【課件】光合作用的原理和應(yīng)用課件2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

第4講光合作用原理第2課時(shí)(1)概念：指綠色植物通過(guò)

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出

的過(guò)程。

(2)反應(yīng)式：

。

葉綠體

二氧化碳和水

氧氣

CO2+H2O*

(CH2O)+O2*葉綠體光能1光合作用的概念及反應(yīng)式1、葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？2、光合作用如何將化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中的？3、光合作用釋放的氧氣，是來(lái)自原料中的水還是二氧化碳呢？1、19世紀(jì)末

甲醛→糖2、1928年甲醛對(duì)植物有毒甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)（有H2O，無(wú)CO2）3、1937年，希爾高鐵鹽低鐵鹽希爾反應(yīng)：水的光解產(chǎn)生氧氣。結(jié)論：2希爾的實(shí)驗(yàn)是否能說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)?能說(shuō)明,希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的,懸浮液中有水,沒有合成糖的另一種必需原料——CO2,同時(shí)該實(shí)驗(yàn)也沒有糖類生成，因此是兩個(gè)反應(yīng)。暗示希爾反應(yīng)和糖的合成是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段，因此光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）兩個(gè)階段1希爾反應(yīng)是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來(lái)自水？不能，反應(yīng)體系中可能還存在其他氧元素物質(zhì)供氧，也不能說(shuō)明氧元素轉(zhuǎn)移途徑第一組光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組1802024.1941年美國(guó)魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）實(shí)驗(yàn)結(jié)論光照射下的小球藻懸浮液結(jié)論：在光照時(shí)，葉綠體中生成了ATP。5.1954年，阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成ATP這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨1957年，阿爾農(nóng)H2OO2+2H+

+能量光照葉綠體嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系：ADP+PiATP19世紀(jì)末科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開，_____被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O，沒有CO2)，在光照下可以釋放出______1941年魯賓、卡門1954年阿爾農(nóng)在光照下，葉綠體可合成______，這一過(guò)程總是與_________相伴隨O2氧氣水ATP水的光解2光合作用的探索歷程上述實(shí)驗(yàn)表明，光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)自水，氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。

總結(jié)

接著又轉(zhuǎn)移到什么物質(zhì)中？

科學(xué)家卡爾文等用14C標(biāo)記的14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤放射性14C的去向。向反應(yīng)體系中通入一定量14CO2，發(fā)現(xiàn)：光照0.5秒后，檢測(cè)到90%的放射性穩(wěn)定地出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）；光照5秒左右后，放射性穩(wěn)定地出現(xiàn)在糖類（CH2O）；CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到什么物質(zhì)中？CO2

C3（CH2O）

卡爾文

根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)，現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng)，兩個(gè)階段。光合作用過(guò)程的示意圖1光反應(yīng)階段H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATP光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O0.5O2+2NADPH光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能

ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化能量變化H+NADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素2C3C5NADPHADP+Pi（CH2O）+H2OATP多種酶參加催化酶CO2還原固定酶供能卡爾文循環(huán)CO2的固定：CO2＋C5

2C3酶C3的還原：ATP

葉綠體的基質(zhì)中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

(CH2O)+C5酶NADPH、ATP、酶場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化能量變化:NADPH2暗反應(yīng)階段色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH嘗試畫出光合作用過(guò)程圖解（識(shí)記反應(yīng)過(guò)程）

光合作用的第一階段必須有光才能進(jìn)行光合作用的第二階段，有沒有光都可以進(jìn)行討論：1.葉綠體處不同條件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的動(dòng)態(tài)變化?條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)停止光照CO2供應(yīng)不變光照不變停止CO2供應(yīng)

增加減少增加減少減少減少減少增加色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPHATP、ADP分別從哪里轉(zhuǎn)移到哪里？ATP從類囊體薄膜轉(zhuǎn)移葉綠體基質(zhì)，ADP從葉綠體基質(zhì)轉(zhuǎn)移到類囊體薄膜光照不變，停止CO2供應(yīng)暗反應(yīng)C3含量下降C5含量上升NADPH、ATP增加O2產(chǎn)量減少仍可進(jìn)行：CO2+C5→2C3酶停止

2C3+NADPH(CH2O)+C5酶ATP光反應(yīng)停止H2O→2NADPH+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP沒有暗反應(yīng)光反應(yīng)也不能進(jìn)行

2C3+NADPH(CH2O)+C5停止光照，CO2供應(yīng)不變光反應(yīng)停止NADPH、ATP、O2產(chǎn)生減少暗反應(yīng)仍正常進(jìn)行停止C3含量上升C5含量下降(CH2O)合成量減少H2O→2NADPH+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP酶ATP：CO2+C5→2C3酶暗反應(yīng)停止沒有光反應(yīng)就沒有暗反應(yīng)NADPH

在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時(shí)間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是（）

A.紅光，ATP下降

B.紅光，未被還原的C3上升

C.綠光，NADPH下降

D.綠光，C5上升C自養(yǎng)生物

以光為能源，以CO2和H2O（無(wú)機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來(lái)的能量。例如綠色植物、藍(lán)細(xì)菌等。異養(yǎng)生物

只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持自身的生命活動(dòng)。例如人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌?；芎铣勺饔?/p>

利用環(huán)境中某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物。少數(shù)的細(xì)菌，如硝化細(xì)菌P106。光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物所需的能量來(lái)源不同（光能、化學(xué)能）4化能合成作用能夠利用環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化分解時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物2NH3+3O2

硝化細(xì)菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量CO2+H2O酶（CH2O）+O29.如圖表示某生物膜結(jié)構(gòu)及其發(fā)生的部分生理過(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是A.圖中膜結(jié)構(gòu)表示葉綠體內(nèi)膜，B側(cè)為葉綠

體基質(zhì)B.圖示過(guò)程的能量變化是光能轉(zhuǎn)變成ATP和

NADPH中活躍的化學(xué)能C.甲表示色素分子，其中類胡蘿卜素主要吸

收藍(lán)紫光D.圖示光反應(yīng)部分過(guò)程，水分解為氧和H＋的同時(shí)還產(chǎn)生電子√1、借必修2的生物書人教版高中生物必修2《遺傳與進(jìn)化》2.下圖是光合作用過(guò)程圖解，請(qǐng)分析后回答下列問(wèn)題：①圖中A是______,B是_______,它來(lái)自于______的分解。②圖中C是____，它被傳遞到葉綠體的_____部位，用于_________。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來(lái)自______。④圖中G__________,F是____________,J是________。⑤圖中的H表示_______，I表示________，H為I提供__________。光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水NADPH基質(zhì)用作還原劑，還原C3ATP光能光反應(yīng)NADPH和ATP色素C5化合物C3化合物糖類暗反應(yīng)

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段條件場(chǎng)所物質(zhì)變化能量變化光、色素、酶不需光、酶、NADPH、ATP葉綠體類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)中水的光解；ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的還原活躍化學(xué)能光能活躍化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)，為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi、NADP+

。聯(lián)系3光反應(yīng)與暗反應(yīng)的比較5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第3課時(shí)）光合作用的強(qiáng)度:

植物在單位時(shí)間內(nèi)合成的有機(jī)物的數(shù)量。簡(jiǎn)單地說(shuō)，是指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造糖類的數(shù)量。

可以通過(guò)測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)原料消耗或產(chǎn)物生成的數(shù)量來(lái)定量地表示。單位時(shí)間內(nèi)______________、___________、______________。有機(jī)物的產(chǎn)生量CO2的消耗量O2的產(chǎn)生量影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用強(qiáng)度頻率澆水Mg2+施肥色素空氣中CO2的濃度溫度pH酶（1）實(shí)驗(yàn)原理：

葉片含有空氣上浮葉片下沉充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮

自變量設(shè)置方法因變量觀察指標(biāo)光照強(qiáng)弱通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離光合作用的強(qiáng)度觀測(cè)同一時(shí)間段內(nèi)被抽去空氣的小圓葉片上浮的數(shù)量（2）變量分析抽氣光合作用產(chǎn)生O2探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響方法步驟：1）打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片2）將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)氣體逸出3）將處理過(guò)圓形小葉片放入清水中，黑暗保存，小圓形葉片全部沉到水底4）取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）方法步驟：5）分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后分別對(duì)這3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照(3盞40W臺(tái)燈分別向3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置照射，光照強(qiáng)弱可通過(guò)調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來(lái)決定)。光源會(huì)產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度不同，所以為了保證單一變量，應(yīng)該加一個(gè)盛水玻璃柱，排除溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。冷光源方法步驟：甲乙丙葉片浮起數(shù)量多葉片浮起數(shù)量中葉片浮起數(shù)量少?gòu)?qiáng)中弱方法步驟：

項(xiàng)目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量110片20mL強(qiáng)多210片20mL中中310片20mL弱少6）觀察并記錄結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。方法步驟：→光反應(yīng)光照強(qiáng)度1、光照強(qiáng)度光合速率0光強(qiáng)→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原（CH20

）→光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1釋放量CO2一定光強(qiáng)后光合速率不再增加的原因：內(nèi)因：色素含量，酶的數(shù)量和最大活性；外因：CO2濃度等除光強(qiáng)以外的環(huán)境因素。A點(diǎn)：CO2O2光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1釋放量CO2光照強(qiáng)度為0時(shí),只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放C02量代表此時(shí)的呼吸強(qiáng)度

葉綠體線粒體AB段：O2CO2CO2O2光合速率小于呼吸速率光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1釋放量CO2隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用逐漸增強(qiáng)，C02的釋放量逐漸減少,因一部分用于光合作用。

B點(diǎn)：O2CO2光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1釋放量CO2光補(bǔ)償點(diǎn),此時(shí)細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=細(xì)胞呼吸速率

光補(bǔ)償點(diǎn)：當(dāng)光合作用速率等于呼吸作用速率時(shí)的外界環(huán)境中的光照強(qiáng)度

BC1段：O2CO2CO2O2光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1釋放量CO2隨光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用不斷增強(qiáng)

光合速率大于呼吸速率光飽和點(diǎn),光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，光合作用不再增強(qiáng)

C2光飽和點(diǎn)：當(dāng)光合作用速率達(dá)到最大時(shí)的外界環(huán)境中的光照強(qiáng)度項(xiàng)目表示方法呼吸速率（黑暗中測(cè)量）CO2O2葉綠體線粒體O2的吸收量、CO2的釋放量、有機(jī)物的消耗量項(xiàng)目表示方法凈光合速率（表觀光合速率）O2CO2CO2O2光合速率大于呼吸速率O2的釋放量、CO2的吸收量、有機(jī)物的積累量③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。項(xiàng)目表示方法真正光合速率（實(shí)際光合速率）O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機(jī)物的制造量O2CO2CO2O2光合速率大于呼吸速率項(xiàng)目表示方法凈光合速率（表觀光合速率）O2的釋放量、CO2的吸收量、有機(jī)物的積累量真正光合速率（實(shí)際光合速率）O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機(jī)物的制造量呼吸速率（黑暗中測(cè)量）O2的吸收量、CO2的釋放量、有機(jī)物的消耗量釋放量AB光照強(qiáng)度0吸收量CO2CCO2細(xì)胞呼吸強(qiáng)度凈光合速率呼吸速率實(shí)際光合速率（總值）總光合速率=凈光合速率+呼吸速率外部因素①:光照強(qiáng)度E①大棚種植陰雨天應(yīng)補(bǔ)充光照，把光強(qiáng)控制在光飽和點(diǎn)，至少要在光補(bǔ)償點(diǎn)之上；②根據(jù)陽(yáng)生植物和陰生植物對(duì)光照的不同要求，控制光照強(qiáng)弱。如間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類搭配、林帶樹種的搭配等。

①光照強(qiáng)度：應(yīng)用：2．CO2濃度(1)曲線分析：圖1中A點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)，