【生物课件】光合作用与能量转化课件2023-2024学年高一上学期生物人教版必修1.pptx

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1、5.4 光合作用与能量转化光合作用与能量转化5.4.1 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构 能进行光合作用的生物大多数都是绿色植物。能进行光合作用的生物大多数都是绿色植物。这说明他们含有某些特定色素，如果没有这些色素，他们这说明他们含有某些特定色素，如果没有这些色素，他们还能进行光合作用吗？还能进行光合作用吗？玉米幼苗中偶尔会出现玉米幼苗中偶尔会出现白化苗白化苗。白化苗由于。白化苗由于不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就不能进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。会死亡。绿叶中究竟含有哪些与光合作用有关的色素绿叶中究竟含有哪些与光合作用有关的色素呢？我们可以通过一个实验进行探

2、究。呢？我们可以通过一个实验进行探究。【探究探究.实践实践】绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离 u实验原理实验原理：1 1、提取原理：、提取原理：绿叶中的色素能溶解在绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇有机溶剂无水乙醇中。中。2 2、分离原理：、分离原理：绿叶中的色素不只一种，它们都能溶解在绿叶中的色素不只一种，它们都能溶解在层层析液析液中。然而它们在层析液中的中。然而它们在层析液中的溶解度不同溶解度不同。溶解度高的随。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中的色素层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样，绿叶中的色素就会随着层析液在滤纸上的扩散而分开。就会随着层析液

3、在滤纸上的扩散而分开。分离色素的方法叫分离色素的方法叫做做“纸层析法纸层析法”。u材料用具：材料用具：1 1、新鲜的绿叶新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶，为什么要“新鲜”？黄叶可以吗？为什么？）。2 2、无水乙醇无水乙醇（用来做什么？可以用什么替代？）3、层析液层析液（如何配制？用来做什么？）4、二氧化硅二氧化硅（有什么作用？忘记加会造成什么后果？）5、碳酸钙碳酸钙（有什么作用？忘记加会造成什么后果？）6、其他材料（教材第98页）。左图：二氧化硅左图：二氧化硅右图：碳酸钙右图：碳酸钙方法步骤：方法步骤：1 1、提取提取绿叶中的色素：绿叶中的色素：（1）称取）称取5g菠菜叶，菠菜叶，剪碎剪碎，放入，放入

4、研钵中；研钵中；（2）加少许）加少许二氧化硅和碳酸钙二氧化硅和碳酸钙，再加入再加入10mL无水乙醇无水乙醇，进行，进行迅速、迅速、充分充分的研磨。的研磨。（3）将研磨液迅速倒入玻璃漏斗）将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中进行中进行过滤过滤，收集滤液。，收集滤液。（一块单层尼龙布）（一块单层尼龙布）（用棉塞塞紧试管口用棉塞塞紧试管口）思考：思考：得到的色素提取液颜色呈淡绿色的原因有哪些得到的色素提取液颜色呈淡绿色的原因有哪些?研磨研磨不充分，未加入不充分，未加入二氧化硅二氧化硅，或研磨速度太慢，乙醇挥，或研磨速度太慢，乙醇挥发，导致溶解的色素量很少；发，导致溶解的色素量很少；选材不当，未选择选材不当，未

5、选择新鲜绿叶新鲜绿叶或称取的新鲜绿叶量过少；或称取的新鲜绿叶量过少；加入加入无水乙醇无水乙醇的量过多，导致色素溶液被稀释；的量过多，导致色素溶液被稀释；未加入未加入碳酸钙碳酸钙或加入的量过少，导致色素被破坏，主要是或加入的量过少，导致色素被破坏，主要是叶绿素被破坏。叶绿素被破坏。铅笔线铅笔线2 2、制备滤纸条：、制备滤纸条：将干燥的定性滤纸剪成滤纸条，在将纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。3 3、画滤液细线：、画滤液细线：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀画出一条细线，等滤液干后再重复画一到两次。要求：细、直、齐。（重复23次，是为了在滤液细线处积累更多的色素，

6、使分离后的色素带更明显。）层析液层析液培养皿培养皿滤液细线滤液细线4 4、分离分离绿叶中的色素：绿叶中的色素：将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。注意：注意：层析液不能没及滤液线，防止色素溶解在层析液中。（1）滤纸条上有几条色素带？它们是按什么次序分布的？5 5、观察与记录：、观察与记录：4 4条，从上到下依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素条，从上到下依次为：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a a 和和 叶绿素叶绿素b b。（2）滤纸条上色素带的分布情况说明了什么？滤纸条上有滤纸条上有4 4条色素带说

7、明绿叶中的色素有条色素带说明绿叶中的色素有4 4种种，它们在层析液中，它们在层析液中的的溶解度不同溶解度不同，随层析液在滤纸上，随层析液在滤纸上扩散的快慢不同扩散的快慢不同。色素带的宽窄程度不同，说明色素带的宽窄程度不同，说明不同色素的含量不同不同色素的含量不同。其中，胡萝。其中，胡萝卜素最少，叶绿素卜素最少，叶绿素a a最多。最多。（3）若实验结束时滤纸条上没有出现色素带，可能的原因是什么？忘记画滤液细线；忘记画滤液细线；滤液细线接触到层析液，且时间较长，滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中。色素全部溶解到层析液中。思维拓展：思维拓展：若在圆形滤纸的中央滴一滴色素提取液，

8、再滴加适量若在圆形滤纸的中央滴一滴色素提取液，再滴加适量的层析液，色素会随层析液扩散，会得到近似同心环的的层析液，色素会随层析液扩散，会得到近似同心环的4 4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？绿叶绿叶中的中的色素色素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）约占约占3/43/4，不稳定不稳定约占约占1/41/4，较稳定较稳定绿叶中光合色素的分类：绿叶中光合色素的分类：为什么植物春夏叶子翠绿，为什么植物

9、春夏叶子翠绿，而秋天则叶子是金黄呢？而秋天则叶子是金黄呢？夏季绿叶中叶绿素含量比类胡萝卜素高，呈现绿色。由于叶绿素易受到低温破坏，秋季低温使叶绿素被大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。光合色素通过吸收光能获得能量进行光合作用，光合色素通过吸收光能获得能量进行光合作用，那么不同色素对光的吸收有区别吗？那么不同色素对光的吸收有区别吗？阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱光谱。分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可以得到色素溶液的吸收光谱吸收光谱。光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，

10、颜色不同。一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光。叶绿素提取液叶绿素提取液类胡萝卜素类胡萝卜素提取液提取液蓝紫光蓝紫光和和红光红光色带很暗色带很暗蓝紫光蓝紫光色带很暗色带很暗 实验表明：叶绿素主要吸收实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收类胡萝卜素主要吸收 蓝紫光蓝紫光 。光合色素对光合色素对绿光绿光的吸收量最少。的吸收量最少。思考：思考：1 1、为什么在夏季大多数植物的叶片都是绿色的、为什么在夏季大多数植物的叶片都是绿色的?2 2、用什么颜色的材质搭建的大棚最适于植物进行光合、用什么颜色的材质搭建的大棚最适于植物进行光合作用？什么颜色的大棚中植物光合作用效率最

11、低？为什作用？什么颜色的大棚中植物光合作用效率最低？为什么？么？光合色素对绿光的吸收量最少，大量绿光被反射。光合色素对绿光的吸收量最少，大量绿光被反射。无色透明。绿色。白光可以为植物提供全面的光照，光合无色透明。绿色。白光可以为植物提供全面的光照，光合色素对绿光的吸收量非常少，不利于光合作用的进行。色素对绿光的吸收量非常少，不利于光合作用的进行。应用：应用：植物工厂靠植物工厂靠LEDLED灯提供光灯提供光照或补充光照时，常见的是照或补充光照时，常见的是红红色、蓝色和白色色、蓝色和白色的光源。的光源。色素色素名称名称色素色素颜色颜色相对相对含量含量在层析液中在层析液中的溶解度的溶解度扩散扩散速度

12、速度主要吸主要吸收光谱收光谱胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素光合色素总结：光合色素总结：橙黄色黄色蓝绿色黄绿色最少较少最多较多最大较大较小最小最快较快较慢最慢蓝紫光红光和蓝紫光 1817年，两位法国科学家首次从植物中分离出叶绿素，但当时并不清楚叶绿素在植物细胞中的分布情况。1865年，德国植物学家萨克斯研究叶绿素在光合作用中的功能时，发现叶绿素并非普遍分布在植物的整个细胞中，而是集中在一个更小的结构里，后来人们称之为叶绿体。这些光合色素分布在哪里呢这些光合色素分布在哪里呢？显微结构显微结构（光学显微镜）（光学显微镜）亚显微结构亚显微结构（电子显微镜（电子显微镜44000倍）

13、叶绿体的结构适于进行光合作用叶绿体的结构适于进行光合作用 叶绿体由透明的双层膜包被，内部有许多基粒。每个基粒都由若干个圆饼状的类囊体堆叠而成。吸收光能的4种色素和光合作用所需的酶就分布在类囊体的薄膜类囊体的薄膜上，基粒与基粒之间充满了叶绿体基质。叶绿体内有如此众多的基粒和类囊体，极大的扩展了受光面积。1g菠菜中的类囊体总面积达60m2。恩格尔曼叶绿体除了吸收光能，还有什么功能呢？叶绿体除了吸收光能，还有什么功能呢？资料一：恩格尔曼水绵实验资料一：恩格尔曼水绵实验水绵水绵水绵的叶绿体水绵的叶绿体 该实验的结论该实验的结论是什么？是什么？叶绿体能吸收光叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。能用于光合作

14、用放氧。恩格尔曼的第一个实验：恩格尔曼的第一个实验：恩格尔曼的第二个实验：恩格尔曼的第二个实验：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。该实验的结论是什么该实验的结论是什么？水绵叶绿体上的光合色素水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光主要吸收红光和蓝紫光，在此波长的光的照，在此波长的光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此区域分布。思考：思考：恩格尔曼的实验设计有哪些巧妙之处？恩格尔曼的实验设计有哪些巧妙之处？1.1.实实验材料选择验材料选择 和和 。二者分别有什么优点？。二者分别有什么优点？2.2

15、.“没有空气的黑暗环境没有空气的黑暗环境”排除了排除了 和和 的干扰。的干扰。3.3.用极细的光束照射，叶绿体分为了用极细的光束照射，叶绿体分为了 和和 的部位，形的部位，形成了成了 。4.4.将将临时装片暴露在光下的实验可以对第一个实验的实验结论进行临时装片暴露在光下的实验可以对第一个实验的实验结论进行 。水绵水绵好氧细菌好氧细菌 水绵的水绵的叶绿体较大叶绿体较大，便于观察。好氧细菌的，便于观察。好氧细菌的聚集情况聚集情况可以体现氧气的产可以体现氧气的产生部位和相对含量。生部位和相对含量。氧气氧气光光受光多受光多受光少受光少对照对照验证验证资料资料2 2：在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种

16、进行光合作用必需的在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用必需的酶酶。综合上述资料，叶绿体具有什么功能？综合上述资料，叶绿体具有什么功能？叶绿体叶绿体能够吸收特定波长的光，能够吸收特定波长的光，是进行是进行光合作用的场所光合作用的场所。叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础是什么？叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础是什么？在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的能的色素色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作所必需的多进行光合作所必需的酶酶。1 1、下列关于叶绿体的描述，正确

17、的是（下列关于叶绿体的描述，正确的是（）A A叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的类胡萝卜素主要吸收红光和蓝紫光B B光学显微镜可以观察到光学显微镜可以观察到类囊体类囊体C C叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶叶绿体外表的双层膜上具有叶绿素和酶D D基粒由类囊体堆叠而成基粒由类囊体堆叠而成课堂练习：课堂练习：D2 2、下列关于、下列关于“绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离”实验原理的叙述，实验原理的叙述，正确的是（正确的是（）A A、加入少许二氧化硅可防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏、加入少许二氧化硅可防止在研磨时叶绿体中的色素受到破坏B B、用无水乙醇将叶绿体中的色

18、素进行分离、用无水乙醇将叶绿体中的色素进行分离C C、滤纸条上离滤液细线最远的色素带呈黄绿色、滤纸条上离滤液细线最远的色素带呈黄绿色D D、溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散得越快、溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散得越快D本节小结本节小结绿绿叶叶中中的的色色素素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素b b（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）约占约占3/43/4，不稳定，不稳定约占约占1/41/4，较稳定较稳定5.4.2 5.4.2 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用光合作用的定义：光合作用的

19、定义：一般来说，光合作用是指绿色植物通过一般来说，光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，将将二氧化碳和水二氧化碳和水转化成转化成储存着能量的有机物储存着能量的有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过的过程。程。光合作用的表达式：光合作用的表达式：CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体注：（CH2O）表示糖类。叶绿体如何将光能转化为化学能？又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？为搞清楚这些问题，科学家做过很多实验，我们来看其中的几个：探索光合作用原理的部分实验探索光合作用原理的部分实验资料资料1 1：19

20、19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，COCO2 2分子的分子的C C和和O O被被分开，分开，O O2 2被释放，被释放，C C与与H H2 2O O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。CO2O2C+H2O甲醛甲醛(CH2O)19281928年，科学家发现年，科学家发现甲醛对植物有毒害甲醛对植物有毒害作用，而且作用，而且甲醛不能通过光合甲醛不能通过光合作用转化成糖。作用转化成糖。得出得出初步结论初步结论：氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。：氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。资料资料2 2：19371

21、937年，英国科学家年，英国科学家希尔希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有悬浮液中有H H2 2O O，没有，没有COCO2 2），在光照下可以释放出氧），在光照下可以释放出氧气。气。O2H+离体的叶离体的叶绿体悬浮液绿体悬浮液 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学反应称作希尔反应希尔反应。讨论讨论1 1：希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能说明植物光合作希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否能说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素

22、全部都来自水？为什么？用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？为什么？不能。不能。该实验该实验没有排除没有排除叶绿体中叶绿体中其他物质的干扰其他物质的干扰，也并，也并没有直接观察到没有直接观察到氧元素的转移。氧元素的转移。讨论讨论2 2：希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H H2 2O O，没有合成糖的另一种必需原料，没有合成糖的另一种必需原料COCO2 2，因此，该实验说明，因此，该实验说明水的光解

23、并非必须与糖水的光解并非必须与糖的合成相关联的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。希尔的实验中没有希尔的实验中没有直接观察到氧元素的转移直接观察到氧元素的转移，那么，如何观察那么，如何观察元素的转移？我们有没有学过什么科学方法可以做到这一点呢？元素的转移？我们有没有学过什么科学方法可以做到这一点呢？同位素示踪法（即同位素标记法）同位素示踪法（即同位素标记法）现在我们要研究的是现在我们要研究的是氧原子氧原子在光合作用过程中的转移过程，应在光合作用过程中的转移过程，应该用什么同位素来标记什么物质？如何设置对照？该用什么同位素来标记什么物质？如何设置

24、对照？使用使用1616O O 和和 1818O O，标记二氧化碳和水。，标记二氧化碳和水。一组一组用用 1818O O 标记二氧化碳，水不做标记；标记二氧化碳，水不做标记；另一组另一组用用 1818O O 标记水，标记水，二氧化碳不做标记。二氧化碳不做标记。资料资料3 3：19411941年，美国科学家年，美国科学家鲁宾鲁宾（S.Ruben)S.Ruben)和和卡门卡门（M.Kamen)M.Kamen)用同位用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用1616O O的同位素的同位素1818O O分别标记成分别标记成H H2 21818O

25、 O和和C C1818O O2 2。然后，进行了两组实验：第一组给同种植物提。然后，进行了两组实验：第一组给同种植物提供供H H2 21818O O和和COCO2 2，第二组给植物提供，第二组给植物提供H H2 2O O和和C C1818O O2 2。在其他条件都相同的情况。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是下，第一组释放的氧气都是1818O O2 2,第二组释放的都是第二组释放的都是O O2 2。CO2H218O光照射下的同光照射下的同种植物悬液种植物悬液C18O2H2O18O2O2对比实验相互对照实验结论：实验结论：光合作用释放的氧气中的氧元素光合作用释放的氧气中的氧元素全部来

26、源于水全部来源于水，而并不来，而并不来源于源于COCO2 2。资料资料4 4：美国科学家阿尔农（美国科学家阿尔农（D.Arnon)D.Arnon)在在19541954年发现，在光照下，叶绿体可年发现，在光照下，叶绿体可合合成成ATPATP。19571957年发现，这一过程总是年发现，这一过程总是与水的光解相伴随与水的光解相伴随。综合以上几个实验，可以得出以下结论：综合以上几个实验，可以得出以下结论：1 1、光合作用释放的氧气中的氧元素来自水；、光合作用释放的氧气中的氧元素来自水；2 2、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、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

27、进行的；行的；3 3、叶绿体中、叶绿体中ATPATP的合成总是伴随着水的光解。的合成总是伴随着水的光解。光合作用的过程十分复杂，以上实验探究的是其中的第一阶段。光合作用的过程十分复杂，以上实验探究的是其中的第一阶段。由于该过程由于该过程需要光能需要光能，必须有光才能进行，故被叫做，必须有光才能进行，故被叫做“光反应阶段光反应阶段”。该过程在类囊体的薄膜上进行。该过程在类囊体的薄膜上进行。H H2 2O OO O2 2 +2H+2H+能量能量光照光照叶绿体叶绿体ADP+PiADP+Pi ATP ATPH2O酶酶水的光解水的光解光能光能1.1.光反应光反应类囊体薄膜类囊体薄膜上的色素上的色素酶酶酶

28、酶O2H+,e-NADPHNADP+ATPADP+PiATP的合成的合成光反应阶段：光反应阶段：叶绿体中类囊体的薄膜上。叶绿体中类囊体的薄膜上。1 1、场所：、场所：2 2、条件：、条件：光、光合色素、多种酶。光、光合色素、多种酶。3 3、物质变化：、物质变化：（1 1）水的光解：）水的光解：H2O O2+H+2e-色素色素光能光能（2 2）NADPHNADPH的合成：的合成：2e-+H+NADP+（3 3）ATPATP的合成：的合成：ADP Pi 能量能量酶酶NADPH(供能、还原剂供能、还原剂)ATP（供能）（供能）4 4、能量变化：、能量变化：光能光能酶酶ATPATP、NADPHNADP

29、H中活跃的化学能中活跃的化学能通过以上几个实验，光合作用过程中氧元素的转移已经被探究清通过以上几个实验，光合作用过程中氧元素的转移已经被探究清楚了，那么楚了，那么碳元素碳元素的转移呢？的转移呢？19461946年开始，美国的年开始，美国的卡尔文卡尔文等用等用1414COCO2 2研究了研究了COCO2 2转化为糖的途径：转化为糖的途径：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,给予光照，让小球藻进行光合作用，然后给予光照，让小球藻进行光合作用，然后追踪放射追踪放射性性1414C C的去向的去向。（1 1）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，9

30、0%90%的放的放射性出现在一种射性出现在一种三碳化合物（三碳化合物（C C3 3）中；中；（2 2）在）在5 5秒钟秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放光照后，卡尔文等检测到含有放射性的射性的五碳化合物（五碳化合物（C C5 5）和六碳糖）和六碳糖(C(C6 6)；（3 3）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标记标记的化合物。的化合物。卡尔文卡尔文NADPHNADPH供氢供氢供能供能酶酶ATPATP(供能供能)ADP+PiADP+PiC CO O2 2C C5 52 2C C3 3(C CH H2 2O)O)还原还原固定固定多种酶多种酶参加催化参加催化

31、(淀粉、蔗糖等）淀粉、蔗糖等）酶酶光合作用的暗反应阶段：光合作用的暗反应阶段：光合作用光合作用第二阶段第二阶段的化学反应，的化学反应，有没有光都能进行有没有光都能进行，这个阶，这个阶段叫作段叫作暗反应暗反应阶段。发生的场所是阶段。发生的场所是叶绿体基质叶绿体基质中。中。C C3 3：3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸C C5 5：核酮糖：核酮糖-1,5-1,5-二磷酸（二磷酸（RuBPRuBP）暗反应阶段：暗反应阶段：1 1、场所：、场所：2 2、条件：、条件：3 3、物质变化：、物质变化：4 4、能量变化：、能量变化：叶绿体叶绿体基质基质中中NADPH NADPH、ATPATP、多种酶多种酶、CO

32、CO2 2COCO2 2C C5 5COCO2 2的固定：的固定：C C3 3的还原：的还原：2C2C3 3 (CH (CH2 2O)+CO)+C5 5ATPATPNADPH NADPNADPH NADP+ADP+PiADP+Pi酶酶（糖类等（糖类等有机物）有机物）ATPATP和和NADPHNADPH中中活跃活跃的化学能的化学能有机物中有机物中稳定稳定的化学能的化学能酶酶 2C2C3 3多种酶多种酶参加催参加催化化H H2 2O O水在光下分解水在光下分解O O2 2NADPHNADPHADP+PiADP+PiATPATP光能光能（供氢、供能）（供氢、供能）C CO O2 2C C5 52 2

33、C C3 3(C CH H2 2O)O)还还原原固定固定光合作用过程图解：光合作用过程图解：光反应阶段光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）（叶绿体类囊体薄膜）暗反应阶段暗反应阶段（叶绿体基质）（叶绿体基质）（淀粉、（淀粉、蔗糖等）蔗糖等）酶酶ATPATP和和NADPHNADPH由类囊体薄膜转移至叶绿体基质中发挥作用；由类囊体薄膜转移至叶绿体基质中发挥作用；ADPADP、PiPi和和NADPNADP+由叶绿体基质转移至类囊体薄膜参与下一轮的光反应。由叶绿体基质转移至类囊体薄膜参与下一轮的光反应。光反应与暗反应的区别和联系：光反应与暗反应的区别和联系：比较项目比较项目光反应光反应暗反应暗反应场场 所所条

34、条 件件物质变化物质变化能量变化能量变化联联 系系类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质中叶绿体基质中光、光合色素、多种酶光、光合色素、多种酶NADPH NADPH、ATPATP、多种酶多种酶、COCO2 2水的光解、水的光解、NADPHNADPH和和ATPATP的的合成合成COCO2 2的固定、的固定、C C3 3的还原的还原光能光能 ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能 稳定的化学能稳定的化学能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供 ATP ATP 和和 NADPHNADPH暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供 ADP ADP 和和 PiPi、NADPNADP+光反应和暗反应是一个整体，二者紧密

35、联系，缺一不可。光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系，缺一不可。当光照强度或外界二氧化碳浓度发生变化时，当光照强度或外界二氧化碳浓度发生变化时，C C3 3或或C C5 5的量分的量分别会发生什么样的变化别会发生什么样的变化?在该过程中光反应和暗反应是如何相互在该过程中光反应和暗反应是如何相互影响的？影响的？光合作用的表达式：光合作用的表达式：CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用过程中的光合作用过程中的元素转移元素转移：O O元素元素：H H2 2O OO O2 2C C元素元素：COCO2 2 C C3 3 (CH(CH2 2O)O)和和 C C5 5光合作用的意

36、义：光合作用的意义：把无机物合成为有机物，不仅是植物自身的营养物质把无机物合成为有机物，不仅是植物自身的营养物质,也是人和动物等异也是人和动物等异养生物的食物来源；养生物的食物来源；将光能转换成化学能，贮存在有机物中，为生命世界的生命活动提供了将光能转换成化学能，贮存在有机物中，为生命世界的生命活动提供了能量来源；能量来源；维持了大气成分的相对稳定。维持了大气成分的相对稳定。核酮糖核酮糖-1,5-1,5-二磷酸二磷酸光合作用原理的应用：光合作用原理的应用：光合作用的强度：光合作用的强度：简单来说，光合作用的强度是指植物在单位时简单来说，光合作用的强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造的糖类的

37、数量。间内通过光合作用制造的糖类的数量。光合作用的强度直接关系到农作物的产量，研究影响光合作用强光合作用的强度直接关系到农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。那么哪些因素会影响光合作用呢？度的环境因素很有现实意义。那么哪些因素会影响光合作用呢？只要影响到光合作用的只要影响到光合作用的原料、能量的供应原料、能量的供应的因素，的因素，都可能是影响光合作用强度的因素。都可能是影响光合作用强度的因素。例如：例如：水、二氧化碳水、二氧化碳（环境中的二氧化碳浓度、叶片气孔开闭的情况）、（环境中的二氧化碳浓度、叶片气孔开闭的情况）、光能光能（外界光照的情况如光照强度、光的波长、光照时间等

38、）、（外界光照的情况如光照强度、光的波长、光照时间等）、植物自身植物自身因素因素（光合色素含量、叶绿体的结构和功能、酶的含量和活性等）、（光合色素含量、叶绿体的结构和功能、酶的含量和活性等）、无机无机营养、病虫害、气候条件营养、病虫害、气候条件等。等。探究探究光照强度光照强度对光合作用强度的影响对光合作用强度的影响叶片细胞间叶片细胞间隙含有空气隙含有空气(上浮上浮)叶片细胞间叶片细胞间隙充满水隙充满水(下沉下沉)叶片细胞间叶片细胞间隙充满隙充满O O2 2(上浮上浮)抽气抽气光合作光合作用用产生产生O O2 2实验原理：实验原理：我们可以根据我们可以根据单位单位时间内时间内小圆形小圆形叶片浮起

39、的数量叶片浮起的数量的多少，探究的多少，探究光照强度与光照强度与光合作用强度的关系。光合作用强度的关系。变量分析：变量分析：自变量：自变量：因变量：因变量：无关变量：无关变量：光合作用强度光合作用强度(相同时间内小圆形叶片浮起的数量相同时间内小圆形叶片浮起的数量)光照强度光照强度(不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离)如温度、如温度、COCO2 2浓度等，浓度等，要求要求相同且适宜。相同且适宜。方法步骤：方法步骤：1.1.打孔：取生长打孔：取生长旺盛的绿叶旺盛的绿叶，用直径为，用直径为0.6cm0.6cm的打孔的打孔器打出器打出圆形小叶片圆形小叶

40、片3030片（避开大叶脉）。片（避开大叶脉）。2.2.将圆形小叶片置于注射器内。吸入清水，排出注将圆形小叶片置于注射器内。吸入清水，排出注射器中空气，堵住注射器前端小孔并缓慢拉动活塞，射器中空气，堵住注射器前端小孔并缓慢拉动活塞，抽出叶片内气体抽出叶片内气体。重复。重复2-32-3次。次。3.3.将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。烧杯中待用。4.4.取取3 3只小烧杯，分别倒入只小烧杯，分别倒入富含富含COCO2 2的清水的清水(1%(1%2%2%的的NaHCONaHCO3 3溶液溶液)。5.5.向向3 3只小烧杯中各放入只小烧杯中

41、各放入1010片圆形小叶片，分别置于片圆形小叶片，分别置于强、中、弱强、中、弱光下光下(用用5W5W的的LEDLED灯为光源，通过改变小烧灯为光源，通过改变小烧杯与光源杯与光源距离距离来调节来调节光照强度光照强度)。6.6.观察并记录观察并记录同一时间内同一时间内各实验装置中圆形小叶片浮起的各实验装置中圆形小叶片浮起的数量数量。项目项目 烧杯烧杯 小圆形叶片小圆形叶片加富含加富含COCO2 2的清水的清水光照强度光照强度叶片浮叶片浮起数量起数量1 11010片片20 mL20 mL强强2 21010片片20 mL20 mL中中3 31010片片20 mL20 mL弱弱实验结论：实验结论：在一定

42、范围内，在一定范围内，随着随着光照强度光照强度不断不断增强增强，光合作用强度光合作用强度也不断也不断增强增强。多多中中少少除上述实验角度之外，我们可以换一个角度来进行探究：除上述实验角度之外，我们可以换一个角度来进行探究：(1)(1)该实验的目的是什么？其对照该实验的目的是什么？其对照组是如何设置的？组是如何设置的？(2)(2)图示的装置中，叶片最先浮起图示的装置中，叶片最先浮起来的是哪一组，判断依据是什么来的是哪一组，判断依据是什么？探究温度和光照强度对光合作用的影响；共4组对照。B组，光照强度和温度较适宜。一、一、单因子影响：单因子影响：环境因素对光合作用的影响分析：环境因素对光合作用的影

43、响分析：1 1、光照强度：、光照强度：D吸收吸收COCO2 2释放释放COCO2 20呼吸速率呼吸速率净光合速率净光合速率总光总光合速合速率率B B点：光补偿点点：光补偿点（光合作用（光合作用速率速率等于等于细胞呼吸速率时的细胞呼吸速率时的光照强度）；光照强度）；D D点：光饱和点点：光饱和点（光合作用（光合作用强度不再随光照强度增加而强度不再随光照强度增加而增加时的光照强度）。增加时的光照强度）。应用：应用：(1)(1)间作间作(几种作物同时期播种几种作物同时期播种)、套种套种(几种作物不同时期播种几种作物不同时期播种，生长期有部分重叠，生长期有部分重叠)；(2)(2)轮作轮作(几种作物轮换

44、种植几种作物轮换种植，生长期一般没有重叠，生长期一般没有重叠)；(3)(3)合理密植，合理密植，增加光合作用面积。增加光合作用面积。A A点点：光照强度为：光照强度为0 0，只进行只进行呼吸作用。呼吸作用。间作间作合理密植合理密植套种套种2.CO2.CO2 2浓度浓度：A AB BC CD D0 0COCO2 2浓度浓度吸收吸收COCO2 2释放释放COCO2 2B B点点 ：进行光合作用所需进行光合作用所需COCO2 2的最低的最低浓度浓度C C点：点：COCO2 2补偿点补偿点（表示光合作用速率（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的等于细胞呼吸速率时的COCO2 2浓度）；浓度）；D D点

45、：点：COCO2 2饱和点饱和点（表示在一定范围内，（表示在一定范围内，COCO2 2浓度达浓度达到该点后，光合作用强度不再随到该点后，光合作用强度不再随COCO2 2浓度的增加而浓度的增加而增加）。增加）。应用：应用：(1)(1)多施有机肥或多施有机肥或农家肥农家肥；(2)(2)温室栽培植物时还可使用温室栽培植物时还可使用COCO2 2发生器发生器等；等；(3)(3)大田中还要注意大田中还要注意通风透气通风透气。3.3.温温度度：酶的最适温度酶的最适温度 在最适温度下，植物光合作用速在最适温度下，植物光合作用速率最大。率最大。温度过高时温度过高时植物气孔关闭或酶活性植物气孔关闭或酶活性降低降

46、低，光合速率会减小。，光合速率会减小。夏季晴朗的白天，陆生植物会出现夏季晴朗的白天，陆生植物会出现“午休午休”现象。现象。(1)(1)水是光合作用的原料；水是光合作用的原料；(2)(2)水是体内各种化学反应的介质；水是体内各种化学反应的介质；(3)(3)水直接影响水直接影响气孔的开闭气孔的开闭,间接影响间接影响COCO2 2进入。进入。DEDE段出现原因：段出现原因：夏季晴朗的白天，正午时分温度过夏季晴朗的白天，正午时分温度过高，导致植物部分气孔关闭，使高，导致植物部分气孔关闭，使COCO2 2的的吸收量减少，导致光合作用速率降低。吸收量减少，导致光合作用速率降低。合理灌溉。合理灌溉。4 4、

47、水分：、水分：二、多二、多因子影响：因子影响：5 5、矿质元素：、矿质元素：许多矿质元素是参与光合作用的许多许多矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分重要化合物的组成成分，若缺乏或不足或影响光合作用的进行。如：若缺乏或不足或影响光合作用的进行。如：N N、P P是是NADPNADP+和和ATPATP的重的重要组分；要组分；MgMg是叶绿素的重要组分。是叶绿素的重要组分。在一定范围内在一定范围内，增加必须矿质元素的供应可提高光合速率，但，增加必须矿质元素的供应可提高光合速率，但要避免施肥过多影响植物对水的吸收。农业生产上应根据植物的需要避免施肥过多影响植物对水的吸收。农业生产上应根据植

48、物的需肥规律肥规律适当适当施肥。施肥。在实际生产中，往往是多种因素共同影响光合速率，所以要根据植在实际生产中，往往是多种因素共同影响光合速率，所以要根据植物本身的生理特性，综合考虑各种因素共同作用的后果，制定合理的生物本身的生理特性，综合考虑各种因素共同作用的后果，制定合理的生产规范。产规范。1 1、植物工厂中植物工厂中应如何应如何控制控制各种生产各种生产条件？条件？例如：通过人工光源例如：通过人工光源适当适当提高光照强度、延长光照时间；适提高光照强度、延长光照时间；适时、适量时、适量补充补充无机盐营养；适当提高空气中的二氧化碳浓度；无机盐营养；适当提高空气中的二氧化碳浓度；合理灌溉；白天适当

49、升温，夜合理灌溉；白天适当升温，夜晚适当降温；晚适当降温；避免病虫害的发生等。避免病虫害的发生等。综上所述，请回答：综上所述，请回答：2 2、与大田生产相比，植物工厂有何优点？、与大田生产相比，植物工厂有何优点？几乎不占用耕地，可以人为控制生产条件，使生产几乎不受天气、季节、几乎不占用耕地，可以人为控制生产条件，使生产几乎不受天气、季节、地点等的控制，从而提高生产效率。地点等的控制，从而提高生产效率。植物的叶肉细胞在进行光合作用的同时还在进行呼吸作用，二植物的叶肉细胞在进行光合作用的同时还在进行呼吸作用，二者之间有怎么样的关系呢？者之间有怎么样的关系呢？进行的进行的生理过程生理过程气体转移气体

50、转移情情况况对应的生理状对应的生理状态模型态模型A A点点吸收O2、释放CO2ABAB段段吸收O2、释放CO2B B点点不与外界进行气体交换B B点点以后以后吸收CO2、释放O2D吸收吸收COCO2 2释放释放COCO2 20只进行只进行细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸速率细胞呼吸速率 光合作用速率光合作用速率细胞呼吸速率细胞呼吸速率光合作用速率光合作用速率细胞呼吸速率细胞呼吸速率 光合作用速率光合作用速率呼吸速率呼吸速率净光合速率净光合速率总总光光合合速速率率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 我们能在实验中直接测出总光合速率吗？为什么？如果不能，应该如我们能在实验中直