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

這款“一葉子概念車(chē)”的動(dòng)力原理是什么？它為什么不使用汽油呢？請(qǐng)總結(jié)光合作用的概念和總反應(yīng)式（教材P102）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用一、光合作用的原理1、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)(1)19世紀(jì)末(2)1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖。(3)1937年，希爾：結(jié)論:離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。①希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，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？答：不能說(shuō)明。希爾反應(yīng)僅說(shuō)明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。②希爾的實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？答：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H2O，沒(méi)有合成糖的另一種必需原料CO2，因此，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)，暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。(3)1937年，希爾：結(jié)論:離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解,產(chǎn)生氧氣。(4)1941年，魯賓和卡門(mén):CO2H218O光照射下的小球藻懸液C18O2H2O①該實(shí)驗(yàn)用了什么科學(xué)方法？此方法有什么好處？18O2O2同位素示蹤法②該實(shí)驗(yàn)的自變量是什么？其他變量怎么處理？③該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鍪裁唇Y(jié)論？光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來(lái)自于H2O。自變量：同位素氧原子的標(biāo)記位置不同④該實(shí)驗(yàn)中，若只標(biāo)記H2O中的O或只標(biāo)記CO2中的O進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能否證明光合作用釋放的O2中的氧元素全部來(lái)自水？(5)1954年，阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，在光照下，葉綠體可合成ATP。(6)1957年，發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。問(wèn)：嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。一、光合作用的原理2、光合作用過(guò)程：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、酶多種酶①水的光解：②ATP的合成：①CO2的固定：②C3的還原：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供

，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供

。類(lèi)囊體薄膜葉綠體基質(zhì)光能轉(zhuǎn)化為NADPH和ATP中的活躍化學(xué)能NADPH和ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能NADPH、ATPNADP+、ADP+Pi聯(lián)系物質(zhì)能量光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供

，暗反應(yīng)將活躍化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能。ATP中活躍化學(xué)能原料產(chǎn)物NADPH、ATP、CO2H2O、NADP+、ADP+PiNADPH、ATP、O2(CH2O)、NADP+、ADP+Pi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___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H2OBACDEFGCO2JHIＯ2水NADPH葉綠體基質(zhì)作還原劑，還原C3ATP光能光反應(yīng)NADPH和ATP色素C5C3糖類(lèi)暗反應(yīng)條件C3C5ATPNADPH(CH2O)光照減弱、CO2供應(yīng)不變?cè)黾訙p少減少增加減少增加增加減少減少增加增加減少當(dāng)條件改變時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)C3、C5、ATP、NADPH含量變化？減少增加增加減少光照增強(qiáng)、CO2供應(yīng)不變光照不變、CO2供應(yīng)減少光照不變、CO2供應(yīng)增加減少增加增加減少1、步驟及操作：(1)打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片。二、【實(shí)驗(yàn)】探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1、步驟及操作：(2)將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)

逸出。細(xì)胞間充滿了水，浮力減小，葉片

。氣體沉到水底二、【實(shí)驗(yàn)】探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1、步驟及操作：(3)將處理過(guò)圓形小葉片放入清水中，

保存。黑暗問(wèn)：為什么要黑暗保存？答：防止實(shí)驗(yàn)前葉片光合作用產(chǎn)生氧氣。光照強(qiáng)度不同，光合作用產(chǎn)生

速率不同。相同時(shí)間內(nèi)，葉片上浮數(shù)量

。1、步驟及操作：(4)取3只小燒杯，分別倒入富含

的清水。CO2光照下，綠色植物光合作用產(chǎn)生

。O2O2不同問(wèn)：有哪些辦法可以提高清水中CO2濃度？1、步驟及操作：(5)向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，分別置于

光下(三盞燈與實(shí)驗(yàn)裝置間距離的差值不宜過(guò)小)。強(qiáng)、中、弱

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)210片20mL中310片20mL弱1、步驟及操作：(6)結(jié)果：2、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

。記錄相同時(shí)間內(nèi)小圓葉

?；蛴涗?/p>

。浮起相同數(shù)量小圓葉所用時(shí)間浮起數(shù)量多中少增強(qiáng)【拓展】若要探究CO2濃度對(duì)植物光合作用的影響，如何對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造？自變量是什么？三、光合作用的原理應(yīng)用1、光合作用強(qiáng)度：是指植物在

內(nèi)通過(guò)光合作用制造

的數(shù)量。★表示方法：用一定時(shí)間內(nèi)

或

的數(shù)量來(lái)定量表示。單位時(shí)間糖類(lèi)原料消耗產(chǎn)物生成2、影響光合作用強(qiáng)度的因素：(1)植物自身因素:酶的種類(lèi)與數(shù)量、色素種類(lèi)、葉齡等(2)環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響：光照強(qiáng)度、光質(zhì)、水分、礦質(zhì)元素（Mg合成葉綠素）；二氧化碳濃度；溫度；主要影響光反應(yīng)主要影響暗反應(yīng)主要影響酶的活性光照下，我們檢測(cè)到的O2量是綠色植物光合作用實(shí)際產(chǎn)生的總O2量嗎？表觀(凈)光合速率

O2葉肉細(xì)胞CO2吸收CO2（可以測(cè)得）釋放O2（可以測(cè)得）呼吸作用速率O2產(chǎn)生量CO2固定或消耗量有機(jī)物的制造量O2釋放量CO2吸收量有機(jī)物的積累量黑暗下O2吸收量黑暗下CO2釋放量黑暗下有機(jī)物的消耗量真正光合速率=-=-產(chǎn)生固定O2CO2光合速率

呼吸速率＞O2CO2只進(jìn)行呼吸速率O2CO2光合速率

呼吸速率O2CO2光合速率

呼吸速率﹤﹦原理光照強(qiáng)度通過(guò)影響____反應(yīng)產(chǎn)生ATP及NADPH的速率，進(jìn)而影響____反應(yīng)合成有機(jī)物的速率曲線模型及分析①A點(diǎn)：

，B點(diǎn)：

，C點(diǎn)：

；②AC段:光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而

；③C點(diǎn)后光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而

；④虛線所示為：

植物應(yīng)用①溫室中可

提高光合速率；②

，可提高對(duì)光的利用率。2、外界（環(huán)境）因素：（1）單因素對(duì)光合速率的影響：①光照強(qiáng)度光暗呼吸作用強(qiáng)度光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)光飽和點(diǎn)：植物達(dá)到最大光合速率所需要的最小光照強(qiáng)度。光補(bǔ)償點(diǎn):植物達(dá)到光合速率等于呼吸速率時(shí)，所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度。原理光照強(qiáng)度通過(guò)影響____反應(yīng)產(chǎn)生ATP及NADPH的速率，進(jìn)而影響____反應(yīng)合成有機(jī)物的速率曲線模型及分析①A點(diǎn)：

，B點(diǎn)：

，C點(diǎn)：

；②AC段:光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而

；③C點(diǎn)后光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而

；④虛線所示為：

植物應(yīng)用①溫室中可

提高光合速率；②

，可提高對(duì)光的利用率。2、外界（環(huán)境）因素：（1）單因素對(duì)光合速率的影響：①光照強(qiáng)度光暗呼吸作用強(qiáng)度光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)增加不再變化陰生適當(dāng)增大光照強(qiáng)度陰、陽(yáng)生植物間作套種2、外界（環(huán)境）因素：

點(diǎn)是光飽和點(diǎn)；影響A點(diǎn)光合速率的因素是

；影響C點(diǎn)光合速率的因素是

。B光照強(qiáng)度CO2、溫度（1）單因素對(duì)光合速率的影響：①光照強(qiáng)度AB段形成原因是

；C點(diǎn)形成原因是

.

；

DE段形成原因是

。光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合速率增大光照強(qiáng)度減弱，光合速率減小溫度過(guò)高，蒸騰作用強(qiáng)，為減少水分散失，氣孔大量關(guān)閉，CO2供應(yīng)減少2、外界（環(huán)境）因素：（1）單因素對(duì)光合速率的影響：①光照強(qiáng)度教材P106：拓展應(yīng)用【例題】下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線中錯(cuò)誤的結(jié)論是(

)A.曲線AB段表明光合作用強(qiáng)度隨光照增強(qiáng)而增強(qiáng)B.C點(diǎn)光合作用強(qiáng)度減弱是由于氣溫升高，氣孔關(guān)閉，參與暗反應(yīng)的原料ATP供應(yīng)大量減少，從而影響光合作用的強(qiáng)度C.DE段光合作用強(qiáng)度下降的主要原因是光照強(qiáng)度減弱D.從以上信息得知影響光合作用的外界因素是光照和溫度【例題】下圖曲線表示某植物在恒溫30℃、CO2濃度一定時(shí)光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系，下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.與b點(diǎn)相比較，c點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞中三碳化合物的含量降低B.若將CO2濃度降低，則葉綠體中NADPH合成速率將會(huì)變小，c點(diǎn)向左下方向移動(dòng)C.當(dāng)光照強(qiáng)度為X時(shí)，葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體D.已知該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，在其他條件不變的情況下，將溫度調(diào)節(jié)到25℃，圖中a點(diǎn)將向上移動(dòng)，b點(diǎn)將向右移動(dòng)原理溫度通過(guò)影響__

的活性進(jìn)而影響光合速率(主要是暗反應(yīng))曲線模型及分析

點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為最適溫度；②AB段，隨溫度升高光合速率

；③BC段，隨溫度升高光合速率

。應(yīng)用①冬天利用

，促進(jìn)植物生長(zhǎng)；②溫室中，

，減少夜晚有機(jī)物的消耗，有利于有機(jī)物的積累。酶B升高降低溫室大棚提高溫度增加晝夜溫差②溫度(3)CO2濃度、礦質(zhì)離子濃度：原理CO2濃度影響暗反應(yīng)中

，礦質(zhì)離子影響與光合作用有關(guān)的色素、酶、膜結(jié)構(gòu)的形成。曲線模型及分析①AB段(CD段)，隨CO2濃度(礦質(zhì)離子濃度)的增加光合速率

；②B點(diǎn)后，隨CO2濃度的增加光合速率

；③D點(diǎn)后，隨礦質(zhì)離子濃度的增加光合速率

(細(xì)胞

)。應(yīng)用①

，以保證CO2的供給；②溫室中可使用CO2發(fā)生器，以提高CO2濃度；③

，補(bǔ)充土壤中的礦質(zhì)元素。CO2固定升高不再升高下降失水增加空氣流動(dòng)合理施肥CO2補(bǔ)償點(diǎn)CO2飽和點(diǎn)【例題】下圖曲線表示某植物在恒溫30℃、CO2濃度一定時(shí)光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系，下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.與b點(diǎn)相比較，c點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞中三碳化合物的含量降低B.若將CO2濃度降低，則葉綠體中NADPH合成速率將會(huì)變小，c點(diǎn)向左下方向移動(dòng)C.當(dāng)光照強(qiáng)度為X時(shí)，葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有葉綠體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體D.已知該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，在其他條件不變的情況下，將溫度調(diào)節(jié)到25℃，圖中a點(diǎn)將向上移動(dòng)，b點(diǎn)將向右移動(dòng)（2）多因素對(duì)光合速率的影響P點(diǎn)，限制光合速率的因素為

；Q點(diǎn)，限制光合速率的因素為

；光照強(qiáng)度溫度【應(yīng)用】在一定強(qiáng)度光照下，白天可適當(dāng)提高

，

，提高光合速率；也可同時(shí)適當(dāng)補(bǔ)充

，進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加

，提高光合速率。溫度增加光合酶的活性CO2光照強(qiáng)度和CO2濃度(1)三條曲線在P點(diǎn)之前限制光合速率的因素分別是________

、________

、______。(2)三條曲線在Q點(diǎn)之后橫坐標(biāo)所表示的因子_____(填“是”或“不是”)影響光合速率的主要因素，此時(shí)的限制因素分別是______、________、_______

_。(3)在北方的冬暖大棚中施用有機(jī)肥的益處包括________________________

(答出2點(diǎn)即可)。增加土壤肥力、增加大棚內(nèi)CO2濃度【例題】據(jù)圖分析多因素對(duì)光合作用的影響：光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度溫度不是溫度CO2濃度光照強(qiáng)度CO2CO2四、解讀自然環(huán)境、密閉容器中植物光合作用曲線：1、自然環(huán)境：該圖與教材106頁(yè)中“拓展應(yīng)用1題”有什么異同？①哪個(gè)點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行光合作用？②哪個(gè)點(diǎn)是光合速率等于呼吸速率？③哪個(gè)點(diǎn)是植物“午休”？④ef和gh下降的原因相同嗎？⑤哪個(gè)點(diǎn)是有機(jī)物積累量最多？2、密閉容器：四、解讀自然環(huán)境、密閉容器中植物光合作用曲線：①哪個(gè)點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行光合作用？②哪個(gè)點(diǎn)是光合速率等于呼吸速率？③哪個(gè)點(diǎn)是植物“午休”？④哪個(gè)點(diǎn)是有機(jī)物積累量最多？⑤一晝夜后有機(jī)物的總量變化是？五、光合速率與呼吸速率的測(cè)定：1、氣體體積變化法～測(cè)光合作用O2產(chǎn)生的體積或CO2消耗的體積：乙裝置在強(qiáng)光下植物進(jìn)行光合作用和呼吸作用，紅色液滴

移的距離，可表示凈光合速率。甲裝置在黑暗條件下植物只進(jìn)行呼吸作用，紅色液滴

移的距離，可表示呼吸速率。左右2、半葉法～測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量：“半葉法”的原理是將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射幾小時(shí)后，在A、B的對(duì)應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，計(jì)算MB－MA可表示

。黑瓶不透光，瓶中生物只能進(jìn)行

；白瓶透光，瓶中生物可進(jìn)行

。真正光合作用＝

（凈光合作用）

＋

（呼吸作用）3、黑白瓶法～測(cè)溶氧量的變化：呼吸作用光合作用和呼吸作用白瓶中氧氣增加量黑瓶中氧氣減少量黑、白瓶中初始的溶氧量為10mg/L光照強(qiáng)度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333六、化能合成作用（硝化作用）：1、概念：自然界中存在某些微生物(如

)，能利用體外環(huán)境中的某些

氧化時(shí)所釋放的

來(lái)制造

。硝化細(xì)菌有機(jī)物化學(xué)能問(wèn)①：硝化細(xì)菌是自養(yǎng)生物？還是異養(yǎng)生物？問(wèn)②：化能合成作用與光合作用最主要的區(qū)別是什么？