5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

5.4能量之源——光與光合作用（一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)）光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑因此，有人稱光合作用是地球上最重要的化學(xué)反應(yīng)在植物工廠里，人工光源可以為植物的生長(zhǎng)源源不斷地提供能量在自然界，則是萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)太陽(yáng)光能的輸入、捕獲和轉(zhuǎn)化是生物圈得以維持運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭：太陽(yáng)能無(wú)論是在植物工廠里，還是在自然界，植物捕獲光能要依靠特定的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)。

追根溯源，對(duì)于絕大多數(shù)生物來(lái)說，活細(xì)胞所需能量的最終源頭是太陽(yáng)能。將光能轉(zhuǎn)換成細(xì)胞能夠利用的化學(xué)能的是光合作用。進(jìn)行光合作用的細(xì)胞，首先要能夠捕獲光能。玉米（白化苗）玉米（正常苗）正常幼苗能進(jìn)行光合作用制造有機(jī)養(yǎng)料不含綠色色素，無(wú)法進(jìn)行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會(huì)死亡葉片中的色素可能和光能的捕獲有關(guān)Ⅰ捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)對(duì)高等植物來(lái)說，葉片是進(jìn)行光合作用的主要器官，這些植物的葉片多數(shù)是綠色的，說明含有綠色的色素

綠葉中會(huì)有哪些種類的色素呢？它們分別是什么顏色的？各種色素在綠葉的含量相同嗎？想一想，該怎么辦？Ⅰ捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離1、實(shí)驗(yàn)原理3、材料用具4、方法步驟（1）提取綠葉中的色素（2）制備濾紙條（3）畫濾液細(xì)線（4）分離綠葉中的色素（5）觀察與記錄2、目的要求Ⅰ捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離提取原理

綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇（或丙酮）中，所以用無(wú)水乙醇提取色素。紙層析法：綠葉中的色素不只有一種，它們都能溶解在層析液中，但不同的色素在層析液中的溶解度不同，隨層析液在濾紙上擴(kuò)散速度不同，這樣，綠葉中的色素就在擴(kuò)散過程中分開。分離原理1、實(shí)驗(yàn)原理溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。一、捕獲光能的色素①綠葉中色素的提取和分離及色素的種類②新鮮的綠葉、定性濾紙等、無(wú)水乙醇等2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離3、材料用具①綠葉中色素的提取的材料用具新鮮的綠葉（如菠菜綠葉）、試管、棉塞、試管架、研缽、玻璃漏斗、尼龍布、剪刀、藥勺、量筒、天平無(wú)水乙醇(也可用95%乙醇+適量無(wú)水碳酸鈉代替)、二氧化硅、碳酸鈣②綠葉中色素的分離的材料用具干燥定性濾紙、毛細(xì)吸管、剪刀、鉛筆，層析液(20份60-90℃下分餾出來(lái)的石油醚、2份丙酮和1份苯混合，92號(hào)汽油也可代用。)新鮮的綠葉（如菠菜的綠葉）無(wú)水乙醇層析液二氧化硅碳酸鈣選材時(shí)應(yīng)注意選擇易獲取、新鮮、光合色素含量過高的葉片如菠菜葉、油菜葉等SiO2--有助于研磨得充分CaCO3

--中和酸性物質(zhì)，可防止研磨中色素被破壞①稱取綠葉5g，減去主葉脈，剪碎，放入研缽中②向研缽中放入少許SiO2

、CaCO3，再加入5-10毫升無(wú)水乙醇，迅速、充分地進(jìn)行研磨（1）提取綠葉中的色素4、方法步驟：無(wú)水乙醇--溶解色素迅速--防止溶劑揮發(fā)，色素氧化分解充分--葉綠體能夠被充分破壞，使得色素能充分被釋放出來(lái)，充分溶解色素③過濾：將研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一塊單層尼龍布）進(jìn)行過濾，④收集濾液到試管中,及時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)防止乙醇揮發(fā)，葉綠素氧化分解（1）提取綠葉中的色素單層尼龍布：過濾葉脈及二氧化硅等并且不吸附色素（濾紙、紗布會(huì)吸收色素）單層尼龍布（2）制備濾紙條將干燥的定性濾紙剪成寬度略小于試管直徑、長(zhǎng)度略小于試管長(zhǎng)度的濾紙條，再將濾紙條一端減去兩角，并在距這一端底部1厘米處用鉛筆畫一條細(xì)線。

剪兩角干燥的鉛筆線其透性好，吸收濾液較多，使層析液在濾紙條上擴(kuò)散得快剪角的目的：避免邊緣效應(yīng)使層析液擴(kuò)散均勻，同時(shí)到達(dá)濾液細(xì)線，防止兩側(cè)色素?cái)U(kuò)散快，色素帶不整齊3

用毛細(xì)吸管吸取少量濾液沿鉛筆線均勻地畫出一條細(xì)線(也可將濾液倒入培養(yǎng)皿，再用蓋玻片蘸取濾液，在橫線處按壓出均勻地細(xì)線)。待濾液干后，再重復(fù)畫一到兩次。（3）畫濾液細(xì)線要求：細(xì)、齊、直防止色素帶重疊而影響分離效果使分離出的色素帶平整不重疊目的：積累更多色素，使色素分離效果更明顯。紙層析法（4）分離綠葉中的色素將適量的層析液倒入試管中，將濾紙條(有濾液細(xì)線的一端朝下)輕輕插入層析液中，隨后用棉塞塞緊試管口。注意：不能讓濾液細(xì)線觸及層析液，否則濾液細(xì)線中的色素會(huì)被層析液溶解，而不能在濾紙上擴(kuò)散。也可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。（防止層析液揮發(fā)，因其易揮發(fā)且有毒）5(5)觀察與記錄觀察試管內(nèi)濾紙條上出現(xiàn)幾條色素帶，以及每條色素帶的顏色和寬窄。將觀察結(jié)果記錄下來(lái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：討論：1.濾紙條上有幾條不同顏色的色帶？其排序怎樣？寬窄如何？這說明了什么？排序越上面，說明該色素在層析液的溶解度越

，擴(kuò)散速率越

色素帶越寬，說明該色素含量越

高快多葉綠素類胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素色素含量最多（少）——擴(kuò)散速度最快（慢）——溶解度最大（?。~綠素a（胡蘿卜素）胡蘿卜素(葉綠素b)胡蘿卜素(葉綠素b)（擴(kuò)散速度最快）（最窄）（最寬）（擴(kuò)散速度最慢）含量高-色素帶寬，含量低-色素帶窄，溶解度大-擴(kuò)散速度快胡爺愛幣5、結(jié)論實(shí)驗(yàn)：綠葉中色素的提取和分離思維拓展色素分離的其他方法:

在濾紙的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，色素隨層析液擴(kuò)散，會(huì)得到近似同心環(huán)的4個(gè)色素圈，由外向內(nèi)依次是什么色素？分別是什么顏色？6、綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象分析①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出來(lái)。②使用放置數(shù)天的綠葉或綠葉用量少，濾液中色素(葉綠素)含量太少。③一次加入大量的無(wú)水乙醇，導(dǎo)致提取濃度太低。④未加碳酸鈣或加入過少，色素分子被破壞。濾紙沒經(jīng)干燥處理，濾液細(xì)線畫得過粗。a.收集到的濾液中綠色過淺的原因分析c.濾紙條看不見色素帶b.濾紙條色素帶重疊①忘記畫濾液細(xì)線。②濾液細(xì)線接觸到層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中7、影響葉綠素合成的因素(1)光照：光是葉綠素合成的必要條件，植物在黑暗中葉呈黃色。(2)溫度：低溫抑制葉綠素的合成，破壞已有的葉綠素分子，從而使葉片變黃。(3)鎂等無(wú)機(jī)鹽：鎂是構(gòu)成葉綠素的重要成分，缺鎂葉片變黃。1、陽(yáng)光是由不同波長(zhǎng)的光組成組合成的復(fù)合光，在穿過三棱鏡時(shí)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)分散開，形成不同顏色的光帶，稱為光譜光譜三棱鏡2、分別讓不同顏色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光譜二、色素的吸收光譜這4種色素對(duì)光的吸收有什么差別呢?綠葉中的色素提取液圖：自然光通過三棱鏡圖：自然光經(jīng)過色素提取液后通過三棱鏡現(xiàn)象：光屏出現(xiàn)明顯的色光帶現(xiàn)象：色光帶變暗，

且藍(lán)紫光和紅光大部分被吸收綠葉中的色素能吸收光能，且主要吸收藍(lán)紫光和紅光二、色素的吸收光譜3、葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光吸收光能的百分比0波長(zhǎng)50100葉綠素a葉綠素b圖：葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜類胡蘿卜素這4種色素吸收的光波長(zhǎng)有差別，但是都可以用于光合作用光是一種電磁波，可見光的波長(zhǎng)為400-760nm，小于400為紫外光，大于760為紅外光，一般情況下，光合作用利用的光都是可見光4、色素的功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能思考題1：綠葉為什么是綠色的？①葉子中葉綠素含量多于類胡蘿卜素，呈現(xiàn)葉綠素的顏色，②葉綠素對(duì)綠光吸收最少，綠光被反射出來(lái)，故呈綠色。③葉肉細(xì)胞中含有葉綠體思考題2：為什么深秋葉片呈現(xiàn)金黃呢？

由于葉綠素比類胡蘿卜素易受低溫的破壞，秋季低溫使葉綠素大量破壞，而使類胡蘿卜素的顏色顯示出來(lái)。且類胡蘿卜素不吸收黃光。因此葉子即黃色。這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位呢？１、1817年法國(guó)科學(xué)家首次從植物中分離出葉綠素。２、1865年德國(guó)植物學(xué)家薩克斯發(fā)現(xiàn)

—葉綠素集中在葉綠體結(jié)構(gòu)中基粒由類囊體薄膜堆疊形成，增大膜面積外膜內(nèi)膜基質(zhì)色素與光反應(yīng)有關(guān)的酶與暗反應(yīng)有關(guān)的酶三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1.形態(tài)：2.結(jié)構(gòu)：橢球形、球形（光學(xué)顯微鏡）由外膜、內(nèi)膜、基?；|(zhì)構(gòu)成。3.功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。外膜內(nèi)膜基粒基質(zhì)每個(gè)基粒都由一個(gè)個(gè)圓餅狀的囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成。這些囊狀結(jié)構(gòu)稱為類囊體。吸收光能的四種色素就分布在類囊體的薄膜上色素分布：類囊體薄膜上酶分布：類囊體薄膜和基質(zhì)而每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上的類囊體，多者可達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此多的基粒和類囊體，極大地?cái)U(kuò)大了受光面積基質(zhì)中有與光合作用有關(guān)的酶，少量DNA、RNA，核糖體資料1恩格爾曼實(shí)驗(yàn)11、水綿

真核多細(xì)胞生物。特點(diǎn)：有細(xì)而長(zhǎng)的帶狀葉綠體，螺旋狀分布在細(xì)胞中。2、需氧細(xì)菌

需氧生物，在無(wú)空氣環(huán)境下給予氧氣，有趨氧性。4、葉綠體的功能①把載有水綿和好氧細(xì)菌的臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境中，然后用極細(xì)的光束照射水綿。極細(xì)的光束好氧細(xì)菌只向葉綠體被光束照射到的部位集中②如果臨時(shí)裝片暴露在光下，好氧細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光部位1.此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？氧氣是葉綠體釋放出來(lái)的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所資料2：恩格爾曼的第二個(gè)實(shí)驗(yàn)用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧型細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域2.在第2個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長(zhǎng)的光照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣適于需氧型細(xì)菌在此區(qū)域的分布(1)實(shí)驗(yàn)材料選得妙:實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和需氧細(xì)菌。水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布,便于觀察;用需氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位。(2)排除干擾的方法妙:沒有空氣的黑暗環(huán)境，排除了氧氣和光的干擾。(3)實(shí)驗(yàn)對(duì)照設(shè)計(jì)得妙:用極細(xì)的光束點(diǎn)狀投射,葉綠體上可分為獲得光照多和光照少的部位,相當(dāng)于一組對(duì)照實(shí)驗(yàn)。(4)臨時(shí)裝片設(shè)計(jì)得妙:進(jìn)行局部光照和曝光實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起的3.恩格爾曼在選材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？4.綜合上述材料，你認(rèn)為葉綠體的功能？葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并且能夠吸收特定波長(zhǎng)的光恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)直接證明了葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。結(jié)合其他的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，科學(xué)家們得出葉綠體是光合作用的場(chǎng)所這一結(jié)論。在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面上，分布著許多吸收光能的色素分子，在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。這是葉綠體捕獲光能、進(jìn)行光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。課堂小結(jié)（藍(lán)綠色）葉綠素a（黃綠色）葉綠素b（橙黃色）胡蘿卜素葉黃素（黃色）葉綠素（約占3/4，主要吸收紅光和藍(lán)紫光）類胡蘿卜素（約占1/4，主要吸收藍(lán)紫光）綠葉中的色素葉綠體雙層膜基質(zhì)中有許多由囊狀結(jié)構(gòu)堆疊而成的基粒光合色素分布在類囊體薄膜上，光合作用的酶分布在類囊體薄膜和基質(zhì)葉綠體是捕獲光能、進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。結(jié)構(gòu)功能一、光合作用：1、光合作用的概念：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(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程原料：二氧化碳水產(chǎn)物：糖類氧氣場(chǎng)所：葉綠體條件：光,多種酶

光合作用的原料、產(chǎn)物、場(chǎng)所、條件是什么？光能葉綠體CO2+H2

O（CH2O)+O2Ⅱ光合作用的原理和應(yīng)用3、化學(xué)反應(yīng)式：注：（CH2O）表示糖類，光合作用產(chǎn)物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。2、光合作用的實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量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？Ⅱ光合作用的原理和應(yīng)用1.19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，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。

2.1928年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒作用。甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。

CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)（有H2O，無(wú)CO2）3.1937年英國(guó)植物學(xué)家希爾高鐵鹽低鐵鹽希爾反應(yīng)：希爾反應(yīng)：離體的葉綠體在適當(dāng)?shù)臈l件下發(fā)生水的光解產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。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氧氣二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)討論1：希爾的實(shí)驗(yàn)說明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中氧元素全部都來(lái)自水嗎？不能說明，該實(shí)驗(yàn)沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移討論2：希爾的實(shí)驗(yàn)說明是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？能夠說明，希爾反應(yīng)是在離題葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有水，沒有合成糖類的必須原料--二氧化碳

，暗示希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)第二組H2180C02H20C18O2第一組180202光照射下的小球藻懸浮液4、1941年，美國(guó)科學(xué)家魯賓(S.Ruben)和卡門(M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來(lái)源。他們用16O的同位素180分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2。然后，進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn):第一組給植物提供H2O和18CO2，第二組給同種植物提供H218O和CO2，在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2，第二組釋放的都是1802結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的O2來(lái)自于H2O5.1954年阿爾農(nóng)結(jié)論：在葉綠體中，有光存在的情況下，葉綠體內(nèi)同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)反應(yīng)“水的光解”“ATP的合成”用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)：

在給葉綠體照光時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi等物質(zhì)時(shí)，體系中就會(huì)有ATP出現(xiàn)1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)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。年代科學(xué)家結(jié)論十九世紀(jì)末/甲醛→糖甲醛對(duì)植物有毒1928年/甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾水的光解產(chǎn)生氧氣1941年魯賓和卡門利用同位素示蹤法確定，光合作用氧氣來(lái)自于水1954年阿爾農(nóng)光照下葉綠體合成ATP1957年阿爾農(nóng)這一過程總是與水的光解相伴二、探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？有光才能反應(yīng)有光、無(wú)光都能反應(yīng)光反應(yīng)（光合作用第一階段）暗反應(yīng)（光合作用第二階段）又稱

碳反應(yīng)劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能三、光合作用的過程實(shí)際上光合作用的過程十分復(fù)雜，包括一系列化學(xué)反應(yīng)。H2O類囊體薄膜酶Pi

＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素O2三、光合作用的過程1、光反應(yīng)光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上①水的光解：H2OO2+H+光③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能)

ATP光能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在ATP與NADPH中的化學(xué)能場(chǎng)所：條件：能量變化：②NADPH的合成：

酶酶H++NADP+2e-NADPHNADPH還原性輔酶Ⅱ，還原劑，參與暗反應(yīng)，同時(shí)也儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)利用物質(zhì)變化ATP只用于暗反應(yīng)1、光反應(yīng)（3）30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，檢測(cè)到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。

弄清了CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物過程：CO2C3(CH2O)C51946年開始，美國(guó)的卡爾文等用14CO2研究了CO2轉(zhuǎn)化為糖的途徑：向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2,給予光照（1）光照時(shí)間為幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。（2）在5秒鐘光照后，卡爾文等檢測(cè)到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).稱為卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)2、暗反應(yīng)/碳反應(yīng)暗反應(yīng)過程（卡爾文循環(huán)）說明：C3是三碳化合物，即3-磷酸甘油酸；

C5是五碳化合物，即核酮糖-1,5-二磷酸；2、暗反應(yīng)/碳反應(yīng)2C3C5NADPHADP+Pi（CH2O）ATP多種酶參加催化酶CO2還原固定酶供能NADP+1.CO2的固定：CO2＋C52C3酶2.C3的還原：ATP

ADP+Pi葉綠體的基質(zhì)中ATP與NADPH中的化學(xué)能變?yōu)橛袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)+C5酶有光無(wú)光都可，NADPH、ATP、酶場(chǎng)所：條件：物質(zhì)變化能量變化：NADP+NADPH卡爾文循環(huán)2、暗反應(yīng)/碳反應(yīng)類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶光反應(yīng)暗反應(yīng)

光合作用的過程H+NADPH酶酶能量場(chǎng)所：類囊體薄膜場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)NADPH和ATP的移動(dòng)途徑是？從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)NADP+和ADP、Pi的呢？從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜NADPH的作用？①活潑的還原劑；②儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)（類囊體薄膜）暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)）

光合作用的過程三、光合作用的過程3、光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)別所需條件進(jìn)行場(chǎng)所物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系物質(zhì)變化上的聯(lián)系能量轉(zhuǎn)化上的聯(lián)系必須有光有光或無(wú)光均可類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)水光解為O2和H+ATP和NADPH的合成CO2的固定C3的還原ATP和NADPH的分解光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光能→ATP和NADPH中的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(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)提供了ADP、Pi、NADP+CO2濃度不變光反應(yīng)NADPHATP

C3

C5

（CH2O）光照減弱

光照增強(qiáng)H2OCO2NADPHO2酶多種酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）水的光解形成ATPCO2的固定C3的還原積累、增加消耗、減少4、光照和CO2濃度變化對(duì)光合作用物質(zhì)含量變化的影響C5、NADPH、ATP變化一致，C3、C5相反光照不變暗反應(yīng)C3C5[H]ATP(CH2O)CO2濃度減少

CO2濃度增加H2OCO2NADPHO2酶多種酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）水的光解形成ATPCO2的固定C3的還原

4、光照和CO2濃度變化對(duì)光合作用物質(zhì)含量變化的影響積累、增加消耗、減少C5、NADPH、ATP變化一致，C3、C5相反停止光照，CO2供應(yīng)不變NADPH、ATP、O2產(chǎn)生減少C3含量上升C5含量下降(CH2O)合成量減少暗反應(yīng)：CO2+C52C3酶仍正常進(jìn)行

2C3+NADPH(CH2O)+C5停止酶ATP光反應(yīng)停止H2O→2NADPH+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP暗反應(yīng)停止沒有光反應(yīng)就沒有暗反應(yīng)4、光照和CO2濃度變化對(duì)光合作用物質(zhì)含量變化的影響光照不變，停止CO2供應(yīng)C3含量下降C5含量上升NADPH、ATP增加O2產(chǎn)量減少?zèng)]有暗反應(yīng)光反應(yīng)也不能進(jìn)行暗反應(yīng)：CO2+C52C3酶停止

2C3+NADPH(CH2O)+C5正常進(jìn)行酶ATP光反應(yīng)逐漸停止H2O→2NADPH+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP（因產(chǎn)物積累過多）4、光照和CO2濃度變化對(duì)光合作用物質(zhì)含量變化的影響5、光合作用和細(xì)胞呼吸的關(guān)系NADPH元素來(lái)龍去脈6、光合作用過程中各元素的轉(zhuǎn)移碳原子的轉(zhuǎn)移途徑：14CO214C3（14CH2O）氧原子的轉(zhuǎn)移途徑：C18O2C3（CH218O）

H218O18O2H218O能量的轉(zhuǎn)移途徑：光能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能H的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)

H2O

化能合成作用：利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量7、化能合成作用光能自養(yǎng)生物（如綠色植物、藍(lán)細(xì)菌）化能自養(yǎng)生物（如硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌

等）硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌等光合作用化能合成作用相同點(diǎn)不同點(diǎn)能量來(lái)源生物光合作用和化能合成作用的異同把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化有機(jī)物，并釋放氧氣。光能化學(xué)能體外環(huán)境中無(wú)機(jī)物氧化釋放的能量綠色植物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[H]基質(zhì)用作還原劑，還原C3ATP光能光反應(yīng)[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類暗反應(yīng)課后練習(xí)四、光合作用原理的應(yīng)用①概念指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的量，又稱光合速率②表示方法單位時(shí)間內(nèi)制造有機(jī)物的量；單位時(shí)間內(nèi)光合作用利用或固定CO2的量；單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生O2的量。光合作用強(qiáng)度：光合速率細(xì)胞呼吸強(qiáng)度：呼吸速率1、光合作用強(qiáng)度③意義直接關(guān)系農(nóng)作物的產(chǎn)量，研究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素很有現(xiàn)實(shí)意義。凈光合速率、總光合速率凈光合（表觀光合）速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)從外界吸收的CO2量、釋放的O2量、積累的有機(jī)物量呼吸速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)呼吸產(chǎn)生的CO2量、消耗的O2量、消耗的有機(jī)物量總光合速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)固定的CO2量、產(chǎn)生的O2量、制造的有機(jī)物量

CO2+H2O

（CH2O）+O2光能葉綠體(色素、酶）①M(fèi)g、N、Fe等礦質(zhì)元素；②酶的活性受溫度等影響。光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照時(shí)間；氣體反應(yīng)物①作為反應(yīng)物；②水分→氣孔關(guān)閉→CO2供應(yīng)2、影響光合作用強(qiáng)度的主要環(huán)境因素根據(jù)反應(yīng)式說一說有哪些因素會(huì)影響光合作用強(qiáng)度四、光合作用原理的應(yīng)用溫度光

水N、Mg2+、Fe等礦質(zhì)元素CO2濃度礦質(zhì)元素光、溫度、CO2濃度、礦質(zhì)元素、水等2.影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素(1)確定依據(jù):根據(jù)光合作用的反應(yīng)式可以知道,光合作用的原料--水、CO2，動(dòng)力--光能，都是影響光合作用強(qiáng)度的因素,因此,只要影響到原料、能量的供應(yīng),都可能是影響光合作用強(qiáng)度的因素。(2)舉例分析:環(huán)境中CO?濃度,葉片氣孔開閉情況,都會(huì)因影響CO?的供應(yīng)量而影響光合作用的進(jìn)行。（光合午休現(xiàn)象），葉綠體是光合作用的場(chǎng)所,影響葉綠體的形成和結(jié)構(gòu)的因素,如無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、病蟲害，也會(huì)影響光合作用強(qiáng)度。此外,光合作用需要眾多的酶參與,因此影響酶活性的的因素(如溫度),也是影響因子。四、光合作用原理的應(yīng)用3、影響光合作用的因素光：光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照時(shí)間CO2的濃度、H2O礦質(zhì)元素溫度外因內(nèi)因酶的活性、數(shù)量色素的含量葉綠體的數(shù)量1.探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響的實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)原理：?抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中下沉，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，充滿細(xì)胞間隙，葉片又會(huì)上浮。?光合作用越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量越多。②實(shí)驗(yàn)步驟打：用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出直徑為0.6cm的圓形小

葉片30片抽：用注射器(內(nèi)有清水、圓形小葉片)抽出葉片內(nèi)氣體，重復(fù)

2~3次五、影響光合作用的因素及應(yīng)用1.探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響的實(shí)驗(yàn)沉：將抽出內(nèi)部氣體的圓形小葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯

中,圓形小葉片全部沉到水底吹:取3只小燒杯,分別倒入等量事先通過吹氣補(bǔ)充過CO,的清水

（也可以用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%的NaHCO溶液來(lái)提供CO2）照:向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片,然后分別置于強(qiáng)、

中、弱三種光照下（可利用小燒杯與光源的距離來(lái)調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度）觀：觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的

數(shù)量③實(shí)驗(yàn)結(jié)果：光照越強(qiáng),燒杯內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量越多④實(shí)驗(yàn)結(jié)論：一定范圍內(nèi),隨著光照強(qiáng)度的不斷增加,光合作用

強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。影響光合作用強(qiáng)度的因素1.光照強(qiáng)度(1)A點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度為0，對(duì)應(yīng)的CO2來(lái)源于哪些生理過程？其釋放量的含義是什么？A點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，其單位時(shí)間內(nèi)釋放的CO2量，可表示此時(shí)的細(xì)胞呼吸速率(2)B點(diǎn)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的CO2吸收量和釋放量為0，試分析此時(shí)光合速率與細(xì)胞呼吸速率的關(guān)系及B點(diǎn)的含義B點(diǎn)時(shí)，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝呼吸速率，此點(diǎn)為光補(bǔ)償點(diǎn)光補(bǔ)償點(diǎn)1.光照強(qiáng)度光補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用制造的有機(jī)物剛好補(bǔ)償?shù)艉粑饔孟牡挠袡C(jī)物(3)C點(diǎn)時(shí)，CO2吸收量達(dá)到最高，請(qǐng)討論C點(diǎn)的含義并分析CO2吸收量達(dá)到最高前、后的主要限制因素分別是什么？CO2吸收量達(dá)到最高前的主要限制因素是光照強(qiáng)度，CO2吸收量達(dá)到最高后的主要限制因素為溫度和CO2濃度光飽和點(diǎn)1.光照強(qiáng)度C光飽和點(diǎn)：光合作用不再增加的最小光照強(qiáng)度1.光照強(qiáng)度光是綠色植物光合作用的能量來(lái)源,光照強(qiáng)度直接影響光合速率。①原理:光直接影響光反應(yīng)階段,制約NADPH和ATP的生成,進(jìn)而制約暗反應(yīng)階段。②曲線分析：在一定范圍內(nèi),光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而加快，但光照強(qiáng)度增加到一定強(qiáng)度時(shí)，光合速率不再加快,甚至降低(細(xì)胞灼傷)。五、影響光合作用的因素及應(yīng)用A點(diǎn)：只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2釋放量表示呼吸速率。B點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，即光補(bǔ)償點(diǎn)。不與外界進(jìn)行氣體交換。C點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度最大。增加光照強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度不再增加。即光飽和點(diǎn)。AB段：光合<呼吸，吸收O2、釋放CO2BC段：光合>呼吸，吸收CO2、釋放O2光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)D總光合速率凈光合速率1.光照強(qiáng)度生產(chǎn)應(yīng)用：a.陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照,及時(shí)對(duì)大棚除霜消霧。b.陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)(光合速率等于呼吸速率時(shí)的光照強(qiáng)度)和光飽和點(diǎn)(光合速率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的最小光照強(qiáng)度)一般都比陽(yáng)生植物低,注意間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類搭配、林帶樹種的配置。影響光合作用強(qiáng)度的因素在一定范圍內(nèi)，植物光合速率隨CO2濃度的增大而____________但達(dá)到一定濃度時(shí)，再增加CO2濃度，光合速率也____________增加不再增加2.CO2濃度原理：影響暗反應(yīng)階段，制約C3化合物的生成。A點(diǎn)：CO2補(bǔ)償點(diǎn)（表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度）A′點(diǎn)：表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度B和B′點(diǎn)：CO2飽和點(diǎn)（兩組都表示在一定范圍內(nèi)CO2濃度達(dá)到該點(diǎn)后，光合作用強(qiáng)度不再隨CO2濃度增加而增加）2.CO2濃度應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”增加農(nóng)家肥等措施增加CO2濃度，提高光合速率，溫度過高時(shí)植物氣孔關(guān)閉（午休）或酶活性降低，光合速率會(huì)減弱光合作用的最適溫度一般為25℃，呼吸作用為30℃光合作用的最適溫度因植物種類而異3.溫度光合作用強(qiáng)度O時(shí)間A

710121418原理:溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合速率。應(yīng)用:冬季溫室栽培,白天可適當(dāng)提高溫度，晚上可適當(dāng)降低溫度，以降低細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物。4、光質(zhì)①原理:光合作用強(qiáng)度與光質(zhì)(不同波長(zhǎng)的光)有關(guān),在可見光光譜的范圍內(nèi),不同波長(zhǎng)的光下,光合作用效率是不同的。白光為復(fù)合光，光合作用能力最強(qiáng)。紅光、藍(lán)紫光下植物的光合作用強(qiáng)度較大,綠光下植物的光合作用強(qiáng)度最弱。②應(yīng)用:無(wú)色透明的塑料薄膜,日光中各色光均能透過,有色塑料薄膜主要透過同色光,所以溫室大棚用無(wú)色塑料薄膜最有效。葉綠素對(duì)綠光吸收最少,因此溫室大棚用綠色塑料薄膜,植物的光合效率最低。5、水分和無(wú)機(jī)鹽①原理:缺水時(shí)氣孔導(dǎo)度下降,影響CO?進(jìn)入葉肉細(xì)胞;葉片淀粉水解減弱,糖類堆積,光合產(chǎn)物輸出減慢。因此,植物體水分減少使光合速率下降。N是各種酶以及NADPH和ATP的重要組成成分;P是NADPH和ATP的重要組成成分;Mg是葉綠素的重要組成成分;K對(duì)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化起促進(jìn)作用。②應(yīng)用:預(yù)防干旱,合理灌溉;合理施肥,由于肥料中的礦質(zhì)元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,施肥的同時(shí),往往需要適當(dāng)?shù)臐菜?、葉齡和葉面積①葉齡葉片由小到大的過程中,葉面積逐漸增大,葉肉細(xì)胞中的葉綠體逐漸增多,光合色素逐漸增加，光合作用效率不斷增強(qiáng)。生長(zhǎng)到一定程度,葉片面積和光合色素等達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),光合作用效率也基本穩(wěn)定。伴隨著葉片的衰老，部分色素遭到破壞,光合作用效率下降。②葉面積隨著葉面積指數(shù)的增大,進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸的葉面積增加,但葉面積指數(shù)增大到一定值后,由于葉片的相互遮擋,進(jìn)行光合作用的葉面積不再增大,而進(jìn)行細(xì)胞呼吸的葉面積仍在增大,從而使細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量大于光合作用有機(jī)物的生成量,所以有機(jī)物的積累量不斷降低。③農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的啟示:a.合理密植(增加光合作用面積);b.適當(dāng)間苗(“套種間作”講的就是這個(gè)方面);c.修剪以增加有效光合作用面積d.適當(dāng)摘除老葉。多因子（光照強(qiáng)度、CO2濃度）與光合作用強(qiáng)度之間的關(guān)系曲線分析：P點(diǎn)之前限制因素為橫坐標(biāo)所表示的因子Q點(diǎn)后，想提高光合速率，可采取適當(dāng)提高圖示中的其他因子的方法光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABC陽(yáng)生植物呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)陰生植物A1B1C1凈光合總光合（B：光合=呼吸）（C'：光合速率開始達(dá)到最大時(shí)外界的光照強(qiáng)度）（限制因素：CO2濃度、溫度等）C'（B1：陰生植物呼吸作用較弱，對(duì)光的利用能力也不強(qiáng)）（AB：光<呼）（BC：光>呼）呼吸陰生植物、陽(yáng)生植物光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABC光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)的移動(dòng)增加CO2濃度，光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)如何變化？光補(bǔ)償點(diǎn)左移動(dòng)光飽和點(diǎn)右移動(dòng)飽和點(diǎn)補(bǔ)償點(diǎn)移動(dòng)情況相反光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABC光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)的移動(dòng)DE改變條件?BCD面積（凈光合有機(jī)物積累量）光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)適當(dāng)增加光照強(qiáng)度（CO2濃度)適當(dāng)減少光照強(qiáng)度（CO2濃度)植物缺少M(fèi)g提高溫度↑↑↑↑↑↑↑↑↑典型例題a:凌晨3-4點(diǎn)，溫度降低，呼吸作用減弱，二氧化碳釋放減少b:上午6點(diǎn)左右，太陽(yáng)出來(lái)，開始進(jìn)行光合作用bc:光合小于呼吸c(diǎn):光合等于呼吸積累有機(jī)物制造有機(jī)物消耗有機(jī)物光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ab典型例題d已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，如圖表示30℃光合作用與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若溫度降到25℃（原光照強(qiáng)度和二氧化碳濃度不變），理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)a、b、d點(diǎn)的移動(dòng)方向分別是？a：b：d：上移左移右上移內(nèi)因：外因：基因決定酶種類數(shù)量不同水分（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(shí)播種、晝夜溫差大，“午休”CO2濃度（升高CO2的濃度：通風(fēng)、混養(yǎng)、使用有機(jī)肥、

加干冰……）

光質(zhì)（光的顏色）光照

光照時(shí)間：（應(yīng)用：延長(zhǎng)光照時(shí)間：一年兩/三熟）

光合面積（葉面指數(shù)）（應(yīng)用：合理密植、剪枝；適當(dāng)升高光強(qiáng)度，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)（應(yīng)用：大棚種植用紅光或藍(lán)紫光的燈管；無(wú)色透明的薄膜）延長(zhǎng)光合作用時(shí)間增加光合作用面積提高光能利用率控制光照強(qiáng)弱控制光質(zhì)控制CO2供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)提高復(fù)種指數(shù)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)生器陰生植物陽(yáng)生植物提高光合速率適時(shí)適量施肥提高農(nóng)作物產(chǎn)量措施1.延長(zhǎng)光照時(shí)間、增加光照強(qiáng)度、選擇適當(dāng)?shù)墓庠?.白天適當(dāng)增加溫度，夜間適當(dāng)降低溫度3.適當(dāng)提高CO2的濃度（施用農(nóng)家肥）4.合理灌溉，提供適當(dāng)水分5.合理施肥，提供必要的礦物質(zhì)元素6.農(nóng)作物間距合理(合理密植）增加農(nóng)作物產(chǎn)量的幾點(diǎn)做法：光合作用的意義①把無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物，不僅是自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而且是人和動(dòng)物的食物來(lái)源②將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機(jī)物中，提供了生命活動(dòng)的能量來(lái)源③維持了大氣成分的基本穩(wěn)定自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無(wú)機(jī)物