5.4 光合作用與能量轉(zhuǎn)化 （第3課時）課件-高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

第5章細胞的能量供應(yīng)和利用

炎炎烈日之下，巖石變得很燙，這是因為照射在巖石上的光能轉(zhuǎn)變成熱能，而組成巖石的分子并未發(fā)生化學(xué)變化。巖石旁邊的植物同樣遭到暴曬，卻并未變得發(fā)燙。是不是植物不吸收光能呢？當(dāng)然不是。植物的葉片不但能吸收光能，而且能通過光合作用，將一部分光能轉(zhuǎn)變成儲存在有機物中的化學(xué)能。

細胞的生命活動是需要能量來驅(qū)動的。太陽能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。外界能量進入細胞，并為細胞所利用，都要經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。

細胞是如何通過化學(xué)反應(yīng)來獲取和利用能量的呢？

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化(第3課時)目標(biāo)0102關(guān)注光合作用原理的應(yīng)用設(shè)計并實施實驗，探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響教學(xué)目標(biāo)C5類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶2C3(CH2O)糖類CO2固

定酶酶氣孔C5還原多種酶光反應(yīng)暗反應(yīng)光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能（類囊體薄膜上）（葉綠體基質(zhì)中）溫故知新：光合作用的過程

在不同的外界條件（光照強度，CO2濃度，溫度等）下光合作用制造的有機物量是否相同呢？1.概念：指植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。(一)光合作用強度單位時間內(nèi)光合作用制造（或產(chǎn)生）糖類的量單位時間內(nèi)光合作用產(chǎn)生O2的量2.表示方法：三、光合作用原理的應(yīng)用CO2+H2O光能葉綠體（CH2O)+O2單位時間內(nèi)光合作用消耗CO2的量糖類

光合作用強度直接關(guān)系農(nóng)作物的產(chǎn)量，研究影響光合作用強度的環(huán)境因素很有現(xiàn)實意義。1.實驗原理：

抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中下沉，光照下葉片進行光合作用產(chǎn)生氧氣，產(chǎn)生的氣體充滿細胞間隙，葉片又會上浮。光合作用越強，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的O2越多，圓形小葉片上浮的數(shù)量越多。通過比較不同光照條件下同一時間段內(nèi)小圓形葉片浮起的數(shù)量，以此來判斷葉片進行光合作用的強度。實驗材料：綠葉（菠菜、吊蘭等）。實驗儀器：打孔器，注射器，5WLED臺燈，米尺，燒杯。實驗試劑：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%的NaHCO3溶液。2.材料用具探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐3.實驗?zāi)康模禾骄抗庹諒姸葘夂献饔脧姸鹊挠绊憽Ｗ宰兞浚汗庹諒姸纫蜃兞浚汗夂献饔脧姸葯z測方法相同時間小圓形葉片浮起的數(shù)量或浮起相同數(shù)量小圓形葉片所用時間。控制方法相同瓦數(shù)臺燈離實驗裝置的距離或不同瓦數(shù)的臺燈注射器的作用：排出圓形小葉片中的氣體NaHCO3作用：提供CO2探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐還原糖是指具有還原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麥芽糖等①打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片②排氣：將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)氣體逸出。4.實驗步驟：探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐③沉水：將處理過的圓形小葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用，小圓形葉片全部沉到水底。④實驗：取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水(吹氣或NaHCO3溶液提供CO2)，向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片。4.實驗步驟：探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐⑤將3只小燒杯分別置于強、中、弱三種光照下。利用小燒杯與光源的距離來調(diào)節(jié)光照強度。4.實驗步驟：探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐123葉片浮起數(shù)量多葉片浮起數(shù)量中葉片浮起數(shù)量少強中弱5.實驗現(xiàn)象：探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐

項目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強度單位時間葉片浮起數(shù)量110片20mL強多210片20mL中中310片20mL弱少在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強。7.實驗結(jié)論6.實驗結(jié)果：探究光照強度對光合作用的影響探究·實踐1.下圖為實驗裝置圖，分析圖中盛水玻璃柱的作用。

臺燈發(fā)光同時也會使溫度發(fā)生改變，在臺燈與燒杯之間加盛水玻璃柱可排除溫度對實驗現(xiàn)象的影響。2.本實驗每組圓形小葉片由10片改為3片可以嗎？不可以。葉片太少，不能排除偶然性。線粒體葉綠體產(chǎn)生O2釋放O2葉肉細胞CO2吸收CO2一、光合作用原理的應(yīng)用不會,因為植物在進行光合作用的同時，還進行呼吸作用。(二)總(真正)光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系

植物光合作用制造的糖類會全部積累下來嗎？產(chǎn)生的O2

會全部釋放出去嗎？消耗的CO2是全部從外界吸收的嗎？總光合速率凈光合速率呼吸速率總光合速率呼吸速率凈光合速率總（真正）光合速率=凈光合速率

+呼吸速率總（真正）光合速率=凈光合速率

+呼吸速率制造(合成)有機物的量消耗(固定)的CO2量

產(chǎn)生的O2量有機物的積累量CO2的吸收量O2的釋放量呼吸消耗的有機物量呼吸釋放的CO2量呼吸消耗的O2量===+++三、光合作用原理的應(yīng)用

那么，在什么情況下，植物才會積累有機物、釋放O2

以及從外界吸收CO2呢？凈光合速率＞0總（真正）光合速率＞呼吸速率(二)總(真正)光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶光合作用：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2

光能葉綠體只進行呼吸呼吸＞光合呼吸＝光合呼吸＜光合三、光合作用原理的應(yīng)用判斷下面4幅圖光合作用和呼吸作用的進行情況及大?。?二)總(真正)光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系三、光合作用原理的應(yīng)用(三)利用裝置圖法測定植物的（總）光合速率總光合速率=___________+_________

。凈光合速率呼吸速率③計算出總光合速率(又稱真正光合速率）①先用甲裝置在黑暗條件下，測出__________；②再用乙裝置在適宜光照條件下，測出

。凈光合速率呼吸速率吸收容器中的CO2提供CO2（保證容器內(nèi)CO2濃度的恒定）黑暗光照

暗處理1h光照1h兩棵植物生理狀態(tài)相同，初始質(zhì)量為a,暗處理一小時后質(zhì)量為m,光照一小時后質(zhì)量為n。問植物一小時的總光合是多少？一小時的呼吸為一小時的凈光合為總光合為暗處理一小時質(zhì)量減少x，光照一小時質(zhì)量增加y，問總光合？a-mn-a(a-m)+(n-a)=n-m一小時的呼吸為一小時的凈光合為總光合為xyx+y(四)影響光合作用強度的因素：三、光合作用原理的應(yīng)用（

點后光照強度不再是限制光合作用強度的因素）(1)光照時間：光照時間越長，產(chǎn)生的光合產(chǎn)物

。(2)光質(zhì)：由于光合色素吸收

光最多，吸收

光最少，

所以光的波長不同光合作用強度不同。(3)光照強度：三、光合作用原理的應(yīng)用1、光照越多紅光和藍紫綠b.C(光飽和點)：光合作用強度達到

時所需要

的最小光照強度。a.隨著光照強度增強，光合作用強度

。光照強度

增加到一定值后，光合作用強度

。增強不再增加最大值A(chǔ)點之后光合速率的限制因素是什么？外因：內(nèi)因：光飽和點酶的數(shù)量和活性。主要是CO2濃度和溫度。(四)影響光合作用強度的因素：ABC光合作用強度光照強度AO凈光合速率光照強度OCO2吸收量CO2釋放量A點：只進行呼吸作用，

AB段：光合速率<呼吸速率BC段B點：C點對應(yīng)的橫坐標(biāo)D點：光飽和點，C點之后光照強度不再是光合作用強度限制因素。BC段：O2釋放量O2吸收量DAB段B點光補償點光飽和點三、光合作用原理的應(yīng)用CO2釋放量表明此時的呼吸速率。即光補償點。光合速率>呼吸速率光合作用強度=細胞呼吸強度，呼吸速率總光合速率(四)影響光合作用強度的因素：1、光照ABCA點光合作用強度光照強度O真正（總）光合速率=凈光合速率+呼吸速率凈光合速率=真正（總）光合速率-呼吸速率項目表示方法凈光合速率（又稱表觀光合速率）O2的釋放量、CO2的吸收量、有機物的積累量真正光合速率（又稱實際光合速率）O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機物的制造量呼吸速率（黑暗中測量）CO2的釋放量、O2的吸收量、有機物的消耗量

通過實驗測得一片葉子在不同光照條件下CO2吸收和釋放的情況如下圖所示。乙圖中所示細胞發(fā)生的情況與甲圖中A點、AB段、B點、BC段依次相符的一項是(

)A.①②③④B.③①②④ C.④②③①D.②①③④D隨堂練習(xí)三、光合作用原理的應(yīng)用1、光照(4)應(yīng)用：①適當(dāng)提高光照強度——補光燈；②延長光合作用時間——輪作；③增加光合作用面積——合理密植；④溫室大棚用無色透明的塑料或玻璃增產(chǎn)。(四)影響光合作用強度的因素：2、CO2濃度a.A′：進行光合作用所需CO2的

。三、光合作用原理的應(yīng)用c.B′(CO2飽和點)：光合作用強度達到

時所

需要的最低CO2濃度。b.光合作用強度隨著CO2濃度增大而

。CO2濃度

增加到一定值后，光合作用強度

。增強不再增強最大值（B點后CO2濃度不再是限制光合作用強度的因素）最低濃度(四)影響光合作用強度的因素：C點之后光合速率的限制因素是什么？主要為光照強度和溫度酶的數(shù)量和活性。外因：內(nèi)因：CO2飽和點A點：對應(yīng)的CO2濃度為能進行光合作用的最低CO2濃度。CO2補償點光合作用速率＝呼吸作用速率B點：C點：最大光合速率，對應(yīng)的D點為CO2飽和點三、光合作用原理的應(yīng)用2、CO2濃度(四)影響光合作用強度的因素：D①溫室栽培植物時，可適當(dāng)提高室內(nèi)CO2濃度；

如：多施有機肥；放置一定量的干冰；使用CO2發(fā)生器等。應(yīng)用：②大田種植，要注意通風(fēng)透氣。如：“正其行，通其風(fēng)”。CBA3、溫度b.溫度過高時植物氣孔關(guān)閉(影響CO2供應(yīng)），光合速

率會減弱。光合作用的最適溫度因植物種類而異。三、光合作用原理的應(yīng)用a.溫度通過影響有關(guān)

，從而影響光合作用強度；

對光反應(yīng)和暗反應(yīng)都有影響，但主要影響暗反應(yīng)。酶的活性應(yīng)用：①適時播種②溫室栽培植物時,白天適當(dāng)提高溫度,夜間適當(dāng)降低溫度。③植物“光合午休”現(xiàn)象的原因之一(四)影響光合作用強度的因素：光合作用強度O光照強度121410一天的時間光合作用強度中午溫度很高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2的吸收量下降，致使光合作用暗反應(yīng)受到限制，光合作用強度減弱。“光合午休”現(xiàn)象：拓展：光照強度與光合作用強度（一天）為什么在中午光照強度最強而光合作用強度反而會下降？三、光合作用原理的應(yīng)用(四)影響光合作用強度的因素：

4、水應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。三、光合作用原理的應(yīng)用a.水既是光合作用的

，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的

，直接影響光合

作用速率；原料介質(zhì)b.水分還能影響氣孔的

，間接影響

進入葉片，從而影響光合作用速率。開閉CO2保衛(wèi)細胞吸水氣孔張開(四)影響光合作用強度的因素：N：光合酶及NADP+和ATP的重要組分P：NADP+和ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能K：促進光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分

5、礦質(zhì)元素應(yīng)用：合理施肥三、光合作用原理的應(yīng)用(四)影響光合作用強度的因素：6、多因子（光照強度、CO2濃度、溫度）對光合作用的影響三、光合作用原理的應(yīng)用①P點前：限制光合速率的因素為橫坐標(biāo)所表示的因素，隨該因素的不斷增強，光合速率不斷提高。②P、Q間的主要因素有兩個：一是橫坐標(biāo)表示的因素，二是多條曲線上標(biāo)注的因素。③Q點及Q點之后：橫坐標(biāo)所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想繼續(xù)提高光合速率，

可適當(dāng)提高圖示中的其它因素的強度。(四)影響光合作用強度的因素：

自變量1

自變量1

自變量1自變量2自變量2自變量2（1）圖中的自變量是

。（2）只有10℃這一條曲線時，自變量是

，P點之前的

限制因素是

，P點之后的限制因素可能是

。（3）Q點時，導(dǎo)致三條曲線不同的因素是

。據(jù)圖回答下列問題。光照強度和溫度光照強度光照強度溫度、CO2濃度溫度隨堂練習(xí)

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+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：三、光合作用原理的應(yīng)用項目光合作用化能合成作用能量來源光能無機物氧化釋放的能量代表生物綠色植物硝化細菌相同點都能將CO2和H2O等無機物轉(zhuǎn)變成有機物(五)化能合成作用：三、光合作用原理的應(yīng)用異養(yǎng)生物：不能直接利用無機物制造有機物，只能把從外界

攝取的現(xiàn)成的有機物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并

儲存了能量的一類生物

自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉(zhuǎn)變成

為自身的組成物質(zhì)，并儲存了能量的一類生物練習(xí)與應(yīng)用.

二、

拓展應(yīng)用1.下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。

分析曲線圖并回答：（1）7～10時的光合作用強度不斷增強的原因是：（2）10-12時左右的光合作用強度明顯減弱的原因是：（3）14～17時的光合作用強度不斷下降的原因是：光照不斷增強，光合作用強度不斷增強。此時溫度很高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2無法進入葉片組織，致使光合作用暗反應(yīng)受到抑制。光照不斷減弱，光合作用強度不斷減弱。.

二、

拓展應(yīng)用1.下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。

分析曲線圖并回答：（4）從圖中可以看出，限制光合作用強度的因素有：（5）依據(jù)本題提供的信息，提出提高綠色植物光合

作用強度的一些措施。光照強度、溫度。根據(jù)本題信息，可以利用溫室大棚控制光照強度、溫度的方式，如補光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強度。回答問題時，多用一些適當(dāng)、適量、合理等字眼實質(zhì)：增加有機物積累量增強光合作用減弱呼吸作用提高光能

利用率提高光合作用效率延長光合作用時間增加光合作用面積提高復(fù)種指數(shù)（輪作）溫室中人工光照合理密植間作套種控制光照強弱控制光質(zhì)控制溫度控制CO2供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)控制H2O供應(yīng)（陰生植物、陽生植物）紅光和藍紫光增大晝夜溫差通風(fēng)；溫室中施有機肥等適時適量施肥合理灌溉1、如何提高農(nóng)作物產(chǎn)量？四、光合作用典型例題CO2吸收量CO2釋放量oacdefgb24時ob段：a點：b點：bc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；c點：光合速率=呼吸速率ce段：光合速率＞呼吸速率d點：午休現(xiàn)象，原因：中午氣溫很高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2供應(yīng)

不足，致使光合作用暗反應(yīng)受到抑制。四、光合作用典型例題2、夏季的一天中CO2吸收和釋放變化曲線圖如下：SMSPCO2吸收量CO2釋放量e點：光合速率=呼吸速率，ef段：光合速率＜呼吸速率f點：光合作用消失點積累有機物時間段：制造有機物時間段：消耗有機物時間段：一天中有機物積累最多的時間點：一晝夜有機物的積累量：積累有機物制造有機物消耗有機物oacbdefg24時四、光合作用典型例題SN2、夏季的一天中CO2吸收和釋放變化曲線圖如下：ce段；bf段；Og段；e點；SP－SM－SN。有機物最少的時間點：c點；比較項目一晝夜CO2含量的變化曲線圖(小室中CO2變化狀況)一晝夜O2含量的變化曲線圖(小室中O2變化狀況)圖示曲線分析C點、E點：光合作用強度

呼吸作用強度CE段：CO2含量下降(O2含量上升)，光合作用強度

呼吸作用強度MC段和EN段：CO2含量上升(O2含量下降)，光合作用強度

呼吸作用強度光合作用開始于

點之前，結(jié)束于

點之后N點低于M點說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量

。說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量

。N點高于M點說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量

。說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量

。N點與M點一樣高說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量

。說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量

。3、密閉的環(huán)境中，一晝夜CO2含量的變化曲線圖和O2含量的變化曲線圖的比較一、光合作用原理的應(yīng)用＝><CE增加減少不變減少增加不變降低CO2濃度，A、B、C、D如何移動？(忽略CO2濃度對細胞呼吸的影響)【∵CO2濃度降低，光合作用制造的有機物變少】①OA為細胞的呼吸速率，降低CO2濃度，不會影響

呼吸速率。故，A不動。②B點為光補償點。即，光合速率＝呼吸速率。

降低CO2濃度后，使得光合速率＜呼吸速率。

想要再次使得光合速率＝呼吸速率，只能增

強光照。故，B向右移。CO2

的吸