5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件-高一上學期生物人教版必修1

第5章細胞的能量供應(yīng)和利用必修一分子與細胞新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細胞里流轉(zhuǎn)激蕩！光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用原理的應(yīng)用第5章第4節(jié)溫故知新新課導入2、光合作用強度的表示方法固定CO2的量制造或產(chǎn)生有機物（糖類）量產(chǎn)生O2的量單位時間內(nèi)光合作用一、光合作用原理的應(yīng)用閱讀課本105頁第一段，明確什么是光合作用的強度？光合作用強度的表示方法是什么？1、光合作用的強度指植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。實驗原理根據(jù)單位時間小圓形葉片浮起的數(shù)量的多少，探究光照強度與光合作用強度的關(guān)系。

葉片含有空氣上浮抽氣葉片下沉葉片上浮光合作用產(chǎn)生O2O2充滿細胞間隙材料用具打孔器、5WLED臺燈、米尺、燒杯、綠葉等。閱讀課本105頁探究實踐“探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響”，明確本實驗的實驗原理、實驗步驟、分析實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論。一、光合作用原理的應(yīng)用方法步驟0.6cm的打孔器打孔打出圓形小葉片30片黑暗保存葉片葉片置于注射器內(nèi)抽出葉片的氣體葉片均分為3組一、光合作用原理的應(yīng)用方法步驟1.取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液），向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片；2.分別對這3個實驗裝置進行強、中、弱三種光照。強光中等光弱光注：LED燈作為光源（冷光源，排除溫度干擾），分別用不同光照強度（調(diào)節(jié)光源與燒杯的距離）去照射葉片。葉片均分為3組一、光合作用原理的應(yīng)用方法步驟3.觀察并記錄同一時間段內(nèi)各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量。（或上浮相同數(shù)量的小圓形葉片各實驗裝置所用時間。）實驗結(jié)果實驗結(jié)論在一定光照強度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強度的增加而增強。一、光合作用原理的應(yīng)用CO2濃度水分光光質(zhì)光照強度光照時間光照面積酶色素溫度礦質(zhì)元素氣孔開閉情況一、光合作用原理的應(yīng)用結(jié)合光合作用總反應(yīng)式和課本105頁第二段，試著說出影響光合作用的因素有哪些？對每種影響因素進行詳細分析。呼吸速率用CO2增加（釋放）量；O2減少（吸收）量；有機物的減少（消耗）量表示。凈光合速率（表觀光合速率）用O2釋放量；CO2吸收量；有機物積累量；有機物增加量表示。真正光合速率（實際光合速率）用O2產(chǎn)生量；CO2固定（同化）量；有機物產(chǎn)生（制造）量表示。注：AC段限制光合速率的因素是光照強度；C點之后限制光合速率的外在因素是CO2濃度、溫度等;內(nèi)在因素是酶、色素的含量等。真正（總）光合速率=呼吸速率+凈光合速率D1.光照強度：環(huán)境因素對光合作用的影響分析：(一)、單因子影響：CO2O2A點：（黑暗時）只進行呼吸作用O2CO2AB段：光合速率<呼吸速率B點：光補償點，光合速率=

呼吸速率BC段：光合速率＞呼吸速率O2CO2D1.光照強度：凈光合＞0，植物積累有機物，正常生長；凈光合=0，植物不生長，只能生存；凈光合＜0，植物有機物減少，長時間會死亡思考：植物凈光合=0，葉肉細胞光合=呼吸嗎？葉肉細胞光合＞呼吸葉肉細胞光合=呼吸時，植物能正常生長嗎？植物凈光合＜0，不能正常生長1.光照強度：D吸收CO2釋放CO20呼吸速率凈光合速率總光合速率B點：光補償點（光合作用強度/速率等于細胞呼吸作用強度/速率時的光照強度）；D點：光飽和點（光合作用強度達到最大時所需要的最低光照強度）。應(yīng)用：(1)適當增加光照強度，提高光合速率(2)間作(幾種作物同時期播種)、套種(幾種作物不同時期播種，生長期有部分重疊)；(3)合理密植，增加光合作用面積。A點：光照強度為0，只進行呼吸作用。陰生植物光補償點、光飽和點、呼吸速率、最大光合速率＜陽生植物間作合理密植套種2.CO2濃度：ABCD0CO2濃度吸收CO2釋放CO2B點：進行光合作用所需CO2的最低濃度(圖1的C點或圖2的A’點)C點：CO2補償點（表示光合作用強度/速率等于細胞呼吸作用強度/速率時的CO2濃度）。（圖1的A點）應(yīng)用：(1)多施有機肥或農(nóng)家肥（原理是微生物分解有機物產(chǎn)生CO2）；(2)溫室栽培植物時還可使用CO2發(fā)生器等；

(3)大田中還要注意通風透氣（“正其行，通其風”）。D點：CO2飽和點（光合作用強度達到最大時所需要的最低CO2濃度）。（圖1的B點或圖2的B’點）3.溫度：酶的最適溫度①在最適溫度下，植物光合作用速率最大。②溫度過高時植物氣孔關(guān)閉或酶活性降低，光合速率會減小。③呼吸速率最適溫度一般大于光合最適溫度。DE段出現(xiàn)原因：夏季晴朗的白天，正午時分溫度過高，為減少蒸騰作用，植物部分氣孔關(guān)閉，使CO2的吸收量減少，導致光合作用速率降低。應(yīng)用：a

適時播種b大棚常采用白天適當升溫（保證光合作用正常進行）

夜晚適當降溫（降低呼吸酶活性），以利于有機物的積累c

夏季晴朗的白天，陸生植物會出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。(1)水是光合作用的原料；(2)水是體內(nèi)各種化學反應(yīng)的介質(zhì)；(3)水直接影響氣孔的開閉,間接影響CO2進入。應(yīng)用：合理灌溉。4.水分：保衛(wèi)細胞吸水氣孔張開N：P：K：Mg：合理施肥P～Q的形成原因：礦質(zhì)元素過多、土壤溶液濃度過高，植物滲透失水萎蔫。光合酶及NADPH和ATP的重要組分類囊體膜、NADPH和ATP的重要組分促進光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸葉綠素的重要組分應(yīng)用：ON、P、K等礦質(zhì)元素光合速率PQ5.礦質(zhì)元素：合理密植(增加光合作用面積)；套種間作；修剪以增加有效光合作用面積；適當摘除老葉。O葉齡光合速率ABCO葉面積指數(shù)物質(zhì)的量ABC光合作用實際量干物質(zhì)量呼吸量

2468應(yīng)用：6.葉齡和葉面積：限制光合速率的因素為橫坐標所示的因素，隨該因素的不斷加強，光合速率不斷提高P點之前：Q點：橫坐標所示的因素不再是限制光合速率的因素，影響因素為坐標圖中所標示出的其他因素（二）、多因子對光合作用強度的影響點移動問題：增強光合作用強度：補償點左移，飽和點右移，最大光合速率向右上方移動降低光合作用強度：補償點右移，飽和點左移，最大光合速率向左下方移動二、化能合成作用：在自然界中，除了光合作用，還有另外一種制造有機物的方式。少數(shù)種類的細菌，能利用環(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。即化能合成作用。如硝化細菌、鐵細菌、硫細菌等。電子顯微鏡下的一種硝化細菌(放大5000倍)綠色硫細菌紫色硫細菌生活在土壤中的硝化細菌，能將土壤中的氨氧化成亞硝酸，進而將亞硝酸氧化成硝酸。這兩個化學反應(yīng)中釋放出來的化學能，能被硝化細菌用來將二氧化碳和水合成糖類。這些糖類就可以供硝化細菌維持自身的生命活動。能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌。2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化細菌6CO2+12H2O

C6H12O6+6O2+6H2O能量自養(yǎng)生物異養(yǎng)生物如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。光能自養(yǎng)生物（如綠色植物、藍細菌）?；茏责B(yǎng)生物（如硝化細菌、鐵細菌、硫細菌）。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。（可以利用無機物制造有機物）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。結(jié)合之前學習的關(guān)于自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物的知識，對這兩種生物進行詳細分析。光合作用化能合成作用本質(zhì)區(qū)別能量代表生物結(jié)合學習的光合作用和化能合成作用的知識，比較兩者之間的異同，完成下表。都能將CO2和H2O等無機物合成有機物光能氧化無機物所釋放的化學能綠色植物硝化細菌等微生物新陳代謝類型同化類型光能自養(yǎng)6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體（光合作用）化能自養(yǎng)（化能合成作用）NH3HNO2+能量HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）能量硝化細菌自養(yǎng)型異養(yǎng)型寄生、腐生、捕食我們能在實驗中直接測出總光合速率嗎？為什么？如果不能，應(yīng)該如何間接地計算獲得植物的總光合速率？不能，因為光合作用制造的氧氣或有機物有一部分會被細胞的呼吸作用消耗，而光合作用消耗的二氧化碳中可能有一部分來自同一個細胞的呼吸作用。根據(jù)“總光合速率=凈光合速率+呼吸速率”可知，我們分別測出凈光合速率和呼吸速率，求和即可得出總光合速率。二氧化碳緩沖液：能維持密閉容器內(nèi)的二氧化碳濃度基本不變。將該裝置進行遮光處理，植物只能進行呼吸作用。將小燒杯中的二氧化碳緩沖液替換成NaOH溶液，用于吸收裝置內(nèi)的二氧化碳。若液滴發(fā)生向左移動，不考慮外界因素的影響，則移動量可代表有氧呼吸消耗的氧氣量，可用來代表植物的呼吸速率。將該裝置放置在適當?shù)妮^強光照條件下，植物同時進行光合作用和呼吸作用。由于存在二氧化碳緩沖液，密閉容器內(nèi)的二氧化碳濃度不變，若液滴發(fā)生向右移動，不考慮外界因素的影響，則移動量可代表光合作用產(chǎn)生的氧氣與呼吸作用消耗的氧氣之間的差值，即凈光合速率?？偨Y(jié)：盛夏一天24小時中，植物吸收和釋放CO2量的變化CO2吸收量CO2釋放量0時間ACDEFGHIBJ6121824AC段：B點：C點：CD段：黑暗，僅有細胞呼吸，無光合作用光合作用開始點光合速率逐漸增大，但仍小于呼吸速率凌晨，溫度降低，細胞呼吸減弱，CO2釋放減少；是呼吸作用最低的時刻；盛夏一天24小時中，植物吸收和釋放CO2量的變化CO2吸收量CO2釋放量0時間ACDEFGHIBJ6121824D點：DE段：F點：光合速率等于呼吸速率光合速率大于呼吸速率，隨著光強和溫度的提高，光合速率逐漸增大午休現(xiàn)象，原因是氣溫過高，蒸騰作用旺盛，使氣孔部分關(guān)閉，導致二氧化碳供應(yīng)不足。盛夏一天24小時中，植物吸收和釋放CO2量的變化CO2吸收量CO2釋放量0時間ACDEFGHIBJ6121824H點：I點：HI段：光合速率等于呼吸速率，有機物積累達最多光合速率小于呼吸速率光合作用消失點GI段：隨著光強和溫度的降低光合作用逐漸減弱從圖中可以看出，限制光合作用的因素有

。溫度過高，為減少蒸騰作用，氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率下降，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。時間光合作用強度BC段：光照強度不斷減弱。AB段：光照強度不斷增大。DE段：【典型曲線分析---拓展應(yīng)用】光照強度、CO2濃度、水等提出提高光合作用強度的合理措施

。增加光照強度、合理密植、合理灌溉1.AD段玻璃罩內(nèi)CO2濃度增加的原因是____________________；2.DH段玻璃罩內(nèi)CO2濃度下降的原因是____________________；3.HI段玻璃罩內(nèi)CO2濃度增加的原因是_____________________；4.光合速率等于呼吸速率的點是_______；5.經(jīng)過一晝夜的時間，該植物是否生長？____。判斷的依據(jù)是_______________________________________________________________________。光合速率＜呼吸速率光合速率＜呼吸速率光合速率＞呼吸速率D、H是I和A點相比，玻璃罩內(nèi)CO2濃度減少，減少的CO2轉(zhuǎn)化成有機物積累在植物體內(nèi)如圖是密閉玻璃罩內(nèi)的植物一天中光合速率的變化曲線圖?！镜湫颓€分析---拓展應(yīng)用】光照下CO2的吸收量黑暗中CO2的釋放量曲線c：凈光合速率曲線d：呼吸速率E點：凈光合速率等于呼吸速率；總光合速率是凈光合速率的2倍。曲線a、b的差值：凈光合作用強度光合作用強度=呼吸作用強度D點：凈光合作用強度為0【典型曲線分析---拓展應(yīng)用】課堂練習1.(2023·安徽省·單元測試)為探究某植物生長的最佳光強度，設(shè)計如圖所示的實驗裝置進行有關(guān)實驗，正確的是（）A.光合作用產(chǎn)生O2的速率可以用單位時間內(nèi)裝置中液滴移動距離來表示B.給予黑暗條件，圖中液滴移動距離即為細胞呼吸消耗的O2量C.為使測得的O2變化量更精確，該裝置燒杯中應(yīng)盛放CO2緩沖液，還應(yīng)增加對照裝置，換死亡的同種植物幼苗替代裝置中的植物幼苗D.為了探究光強度對光合作用的影響，調(diào)節(jié)白熾燈的光強度，只有在達到全日照光強時液滴向右移動量才最大課堂練習【解析】本題的知識點是光合作用與呼吸作用之間的關(guān)系，影響光合作用與呼吸作用的因素，對于相關(guān)知識點的理解并把握知識點間的內(nèi)在聯(lián)系是解題的關(guān)鍵，分析題圖獲取有效信息，并利用有效信息結(jié)合所學知識綜合解決問題的能力是本題考查的重點。【解答】A.光合作用釋放O2的速率可以用單位時間內(nèi)裝置中液滴移動距離來表示，A錯誤；B.如果用此裝置測定植物的呼吸速率，則燒杯中應(yīng)放入氫氧化鈉溶液，吸收細胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，并對植物進行遮光處理，此時液滴移動的距離是有氧呼吸消耗氧的體積，B錯誤；C.若測量指標為裝置中O2含量的變化，則氧氣為自變量，二氧化碳為無關(guān)變量，所以裝置中的小燒杯中的蒸餾水應(yīng)該換成二氧化碳緩沖液或碳酸氫鈉溶液，以保證單一變量是氧氣濃度，該條件下可測定植物的凈光合速率，該實驗需要設(shè)置對照試驗，具體為該裝置的容器和小燒杯中應(yīng)分別放入死的植物幼苗和二氧化碳緩沖液，C正確；D.調(diào)節(jié)白熾燈的光強，可以探究光強度對光合作用的影響，當一定光照強度下，光合作用強度-呼吸作用強度最大時，液滴向右移動量即最大，不一定是達到全日照光強時液滴向右移動量才最大，D錯誤。故選C。課堂練習2.(2023·廣東省·單元測試)圖甲表示水稻的葉肉細胞在光照強度分別為a、b、c、d時，單位時間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化，圖乙表示藍藻光合作用速率與光照強度的關(guān)系。有關(guān)說法正確的是（）A.圖甲中，光照強度為b時，光合作用速率等于呼吸作用速率B.圖甲中，光照強度為d時，單位時間內(nèi)細胞從周圍吸收2個單位的CO2C.圖乙中，當光照強度為X時，細胞中產(chǎn)生ATP的場所有細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體D.圖乙中，限制a、b、c點光合作用速率的因素主要是光照強度課堂練習【解析】本題考查了影響光合作用的環(huán)境因素、呼吸作用和光合作用之間的關(guān)系以及原核細胞和真核細胞的區(qū)別等知識，意在考查考生的析圖能力、識記能力和理解判斷能力，難度適中。本題考生要明確甲圖中O2為產(chǎn)生總量，即表示總光合作用量，因此要求與乙曲線中區(qū)分開；特別是兩個b點；考生要識記原核細胞的結(jié)構(gòu)特點，原核細胞沒有細胞核，細胞器中只有核糖體?！窘獯稹糠治鰣D解：從圖甲可知，光照強度為a時無氧氣產(chǎn)生，說明此時只進行呼吸作用，無光合作用，二氧化碳釋放量為6個單位，表示呼吸作用強度；當光照強度為b時，二氧化碳釋放量和氧氣產(chǎn)生總量相等，此時進行光合作用也進行呼吸作用，而呼吸作用大于光合作用；當光照強度為c時，無二氧化碳的釋放，氧氣產(chǎn)生量為6個單位，說明此時光合作用等于呼吸作用；則d點時，光合作用大于呼吸作用。而圖乙中，a點只進行呼吸作用，b點時光合作用等于呼吸作用，b點之后光合作用大于呼吸作用。A.圖甲中：光照強度為a時，O2產(chǎn)生總量為0，只進行細胞呼吸，據(jù)此可知，呼吸強度為6；光照強度為b時，CO2釋放量大于0，說明光合作用速率小于呼吸作用速率，A錯誤；B.光照強度為d時，O2產(chǎn)生總量為8，則光合作用總吸收二氧化碳為8，因而單位時間內(nèi)細胞從周圍吸收8-6=2個單