能 叶绿体 2.过程 1.概念 (CH2O)表示糖类 3.实质 合成有机物，储存能量。 二氧化碳和水 有机物 氧气 将无机物合成有机物，光能转换为有机物中稳定的化学能。 03 光合作用的原理 离体叶绿体悬浮液中加入铁盐，光照下可释放O2 甲醛对植物有毒害；甲醛不能转化成糖 19世纪末 1937年 希尔 1941年 鲁宾、卡门 1954年 阿尔农 1928年 1957年 阿尔农 20世纪40年代 卡尔文 1.光合作用的探究历程 CO2中C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛缩合成糖 03 光合作用的原理 资料1：1937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(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出O2。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 4Fe3+ + 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2 光能 叶绿体 1.希尔实验能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 2.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？ 3.若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 能说明,因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 不能，实验没有排除其他物质的干扰，反应体系中可能还存在其他氧元素供体。 采用同位素标记法 03 光合作用的原理 资料2：1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作用中O2的来源，他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2，然后进行了两组实验： 甲组 乙组 18O H218O C18O2 C18O2 H2O O2 H218O CO2 18O2 1.甲组和乙组实验形成一组什么实验？2.本实验可得出什么结论？ 对比实验 光合作用释放的氧全部来自水，不来源于CO2 03 光合作用的原理 资料3：1954年，美国科学家阿尔农等用游离的叶绿体做实验。在给叶绿体光照时发现，当向反应体系供给ADP、Pi时，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 1.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 2.上述三个实验共同表明了什么？ 光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。　 H2O O2 + 2H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 1.下列关于探究光合作用原理实验的叙述,错误的是(　　) A.恩格尔曼利用水绵和好氧细菌为材料,证明光合作用的场所是叶绿体 B.希尔证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解,产生氧气 C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,证明光合作用产生的氧来自水 D.阿尔农发现水的光解过程产生ATP 实战训练 44 实战训练 2.下图为探究光合作用中氧气来源的实验示意图,图中A物质和B物质的相对分子质量之比是(　　) A. 1∶2　　　　　　 B. 2∶1 C. 8∶9 D. 9∶8 45 04 光合作用的过程 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。 叶绿体 中的色素 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 酶 04 光合作用的过程 暗反应 光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行。 CO2如何转变为糖类的? CO2 C3 （CH2O） 同位素标记法 20世纪40年代美国科学家卡尔文 1、向小球藻类培养液中加入14CO2 2、连续60s取样，将藻类细胞置于热酒精中 3、分离溶解物中的分子 4、进行放射性显影，以确定放射性的部位 04 光合作用的过程 思考讨论： 从类囊体薄膜到叶绿体基质。 2. NADP+ 和 ADP 的移动途径呢？ 从叶绿体基质到类囊体薄膜。 3. NADPH 的作用？ ①活泼的还原剂；②储存部分能量供暗反应阶段利用。 1. NADPH 和 ATP的移动途径是什么？ 4.光反应产生的ATP能用于植物体的各项生命活动吗？ 用于暗反应和叶绿体的生命活动 5.各元素的去向？ CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 ①H的转移： H2O →NADPH→(CH2O ) ②C的转移： CO2 → C3 →（CH2O） ③O的转移： CO2 → C3 →（CH2O） H2O → O2 04 光合作用的过程 光反应阶段 暗反应阶段（碳反应） 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 项目 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质 光、色素、酶 有光无光都可，多种酶 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH 暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料 过程 色素、酶 2H2O O2 + 4H+ 光 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 NADP+ + 4H+ NADPH 酶 酶 CO2＋C5 2C3 2C3 C5+ (CH2O) 酶 ATP、NADPH 拓展延伸---光照与CO2浓度变化引起的物质变化 根据图中物质的来源和去路，分析正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，各物质的相对含量在短时间的变化？ CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O） 光照减弱 光照增强 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 增加 拓展延伸---光照与CO2浓度变化引起的物质变化 根据图中物质的来源和去路，分析正常进行光合作用的植物，突然停止CO2的供应后，各物质的相对含量在短时间的变化？ 光照不变 C3 C5 （CH2O） NADPH、ATP CO2浓度减少 CO2浓度增加 增加 增加 增加 增加 减少 减少 减少 减少 04 光合作用的过程 ①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 05 化能合成 某些微生物利用无机物氧化时释放的化学能，将二氧化碳等无机物合成有机物的过程，是自养生物的一种能量获取方式。 硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 1.概念： 2.实例： 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 光合作用和化能合成作用的比较 对比项 化能合成作用 光合作用 能量来源 无机物氧化的化学能 光能（太阳光） 参与生物 化能自养细菌 植物、藻类、光合细菌 反应场所 细菌细胞内（无叶绿体） 叶绿体（或光合膜） 05 化能合成 A．①将进入线粒体或出细胞， ②可为暗反应提供能量 B．突然停止供应CO2，短时间 内C3的含量将下降 C．图示NADPH可进入用于有氧呼吸第三阶段 D．H2O中H的转移途径为H2O→NADPH→糖类 实战训练 1．对光合作用的图解分析错误的是（ ） 55 2.如图为叶绿体结构与功能示意图,下列说法正确的是(　　) A.结构A中的能量变化是光能转变为 NADPH和ATP中活跃的化学能 B.供给14CO2,放射性出现的顺序为 CO2→C5→甲→C3 C.结构A释放的O2可进入线粒体中,参与有氧呼吸第二阶段的反应 D.如果突然停止CO2的供应,短时间内C3的含量将会增加 实战训练 A．管状蠕虫和硫细菌体内的酶最适温度较高 B．管状蠕虫和硫细菌生活在一起均属于自养生物 C．硫细菌和蓝细菌均能还原CO2，并制造糖类等有机物 D．硫细菌和蓝细菌生命活动所需的直接能源物质都是ATP 实战训练 3．某深海热液喷口处发现一种管状螨虫，其体内的硫细菌通过氧化H2S获得能量，还原CO2，并制造糖类等有机物，能为管状蠕虫提供所需的物质和能量。下列叙述错误的是（　　） 57 情景二： 1.大棚种植阴雨天应补充蓝紫光 2.大田生产“正其行，通其风” 3.多施有机肥或农家肥” 5.农田灌溉系统灌溉农作物 4.大棚内燃放煤炉 光照强度 光的种类 CO2浓度 CO2浓度 无机盐 温度 CO2浓度 水 这些提高粮食产量的方法涉及哪些因素？ 它们与光合作用强度有什么关系呢？ 06 光合作用的影响因素及应用 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。 光合作用强度（光合速率） 1 思考：植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗？ 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 O2 CO2 CO2 O2 CO2 O2 O2 O2 CO2 CO2 光合 ＜ 呼吸 光合 ＝ 呼吸 光合 ＞ 呼吸 06 光合作用的影响因素及应用 06 光合作用的影响因素及应用 总（真正）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率 有机物的制造量 CO2量固定或消耗量 O2的产生量 有机物的积累量 CO2的吸收量 O2的释放量 有机物的消耗量 黑暗下CO2的释放量 黑暗下O2的吸收量 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---环境因素 2 合作探究三：请同学们自主阅读教材P105，探究环境因素对光合作用强度的影响，梳理下列相关问题，并做相应勾画标注。 1.探究光照强度对光合作用强度的影响的实验原理是什么？ 2.实验自变量是什么？如何控制自变量？ 3.实验因变量是什么？检测指标是什么？实验对无关变量进行如何控制。 4.请简述实验步骤和实验预期结果。 06 光合作用的影响因素及应用 探究光照强度对光合作用强度的影响 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 2.变量分析 光照强度 光源与烧杯的距离 光合作用强度 叶片浮起数量 叶片大小、溶液的量 ④分组：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水。 （1%-2%的NaHCO3溶液） 将圆形小叶片置于吸入清水的注射器内，用手指堵住注射器前端小孔拉动活塞，使叶片内气体逸出。 ②排气: 06 光合作用的影响因素及应用 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。打孔时避开大叶脉。 大叶脉不含叶绿体 防止光照干扰实验结果 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。 ③沉水: 为光合作用提供原料CO2 维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2，浓度不宜过高，否则会导致叶肉细胞失水过多 3.实验步骤 06 光合作用的影响因素及应用 强光 中等光 弱光 ⑤光照：利用小烧杯与光源距离来调节光照强度，分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。 ⑥观察并记录结果： 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 2 10片 20 mL 中 3 10片 20 mL 弱 06 光合作用的影响因素及应用 探究光照强度对光合作用的影响 2 06 光合作用的影响因素及应用 4.实验结果及结论 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 多 2 10片 20 mL 中 中 3 10片 20 mL 弱 少 实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。 细胞间隙积累O2，浮力增大 净光合速率＞0 06 光合作用的影响因素及应用 如何探究CO2浓度对光合作用的影响 数量相同的叶圆片置于烧 杯底部等距离（10cm）置于40W 的光源下 1 蒸馏水 2 2% NaHCO3溶液 3 10% NaHCO3溶液 如何探究温度 对光合作用的影响 1 低温 蒸馏水 2 常温 蒸馏水 3 高温 蒸馏水 水浴控制温度数量相同的叶圆片置于烧杯底部等距离（10cm）置于40W 的光源下 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---光照强度 2 （1）光照强度 光照强度 0 CO2 吸收 CO2 释放 A B C 呼吸速率 光补偿点 A点：只进行细胞呼吸 AB段：光合作用<呼吸作用 B点：光补偿点，即光合作用=呼吸作用强度。 D点：光饱和点，增加光照强度光合作用强度 不再增加。 光饱和点 D BC段：光合作用>呼吸作用 C点：光合作用强度最大。 C点前限制光合作用的因素是光照强度。 限制因素： CO2浓度、温度、酶含量等 净光合 总光合 呼吸 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---光照强度 2 光照强度 0 CO2吸收 CO2释放 A B C 光补偿点 光饱和点 D A点：只呼吸不光合 O2 CO2 AB段：呼吸＞光合 B点：呼吸＝光合 BC段：光合＞呼吸 提醒：注意区分，单个细胞和整个植株的区别 曲线与细胞图示相结合 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---光照强度 2 1.思考: 植物体在B点时，那它的叶肉细胞的光合作用强度 呼吸作用强度。（大于、等于、小于） 大于 当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞V光合>V呼吸。 总结： ①当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。 ②当净光合速率＝0时，植物不能生长。 ③当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态， 植物将死亡。 2.光合速率与植物生长： 06 光合作用的影响因素及应用 光照强度 0 CO2吸收 CO2释放 A B C D E S2 S1 S3 影响光合作用的因素---光照强度 2 3.在图甲中，呼吸作用消耗有机物的量可表示为　 　　，净光合作用量可表示为 ，光合作用产生有机物的量可表示为 。 (用S1、S2、S3和数学符号表示)  S1+S2 S3+S2 S3-S1 06 光合作用的影响因素及应用 1.阴雨天气适当补充光照，增加光合作用强度。 2.适当延长光照时间 3.合理密植，增加光合作用面积 应用： 影响光合作用的因素---光照强度 2 实战训练 研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了植株甲和植株乙CO2吸收速率与光照强度的关系。下列相关叙述错误的是( ) A.图2生理状态对应图1的a点， 植物不能正常生长 B.图1光照强度为b时，甲、乙 总光合作用强度相等 C.光照强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与N、Mg无机盐含量有关 D.适当增加CO2浓度，P点将向右上移 74 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---CO2浓度 2 CO2浓度 A B 吸收速率 CO2 C 释放速率 CO2 D CO2补偿点 CO2饱和点 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＝呼吸作用 光合速率最大，D点为CO2饱和点 B点： C点： C点之后光合速率的限制因素：主要为光照强度和温度。 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---CO2浓度 2 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。 应用： 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。 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---CO2浓度 2 B点和B′点： 对应的浓度都表示CO2饱和点。 A点：CO2浓度补偿点。 A′点：进行光合作用所需CO2的最低浓度。 06 光合作用的影响因素及应用 光合作用曲线中关键点的移动： 代表呼吸速率，细胞呼吸增强， A点 ；反之，A点 。 1.A点： 下移 上移 2.B点与C点的变化 自变量 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大光照强度(或CO2浓度) 适当减小光照强度(或CO2浓度) 土壤缺Mg2＋ 左移 左移 左移 右移 右移 右移 3.D点： 代表最大光合速率，若增大光照强度（或增大CO2浓度）使光合速率增 大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。 右上方 A. CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用 B. 适当增加光照强度，a点将左移 C. CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 D. 甲植物体内NADPH的含量在CO2浓度为b时比在a时高 实战训练 图示适宜条件下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是（　　） 79 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---温度 2 温度通过影响酶的活性影响光合作用，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，光合速率减弱。 “午休”现象 温度过高，气孔关闭 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）； 4.连续阴雨天：白天和晚上均降温。 A.7～10时光合作用强度不断增强的原因是 光照强度逐渐增大 B.12时光合作用强度明显减弱的原因可能是叶片蒸腾作用强，部分气孔关闭，进入体内的CO2减少 C.14～18时光合作用强度不断减弱的原因是光照强度逐渐减小 D.从图中可以看出限制光合作用的因素只有光照强度 实战训练 如图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列分析错误的是（ ） 81 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---水 2 应用：合理浇灌、预防干旱 ①水是光合作用的原料 ②水是体内各种化学反应的介质 ③缺水→气孔关闭→限制CO2进入叶片→光合作用受影响 图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了 的供应。 CO2 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---内部因素 2 阴生植物：是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。 阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物 光照强度 CO2 吸 收 量 CO2 释 放 量 0 阴生植物 阳生植物 植物自身的遗传特性 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---内部因素 2 将阳生与阴生农作物间作套种时注意作物种类搭配。 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---内部因素 2 在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物。 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素---内部因素 2 叶面积指数：单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数 </m> 段：光合作用实际量不断增大，A点为光合作用的饱和点。超过A点，由于叶的遮挡，光合作用实际量不再增大。 <m></m> 段：一定范围内，干物质量随叶面积指数增加而增加。B点以后随叶面积指数增大而减少。 E点：光合作用实际量与呼吸量相等，干物质积累量为零。 应用： a.增加光合作用面积，如合理密植、间作和套种。 b.适当间苗、修剪、避免枝叶徒长。 06 光合作用的影响因素及应用 影响光合作用的因素 2 CO2浓度 水分 光 光质 光照强度 光照时间 光照面积 酶 色素 温度 矿质元素 气孔开闭情况 影响 因素 07 拓展延伸 自变量1 自变量1 自变量1 自变量2 温度 自变量2 光照强度 自变量2 CO2浓度 限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子。 横坐标不再影响光合速率，而是其他因子。 P点时或之前： Q点时或之后： 07 拓展延伸 ac段： b点：温度降低， 减弱，CO2释放减少。 c点：开始进行 。 cd段：光合作用 细胞呼吸。 d点：光合作用 细胞呼吸。 dh段：光合作用 细胞呼吸。 呼吸 光合作用 ＜ = ＞ 无光照，只进行 。 f点： 过高，部分气孔关闭， CO2供应量下降，出现“午休现象”。 h点：光合作用 细胞呼吸。 hi段：光合作用 细胞呼吸。 ij段：停止 ，只进行 。 温度 = ＜ 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 制造有机物： 积累有机物： 一天中有机物最多的时间点： 一天中有机物最少的时间点： 一昼夜有机物积累量＝SⅡ－(SⅠ＋SⅢ)。 ci段 dh段 h点 d点 自然环境 AC段：无光照，只进行 BC段：温度降低， 减弱。 CD段：光合作用 细胞呼吸。 D点：光合作用 细胞呼吸。 DH段：光合作用 细胞呼吸。 其中EF段出现“光合午休”现象。 H点：光合作用 细胞呼吸。 HJ段：光合作用 细胞呼吸。 07 拓展延伸 密闭环境 呼吸 小于 等于 大于 等于 小于 呼吸作用 J点与A点相比：CO2浓度减小，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。 说明存在有机物的积累,植物能正常生长。 实战训练 1．下图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，a、b、e点的移动描述不正确的是（ ） A．若植物体缺Mg2+，则对应的b点将向左移 B．a点时，细胞中的ATP来自细胞呼吸 C．d点后光合速率不再增加，可能是由于光合色素含量有限 D．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℃，则温度由25℃上升到30℃时，对应的a点将下移，b点将右移 91 实战训练 2. 如图曲线中，有M、N、P、Q四个点，对它们含义的叙述中不正确的是（　　） A. M点时植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸 B. P点时光合速率与呼吸速率相等 C. N点时植物细胞呼吸强度大于光合作用强度 D. Q点时温度是影响光合速率的主要因素 92 $