3.5.1 光合作用-概念，色素提取，光合过程(1)课件-2025-2026学年高一上学期生物浙科版必修1

第三章 细胞的代谢 第五节 光合作用将光能转化为化学能 第一课时 　以二氧化碳和水为原料，通过叶绿体，利用光能合成糖类等有机物，这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量 　直接或间接依靠自养生物的光合产物生活 植物、藻类、蓝细菌 　　　　——自养生物 人、动物、真菌和大部分细菌 ——异养生物 与光合作用有关的诺贝尔奖 4、合成甾醇和叶绿素等——伍德沃德——1965年诺贝尔化学奖 2、叶绿素的结构——费歇尔因此获得——1930年诺贝尔化学奖 6、紫色光合细菌反应中心的空间结构——戴森霍弗、休伯尔、米歇尔——1988的诺贝尔化学奖 3、“卡尔文循环”——卡尔文——1961 年诺贝尔化学奖 5、化学渗透学说——米切尔——1978年诺贝尔化学奖 7、电子传递机制——马库斯——1992年的诺贝尔化学奖 8、研究ATP酶——博耶、沃克、斯科——1997年诺贝尔化学奖 1、叶绿素晶体结构——威尔斯泰特——1915诺贝尔化学奖） 光合作用——群星璀璨 众多的研究实验也为光合作用的命题提供了广阔的舞台！ 光合作用是指__________________通过_________________，利用______，把______和_____转化成储存着能量的________，并且释放出_____的过程。 叶绿体或光合膜 光能 CO2 水 有机物 O2 实质： 合成有机物，储存能量 （吸能反应） 绿色植物和蓝细菌 1、进行光合作用的场所一定是叶绿体？ 2、植物细胞都有叶绿体？ 判断： 3、进行光合作用的生物一定是植物？ 光合作用 如何设计实验：探究“光合作用释放的氧气来自于哪里？” 氧气中的0来自于H2O 氧气中的0来自于CO2 实验猜想 实验方法：同位素示踪法 180 (无放射性) 20世纪４0年代，美国科学家卡尔文 (M.Calvin) CO2 碳的同位素 C 14 CO2 14 ( CH2 O)+O2 14 CO2+ H2O 14 光能 叶绿体 卡尔文循环 6C18O2+12H2O C6H1218O6+6H218O+6O2 6CO2+12H218O C6H12O6+6H2O+618O2 光合作用概述 光合作用：是绿色植物或蓝细菌，以二氧化碳和水为原料， 利用光能合成糖类等有机物并释放出氧气的过程。 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（或光合膜） 光照 还原 氧化 细胞呼吸： 光合作用： C6H12O6 +6O2+ 6H2O 6CO2+ 12H2O 酶 氧化 还原 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 都是氧化还原反应 二、光合作用的场所 叶绿体 （1）分布： 叶肉细胞（主要） （2）形态：扁平的椭 圆形或球形 外膜 内膜 基粒 基质 类囊体 二、光合作用的场所 叶绿体 （3）结构:外膜、内 膜、基粒、基质 （4）酶:光合膜(类囊体的薄膜)和基质 色素:光合膜中 色素　 酶 绿叶中会有哪些种类的色素呢？ 它们分别是什么颜色的？ 各种色素在绿叶的含量相同吗？ 捕获光能的色素 想一想，该怎么办？ 活动：光合色素的提取与分离 01 提取光合色素的试剂 自我定位 自我定位 除此质外，还用到哪些化学材料 分离光合色素的试剂 02 03 04 光合色素的性质 脂溶性物质 95%的酒精 层析液 碳酸钙 二氧化硅 活动：光合色素的提取与分离 研磨叶片 过滤 毛细吸管：吸取滤液 定性滤纸：色素随层析液在滤纸上扩散速 实验：光合色素的提取与分离 一、色素的提取 1、光合色素提取的原理 光合色素是一类脂溶性物质，可以利用脂溶剂将它们从叶绿体中提取出来。 本实验用95%酒精溶液提取。 2、提取过程 ①称取、研磨 材料: 新鲜菠菜叶 药品 SiO2—使研磨更充分（细胞破碎充分） CaCO3 —防止色素被破坏（主要防止叶绿素 被破坏） 95%酒精溶液—溶解各种色素 中和液泡中的酸性物质 15 （1）色素的提取： ①新鲜绿叶40~50℃烘干，粉碎后取2g 放入研钵 ②加入少许SiO2和CaCO3，再加入2~3mL 95%的酒精 ③充分，迅速研磨成匀浆 ④研磨液用单层尼龙布过滤，滤液收集到试管中。用棉塞将试管口塞紧。 防止乙醇挥发，叶绿素氧化分解 过滤叶脉及 二氧化硅等 二、色素的分离 实验：光合色素的提取与分离 1、色素分离的方法：纸层析法 2、原理： 各种色素都能溶解在层析液中，但溶解度不同。溶解度大的色素随层析液在滤纸上扩散得快；溶解度小的色素随层析液在滤纸上扩散得慢。 制备滤纸条→画滤液细线 →分离色素→观察 3、操作步骤： 实验关键：滤液细线要高于层析液液面 （2）制备滤纸条： （3）点样： 10cm 1cm 滤液细线 毛细管 吸取画线 铅笔画线 直、细、匀 滤液细线干燥后再重复画2~3次 铅笔画线，剪角 剪角的目的：防止两侧色素扩散快，色素带不整齐 1cm 目的：积累更多色素，使色素分离效果更明显。 起点一致 （4）色素的分离（纸层析法）： 最后放入层析管中 滤液细线要高于层析液 5~10min以后取出滤纸条， 干燥，观察色素带 防止层析液挥发 C 光合色素的提取与分离 宽度： 迁移路程： 叶绿素a＞叶绿素b＞叶黄素＞胡萝卜素 胡萝卜素＞叶黄素＞叶绿素a＞叶绿素b 在叶片中的含量 在层析液中的溶解度 如果跑出来的最下面的两条条带很细可能因为什么？ 说明色素的种类 叶绿素a (蓝绿色) 类胡萝卜素 叶绿素 胡萝卜素（橙色） 叶黄素（黄色） 叶绿素b（黄绿色） 1 /4 3 /4 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 叶片为什么往往是绿色的呢？ 叶绿体色素 吸收可见的太阳光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 吸光率 纵坐标：光的吸收率 光合色素： 吸收、传递、转化光能 叶绿素含镁 色素与叶片颜色 正常绿色： 叶绿素占3/4，对绿光吸收少 叶色变黄： 寒冷时叶绿素被破坏，新的不能合成，叶黄素稳定，显示黄色 叶龄 0 含量 叶绿素（镁元素） 类胡萝卜素 小结1：植物细胞中色素 1、分布：叶绿体、液泡（也可能没有） 2、种类与性质： 脂溶性： 叶绿素（包括叶绿素a、叶绿素b等）、 类胡萝卜素（包括胡萝卜素、叶黄素等） 水溶性： 液泡：花青素（花色素） 3、层析分离方法（层析液选择） 小结2：实验步骤与注意事项 (1)选材:新鲜、颜色深绿的叶片,烘干， 较多的叶绿体色素。 (2)提取:加入二氧化硅、碳酸钙、95％的乙醇，研磨要迅速、充分。 (3)过滤：单层尼龙布，试管加塞防止挥发 (4)制备：滤纸条:剪去两角,以保证色素在滤纸条上扩散速度一致。 (5)点样:滤液细线要细、直、浓（干燥后重复画两三次）。 (6)分离：纸层析法，使用层析液、滤液细线不要触及层析液。 (7)观察 定性滤纸会吸附色素，为了减少色素吸附用单层尼龙布。 32 小结3： 小结2：光合色素 叶绿体基粒的类囊体的薄膜 位置 分类 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 功能 吸收传递转化光能,用于光合作用 含量占1/4 含量占3/4 (蓝绿色） （黄绿色） （橙黄色） （黄色） 都是由碳氢链组成的分子 光合膜 1.用95%的酒精提取新鲜菠菜绿叶中的色素，经层析液分离后，结果如图所示。下列叙述错误的是 A.色素带1为胡萝卜素 B.色素带2为蓝绿色 C.色素带3最宽，对应色素含量最高 D.色素带4中的色素在滤纸上的移动速度最慢 √ 黄色 2.(2024·金华高一期中)下列关于“光合色素的提取与分离”实验的说法，错误的是 A.实验中需要加入SiO2进行研磨，有助于研磨得更充分 B.在研磨过程中加入CaCO3的目的是防止色素被破坏 C.用单层尼龙布进行过滤 D.根据四种色素随提取液在滤纸条上的扩散速度不同而达到分离目的 √ 层析液 如图是纸层析法分离叶绿体中色素的装置图，层析后会得到不同的色素带，在暗室内用红光照射四条色素带，可以看到较暗的是 A．①② B．②③ C．③④ D．①②③④ (1)所有植物细胞中最重要的吸能反应是光合作用(　　) × 提示　并不是所有的植物细胞都能进行光合作用。 (2)叶绿体中的四种光合色素都是含镁的有机分子(　　) × 提示　光合色素中的叶绿素是含镁的有机分子，类胡萝卜素不是。 (3)可分别用H218O和C18O2作对比研究光合作用的产物氧气的来源 (　　) √ 判断正误 38 (4)不具备叶绿体的生物不能进行光合作用(　　) × 提示　不含叶绿体的蓝细菌能进行光合作用。 (5)绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快(　　) × 提示　绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上越宽，溶解度越大的色素在滤纸条上扩散得越快。 判断正误 39 (6)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光 (　　) × 提示　植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片吸收的绿光少，反射了绿光。 判断正误 40 如何证明其吸收什么光? 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 2、色素的吸收光谱 42 叶绿体色素 吸收可见的太阳光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 吸光率 周三下午第九节做实验 带好直尺和铅笔、课本 光合作用释放的氧到底来自那种化合物？ 水中的氢去向如何？ 光合作用过程中光能怎么转换为化学能？ CO2如何转变成糖类等有机物？ 二、光合作用的过程 任务一：光合作用过程的研究 请结合资料分析回答下列问题： 资料1　希尔反应：1937年，英国科学家希尔发现，给离体叶绿体悬浮液充足光照并加入氧化剂，但不通入CO2，结果有氧气释放。 (1)通过希尔反应，我们可以得到什么结论？ 探究核心知识 提示　水的光解可以产生氧气。 (2)此实验是否能说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？请说明原因。 提示　能说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖的另一种必需原料——CO2 光反应 H2O 类囊体膜 酶 Pi ＋ADP ATP H+、 e- NADP+ NADPH （氧化型辅酶Ⅱ） （还原型辅酶Ⅱ） 色素 O2 光、色素、酶 类囊体膜（光合膜) 场所： 条件： 物质变化: H2O 1/2O2 +2H+ + 2e- 光能 水的光解 ATP的合成 NADPH的合成 H++ 2e- + NADP+ NADPH 能量变化: ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP 酶 光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能 光反应 重难点 ★1、水光下裂解成________和O2，水中的___________在光下将NADP+_______为NADPH。 ★2、NADP+的作用：______________________。 3、最终电子供体：_____________ 最终电子受体：_____________ 4、水裂解的产物是___________________________ 光反应的产物是____________________________ H+、e- 氢（H+、e-） 还原 是H+、e-的受体 水 NADP+ NADPH、 ATP、02 H+、e- 、 02 材料一1937 年，希尔（R．Hill）从叶片中分离出叶绿体，将叶绿体加入 DCIP（二氯酚靛酚）溶液中并照光，结果产生氧气，且溶液中的 DCIP 被还原并发生颜色变化。 材料一模拟 阶段。其中氧化型的 DCIP 相当于图中的 物质（填字母）。 光反应 D NADP+ NADPH 资料2　阿尔农实验：黑暗条件下给离体叶绿体供给ATP、NADPH和CO2，结果叶绿体中有糖类生成。 (3)根据阿尔农的实验推测光反应为碳反应提供了什么条件？ 提示　光反应为碳反应提供了ATP和NADPH。 资料3　卡尔文实验：将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入CO2，通气管上有一个开关，可控制CO2的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的有无。他向密闭容器中通入14CO2，当反应进行到5 s时，14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中，将反应时间缩短到0.5 s时，14C出现在一种三碳化合物(C3)中。 (1)卡尔文实验的自变量是什么？ 提示　光照的时间。 (2)如果给植物提供14CO2，光合作用中放射性依次出现在哪些物质中？ 发现史：卡尔文1946年开始，历时9年，用了4吨滤纸 发现史：卡尔文1946年开始，历时9年，用了4吨滤纸 1、同位素标记法、双向纸层析法和显微自显影技术。卡尔文他们将培养出来的小球藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中，然后将______标记的CO2注入容器，培养相当短的时间之后，将小球藻浸入热的甲醇中用于杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效并_____到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法______各种化合物，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成份进行比较。在双相纸层析放射自显影图谱中鉴定出20余种带有C标记的化合物等。 缩短时间依次测定出的化合物种类为ABCD---ABC----AB，推测化合物产生的顺序 2、把光照时间缩短为几分之一秒时，三碳酸(C3)占全部放射性的90％，在5秒钟的光合作用后，卡尔文找到了含有放射性的C3、C5和C6。 CO2固定的最初产物是C3，随后分别是CO2—C3(酸)—C3(糖)------C5(C6) 如何判断它们出现的先后顺序呢? 14C 提取 分离 问题：CO2如何转变成糖类等有机物？ 碳反应 卡尔文循环从1个五碳糖（RUBP）开始。 ①在酶的催化作用下，1个CO2分子与五碳糖结合，形成1个六碳分子。 ②这个六碳分子随即分解成2个三碳酸分子。 ③然后，每个三碳酸分子接受来自NADPH和ATP的能量，被NADPH还原形成三碳糖。 ④三碳糖再生五碳糖。 CO2的固定： CO2＋五碳糖 2 三碳酸 酶 ATP 三碳酸 三碳糖 酶 NADPH、 三碳酸还原： 三碳糖 五碳糖 酶 场所？ 能量变化？ ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能 五碳糖的再生： NADPH：为三碳酸的还原提供氢（作为还原剂）和能量 ATP：提供能量 (2)光反应必须在有光的条件下进行，碳反应的持续进行不需要光 (3)卡尔文循环中碳的转移途径为CO2→三碳酸分子→五碳糖→三碳糖(　　) (4)在叶肉细胞的叶绿体中，三碳糖转变为蔗糖并运输到植物体各处 错 叶绿体外 错 错 1.(2024·嘉兴高一阶段考)光合作用实现了生态系统中有机物的生产，下列对光合作用生产有机物过程的叙述，错误的是 A.光反应的产物是O2、H＋和e－ B.碳反应不需要光的直接参与，但是需要光反应的支持 C.光反应和碳反应过程都发生了能量的转化 D.光合作用实现了固定太阳能并将CO2还原为糖 √ 落实思维方法 水裂解的产物是H+、e- 、 02 光反应的产物是NADPH、 ATP、02 2.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 √ 产生的三碳糖大部分用于五碳糖的再生，从卡尔文循环出来的三碳糖大部分用于在叶绿体外合成蔗糖 生成的五碳糖减少，而CO2的固定短时间内正常进行，消耗的五碳糖不变，导致五碳糖含量减少 例2　图3-5-4是光合作用过程图解,请分析后回答下列问题: 图3-5-4 (1)图中②是　　　　　　　,它来自于　　　　的分解。  (2)图中③是　　　　,它被传递到叶绿体的　　　　　部位,用于　　　　　。  (3)图中③中活跃的化学能来自　　　　　,经　　　　过程转变为　　　　　　　　　　　　　。  及时反馈 NADPH 水 ATP 基质 碳反应 光能 碳反应 有机物中稳定的化学能 H2O ATP ADP+Pi NADP+ NADPH 三碳酸 三碳糖 CO2 三碳糖 CO2固定 三 碳 酸 还 原 碳反应基质 光 C5 再生 ½ O2 五碳糖 光能 ATP、NADPH中的活跃化学能 有机物中稳定的化学能 转化为 转化为 H+与e- 光反应：类囊体膜 H+与e- 碳反应将二氧化碳还原成糖 3个CO2 6个三碳糖 1个保持用于糖的生成或其他 5个经一系列变化再生为3个五碳糖 如果形成一个葡萄糖分子需要卡尔文循环____次 6 ★碳反应/卡尔文循环 3 3 6 5 1 卡尔文至少循环___次会有___个三碳糖离开循环。 3 1 光合作用过程简要 光反应产生的ATP仅用于碳反应，细胞呼吸产生的ATP用于各项生命活动 光反应提供NADPH和ATP由类囊体向叶绿体基质运动,ADP和NADP+ 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 卡尔文循环 （3轮） 叶绿体 细胞溶胶 1个C3（三碳糖） 酶 叶绿体内：淀粉、蛋白质、脂质 叶绿体外：蔗糖（主要） 有机物的生成： 碳反应 三碳糖的形成标志着光合作用合成糖的过程已经完成。 在叶绿体内，三碳糖作为原料用于淀粉、蛋白质和脂质的合成。大部分三碳糖运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用 碳反应 （1）图中的 物质 （填字母）在 （ 填场所）形成蔗糖，每形成 1 分子蔗糖需要 轮Ⅱ过程。 F 叶绿体外 12 (2)光照条件下，叶肉细胞产生 ATP 的场所是 ，光合作用的产物大部分以 形式运送到其他细胞。 细胞溶胶、线粒体、叶绿体 蔗糖 注意:光反应和碳反应是一个整体,二者紧密联系,缺一不可 光反应和碳反应的联系 光反应 碳反应 NADPH ATP 碳反应 光反应 ADP+Pi NADP+ 光反应阶段与碳反应阶段的比较 项目 光反应阶段 碳反应阶段 区 别 场所 条件 物质变化 能量转换 联系 叶绿体类囊体膜上 叶绿体基质中 光、色素、酶、水 酶、NADPH 、ATP、CO2 ①水的光解 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 CO2+五碳糖 2三碳酸 酶 ①CO2的固定： ②ATP的合成 1、光反应是碳反应的基础，光反应为碳反应的进行提供NADPH和ATP 2、碳反应是光反应的继续，碳反应提供ADP，Pi和NADP+为光反应的物质合成提供原料 ②三碳酸的还原 ③NADPH 的合成 ADP+Pi+能量 ATP 酶 H2O 1/2O2+2H+ +2e- 光 ③五碳糖的再生 任务：光合作用过程中五碳糖和三碳酸含量变化的分析 1.请分析突然停止对光下植物的光照后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？ 2.请分析突然停止对光下植物的CO2的供应后，其体内的五碳糖和三碳酸的含量如何变化？ ATP和 NADPH 三碳酸 RuBP 糖类 突然停止光照 突然增加光照 突然停止CO2供应 突然增加CO2供应 小结：环境因素突然变化影响 下降 下降 下降 下降 下降 下降 下降 下降 上升 上升 上升 上升 上升 上升 上升 上升 书写原因： 来源怎么样 去路怎么样 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 (1)光下植物细胞叶绿体类囊体的腔内 H+浓度较高，向 扩散并驱动 C 中 键的形成。 (2)材料一模拟 阶段。其中氧化型的 DCIP 相当于图中的 物质（填字母）。 (3)Ⅱ表示 循环，为研究碳的同化与去向，可以采取用 的 CO2供给小球藻进行实验。若突然降低 CO2浓度，则短时间内C 物质含量 。 (4)图中的 物质 （填字母）在 （ 填场所）形成蔗糖，每形成 1 分子蔗糖需要 轮Ⅱ过程。 材料一：1937 年，希尔（R．Hill）从叶片中分离出叶绿体，将叶绿体加入 DCIP（二氯酚靛酚）溶液中并 照光，结果产生氧气，且溶液中的 DCIP 被还原并发生颜色变化。 材料二：下图为植物细胞叶绿体中进行光合作用时物质变化的示意图 叶绿体基质 高能磷酸 光反应 D 卡尔文 同位素 14C 标记 升高 F 叶绿体外 12 2023年学考真题 15.下列关于光合作用的叙述，正确的是 A.光反应在叶绿体基质中进行 B.光反应为卡尔文循环提供O2和NADPH C.卡尔文循环只有在黑暗环境中才能进行 D.卡尔文循环中固定CO2的物质是一种五碳化合物 D 光反应在光合膜上进行 ATP和NADPH （1）甲图分离光合色素的方法是_____________，分离后滤纸条上离滤液细线最近的色素带呈___________色。 （2）光合色素的种类和含量直接影响光合作用中的___________阶段，此阶段产生的 ATP 和 NADPH 可用于碳反应中的_______（填“①”或“②”）过程，NADPH 能为该过程提供的物质是______________。 （3）卡尔文循环中，CO2与五碳糖结合为六碳分子，进而生成 3-磷酸甘油酸。该五碳糖是_________。若有 3 mol CO2 进入卡尔文循环，则还原形成的三碳糖为为_____mol （4）在碳反应中，三碳酸接受来自 ATP 的磷酸基团和能量及 NADPH 的______而形成三碳糖，其大部分用于____________。 6．（2021 浙江 1 月学考，27）.（7 分）下列示意图中，甲为光合色素分离装置，乙为卡尔文循环。回答下列问题： 纸层析法 黄绿 光反应 ② 氢 RuBP 6 能量和氢 五碳糖的再生 1．(2019 浙江 1 月学考，27)（7 分）某同学利用小球藻（一种单细胞真核生物）为实验材料，进行了“探究环境因素对光合作用的影响”的活动，他设计的实验装置如图所示。 回答下列问题： （1）小球藻进行光合作用时，利用 范围内的光进行光反应，形成了 ATP 和 NADPH。在叶绿体的 中，NADPH 为三碳酸的还原提供了 。 可见光 基质 氢和能量 5．(2020 浙江 7 月学考，27）(7 分)绿色植物光合作用合成的有机物直接或间接为生物圈中各种生物的生长、发育和繁殖提供物质和能量。回答下列问题: (1)绿色植物的叶绿体进行光合作用时，H2O 在类囊体膜中裂解为 ，光反应形成的 ATP 和 是 碳反应中将 CO2还原为 的能源物质。 三碳糖 H+、e-、O2 NADPH 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 三、光合作用的实质与意义 三、光合作用的实质与意义 1、生物生存所需有机物的主要来源 2、生物生存所需能量的主要来源 3、保持大气中CO2和O2含量的稳定 4、对生物的进化具有重要意义 四、光合作用的影响因素及其应用： 光照强度 温度 CO2浓度 矿质元素 水 光反应 ATP NADPH 光合作用 酶的活性 碳反应 三碳糖的量 酶 色素 ATP 膜 光反应 反应介质 外因： 内因：光合色素含量、酶含量、五碳糖含量 只有细胞呼吸，没有光合作用 光合作用的强弱一般用光合速率表示。光合速率也称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。 能否直接测出光合速率？为什么？ 不同条件下，植物细胞消耗CO2情况 1、黑暗时： CO2 O2 四、光合作用受环境因素的影响 如：单位时间单位叶面积CO2的消耗量 2、弱光下： 光合作用强度〈 细胞呼吸强度 O2 CO2 CO2 O2 光合作用强度 = 细胞呼吸强度 3、某光下： O2 CO2 光合作用强度 〉细胞呼吸强度 O2 CO2 CO2 O2 4、强光下： 光合速率或光合强度：是衡量光合作用强弱的指标。其的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量表示,亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。 光合强度或光合速率 真正/实际/总光合（速率）=呼吸（速率）+ 表观光合（速率） 测 量 计 算 速率 CO2 O2 糖类 实际/总/真正光合 固定、消耗、 产生 制造、生成 表观/净 （光下测量植物体） 从外界吸收的CO2， 释放到外界的O2 吸收 释放 积累 呼吸 （黑暗中测量） 释放/产生 吸收 消耗 1、光合作用消耗的CO2总量=从外界吸收的CO2量+呼吸作用产生的CO2量 2、光合作用产生的O2量=释放到外界的O2量+呼吸作用消耗的O2量 光合强度或光合速率 A.两曲线的交点表示光合作用制造 的与呼吸作用消耗的有机物的量相等 B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多 C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 D. 光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等 D 叶绿体CO2的吸收量 练习：以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 探究：环境因素对光合作用的影响 自变量 无关变量 因变量 如何设置 如何控制 如何检测 试题．在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中，某兴趣小组利用实验室提供的有关材料（大烧杯、大试管、铁架台、温度计、盛水玻璃柱、功率 100 瓦的灯泡各一；适宜浓度的 NaHCO3 溶液；新鲜黑藻若干），设计了如图实验装置图。请回答 （1）若用该实验装置探究光强度对光合速率的影响时，可通过__________ 来改变光强度，光合速率可用______ 表示。 （2）该实验装置还可以用于探究_______________（至少写 2 种）等环境因素对光合速率的影响。 （3）在实验过程中，为隔绝灯泡产生的热量，以防温度变化对实验结果的影响，请为该兴趣小组设计一个合理可行的解决方案：______________________________________。 改变灯泡与装置之间的距离 单位叶面积单位时间内氧气的释放量 温度、二氧化碳浓度 在灯泡和烧杯之间放置盛水玻璃柱 3.用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离体叶绿体，进行如图所示的实验，下列叙述不正确的是 A.离体的叶绿体中能合成糖类 B.碳酸氢钠所起的作用是提供二氧化碳 C.烧杯中的液体改为氢氧化钠会导致该 实验无糖类产生 D.灯与锥形瓶之间的距离不影响光合作用的强度 落实思维方法 √ （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___。 （2）用精密试纸检测溶液pH值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和三碳酸的含量与密封前相比分别为______。 试题15.（2020年1月）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、液、NaHCO3精密pH试纸、100W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)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 1、光 ① 光质—光波长-不同颜色的光 ②光照强度 ③ 光照面积 四、光合作用受环境因素的影响 光合速率最大:__________光； 单色光中，_____光最大， _____光次之， _____光最弱。 复色(白) 红 蓝紫 绿 应用：温室大棚使用无色透明玻璃 ①.光—光质—光波长 7.（2021.7.浙江卷.学考.23）（12 分）塑料大棚其有保温、增温和透光等功能。为了研究如何提高大棚内农作物的产量，科研工作者将某种蔬菜分别进行露天种植（甲组）和大棚种植（乙组）。在春末晴朗的白天，测定蔬菜的 CO2 吸收速率，结果如图所示。（1）大棚一般选用____________（填“无色”或“绿色”）透明的薄膜。 无色 87 光强度 光合速率 光饱和点 在其他条件都适宜的情况下，在一定范围内，光合速率随光照强度提高而加快。当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和现象。 ②、光照强度 光饱和点：光合作用达到最强时所需的最低的光照强度。 光照强度 co2吸收量 CO2释放量 0 A B C 呼吸速率 光补偿点 光饱和点 q p 表观光合速率 真正光合速率 真正（实际）光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率 呼吸速率=光合速率 D ②、光照强度 A点: AB段： B点： BC段： 仅呼吸 光合<呼吸 光合>呼吸 光合=呼吸 CO2 B CO2 CO2 A CO2 C CO2 CO2 D A点: AB段： B点： BC段： A图 B图 C图 D图 有呼吸无光合 光合小于呼吸 光合等于呼吸 光合大于呼吸 O2 O2 O2 O2 O2 O2 阳生植物光饱和点 阴生植物光饱和点 > A B 光照强度 光合速率 0 阳生植物 阴生植物 间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置 光合作用强度可以用什么来表示？ 画出光照强度、CO2浓度、温度对光合作用强度(用CO2吸收量来表示)的影响曲线 A\B 两点代表什么？ 91 据光照强度可制定的农作物增产措施 (1)白天：适当增强光照 (2)阴雨天：适当补光 (4)种植时：★ 合理密植 (3)间作套种时农作物的种类 搭配，林带树种的配置 ③、光照面积 D 呼吸大于光合 只有呼吸 呼吸等于光合 光合大于呼吸 A 光补偿点时，单个叶片光合等于呼吸，整株植物光合小于呼吸 此时植物只进行呼吸作用 a b c CO2 吸收量 CO2 释放量 CO2浓度 CO2饱和点 CO2补偿点 (呼吸速率=光合速率) 主要限制因素： CO2浓度 主要限制因素： 外因：光照强度、温度 （内因：色素、酶） 2、CO2浓度 CO2浓度 在生产上的应用 对光合作用的影响 外因 ⑴温室： ①燃烧植物桔杆；②使用二氧化碳发 生器； ③与猪舍鸡舍鸭棚连通。 ⑵温室与大田： ①确保良好通风；②增施有机肥料；③深施“碳铵”。 2、CO2浓度 0 CO2的含量 CO2吸收量 B C B1 C1 CO2补偿点 CO2饱和点 3、温度 1、影响酶的活性 2、影响水分的蒸发，进而影响气孔的关闭，影响CO2进入的多少 3、昼夜温差有利于物质积累（昼升夜降） 新疆的葡萄特别甜，这是为什么? 大棚蔬菜在阴雨天气，白天要适当降温，还要保持昼夜温差? 光合作用强度 O 时间：盛夏 A 7 10 12 14 18 水 在生产上的应用 对光合作用的影响 外因 预防干旱 合理灌溉 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.水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体 4、水 A点的含义是：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭， CO2供应不足光合速率下降 光合午休 合理施肥 1. N元素 2. P元素 3. K元素 4. Mg元素 必 需 矿 质 元 素 在生产上的应用 对光合作用的影响 外因 酶（蛋白质）、叶绿素、ATP、NADPH等的组成成分。 ATP、NADPH等的组成成分 可维持叶绿体膜（磷脂）的结构和功能 对光合作用产物（如糖类）的合成和运输有重要作用 叶绿素的重要组成成分 5、矿质元素 温度、光照强度及CO2浓度等综合因素的影响 P点时，限制光合速率的因素应为 ，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时， 所表示的因子，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的 。 横坐标所表示的因子 横坐标 其他因子 三、光合作用的影响因素 小结 ：限制因素与各因素的相互干涉的分析 判断方法：利弊原则，看对光合作用有利，有利则补偿点左移，饱和点右移，反之则相反！通常假定对呼吸作用无影响，如果都有影响，看对谁影响更大！ 影响因素 光补偿点 光饱和点 CO2增加 CO2减少 Mg2+缺少 影响因素 CO2补偿点 CO2饱和点 光照增加 光照减少 Mg2+缺少 左移 右移 右移 左移 A.若图1表示植物阴天时的光合速率，则晴天时，a点左移，b点右移 B.图2中，若CO2浓度适当增大，则a点左移，b点右移 C.图3中，CO2浓度由b点变为a点，短时间内叶绿体中三碳酸分子的含量增加 D.图4中，当温度高于25 ℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少 4.如图为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图，下列有关叙述错误的是 √ 积累量开始下降 D 呼吸大于光合 只有呼吸 呼吸等于光合 光合大于呼吸 一整个植株和叶肉细胞的问题 （1）用层析液分离图乙所示两种色素叶绿素时，在滤纸条上扩散较快的是______ ，两种叶绿素分布在__________上，主要吸收__________光。 （2）图甲中 A 点水稻叶肉细胞内产生 ATP 的场所有___________，若适当提高环境中 CO2浓度，则 A 点应向_________（“左”、“右”）移动。 叶绿素1 类囊体薄膜 红光和蓝紫光 细胞溶胶、线粒体、叶绿体 左 1.下列叙述,正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)大棚栽培时,适当提高二氧化碳的浓度,可提高农作物的产量。 (　　) (2)新疆的哈密瓜又大又甜,其主要影响因素是光强度。 (　　) (3)炎热夏季中午,植物出现“午休”现象,是因为植物叶片气孔关闭。 (　　) (4)植物光合作用有机物净积累量最多时的温度就是植物光合作用强度最大时的温度。 (　　) (5)随着外界环境中温度的升高,光合作用增强。 (　　) √ 当堂自测 √ × × × （2）测得的 CO2吸收速率是植物进行光合作用消耗 CO2 的速率与 之差。15:00-18:00，甲组 CO2吸收速率下降，是由于光照强度减弱，光反应产生的＿______ 减少，影响了碳反应过程，导致光合作用强度减弱。 （3）6:00-9:00 和 15:00-18:00，乙组 CO2吸收速率均大于甲组，其共同的原因主要是大棚具有____________功能， 6:00-9:00 乙组 CO2吸收速率大于甲组的可能原因还有 。11:00 乙组的 CO2吸收速率小于甲组，此时若要提高大棚内 蔬菜的 CO2吸收速率，从而提高其产量，请提出一项可行的措施。_____________ .（2021.7.浙江卷.学考.23）（12 分）塑料大棚其有保温、增温和透光等功能。为了研究如何提高大棚内农作物的产量，科研工作者将某种蔬菜分别进行露天种植（甲组）和大棚种植（乙组）。在春末晴朗的白天，测定蔬菜的 CO2 吸收速率，结果如图所示。 对大棚进行通风处理 细胞呼吸产生 CO2 的速率 ATP 和 NADPH ATP 和 NADPH 增温 夜间细胞呼吸产生的 CO2 积累在大 棚内，导致 CO2 浓度较高 （4）若环境中光照强度保持在 3×l02μmol·m-2·s-1，假定其它条件不变，先光照 12 小时，再黑暗 12 小时，则一天中转基因水稻积累的有机物量是野生型水稻的 倍。 （3）结合图甲和图乙，适宜条件下，与野生型水稻相比，转基因水稻的干物质的量 （填“增加”、“减少”或“不变”），原因是___________________________。 增加 转基因水稻比野生型水稻的叶绿素多，光合速率大，而二者呼吸速率相同 1.5 （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___。 （2）用精密试纸检测溶液pH值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呼吸作用的强度分别将____，其主要原因是______ 试题15.（2020年1月）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、液、NaHCO3精密pH试纸、100W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)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 30．在水分、温度适宜条件下对美花石斛和春石斛光合作用特性进行研究，结果如下图所示，下列叙述正确的是 A．光照 a 强度下美花石斛细胞内不产生 CO2 B．光照 a 强度下春石斛叶肉细胞产生 ATP 的细胞器有叶绿体和线粒体 C．光照 b 强度下美花石斛叶肉细胞产生的 O2 扩散途径仅从叶绿体到线粒体 D．据图分析美花石斛相对于春石斛更适应在强光照环境中生活 B 呼吸作用产生CO2 叶绿体也会释放到环境 无法判断美花石斛和春石斛谁是阳生植物 EV录屏3.9.7软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf57.83.100 提示　放射性依次出现在：14CO2三碳酸分子三碳糖。 提示　停止光照―→光反应停止―→―→三碳酸的还原受阻―→ 提示　CO2停止供应―→CO2的固定停止―→ $