5.4+光合作用的原理和應(yīng)用課件高一上學(xué)期生物人教版必修一

5.4

光合作用和能量轉(zhuǎn)化(第1課時)

12教學(xué)目標(biāo)3捕獲光能的色素與結(jié)構(gòu)光合作用的原理光合作用的影響因素及應(yīng)用靠人工光源，控制二氧化碳濃度、營養(yǎng)液成分和溫度等條件。你知道植物工廠嗎？◎植物工廠1.在植物工廠里，植物的生長靠人工光源源源不斷地提供能量，那在自然界里呢？光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。2.植物依靠什么物質(zhì)和結(jié)構(gòu)捕獲光能呢？思考：1、玉米中有時會出現(xiàn)白化苗。白化苗對植物的生長有什么影響？2、植物的葉片中含有哪些色素呢？怎樣提取這些色素呢？一、捕獲光能的色素說明：葉片中的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。（P97）1.實驗原理（1）提取原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑_______________中。（2）分離原理:各種色素在___________中的__________不同,溶解度高的隨層析液在濾紙條上的_____________,反之則慢。探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離（1）為何選用新鮮的綠葉，否則會導(dǎo)致什么結(jié)果？（2）研磨時加人二氧化硅和碳酸鈣的作用是什么？（3）濾紙條剪去兩角的目的是什么？（4）鉛筆畫一條細線的目的，濾液細線重復(fù)畫兩三次的目的是什么？（5）層析時層析液為何不能沒過濾液細線？閱讀課本P98-99思考，并在課本中標(biāo)記出來：探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離2.實驗步驟：（1）提取綠葉的色素①稱取5g綠葉，剪碎，放入研缽中。向研缽中放入少量二氧化硅和碳酸鈣；再加入10mL無水乙醇（溶解色素，少量、分次加入），迅速、充分研磨。探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離②將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中(單層尼龍布)進行過濾。用棉塞塞嚴（目的是防止乙醇揮發(fā)和色素氧化）。(2)制備濾紙條，畫濾液細線①在濾紙條一端剪去兩角。②在距去角一端1cm處用鉛筆畫一條細的橫線③將濾液倒入培養(yǎng)皿，用毛細吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻畫出一條細線。干后重復(fù)畫一到兩次。1.實驗原理（1）提取原理:綠葉中的色素能夠溶解在有機溶劑_______________中。（2）分離原理:各種色素在___________中的__________不同,溶解度高的隨層析液在濾紙條上的_____________,反之則慢。無水乙醇層析液溶解度擴散更快探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離（1）為何選用新鮮的綠葉，否則會導(dǎo)致什么結(jié)果？（2）研磨時加人二氧化硅和碳酸鈣的作用是什么？（3）濾紙條剪去兩角的目的是什么？（4）鉛筆畫一條細線的目的，濾液細線重復(fù)畫兩三次的目的是什么？（5）層析時層析液為何不能沒過濾液細線？閱讀課本P98-99思考，并在課本中標(biāo)記出來：新鮮的綠葉色素含量多P98避免層析液在邊緣擴散過快，使其同步到達濾液細線濾液細線上積累更多的色素，使分離后的色素帶更明顯.P99(3)分離綠葉中的色素

將濾紙條有濾液細線的一端插入_______，注意濾液細線不能觸及層析液層析液插濾紙條層析液培養(yǎng)皿探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離2.實驗步驟：（4）實驗結(jié)果（1）濾紙條上得到幾條色素帶，其上下位置排序及顏色、寬窄如何？（2）綠葉中的色素在層析液中溶解度大小排序如何？（3）綠葉中的哪一種色素含量最多？（4）如果濾紙條上沒有色素帶，可能的原因是什么？思考：（一）色素的種類和顏色胡蘿卜素橙黃色葉黃素黃色葉綠素a藍綠色葉綠素b黃綠色

類胡蘿卜素占總量的1/4葉綠素占總量的3/4合成需鎂含量溶解度擴散速度探究·實踐：綠葉中色素的提取和分離：葉綠素a＞葉綠素b＞葉黃素＞胡蘿卜素（色素帶寬窄）：胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b（色素帶順序）：胡蘿卜素＞葉黃素＞葉綠素a＞葉綠素b（色素帶順序）如果濾紙條上沒有色素帶，可能的原因是什么？思考：濾液細線已觸及層析液一、捕獲光能的色素㈡色素的功能色素濾液結(jié)論：色素主要吸收紅光和藍紫光葉綠素主要吸收：類胡蘿卜素主要吸收：紅光和藍紫光藍紫光可見光色素功能：吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能分析：為什么植物春夏葉子翠綠?而深秋則葉片金黃呢？低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來。

葉綠素對綠光吸收最少，綠光被反射出來。葉片中葉綠素的含量遠遠大于胡蘿卜的含量。吸收光能的色素具體存在于哪些結(jié)構(gòu)中呢？(1)結(jié)構(gòu)外表：①_______內(nèi)部②_____________③______：由_________堆疊而成決

定(2)功能：進行____________的場所。雙層膜葉綠體基質(zhì)基粒類囊體光合作用在葉綠體內(nèi)部巨大的類囊體膜表面上，分布著許多吸收光能的_________。在___________上和______________中，還有許多進行光合作用所必需的酶。色素分子類囊體膜葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì)二、捕獲光能的結(jié)構(gòu)—葉綠體思考·討論：

恩格爾曼的實驗一現(xiàn)象：黑暗中，需氧細菌集中于葉綠體

被光束照射的部位。現(xiàn)象：在光下，需氧細菌分布于

葉綠體所有受光部位極細的光束水綿、需氧細菌結(jié)論：實驗對象：自變量：因變量：葉綠體的受光程度無空氣、黑暗環(huán)境完全照光葉綠體受光部位是否產(chǎn)生氧氣氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是光合作用的場所。三棱鏡結(jié)論：葉綠體主要吸收紅光和藍紫光照射水綿好氧細菌聚集在紅光和藍紫光的區(qū)域思考·討論：

恩格爾曼的實驗二水綿葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍紫光，葉綠體會釋放氧氣，適于好氧細菌在此區(qū)域分布。大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區(qū)域，為什么？

5.4光合作用的原理和應(yīng)用(第2課時)CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體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。1.概念：3.反應(yīng)式：2.實質(zhì)：合成有機物，儲存能量一、光合作用的原理光能轉(zhuǎn)化為有機物中的化學(xué)能糖類葉綠體如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？又如何將化學(xué)能儲存在糖類等有機物中？思考：5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）探究光合作用原理的部分實驗4.探究光合作用原理的部分實驗（1）19世紀末：甲醛對植物有毒，甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖CO2O2甲醛糖(CH2O)一、光合作用的原理C+H2O（2）1937年，希爾--希爾反應(yīng)：＋鐵鹽或其他氧化劑光照O2（有H2O，無CO2）離體葉綠體懸浮液水的光解產(chǎn)生氧氣。結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。（3）1941年魯賓和卡門（同位素示蹤法，18O無放射性）結(jié)論：H2OC18O2

O2

H218OCO2

18O2

一、光合作用的原理（4）1954年，阿爾農(nóng)結(jié)論：在光照下，葉綠體可合成ATP。劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能光反應(yīng)暗反應(yīng)（碳反應(yīng)、卡爾文循環(huán)）閱讀課文P103—104回答以下問題：（1）光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段反應(yīng)所需條件、進行場所（2）光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段發(fā)生了什么物質(zhì)變化？嘗試把反應(yīng)式寫出（3）光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段分別由什么能轉(zhuǎn)化成了什么能？5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）一、光合作用的原理Pi＋ADPATP(1)①水的光解：2H2O4H＋+O2+4e-光能(2)合成ATP：ADP＋Pi＋能量（光能)ATP酶光能→NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能(物質(zhì)變化)2.能量變化：②合成NADPH：+氧化型輔酶Ⅱ(NADP+)還原型輔酶Ⅱ(NADPH)色素NADP＋＋H＋＋2e-NADPH酶一、光合作用的原理酶H2OO2H+1.葉綠體中色素吸收光能后有以下兩個用途：(儲存能量同時作為還原劑參與暗反應(yīng))（一）光反應(yīng)階段:光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上場所：條件：1946年美國的卡爾文用小球藻（綠藻）研究了植物在進行光合作用時CO2轉(zhuǎn)化為糖的路線。給小球藻提供一定量的14C標(biāo)記的CO2,供其光合作用，光照時間為幾分之一秒時發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。在5秒鐘光照后，檢測到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).C的轉(zhuǎn)移途徑是：CO2C3(CH2O)C5卡爾文循環(huán)（同位素標(biāo)記法）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）一、光合作用的原理C5CO22C3NADPH供氫酶(CH2O)[糖類]還原酶ATPADP+PiNADPH（二）暗反應(yīng)階段(1)CO2的固定：CO2＋C52C3酶(2)C3的還原：ATP

葉綠體的基質(zhì)中NADPH和ATP中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)糖類+C5酶NADPH、ATP、酶場所：條件：2.物質(zhì)變化3.能量變化：NADP+ADP+Pi一、光合作用的原理1光能H2OCO2還原（CH2O）葉綠體

色素供氫多種酶催化暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)）2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2、H+NADPHNADP+光反應(yīng)（葉綠體類囊體薄膜）（三）光合作用過程5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）一、光合作用的原理酶供能（四）光合作用中元素的轉(zhuǎn)移①O的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）③H的轉(zhuǎn)移：H2O*

→O2*

CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體小結(jié)：光反應(yīng)和暗反應(yīng)區(qū)別和聯(lián)系

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段（碳反應(yīng)）場所條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)光、色素、酶多種酶2H2O→O2+4NADPHADP+Pi+能量→ATP光能→ATP、NADPH中的化學(xué)能ATP、NADPH中的化學(xué)能→糖類中的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+等原料2C3CO2+C5→2C3NADPH(CH2O)+C5ATP項目過程一、光合作用的原理條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)光照減弱CO2供應(yīng)不變光照不變CO2供應(yīng)減少

增加減少增加減少減少減少減少增加思考討論：葉綠體處不同條件下，有關(guān)量的動態(tài)變化1.概念：例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量（五）化能合成作用（P106）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。自養(yǎng)生物：包括：光能自養(yǎng)生物(綠色植物、藍細菌）和化能自養(yǎng)生物(硝化細菌）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。異養(yǎng)生物:如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。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。二、光合作用的原理--影響光合作用的因素思考討論：根據(jù)下圖判斷呼吸作用強度和光合作用強度大小關(guān)系。只進行細胞呼吸，CO2釋放量表明此時的呼吸強度。光合作用強度<呼吸作用強度光合作用強度=細胞呼吸強度光合作用強度>呼吸作用強度產(chǎn)物原料條件水分光照強度礦質(zhì)元素溫度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。6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體CO2濃度二、光合作用的原理--影響光合作用的因素對象指葉綠體制造的糖類，而不是細胞，因為細胞進行呼吸作用要消耗一部分糖類。思考討論：光合作用強度能否用O2的釋放量或者CO2的吸收量來表示？不能，因為O2的釋放量代表是釋放到細胞外的量CO2的吸收量代表從外界吸收的量，只代表光合作用的一部分?？偣夂纤俾?凈光合速率+呼吸速率項目表示方法凈光合速率總光合速率呼吸速率（黑暗中測量）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）總光合速率二、光合作用的原理--影響光合作用的因素外界吸收釋放外界有機物的產(chǎn)生量=有機物消耗量+有機物積累量CO2

的固定量=呼吸CO2釋放量+CO2吸收量O2的產(chǎn)生量=呼吸O2消耗量+O2釋放量O2的釋放量、CO2的吸收量、有機物的積累量O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機物的制造量（對象指葉綠體）CO2的釋放量、O2的吸收量、有機物的消耗量產(chǎn)物原料條件水分光照強度礦質(zhì)元素溫度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。6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體CO2濃度二、光合作用的原理--影響光合作用的因素探究?實踐探究環(huán)境因素（光照強度）對光合作用強度的影響1.自變量處理：2.步驟：探究?實踐探究環(huán)境因素（光照強度）對光合作用強度的影響（1）打孔，取圓葉片（2）.處理葉片3.觀察記錄：小葉片浮起的數(shù)量4.因變量：光照強度（強光、中光、弱光）小葉片浮起的數(shù)量D1.光照強度①A點：光補償點②AB段：二、光合作用的原理--影響光合作用的因素光合作用呼吸作用只進行細胞呼吸，CO2釋放量表明此時的呼吸強度。光合作用強度<呼吸作用強度③B點：光合作用強度=細胞呼吸強度即光補償點光照強度D1.光照強度⑤D點：光補償點④BC段：5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）光飽和點ABABD點之后限制光合作用因素：二、光合作用的原理--影響光合作用的因素光合作用強度>呼吸作用強度增加光照強度光合作用強度不再增加，光照強度不再是影響光合作用強度因素。即光飽和點CO2濃度、

溫度等（1）間作套種：玉米下種大豆（2）通過合理密植,增加光合作用面積（3）溫室大棚,使用無色透明玻璃（4）防止?fàn)I養(yǎng)生長過強,導(dǎo)致葉面互相遮擋,呼吸強于光合,影響生殖生長.5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）二、光合作用的原理--影響光合作用的因素1.光照強度影響光合作用的應(yīng)用：應(yīng)用：1.多施有機肥（微生物分解有機肥產(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(fēng)透氣.5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）二、光合作用的原理--影響光合作用的因素2.CO2濃度：3.溫度：（2）溫度過高時植物為了減少蒸騰作用氣孔關(guān)閉，從外界吸收的CO2量減少

從而降低光合作用強度。（3）應(yīng)用：1.適時播種2.溫室栽培植物時,白天適當(dāng)提高溫度,晚上適當(dāng)降溫.3.植物“午休”現(xiàn)象的原因之一5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）二、光合作用的原理--影響光合作用的因素（1）溫度影響酶活性影響光合作用強度，光合作用的最適溫度因植物種類而異。思考：為什么在中午光合作用強度反而會下降？光合作用強度O光照強度121410一天的時間光合作用強度夏季晴天的中午氣溫高，植物為防止蒸騰失水而關(guān)閉氣孔，CO2吸收減少，進而降低光合速率?！拔缧荨爆F(xiàn)象：拓展：夏季光照強度與光合作用強度（一天）N：P：K：Mg：4.礦質(zhì)元素：應(yīng)用：合理施肥5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）二、光合作用的原理--影響光合作用的因素光合酶及NADPH和ATP的重要組分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5.水:

(1)水是光合作用的原料(2)水是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)(3)水還影響氣孔的開閉,間接影響CO2進入植物體應(yīng)用：預(yù)防干旱合理灌溉6.影響光合作用速率內(nèi)因：(5)酶種類數(shù)量不同(1)不同植物光合作用不同，陽生植物＞陰生植物(2)不同部位（葉）光合作用不同；(3)不同葉齡的葉光合作用不同。(4)葉片面積二、光合作用的原理--影響光合作用的因素多因子（光照強度、CO2濃度）與光合作用強度之間的關(guān)系曲線分析：P點之前限制因素為橫坐標(biāo)所表示的因子

Q點之后，橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率主要因素5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）二、光合作用的原理--影響光合作用的因素內(nèi)因：外因：水分（應(yīng)用：合理灌溉）礦質(zhì)元素（應(yīng)用：合理施肥）溫度：影響酶的活性應(yīng)用：適時播種、晝夜溫差大“午休”CO2濃度:(升高CO2的濃度：通風(fēng)、混養(yǎng)、使用農(nóng)家肥）光質(zhì)（光的顏色）光照光照時間:(應(yīng)用：延長光照時間）光合面積(葉面指數(shù))(應(yīng)用：合理密植、剪枝；間作套種提高光能的利用率）不同植物光合作用不同；不同部位（葉）光合作用不同；不同葉齡的葉光合作用不同。影響光合作用因素總結(jié)5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）延長光合作用時間增加光合作用面積提高光能利用率控制光照強弱控制光質(zhì)控制CO2供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)溫室中人工光照合理密植間作套種通風(fēng)透光在溫室中施農(nóng)家肥，使用CO2發(fā)生器提高光合速率適時適量施肥提高農(nóng)作物產(chǎn)量措施5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）5.4.2光合作用的原理和應(yīng)用完整（共37張PPT）a點：溫度降低

減弱，CO2釋放減少b點：開始進行

。bc段：光合作用

細胞呼吸。c點：光合作用

細胞呼吸。ce段：光合作用

細胞呼吸。d點：

過高，部分或全部氣

孔關(guān)閉，出現(xiàn)“午休現(xiàn)象”。e點：光合作用

細胞呼吸。ef段：光合作用

細胞呼吸。fg段：停止

，

只行

。呼吸光合作用小于等于大于溫度等于小于光合作用呼吸作用自然環(huán)境中的植物P106綠色植物24h內(nèi)有機物的“制造”、“消耗”與積累①積累有機物時間段：

段。②制造有機物時間段：

段。③消耗有機物時間段：

段。④一天中有機物積累最多的時間點：

點。CEBFOGE一晝夜溫室大棚、密閉中CO2變化AC段：BC段：CD段：開始有了光合作用，吸收了呼吸釋放的部分CO2，但光合作用強度小于細胞呼吸強度；D點：沒有光照，只有細胞呼吸釋放CO2溫度較低，呼吸釋放CO2速率較小光合速率等于呼吸速率DH段：FG段：H點：光合速率等于呼吸速率I點：光合速率大于呼吸速率，積累有機物午休現(xiàn)象CO2濃度大小跟A