3.5光合作用将光能转化为化学能课件-2025-2026学年高一上学期生物浙科版必修1

第五节 光合作用将光能转化为化学能 CO2 ENERGY C C C C C O OH H OH H CH2OH H HO WATER 02 H20 桔 鲜甜鲜甜 橘子中的有机物是如何形成的？哪些因素又会影响橘子的甜度？ 小资料：正常情况下，橘子幼苗通过光合作用制造有机养料供生长所需。因受 低温伤害，幼苗发生白化而无法捕获光能，待种子中贮存的养分耗尽 就会死亡。 推论： 光能的捕获与绿叶中的____________有关。 光合色素 光合色素分布于哪？又有哪些光合色素呢？ 阅读教材P99的内容, 完成以下问题： 光合作用在叶绿体中进行 外膜 内膜 ① ② 由许多类囊体堆叠在一起，所有的类囊体连成一体，组成类囊体的膜被称为_________,膜上存在着有光合作用有关的___________ ___________________________。在类囊体的______存在与H20裂解有关的_____。 叶绿体基质 基粒 光合膜 光合色素、 将光能转化为化学能的蛋白质 空腔内 酶 光合色素的提取与分离 ①提取：光合色素是一类________物质，可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取 出来。 ②分离：不同色素随________在滤纸上的扩散速度不同，溶解度越大，扩散速度 ______。 脂溶性 层析液 越快 95%酒精（无水乙醇） 纸层析法 实验步骤 (提取色素) （1）烘干、研磨 将新鲜的菠菜叶放入烘箱中烘干，粉碎后取2g干粉放入研钵中；加入少许SiO2和CaCO3，再加入2-3mL95%的酒精，充分、迅速研磨成匀浆。 去除叶片内部的水分,使色素分子更易于与脂溶剂结合,提高提取效果。 使研磨更充分 （中和有机酸），保护叶绿素 溶解光合色素 将研磨液迅速倒入放有单层尼龙布的玻璃漏斗中进行过滤。收集滤液的试管及时用棉花将管口塞紧。 实验步骤 (提取色素) （2）过滤 为什么用单层尼龙布，而不用滤纸？ 减少色素吸附，获得更多滤液 防止酒精挥发和色素分子氧化 实验步骤 (分离色素) （3）制备滤纸条 减去两个角 距离底部1cm处用铅笔画一条细的铅笔线 （4）点样 实验步骤 (分离色素) 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的横线均匀的话一条细而直的滤液细线。待滤液干后再画，重复3-4次。 实验步骤 (分离色素) （5）分离色素 将2mL层析液倒入大试管中，将滤纸条有滤液细线的一端插入__________(乙醚或石油醚等)中，用软木塞塞住试管口。注意，滤纸上的滤液细线要________层析液面。 高于 层析液 实验步骤 (分离色素) （6）观察实验结果 5~10min后，取出滤纸条。待滤纸条干燥后，观察纸条上的色素带。 滤纸条上有几条色素带？其宽窄如何？ 色素种类 颜色 含量 扩散速度 溶解度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙色 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 实验结果： 分离光合色素的方法： 层析法 叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b都是含_____的有机分子，叶绿体中含有黄色、橙色、_____的色素，合称为______________,其中最多的是胡萝卜素和叶黄素，他们都是由__________组成的分子。 镁 C、H、O、N、Mg 叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b都是含_____的有机分子，叶绿体中含有黄色、橙色、_____的色素，合称为______________,其中最多的是胡萝卜素和叶黄素，他们都是由__________组成的分子。 红 类胡萝卜素 碳氢链 镁 胡萝卜素 叶黄素 (1)制备滤纸条时，一端为什么要剪去两角？ 防止层析液在滤纸条的边缘处扩散过快，层析液在滤纸条上的扩散速度均衡有利于得到清晰、整齐的色素带。 (2)画滤液细线时的要求是什么？为什么要重复画线？ 细而直。重复画线可增加滤液细线中色素的含量，使分离的色素带清晰， 便于观察。 思考回答下列问题： (3)分离色素时，为什么不能让滤液细线触及层析液？ 防止滤液细线上的色素溶解到层析液中。 （4）.为什么大多数植物叶片是绿色的? （5）.为什么有些植物叶片在不同时期颜色不同呢？ 叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色 早春 ，初发育的嫩叶合成的叶绿色较少，不足以掩盖黄色色素的颜色，叶片呈现嫩绿色。进入盛夏，处于旺盛的生长阶段的植物叶绿素合成能力增强，掩盖黄色色素的颜色，叶片变得郁郁葱葱，秋冬季气候变冷、光照减弱，使叶绿素合成速度变慢或者停止，原叶绿素被分解破坏，而使类胡罗卜素的颜色显示出来，叶片变黄。 1.某同学在做“光合色素的提取与分离”实验时，为了确定95%的酒精、CaCO3和SiO2的作用，进行了4组实验来验证，4组实验结果如图所示，第④ 组是进行了正确操作的对照组。下列针对实验结果的相关分析，错误的是 A.①可能是未加CaCO3而得到的实验结果 B.②可能是用水取代了95%的酒精而得到 的实验结果 C.③可能是未加SiO2而得到的实验结果 D.分离色素时，层析液应该要高于滤液细线 √ 跟踪训练 2.为研究光照强度对幼苗光合色素的影响，用纸层析法对正常光照和强光照条件下生长的植物叶片中的光合色素进行分离，结果如图所示（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。下列叙述错误的是（       ） A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色较浅 B．强光照可能抑制叶绿素的合成促进类胡萝卜素的合成 C．四种色素在层析液中溶解度大小是Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ D．色素Ⅰ的颜色为橙色、色素Ⅳ的颜色为蓝绿色 √ 跟踪训练 3.在进行“光合色素的提取与分离”实验时，取一圆形滤纸，在滤纸中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，将会得到如图近似同心的四个色素环。下列说法正确的是（ ） A.④在层析液中的溶解度最高 B.提取色素时加入少许CaCO3和SiO2 C.若提取的是缺镁叶片中的色素，则最外侧 两圈色素环颜色较淡 D.最外侧两圈色素环的色素主要吸收蓝紫光和红光 √ 为什么各种色素分子有不同的颜色？ 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。我们的眼睛能看到的光称为可见光，其波长是400-760nm,不同波长的光颜色不同，植物光合作用所能利用的光也在可将光范围内。平常我们把看到的太阳光称为白光，白光通过三棱镜折射后便可分成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等不同的颜色，称为可见光谱。 为什么各种色素分子有不同的颜色？ 叶绿素主要吸收________________，几乎不吸收________，所以呈现绿色。 叶绿素溶液 红光、蓝紫光 绿光 为什么各种色素分子有不同的颜色？ 从吸收光谱可知，类胡萝卜素主要吸收什么光？ 光的吸收率/% 蓝紫光 以波长为横坐标,色素对不同波长光的光的吸收率为纵坐标作图，所得的曲线就是色素的吸收光谱。 1. 下列关于叶绿体的亚显微结构的叙述，错误的是       （       ） A．1具有选择透过性，2不具有选择透过性 B．3为基粒，其上有光合色素和与光合作用有关的多种蛋白质 C．4为基质，为浓稠的液体，许多类囊体悬浮于其中 D．类囊体的空腔内含有与H2O的裂解有关的酶 √ 2. 下图为叶绿体内的不同色素的吸收光谱。结合图示分析若遇到连续阴雨天气，种植蔬菜的大棚里最好选择补充的光源为（       ） A．红光或蓝紫光 B．绿光 C．紫外光和红外光 D．黄光或橙光 √ 3. 下列关于叶绿体的色素叙述正确的是       （       ） A．植物叶片中仅含有叶绿素和类胡萝卜素 B．叶绿体中的叶绿素a和叶绿素b都是含镁的有机分子 C．类胡萝卜素是指胡萝卜素和叶黄素的总称 D．胡萝卜素和叶黄素都是由碳、氢、氧、氮组成的分子 √ 如图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行相关实验的流程。下列分析错误的是（       ）     A.若均在缺 Mg 条件下种植韭菜宿根，实验的结果①和结果②差异不大 B.通过对韭黄和韭菜滤液吸收光谱的比较，结果③和④的差异出现在红光区域 C.通过对韭黄和韭菜滤液分离色素的比较，结果①和②相差两条色素带 D.韭黄和韭菜的光合色素均可吸收红光，用于光合作用过程中合成ATP √ 类囊体膜 光反应 有机物中 稳定的化学能 碳反应 / 暗反应（不需要光直接参与） 捕获 叶绿体基质 光合作用分两个阶段进行 活跃的化学能 光合作用就是将光能转化为化学能的过程，请写出其总反应式 6CO2 + 12H20 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 光 叶绿体 来源于？ 请以小球藻设计实验，探究光合作用释放的O2来自哪里 （小球藻是地球上最早的生命之一，出现在20多亿年前，是一种球形 单细胞淡水藻类，直径3～8微米，是一种高效的光合植物） 物质是能量的载体，那你好奇过产物氧气来自于什么反应物？ 同位素示踪法 C O2 18 无放射性 18O2 H2 0 18 1802 + H+ + 电子（ e- ） 小 球 藻 裂解 H20 1/202 + 2H+ + 2e- ？ 是否需要光照 实验材料：叶绿体悬液（绿色） 、试管、灯泡 、小黑箱、氧化态DCIP溶液等 （氧化态呈蓝色，可被氢(H+)还原后褪成无色） 1.小组为单位，完成实验设计5min 2.分享讨论成果 分享讨论成果 a.实验材料： 叶绿体悬液（绿色）、试管、灯泡 、小黑箱、氧化态DCIP溶液等（氧化态呈 蓝色，可被氢(H+)还原后褪成无色） b.实验设计： ①该实验的自变量是？_________ 因变量有哪些？_________________ ②我的实验设计思路是： _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________。 C.实验结果预测： 1.若实验现象为________________________________，则水的分解需要光照； 2.若实验现象为________________________________，则水的分解不需要光照； 场所 条件 物质变化 能量变化 2.阅读课本p103, 补充完成光反应 类囊体膜 (光合膜) 1. 2.____________________； 3.____________________。 光、________、 、能量转换蛋白、水光解酶 光能转化为NADPH、ATP 中活跃的化学能 H+ + e- + NADP+ → NADPH ADP + pi + 能量 → ATP 光合色素 类囊体膜上含有光系统Ⅰ（PSⅠ）、光系统Ⅱ（PSⅡ）、细胞色素b6f、ATP合酶等与光合作用密切相关的一系列蛋白质复合体。其中PSⅡ和PSⅠ是色素—蛋白质复合体，能够吸收光能使色素中的电子被光激发成为高能电子，从而将光能转变成电能。在光系统Ⅱ中，产生的高能电子沿类囊体膜上的蛋白质复合体传递，随后丢失能量而进入光系统Ⅰ，这时一部分丢失的能量通过ATP合成酶转化成ATP中的能量。光系统Ⅱ中丢失的电子由水中的电子补充。在光系统Ⅰ中的电子吸收光能后激发为高能电子，最后高能电子被NADP+接受，使其被还原成NADPH。 为了研究光合作用中碳的转化和去向,科学家用14CO2去饲喂植物，经过一段时间的光照后将细胞杀死并进行放射性分析。结果他发现碳已经出现在许多种类的化合物中。 Calvin实验的电泳和放射自显影图谱 CO2还原为糖的一系列反应 二.探究碳反应的物质、能量变化 卡尔文 要知道14C标记的化合物出现的先后顺序，该如何进行实验？ 科学家以叶绿体悬液为材料进行实验探究： 实验1：正常光照下，突然停止CO2供应，结果三碳酸的浓度急速下降，同时检 测到一种叫五碳糖的物质浓度增加； 实验2：在黑暗条件下，只要给分离的叶绿体悬液提供ATP和NADPH,叶绿体就能 将CO2转换成糖类等有机物，同时ATP和NADPH含量会下降。 实验3：CO2供应不变，把灯关掉，三碳糖浓度急速下降，同时三碳酸的浓度急 速上升，再过一会五碳糖含量也出现下降。 通过每则小资料你能分别得出什么结论？ _________________________________________________________________。 三碳酸 CO2 三碳糖 （第一个糖） 1.小组为单位，完成碳反应过程构建 2.分享讨论成果 三碳酸 CO2 ATP、_______ A B C 五碳糖 三碳糖 NADPH ADP、NADP+ CO2的固定 三碳酸 还原 再生RuBP ✮ 为碳反应提供_______ 叶绿体基质 （卡尔文循环） 三碳糖 合成淀粉、脂质、_______ 叶绿体内 合成_______ 大部分运到叶绿体外（细胞溶胶） 大部分 从能量、物质的角度光反应与碳反应的关系 跟踪训练 1.如图为大豆叶片叶肉细胞光合作用碳反应阶段的示意图，下列叙述正确的是（ ） A.CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为 三碳酸中的化学能 B.卡尔文循环产生的三碳糖大部分运输到叶绿体外合成蔗糖 C.光强度突然由强变弱导致光合速率下降，短时间内五碳糖含量升高 D.被还原的三碳酸在有关酶的催化作用下，可再形成五碳糖 √ 短时间内环境骤变对光合作用中间产物含量的影响 改变条件 三碳酸 RuBP NADPH / ATP 三碳糖 光照不变变 CO2供应增加 CO2供应减少 CO2 不变 光照增强 光照减弱 环境条件改变并达到新的平衡后，C3酸和RuBP含量的变化情况 思考： 甲、乙物质分别是？ 环境CO2浓度从1%降低到0.03%，达到新稳定平衡后甲乙含量如何变化？ 在适宜的光照、温度条件下，在0.003%CO2和1%CO2两种不同环境中某植物叶肉细胞卡尔文循环 中，三碳酸和RuBP微摩尔浓度的变化趋势如下图所示。 光合作用由光反应和碳反应两个过程构成，其大致过程如下图所示。若将某种绿色植物的叶片置于特定实验装置中，研究在分别给予不同时间长度的光照后，光合作用产物出现的顺序。请回答： （1）写出光合作用的总反应式：__________________________________________。 （2）在供给C18O2极短时间后，除了糖类物质含有18O以外，从另一种光合产物_____中也应当能够 检测到18O。 （3）在供给C18O2较长时间后，能够检测出18O的物质是糖类、________和__________。 1.光合作用反应式及元素去向分析 （1）O: 三碳酸 三碳糖 H2O 淀粉、脂质、蛋白质、蔗糖 02 短时间 C18O2 H218O 02 （2）C: 14CO2 短时间 三碳酸 三碳糖 淀粉、脂质、蛋白质、蔗糖 6CO2 + 12H20 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 光 叶绿体 光合作用受多种环境因素影响 CO2浓度 水分 光 酶浓度 光照强度 酶 色素 酶活性 光质 浓度、种类、比例 光合作用受多种环境因素影响 光合速率（光合强度）：指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的光合作用，如释放的氧气量或消耗的二氧化碳量表示。 6CO2 + 12H20 C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 光 叶绿体 （1）你选择的环境因素是：________________________________ (2) 以金鱼藻和黑藻为材料，请选择或者补充需要的实验器具与试剂。 实验器具与试剂 需要请打“√” 实验器具与试剂 需要请打“√” 大烧杯 精密pH试纸 冰块 100W聚光灯 碳酸氢钠 温度计 清水 不同颜色玻璃纸 毛细刻度管 量筒 排水管 （3）观测指标；__________________________________________________。 （4）实验设计思路：______________________________________________。 请选择一种环境因素进行探究： 你实验所测是否为植物实际光合速率？ 光合速率 O2 CO2 释放O2到环境中 从环境中吸收CO2 较强光照时 （可以测得） （可以测得） 表观（净）光合速率 真正（总）光合速率 + 呼吸速率 = 固定、同化 产生 ①光强度 光强度 光饱和点 全日照 C O 光补偿点：光合速率 = 呼吸速率 OB段：呼吸速率 > 光合速率 B后：光合速率>呼吸速率 B OA:呼吸速率 A 限制因素： 温度、CO2浓度、酶、色素 表观光合速率 真正光合速率 光饱和点：达到最大光合速率所需最小光强度 应用：合理密植；间作、套种；适当剪枝 光合速率 CO2吸收速率 左图为一植物的叶片在不同光照强度下CO2的吸收情况，右图四个选项代表叶肉细胞中所发生的情况，问哪个选项与左图b点相符？ ④ 结论：植株光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞光合速率大于呼吸速率； ②CO2浓度对光合强度的影响 CO2浓度 A B 吸收速率 CO2 C 释放速率 CO2 D A点： 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 C点之后光合速率的限制因素： 主要为光照强度和温度。 B点： C点： 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.大田中还要注意通风透气。 应用： ②CO2浓度对光合强度的影响 CO2释放 a 思考：点c与A、n与C是否相同？ m与A、n与C相同 CO2浓度 C CO2补偿点 CO2饱和点 ②温度对光合强度的影响 原理1：温度通过影响 影响光合作用。 与光合作用有关酶的的活性 AB段 在B点之前，随着温度升高，光合速率_________ B点 酶的 温度，光合速率最大 BC段 随着温度升高，酶的活性下降，光合速率 ， 50 ℃左右光合速率几乎为零 增大 最适 减小 “午休”现象 盛夏的中午，温度高而气孔大多关闭，植物因缺少CO2而光合强度下降 原理2：影响气孔开闭 ②温度对光合强度的影响 光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，右图表示植物在25℃时光合作用强度与光照强度的关系．若将温度提高到30℃的条件下，其他条件不变，理论上图中相应点的移动情况是（　　） A、a点将上移，b点将右移，c点将右移，d点上移 B、a点将下移，b点将右移，c点将左移，d点下移 C、a点将上移，b点将左移，c点将右移，d点上移 D、a点将下移，b点将左移，c点将左移，d点下移 √ ④矿质元素对光合强度的影响 N：光合酶及NADPH和ATP的重要组分 P：NADPH和ATP的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 应用：合理施肥 P～Q的形成原因： 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。 ④水素对光合强度的影响 1.水是光合作用的原料，缺水直接影响光合作用 应用：合理浇灌 2.缺水又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 ⑤多因子变量对光合速率的影响 问：温度不同或者CO2浓度不同， 总光合速率曲线会如何变化？ P点前，制约因素是什么？ Q点时，制约因素是什么？ 应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性， 可以提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率； 当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。 跟踪训练 1.(2024·杭州高一月考)用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶片内气体直至沉底，然后将等量的叶圆片分别转移至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所需时间平均值，如图所示。下列说法正确的是 跟踪训练 A.上浮至液面所需的时间可反映净光合速率的相对大小 B.在ab段，随着水温的增加，净光合速率逐渐减小 C.叶片真正光合作用的最适温度一定位于bc段 D.在cd段，主要是NaHCO3浓度下降，CO2减少导致上浮所需时间延长 √ 2.三七是一种名贵中药材，主产地在云南。科研人员测定不同光照强度下 三七和云南松光合速率的变化如图。下列说法正确的是（       ） A．在A光照强度下，光照12小时、黑暗12小时的三七能正常生长 B．在B光照强度下，三七和云南松所产生的氧气量的比值为6：5 C．在C光照强度下，三七所产生的氧气量为7 mg·m-2·h-1，比云南松所产生 的氧气量多1 mg·m-2·h-1 D．三七镁的含量减少导致叶绿素含量减少，光的补偿点将向左移 √ Lavf57.25.100 00000001cf5bac2b18acb59b79738e837af4d524ac5f5bb483266d4b76a9c9fa63bfc6f8 $