5.4.2光合作用的原理和应用课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修1

该高中生物学课件聚焦光合作用的原理和应用，涵盖过程（光反应与暗反应）、物质与能量变化、环境因素影响及生产应用。通过希尔实验、鲁宾和卡门实验等讨论导入，衔接细胞能量供应知识，为原理应用搭建学习支架。 其亮点是融合科学思维与探究实践，以实验分析（如希尔反应氧元素来源讨论）培养逻辑推理，通过光照强度影响实验的变量控制（自变量、因变量、无关变量）指导科学探究。结构化呈现知识（表格总结光暗反应），渗透物质与能量观，助力学生理解，也为教师提供清晰教学框架。

高中生物学 必修1分子与细胞 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（2） 光合作用的原理和应用 学习目标 1、光合作用的过程。 2、光合作用过程中物质变化与能量变化的关系。 3、探究环境因素对光合作用强度的影响。 4、光合作用原理在生产中的应用。 一、光合作用的概念及反应式 1、概念：指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化成储存着能量的 ，并且释放出 的过程。 叶绿体 二氧化碳和水 氧气 有机物 2、反应式： CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 ①叶绿体如何将光能转化为化学能？ ②化学能又是如何储存在糖类等有机物中呢？ ③光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 二、探索光合作用原理的部分实验 讨论2：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？ 能够说明。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H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 讨论1：希尔的实验说明水的光解产生氧气，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？ 不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解、产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 二、探索光合作用原理的部分实验 讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验，你能得到什么结论？ 光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。 讨论4：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系 合理即可。例如： 综上可知：氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，是分阶段进行的； 根据是否需要光能，这些反应可以概括地分为光反应和暗反应（碳反应）两个阶段。 三、光合作用过程 1、光反应阶段 场所 叶绿体内的 上 条件 光、 、酶 物质变化 ： NADPH的合成： H++NADP+ →NADPH 的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能）→ATP 能量变化 光能→ATP、NADPH中 。 必须有光才能进行，在类囊体的薄膜上进行 H2O O2 +H+ 光能 光合色素 水的光解 ATP 活跃的化学能 类囊体薄膜 三、光合作用过程 1、光反应阶段 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ATP NADP+ 酶 光解 NADPH 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ H2O O2 H+ 酶 ADP+Pi ATP、NADPH从类囊体进入叶绿体基质参与暗反应阶段 三、光合作用过程 2、暗反应阶段 场所 叶绿体的 中 条件 、酶 物质变化 ： CO2 的固定： 能量变化 中活跃的化学能 →有机物中稳定的化学能 CO2＋C5 2C3 酶 NADPH 、ATP 基质 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH C3 的还原 ATP、NADPH 有没有光都能进行，在叶绿体的基质中进行 三、光合作用过程 2、暗反应阶段 C5 CO2 固定 2C3 酶 NADPH NADP+ 能量 ADP+Pi ATP 能量 酶 多种酶 还原 (CH2O)糖类 暗反应过程也称作卡尔文循环 卡尔文利用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪14C的去向，最终探明了CO2中的碳转化为有机物中的碳 三、光合作用过程 光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面存在什么联系？ 物质联系：光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原利用，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP＋。 能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 三、光合作用过程 ATP NADPH 2C3 C5 O2 ADP+Pi NADP+ 光反应和暗反应紧密联系，能量转化和物质变化密不可分 四、探究环境因素对光合作用强度的影响 1、光合作用强度 是指植物在单位时间内通过光合作用制造的糖类的数量 2、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 3、实验变量 控制 方法 自变量： 因变量： 无关变量： 光照强度 用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度 光合作用强度 检测 方法 相同时间小圆形叶片浮起的数量 小圆形叶片大小，生长状况相同；NaHCO3溶液等量,相同浓度等 四、探究环境因素对光合作用强度的影响 4、实验过程 四、探究环境因素对光合作用强度的影响 5、实验步骤部分说明 ①打孔时避开大叶脉： 大叶脉部分含有的叶绿体少。 ②富含CO2的清水处理方法： a事先吹气；b使用质量分数1％-2％的NaHCO3溶液 ③在灯和小烧杯之间放置盛水玻璃柱 吸收光的热量，避免光照时实验装置中温度的变化对实验结果造成干扰。 ④室温为25℃为宜。 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。 6、实验结论 四、探究环境因素对光合作用强度的影响 植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如O2的产生量，是植物光合作用实际产生的总O2量吗？ 五、光合作用的影响因素及原理利用 光照强度 0 CO2吸 收 CO2 释 放 A B C 呼吸速率 B：光合作用=呼吸作用 AB：光合作用<呼吸作用 A：只进行呼吸作用 光补偿点 D：光合速率开始达到最大时外界的光照强度 D BC：光合作用>呼吸作用 光饱和点 （限制因素：CO2浓度、温度等） C点之前限制光合作用的因素是光照强度 呼吸 净光合 总光合 1、光照强度 总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用 五、光合作用的影响因素及原理利用 1、光照强度 总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用 有机物的制造量 有机物积累量 有机物的消耗量 CO2的固定量 CO2的吸收量 CO2的释放量 O2的产生量 O2的释放量 O2的吸收量 生产生活中的应用：合理密植；间作套种；适当剪枝；延长光合作用时间等 五、光合作用的影响因素及原理利用 2、CO2浓度 CO2浓度 A B CO2吸收 C CO2释放 D E C点：CO2补偿点； 光合作用速率=细胞呼吸速率 D点：CO2饱和点 E点后限制因素为光照强度和温度、酶的数量和活性等 B点：进行光合作用所需CO2的最低浓度。 AB：只进行细胞呼吸。 生产生活中的应用：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大田中还要注意通风透气。 五、光合作用的影响因素及原理利用 3、温度 温度影响酶活性 4、水 ①光合作用原料 ②特别注意：干旱时缺水主要是导致气孔关闭影响CO2吸收，影响光合作用。 5、矿质元素 N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+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 注意：防止矿质元素过多、土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水萎蔫。 五、光合作用的影响因素及原理利用 影响 因素 影响光合作用的因素有很多，按照人们生产生活的需求，结合植物自身的特点，及时调整。 六、化能合成作用 在自然界中，除了光合作用以外，还有其他制造有机物的方式吗？ 少数种类的细菌，细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是却能利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。 NH3 HNO2 HNO3 氧化 氧化 H2O+CO2 糖类 放能 易错：把氨或硝酸误认成原料来进行有机物合成 练习与应用 一、概念检测 1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。 (1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。 ( ) (2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。 ( ) (3)影响光反应的因素不会影响暗反应。 ( ) ✓ ✘ ✘ 2、如果用含有14C 的 CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是 ( ) A、 CO2 →叶绿素→ ADP B、 CO2→叶绿体→ ATP C、CO2→乙醇 →糖类 D、CO2→三碳化合物→糖类 练习与应用 D 练习与应用 二、拓展应用 1、下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。分析曲线图并回答问题。 （1）7-10时的光合作用强度不断增强的原因是： 提示：光照强度逐渐增大 练习与应用 二、拓展应用 1、下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。分析曲线图并回答问题。 （2）10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是： 提示：温度过高，气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，光合作用强度降低。 练习与应用 二、拓展应用 1、下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。分析曲线图并回答问题。 （3）14-17时的光合作用强度不断下降的原因是： 提示；光照减弱，温度下降 练习与应用 二、拓展应用 1、下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。分析曲线图并回答问题。 （4）从图中可以看出，限制光合作用的因素有： 提示：光照强度、温度、CO2　等 练习与应用 二、拓展应用 1、下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。分析曲线图并回答问题。 （5）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： 根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 练习与应用 2、在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室内温度保持在 30℃左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗？如果能，请说明理由。如果不能，请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。 提示：植物的生活需要水、无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳)。从给出的信息可以看出，植物生长的基本条件都是满足的，因此，只要没有病虫害等不利因素，这株植物(幼苗)能够生存一段时间。但这株植物究竟能够生存多长时间，需要知道土壤含水量、植物体内有机物积累速率、瓶中二氧化碳总量、植物体光合速率、呼吸速率或有机物积累速率等信息。 $