【课件】5.4光合作用与能量转化课时二光合作用的原理和应用课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1.pptx
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1、第4节 光合作用与能量转化光合作用的过程及原理的应用(课时二)一、光合作用CO2+H2O (CH2O)+O2光能叶绿体指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。概念:反应式:实质:合成有机物,储存能量6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O 光能光能叶绿体叶绿体01探索光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验1、19世纪末 甲醛糖2、1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)(有H2O,无CO2)3、1937年,希尔高铁盐低铁盐希尔反应:O2全部来自于H2O吗?水的光解产
2、生氧气。结论:像这样,离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生氧气的化学反应称作希尔反应。结论:光合作用释放的氧全部来自水。结论:光合作用释放的氧全部来自水。同种植物同种植物CO2H2O 同位素标记法同位素标记法C18O2H218O18O2O2甲组甲组乙组乙组4、1941年 鲁宾和卡门5、1954年,阿尔农结论:1954年,美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验:在给叶绿体照光时发现,当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时,体系中就会有ATP出现。1957年,他发现这一过程总是与水的光解相伴随。在光照时,叶绿体中生成了ATP。19世纪末甲醛甲醛糖糖 1928年甲醛对植物有毒甲醛对植物有毒不能通过光合
3、作用转化成糖不能通过光合作用转化成糖1937年希尔反应希尔反应水的光解产生氧气水的光解产生氧气1941年鲁宾和卡门鲁宾和卡门同位素标记法光合作用氧气来自于水同位素标记法光合作用氧气来自于水1954年阿尔农阿尔农光照下叶绿体合成光照下叶绿体合成ATPATP该过程总是与水的光解该过程总是与水的光解相伴相伴1上述实验表明,光合作用释放的氧气中的氧元素来自水,氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应,而是分阶段进行的。总结 02光合作用过程二、光合作用过程划分依据:反应过程是否需要光能光反应在白天可以进行吗?夜间呢?暗反应在白天可以进行吗?夜间呢?有光才能反应有光、无光都能反应光反应暗反应阅读课文P1
4、03104思考:光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、物质变化、能量转换方面的内容H2O类囊体膜酶Pi ADPATP光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解:ATP的合成:场所:条件:物质变化能量变化:H+NADPH的合成:NADP+NADPH氧化型辅酶还原型辅酶色素O2光能ATP、NADPH中活跃的化学能H2O O2+H+e-光色素NADP+H+e-NADPH酶ADP+Pi+能量 ATP+H2O酶19461946年开始,美国的卡尔文等用年开始,美国的卡尔文等用1414COCO2 2研究了植物在进行光合作用时研究了植物在进行光合作用时COCO2 2转化为糖的路线。转化为糖的路
5、线。(1 1)向反应体系中充入一定量的)向反应体系中充入一定量的1414COCO2 2,光光照照3030秒秒后检测产物,检测到了多种带后检测产物,检测到了多种带1414C C标记的化合物。标记的化合物。(2 2)在)在5 5秒钟秒钟光照后,卡尔文等检测到含有放射性的光照后,卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物(五碳化合物(C C5 5)和六碳糖)和六碳糖(C(C6 6).).(3 3)光照时间为)光照时间为几分之一秒几分之一秒时发现,时发现,90%90%的放射性出现在一种的放射性出现在一种三碳化合物(三碳化合物(C C3 3)中。中。COCO2 2转化成有机物过程中,转化成有机物过程中,C C
6、的转移途径是:的转移途径是:COCO2 2C C3 3(CH(CH2 2O)O)C C5 5卡尔文循环卡尔文循环光合作用2暗反应 ADP+PiATPNADP+能量能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶NADPH酶能量能量条件:有没有光都可以,需多种酶、有没有光都可以,需多种酶、CO2、ATP、NADPH场所:叶绿体基质中叶绿体基质中产物:(CH2O)、ADP、Pi、NADP+光合作用2暗反应 物质转化C3的还原:2C3 (CH2O)+C5酶ATP、NADPHATP、NADPH中活跃的化学能能量转变有机物中稳定的化学能光合作用第二阶段的化学反应,光合作用第二阶段的化学反应,有没有光
7、都能进行有没有光都能进行,这个阶段叫,这个阶段叫作作暗反应阶段暗反应阶段。CO2C5 2C3酶光反应和暗反应区别和联系光反应和暗反应区别和联系 光反应阶段光反应阶段光反应阶段光反应阶段暗反应阶段(碳反应)暗反应阶段(碳反应)暗反应阶段(碳反应)暗反应阶段(碳反应)场所场所条件条件物质变化物质变化能量变化能量变化联系联系项目项目项目项目叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质叶绿体基质光、色素、酶光、色素、酶多种酶多种酶2H2H2 2O OO O2 2+4NADPH+4NADPHADP+Pi+ADP+Pi+能量能量ATPATP光能光能ATPATP、NADPHNADPH中中的的化学能化学能A
8、TPATP、NADPHNADPH中的化学能中的化学能糖糖类中的化学能类中的化学能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATPATP和和NADPHNADPH暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供ADPADP、PiPi、NADPNADP+等原料等原料2C2C3 3COCO2 2+C+C5 52C2C3 3NADPHNADPH(CH(CH2 2O)+CO)+C5 5ATPATP过程过程过程过程光合作用21.NADPH和ATP的移动途径是什么?从类囊体薄膜到叶绿体基质。从类囊体薄膜到叶绿体基质。2.NADP+和ADP的移动途径呢?从叶绿体基质到类囊体薄膜。从叶绿体基质到类囊体薄膜。3.NADPH的作用?活
9、泼的还原剂;活泼的还原剂;储存部分能量供暗反应阶段利用。储存部分能量供暗反应阶段利用。光合作用中元素的转移2H H的转移:的转移:H2O NADPH(CH2O)C C的转移:的转移:CO2 C3(CH2O)O O的转移:的转移:CO2 C3(CH2O)H2O O2 CO2+H2O光能叶绿体(CH2O)+O2光合作用2叶绿体叶绿体中的色素中的色素可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPHCO2浓度不变NADPH、ATP C3C5(CH2O)光照减弱减少增加减少减少光照增强增加减少增加增加光合作用2叶绿体叶绿体中的色素中的色
10、素可见光可见光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原NADP+NADPH光照不变NADPH、ATPC3C5(CH2O)CO2浓度减少增加减少增加减少CO2浓度增加减少增加减少增加03光合作用影响因素及应用光合作用强度光合作用强度的的表示方法:表示方法:固定或者利用CO2的量制造或产生有机物(糖类)量产生或消耗O2的量单位时间内光合作用 CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用强度光合作用强度:指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的:指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量数量问题:问题:植物植物光合作用制造的糖类光合作用
11、制造的糖类会会全部积累全部积累下来吗?下来吗?光合作用制造的糖类呼吸作用消耗的糖类植物细胞积累的糖类 6CO2+12H2O光能叶绿体 C6H12O6+6O2 +6H2O 6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光合作用速率的测定COCO2 2固定量固定量=CO=CO2 2吸收量吸收量+呼吸呼吸COCO2 2产生量产生量有机物制造量有机物制造量 =有机物积累量有机物积累量 +呼吸消耗量呼吸消耗量总光合速率总光合速率 =净光合速率净光合速率 +呼吸速率呼吸速率O O2 2产生量产生量=O=O2 2释放量释放量+呼吸呼吸O O2 2消耗量消耗量1.如果光合强度用葡萄糖的量表示,那么,“产
12、生”、“合成”或“制造”葡萄糖的量是指总光合强度,而“积累”、“增加”或“净产生”葡萄糖的量则指的是净光合强度。2.如果光合强度用CO2的量表示,那么,“同化”、“固定”或“消耗”CO2的量表示的是总光合强度,而“从环境(或容器)中吸收”或“环境(或容器)中减少”CO2的量则指的是净光合强度。3.如果光合强度用O2的量表示,那么“产生”或“制造”O2的量指的是总光合强度,而“释放至容器(或环境)中”或“容器(或环境)中增加”O2的量则指的是净光合强度。小结:小结:真正/实际/总光合(速率)=呼吸(速率)+净光合(速率)测 量计 算速率速率COCO2 2O O2 2糖类糖类实际/总总总总/真正光
13、合固定、消耗固定、消耗、产生产生制造、生成制造、生成 表观/净净(光下测量植物体)吸收吸收释放释放积累积累呼吸(黑暗中测量)释放/产生吸收消耗净净净净净净总总总总叶绿体(光合作用)叶绿体(光合作用)吸收的吸收的COCO2 2量或者释放的量或者释放的O O2 2量,指的是量,指的是总光合总光合在范围上超过叶绿体的,比如在范围上超过叶绿体的,比如叶肉细胞,叶片,容器叶肉细胞,叶片,容器等就是指净光合等就是指净光合影响影响光合作用光合作用的因素有哪些?的因素有哪些?COCO2 2的浓度的浓度CO2H2O (CH2O)O 2 光能光能叶绿体叶绿体H H2 2O O光:光:光照强度、光质、光照时间光照强
14、度、光质、光照时间温度温度矿质元素(矿质元素(MgMg合成叶绿素)合成叶绿素)影响影响光合作用的因素及实践应用光合作用的因素及实践应用外因:内因:酶的种类、数量酶的种类、数量色素的含量色素的含量叶龄不同叶龄不同P限制因素:限制因素:外因:外因:CO2浓度、温度、浓度、温度、水、矿质元素等水、矿质元素等内因:内因:酶的活性和含量、酶的活性和含量、色素含量色素含量光照强度光照强度光光COCO2 2吸吸收量收量COCO2 2释释放量放量光照强度光照强度OAC光饱和点光饱和点B呼吸速率呼吸速率光照强度光照强度 【光照时间、光质光照时间、光质(光的颜色或光的波长光的颜色或光的波长)】光补偿点光补偿点C光
15、饱和点:植物达到最大光合速率所需光饱和点:植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度要的最小光照强度光补偿点:植物达到光合速率等于呼吸光补偿点:植物达到光合速率等于呼吸速率时,所对应的光照强度。速率时,所对应的光照强度。只只进进行行细细胞呼吸胞呼吸光合光合 呼吸呼吸C C点对应的横坐标:点对应的横坐标:CO2释释放量表明此放量表明此时时的呼吸的呼吸强强度。度。AB段:段:B B点:点:光合作用强度光合作用强度=细胞呼吸强度。细胞呼吸强度。BC段:段:C点点:光合作用强度达到最大值,达到饱和光合作用强度达到最大值,达到饱和增加光照强度光合作用强度不再增加。增加光照强度光合作用强度不再增加。光饱和点
16、光饱和点光照强度对光合作用的影响光照强度0CO2吸收CO2释放ABC阳生植物呼吸速率光补偿点光补偿点 光饱和点光饱和点阴生植物A1B1C1净光合总光合(限制因素:CO2浓度、温度等)DB1:阴生植物呼吸作用较弱,对光的利用能力也不强呼吸C点之前限制光合作用点之前限制光合作用因素是光照强度因素是光照强度 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是2525、3030,如图曲线表示该植物在2525时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到3030的条件下(原光照强度和CO2CO2浓度不变),从理论上讲,图中相应点的移动分别是A.aA.a点上移,b b点左移,m m值增加 B.aB.a点上移,b
17、 b点左移,m m值不变C.aC.a点下移,b b点右移,m m值下降D.aD.a点下移,b b点不移,m m值上升答案:C光光光照强度光照强度阴生植物阴生植物 是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。阳生植物阳生植物 在强光环境中生长发育健壮,在阴蔽和弱光条件下生长发在强光环境中生长发育健壮,在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物育不良的植物称阳性植物阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物1.间作套种2.通过轮作,延长光合作用时间3.通过合理密植,增加光合作用面积4.温室大棚,使用无色透明玻璃5.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光
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- 课件 5.4 光合作用 能量 转化 课时 原理 应用 2022 2023 学年 上学 生物 人教版 必修
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