【課件】光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件-2022-2023學年高一上學期生物人教版（2019）必修1

1、第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用二、光合作用的原理和應(yīng)用2光合作用的探究歷程3一、光合作用的探究歷程古希臘亞里士多德：植物增重來自于土壤問題1：植物為什么會生長？4五年后 1648年，赫爾蒙特實驗柳樹增重約80kg土壤減少0.1kg 問題2：植物增重完全來自土壤嗎？結(jié)論：？5五年后 1648年，赫爾蒙特實驗柳樹增重約80kg土壤減少0.1kg 問題2：植物增重完全來自土壤嗎？結(jié)論：植物增重來自水分實驗的不足之處：沒有考慮到空氣等其他因素的影響61771年，普利斯特利實驗不久之后 不久之后 問題3：空氣會影響植物的生長嗎？結(jié)論：植物可以更新空氣。71779年，荷蘭的英格豪斯 普利斯特利的實驗只有在陽

2、光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。 結(jié)論：8 1785年,人們發(fā)現(xiàn)了空氣的組成,才明確綠葉在光下吸收的是CO2放出的是O2 光能哪里去了？1845年梅耶 (德國)光能化學能儲存在什么物質(zhì)中？91864年薩克斯(德國)結(jié)論:黑暗處理一晝夜半曝光半遮光碘蒸氣處理問題4：植物的光合產(chǎn)物是什么？ 綠色植物的葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉10111939年魯賓和卡門（同位素標記法）問題5：O2來自H2O還是CO2？ 同位素標記法：放射性同位素可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。用放射性同位素標記的化合物，化學性質(zhì)不會改變。科學家通過追蹤放射性同位素標記的化合物，可以弄清化學反應(yīng)的詳細過程。這種方法叫

3、做同位素標記法。12H2O C18O2H218O CO2 O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2 O2 O2O2 O2 O2 O218O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 18O2 1939年魯賓和卡門（同位素標記法）問題5：O2來自H2O還是CO2？13結(jié)論:光合作用釋放的氧全部來自水。 光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的？ ？1420世紀40年代 美國卡爾文 用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C轉(zhuǎn)化成有機物的途徑，

4、稱為卡爾文循環(huán)。 15實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：16實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門五年后柳樹增重約80kg土壤減少0.1kg光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：17實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：18實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：不久之后 不久之后 19實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2OO2CO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：20實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特

5、普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2OCO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：O221實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O陽光O2CO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：22實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O陽光O2CO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：黑暗處理一晝夜半曝光半遮光碘蒸氣處理23實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O淀粉陽光O2CO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：24實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O淀粉陽光O2CO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：25實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特

6、普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O淀粉葉綠體陽光O2CO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：26實驗原料條件場所產(chǎn)物赫爾蒙特普利斯特利英格豪斯薩克斯恩格爾曼魯賓和卡門H2O淀粉葉綠體陽光O2CO2光合作用發(fā)現(xiàn)小結(jié)：產(chǎn)生的氧全部來自于水27二、光合作用的概念 光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。CO2+H2*O光能葉綠體(CH2O)+*O228生物學實驗的一般過程1、提出問題2、作出假設(shè)3、設(shè)計方案4、實施方案5、分析討論6、得出結(jié)論三、小結(jié):29設(shè)計實驗：探究光合作用是否需要CO2 1、提出問題：光合作用需要CO2嗎？2、作出假

7、設(shè)： 3、設(shè)計方案： 材料：長勢相同的同種植物、NaOH溶液、 碘蒸氣、 NaHCO3溶液（可提供CO2）、玻璃鐘罩（其他所需材料任選） 思考：1）應(yīng)設(shè)置幾組實驗? 2）怎樣控制條件? 3）怎樣檢測是否進行了光合作用?301.黑暗處理一晝夜2.陽光照射一段時間3.取兩植株相同部位的大小相同的葉片,分別用碘蒸氣處理。4.觀察實驗現(xiàn)象,分析討論，得出實驗結(jié)論。甲組 NaOH溶液乙組NaHCO3溶液甲組 NaOH溶液乙組NaHCO3溶液31乙裝置里的葉片甲裝置里的葉片用碘蒸氣處理葉片 實驗現(xiàn)象：甲裝置中的葉片不變藍， 乙裝置中的葉片變藍 3.葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能胡蘿卜素（橙黃色）葉綠素類胡蘿卜素葉綠素

8、a(藍綠色)葉綠素b（黃綠色）葉黃素（黃色）3/41/4說明色素的種類2.葉綠體中色素的種類、含量及作用色素名稱顏色溶解度色素種類含量吸收光的種類（主要）最大葉黃素黃色藍綠色 葉綠素最小胡蘿卜素橙黃色類胡蘿卜素藍紫色葉綠素a葉綠素b黃綠色紅光和藍紫光含量最多的色素為 ，含量最少的為 ；在濾紙條上兩者之間相距最遠的為 ；光合作用中最有效的光為 ，最無效的光為 。想一想 葉片為什么一般是綠色的？秋天變黃變紅是怎么回事？ 葉片是綠色的原因有二個：一是葉綠素是類胡蘿卜素含量的三倍；二是色素不吸收綠光被反射回來。秋天葉片變黃是低溫使葉綠素遭到破壞，呈現(xiàn)出類胡蘿卜素的顏色，變紅則是液泡中花青素的顏色。葉綠

9、素a胡蘿葉黃素白光綠光卜素和胡蘿卜素提示36鞏固與練習 1、下圖是利用小球藻進行光合作用實驗示意圖， 圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量比是（ ）C18O2AH2OCO2BH218OA.1:2 B.8:9 C.2:1 D.9:8B372.如圖所示,某植物經(jīng)24小時的黑暗后,其上的綠葉經(jīng)陽光照射24小時后，經(jīng)碘蒸氣處理，結(jié)果有錫箔覆蓋的位置不呈藍色，而不被錫箔覆蓋的部位呈藍色。該實驗證明（ )光合作用需要CO2 光合作用需要光光合作用需要葉綠素光合作用放出氧光合作用制造淀粉 A B C DC383.如圖所示，甲是在有光照條件下驗證O2是否由綠色植物釋放出來的裝置，乙和丙是另外兩個裝置，通?？勺鳛榧?/p>

10、的對照實驗裝置的是（ ）植物甲丙乙光光A.乙 B.丙 C.乙和丙都不是 D.乙和丙B2015年1月15日第5章 細胞的能量供應(yīng)和利用二、光合作用的原理和應(yīng)用CO2+H2O葉綠體光能(CH2O)+O2光合作用的總反應(yīng)式： 綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程。光合作用的定義：知識回顧：（二）光合作用的過程過程比較 光 反 應(yīng)暗 反 應(yīng)進行部位進行條件物質(zhì)轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化聯(lián) 系類囊體薄膜上光、色素、酶水 O2 +HATP的合成CO2的固定和C3的還原ATP水解光能轉(zhuǎn)化為ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能轉(zhuǎn)化為葡萄糖中穩(wěn)定化學能葉綠體基質(zhì)中多種酶

11、、不受光限制光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供H和ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi（二）光合作用的過程葉綠體色素H2O水的光解葉綠體色素O2HADP Pi酶ATP2C3多種酶參加催化供氫供能還原（CH2O）暗反應(yīng)光反應(yīng)CO2C5固定色素光能 H2O O2+H 能量 ADP+Pi+能量 ATP酶酶CO2+C5 C3C3 (CH2O)ATP、H、 酶 ATP ADP+Pi+能量酶水的光解:ATP的形成:CO2的固定:C3的還原:ATP的水解:（二）光合作用的過程思考：1、光反應(yīng)在白天可以進行嗎？夜間呢？ 暗反應(yīng)在白天可以進行嗎？夜間呢？光反應(yīng)只在白天進行，夜間不進行；暗反應(yīng)有沒有光都可以進行，但需要光反應(yīng)提

12、供的H和ATP。2、請分析光下的植物突然停止光照后，其體內(nèi)的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？停止光照光反應(yīng)停止H ATPC3還原受阻C3 C5 3、請分析光下的植物突然停止CO2的供應(yīng)后，其體內(nèi)的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？CO2 CO2固定停止C3 C5 (三)光合作用的重要意義完成了自然界巨大規(guī)模的物質(zhì)轉(zhuǎn)變：無機物 有機物完成了自然界巨大規(guī)模的能量轉(zhuǎn)變：光能 化學能維持大氣中二氧化碳含量的相對穩(wěn)定對生物的進化具有重要作用CO2+H2O葉綠體光能(CH2O)+O2（四）化能合成作用 自然界中的某些細菌，能夠利用環(huán)境中的某些無機物氧化分解時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用

13、稱化能合成作用。 2NH3+3O2 硝化細菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細菌2HNO3 + 能量CO2+H2O硝化細菌（CH2O）+O2自養(yǎng)生物以光為能源，以CO2和H2O（無機物）為原料合成糖類（有機物），糖類中儲存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。例如綠色植物。利用環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物異養(yǎng)生物 只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。影響光合作用的因素外因：光 ，CO2濃度 ，溫度， 水，礦質(zhì)元素內(nèi)因：葉綠體中色素的量，酶數(shù)量、活性，葉齡等CO2+H2O葉綠體光能(C

14、H2O)+O2（五）光合作用的應(yīng)用（五）光合作用的應(yīng)用探究：環(huán)境中影響光合作用強度的因素 1、實驗原理：2、實驗步驟：自變量的設(shè)置：因變量的檢測：無關(guān)變量的控制：強、中、弱三種光照 同一時間段內(nèi)各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出；放入黑暗處待用。 在光合作用的過程中植物吸收CO2并釋放O2，釋放O2的多少與光合作用的強度密切相關(guān)， O2溶解度很小，積累在細胞間隙從而使下沉的葉片上浮。因此可依據(jù)一定時間內(nèi)葉片上浮的數(shù)量，來比較光合作用的強弱。 燒杯編號處理條件5分鐘上浮數(shù)10分鐘上浮數(shù)15分鐘上浮數(shù)1距40W臺燈15cm,2%NaHCO3溶液，1592距40W臺燈25cm，

15、2%NaHCO3溶液，0253距40W臺燈35cm，2%NaHCO3溶液，0113、實驗結(jié)果：光合作用強度0光照強度4、結(jié)論：規(guī)律:在一定范圍內(nèi),光合作用強度隨光照強度的增大而加快，超過一定值后光合作用強度趨于穩(wěn)定。影響光合作用的外界因素光照強度1、光光質(zhì)光照時間光合速率為什么從A點開始光合作用不再增強？光照強度A紅光藍紫光綠光OOA段限制因素是光照強度A點后限制因素是其它條件（主要影響光反應(yīng)）關(guān)于“閃光”的問題對某植株做如下處理：（甲）持續(xù)光照10分鐘；（乙）光照5秒，再黑暗處理5秒，連續(xù)交替20分鐘。若其他條件不變，則在甲、乙兩種情況下，植株所制造的有機物總量是： A、甲乙 B、甲乙 C、

16、甲=乙 D、無法確定B影響光合作用的外界因素2、 CO2濃度光合速率CO2濃度B施用NH4HCO3施用農(nóng)家肥O措施？合理密植（主要影響暗反應(yīng)）影響光合作用的外界因素3、 溫度溫度光合速率措施？溫室栽培；增大晝夜溫差。（主要影響暗反應(yīng)）影響光合作用的外界因素你知道新疆的水果含糖量普遍較高的原因嗎？白天溫度高，有利于光合作用合成有機物；夜間溫度低，有利于降低呼吸作用消耗有機物。4、水合理灌溉干旱對光合作用有什么影響？缺水導致植物氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，從而影響暗反應(yīng)影響光合作用的外界因素措施？夏季某晴天中小麥的光合速率變化0光合速率101214時間ABCDE分析各段曲線出現(xiàn)的原因？影響光合作用的

17、外界因素5、礦質(zhì)元素合理施肥葉綠素的組成元素是C、H、O、N、Mg類胡蘿卜素的組成元素是C、H、O影響光合作用的外界因素措施？酶的組成元素是C、H、O、NATP、磷脂的組成元素是C、H、O、N、P葉綠體中色素的量，酶數(shù)量、活性，葉齡等。影響光合作用的內(nèi)因例科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一種植物光合作用強度的影響，得到的實驗結(jié)果如圖所示。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是A.光照強度為a時，造成曲線和光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同B.光照強度為b時，造成曲線I和光合作用強度差異的原因是溫度不同C.光照強度為ab，曲線I、光合作用強度隨光照強度升高而升高D.光照強度為bc，曲線I、光合

18、作用強度隨光照強度升高而升高D光合作用與有氧呼吸的聯(lián)系C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體光合作用與有氧呼吸的聯(lián)系光合作用實際產(chǎn)O2量光合作用實際CO2吸收量光合作用實際C6H12O6生產(chǎn)量真光合速率= 凈光合速率+呼吸速率實測O2釋放量呼吸作用耗O2量實測CO2吸收量呼吸作用CO2釋放量光合作用實際C6H12O6凈生產(chǎn)量+呼吸作用C6H12O6消耗量例、下圖是在一定的CO2濃度和溫度下，某陽生植物CO2的吸收量和光照強度的關(guān)系曲線，據(jù)圖回答：(1)該植物的呼吸速率為每小時釋放CO2mg/dm2。(2)

19、b點表示光合作用與呼吸作用速率。5 10 15 20 25 30 352520151050510CO2吸收量mg/dm2h光照強度（Klx）abcd(3)若該植物葉面積為10dm2，在光照強度為25Klx條件下光照1小時，則該植物光合作用吸收CO2 mg/dm2；合成葡萄糖mg。5相等250170.5(4)若白天光照強度較長時期為b該植物能否正常生長？為什么？(5)在缺Mg時，b點會向移動。不能正常生長。白天光照強度為b時，無有機物積累，而夜間消耗有機物，從全天來看，有機物的消耗多于積累，不能正常生長。右5 10 15 20 25 30 352520151050510CO2吸收量mg/dm2h光照強度（Klx）abcd小結(jié)1、光合作用的影響因素2、光合作用與有氧呼吸光照強度(1)光光質(zhì)光照時間(2) CO2濃度(3) 溫度(4) 水(5) 礦質(zhì)元素1、填空：(1)葉綠體中色素所吸收的光能，用于 和 ； 形成的 和 提供給暗反應(yīng)。(2)光合作用的實質(zhì)是：把 和 轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物，把 轉(zhuǎn)變成 ，貯藏在有機物中。(3)