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(共113张PPT)
第4节　
光合作用与能量转化
第五章　细胞的能量供应
和利用
一 捕获光能的色素和结构
实验 绿叶中色素的提取和分离
不同的色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高的色素随层析液在滤纸上的扩散速度就越快，反之则慢。
1.原理：
①提取色素的原理
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
②分离色素的原理
探究·实践
一、捕获光能的色素
课本98
分离色素的方法：
纸层析法
结合课本98 方法步骤1 提取绿叶中的色素
思考并在课本找出加少量二氧化硅和碳酸钙，无水乙醇的作用
方法步骤：
1、提取绿叶中的色素
（2）加入少许SiO2和CaCO3，
再加入10mL无水乙醇，迅速，充分研磨
（3）将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。
(防止乙醇挥发和色素氧化)
SiO2
有助于研磨充分
CaCO3
防止色素被破坏
无水乙醇
溶解色素
（1）称取5g菠菜叶，剪去主叶脉，
剪碎，放人研钵中。
剪碎
加试剂
研磨
过滤
滤液
防止溶剂挥发，充分溶解色素
课本98
分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。
处理 A B C
SiO2（少量） + + +
CaCO3（少量） － + +
95%乙醇（10毫升） + － +
蒸馏水（10毫升） － + －
注：“+”表示加；“－”表示不加。
溶液颜色 原因
A
B
C
黄绿色
部分叶绿素受到破坏
几乎无色
深绿色
叶绿素不溶于水
大量叶绿素溶于乙醇中
SiO2：有助于研磨得充分； CaCO3 ：防止研磨中色素被破坏；
无水乙醇：溶解色素
结合课本98-99观看绿叶中色素分离实验视频，回答以下问题：
滤纸条为什么要剪去两角？
滤液细线的划线原则？
层析液能否没过滤液细线？
分离后的色素有几种？
防止色素溶解在层析液中，而不能在滤纸上扩散
细、直、齐，干后重复
2.制备滤纸条
将干燥的定性滤纸条一端剪去两角，并在距这一端1cm处用铅笔画一条细横线
剪去两角
使层析液在滤纸条上快速扩散
避免层析液在边缘扩散过快（边缘效应），使其同步到达细线
铅笔线
(二)方法步骤：
课本99
3.画滤液细线
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线。等滤液干后，再画1~2次。
滤液细线
细、直、齐
目的：使分离出的
色素带平整、不重叠
为了积累更多的色素使分离色素带更明显
(二)方法步骤：
课本99
4.分离绿叶中的色素——纸层析法
将适量的层析液倒入烧杯中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用培养皿盖住烧杯口。
注意：不能让滤液细线触及层析液
（防止层析液挥发）
（防止色素溶解在层析液中，而不能在滤纸上扩散）
层析液
培养皿
(二)方法步骤：
（分离色素）
课本99
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
实验结果：
（橙黄色）
（黄色）
（蓝绿色）
（黄绿色）
（含量约占3/4）
（含量约占1/4）
类胡萝卜素
叶绿素
思考：
二.绿叶中色素的提取和分离
最少
较少
较多
最多
最快
较快
较慢
最慢
课本98
色素带的位置反映 大小。
色素带的宽窄反映 多少
溶解度
含量
从上往下依次是：胡 黄 a b
色素种类 色素颜色 色素含量(宽度) 溶解度 扩散速度
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
从上往下依次是：胡 黄 a b
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
最少
较少
最多
较多
最高
较高
较低
最低
最快
较快
较慢
最慢
下
上
色素含量从多到少依次是：a b 黄 胡
考一考
1.下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验原理的叙述，正确的是(　　)
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
B.用无水乙醇将叶绿体中的色素进行分离
C.滤纸条最上面的色素带呈黄绿色
D.溶解度越高的色素随层析液在滤纸上扩散得越快
课后演练
D
碳酸钙
提取色素
层析液
橙黄色
在圆形滤纸的中央点上粘叶绿体的色素滤液，进行色素分析，会得到近似同心环状的四个色素圈，排在最外圈的色素呈（ ）
A.橙黄色 B.黄色 C.蓝绿色 D.黄绿色
实验改进：
圆形滤纸
培养皿
纸捻（层析液沿它上升）
层析液
滤液圆斑
A
【例2】下列关于绿叶中色素的提取和分离实验的相关说法正确的是(　　)
A.提取色素时需使用体积分数为75%的乙醇
B.滤纸条上含量最多的叶绿素a呈现黄绿色
C.叶绿素在层析液中的溶解度比类胡萝卜素大
D.研磨时若不加入碳酸钙,得到的色素带可能只有两条
D
无水乙醇
叶绿素a呈现蓝绿色
小
实验中的注意事项及操作目的归纳
过程 注意事项 操作目的
提取色素 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
研磨时加无水乙醇 溶解色素
加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素
迅速、充分研磨 防止乙醇过度挥发,充分溶解色素
盛放滤液的试管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再重画一至两次 使分离出的色素带清晰分明
滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
【方法规律】
“绿叶中色素的提取和分离”实验中异常实验现象原因分析
(1)滤纸条上色素带颜色较浅:
①未加二氧化硅，研磨不充分;
②加入无水乙醇的量过多;
③实验材料中色素含量较少。
(2)滤纸条上最下面的两条色素带颜色较浅:
①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏;
②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。
(3)滤纸条上色素带重叠:
①滤液细线不直;
②滤液细线过粗。
(4)滤纸条上看不见色素带:
①忘记画滤液细线;
②滤液细线触及层析液，色素溶解到层析液中。
★绿叶中色素的种类
绿叶中的色素有4种，它们可归纳为两大类：
绿叶中的色素
下
上
胡萝卜素(橙黄色)
叶黄素(黄色)
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素b(黄绿色)
类胡萝卜素
（1/4）
叶绿素
（3/4）
这4种色素对光吸收有什么差别呢？
课本98
光谱和色素的吸收光谱
阳光穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带称为光谱。分别让不同颜色的光照射色素溶液，可以得到色素的吸收光谱。
课本98
三棱镜
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
叶绿素溶液
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
三棱镜
红
橙
黄
绿
青
蓝
紫
类胡萝卜素溶液
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
色素的吸收光谱
光谱
叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱
由图可以看出：
①叶绿素a和叶绿素b主要吸收 ；
②胡萝卜素和叶黄素主要吸收 。
课本P99 学科交叉
可见光：400~760nm
紫外光：小于400nm
红外光：大于760nm
光合作用所利用的光都是可见光。
绿叶中的色素几乎不吸收绿光（但不是不吸收）
蓝紫光和红光
蓝紫光
◎旁栏思考：植物工厂里为什么不用发绿光的光源？课本99
课本99
【例4】下图表示叶绿体中色素的吸收光谱(颜色深、浅分别表示吸收量多、少),甲、乙两图分别是(　　)
A.胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱
B.叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱
C.叶黄素、叶绿素的吸收光谱
D.叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
B
【例3】下列有关光合色素的叙述，正确的是(　　)
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光合作用
B.蓝细菌能进行光合作用是因为其叶绿体中含有藻蓝素和叶绿素
C.红外光和紫外光通常可被光合色素吸收用于光合作用
D.黑暗环境中生长的植物叶片呈黄色是由叶绿素合成受阻引起的
典例研析
D
蓝紫光
原核生物，无叶绿体
可见光
(1)不同“薄膜颜色”的透光情况比较
红色薄膜
蓝色薄膜
无色薄膜
白光
根据光谱中不同色素对不同波长的光的吸收特点，思考：
①温室或大棚种植蔬菜时,应该选择什么颜色的塑料薄膜
②阴天或夜间进行人工补光时，应选择哪种光源的灯泡？
结论：塑料大棚应选用无色或白色薄膜
(2)不同灯泡（功率相同）产生光的情况比较
根据光谱中不同色素对不同波长的光的吸收特点，思考：
①温室或大棚种植蔬菜时,应该选择什么颜色的塑料薄膜
②阴天或夜间进行人工补光时，应选择哪种光源的灯泡？
白光灯泡
红光灯泡
蓝紫光灯泡
结论：补光时应使用红光或蓝紫光灯泡
①为什么大多植物的叶片是绿色的？
②为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？
③枫叶为什么是红色的？
秋天时，低温和植物体内积累的可溶性糖有利于液泡中花青素的形成，花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶片呈现红色。
正常叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所以正常叶片总是呈现绿色。
秋天温度降低，叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄。
(1)靠人工光源生产蔬菜有什么好处
提示:①可根据不同植物的需求,植物生长、发育不同阶段的需求,提供适宜波长的光。 ②可以更好地控制光照、温度、湿度等。
(2)植物工厂为什么不用绿色的光源
提示:绿叶中的色素几乎不吸收绿光。
(3)深秋的叶片颜色变黄,此时红光和蓝紫光哪一种更有利于植物进行光合作用 为什么
提示:蓝紫光。秋天温度降低，叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄。而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。
【情境迁移】
红叶谷生态文化旅游区,每至深秋季节,多种树叶变红,形成一道亮丽的风景线。
(1)试从叶片中色素的种类和含量角度分析,秋天树叶变红的原因。
提示:秋天天气转凉,气温降低,叶片中叶绿素含量下降,液泡中花青素的颜色逐渐凸显出来,秋季花青素接近红色。
(2)能否用纸层析法提取液泡中的色素 为什么
提示:不能。液泡中主要是花青素,花青素易溶于水,在有机溶剂中溶解度低,提取液中几乎不含花青素。
影响叶绿素合成的三大因素
叶绿素不稳定，易分解
低温时，叶绿素易被破坏，因而叶片变黄
缺N、Mg→老叶先变黄；Fe→幼叶先变黄
矿质元素
三、叶绿体的结构适于进行光合作用
1.叶绿体的结构：①几层膜？ ②基粒由什么结构组成？
③光合色素分布在哪？光合作用相关酶分布在哪？
课本P100
二、叶绿体的结构适于进行光合作用
1.叶绿体的结构(电镜下)
①
②
③
④
⑤
外膜
内膜
基粒
类囊体
由多个类囊体堆叠而成
含有吸收光能的4种色素及与光合作用有关的酶。
极大地扩展了受光面积
叶绿体基质
含少量DNA和RNA、核糖体、光合作用的酶
——双层膜
极大地扩展了受光面积
★光合色素分布：类囊体薄膜上
光合作用酶分布：类囊体薄膜和基质
课本P100
典例研析
【例5】下图为叶绿体结构示意图，下列叙述错误的是
( 　 )
A.1具有选择透过性
B.叶绿体具有双层膜
C.吸收光能的色素分布在2上
D.与光合作用有关的酶只分布在3中
外膜
D
类囊体
叶绿体基质
2和3
叶绿体释放氧气
讨论1
恩格尔曼此实验的结论是？课本101
2.叶绿体的功能 (课本P100 思考讨论)
把水绵和需氧细菌的临时装片放在无空气空间内。在黑暗中用极细光束照射水绵，发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。若在光亮条件，则细菌分布在叶绿体所有受光部位。
恩格尔曼的实验(一）
黑暗中用极细光束
在光亮条件
讨论 课本P101
2.恩吉尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？
①实验材料选择 和 。
②没有空气的黑暗环境排除了 和 干扰。
③用极细的光束照射，叶绿体上可分为 和
的部位，相当于一组 实验。
水绵的优点是 ；
需氧细菌的优点是 。
④临时装片暴露在光下的实验再一次 。
水绵
需氧细菌
叶绿体呈螺旋式带状，便于观察
可确定释放氧气多的部位
氧气
光
有光照
无光照
对照
验证实验结果
三、叶绿体的结构适于进行光合作用
【思考·讨论】探究叶绿体的功能
恩格尔曼的实验2
用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
讨论3
为何细菌集中在红光和蓝紫光区域？
光合色素主要吸收红光和蓝紫光
讨论4
综上所述，你认为叶绿体有何功能？
吸收光能用于光合作用放氧（P101）
小结 （课本101）
类囊体薄膜上--色素分子
类囊体膜和叶绿体基质-酶
（叶绿体捕获光能，光合作用的基础。）
课本P101
【例6】将竖直放置的水绵和某种需氧细菌的混合溶液放在暗处,白光透过三棱镜照在混合液处,一段时间后,需氧细菌的分布情况最可能是(　　)
A.随机、均匀分布在混合液中
B.集中分布在上下两侧
C.集中分布在中央位置
D.集中分布在溶液的下层
解析:由于叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,因此竖直放置的水绵在上侧红光处及下侧的蓝紫光处光合作用较强,产生的氧气较多,因此需氧细菌在这两处集中分布。
答案:B
典例研析
一、概念检测
1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。
（ ）
(2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。（ ）
(3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。（ ）
练习与应用
课本P101
×
√
×
2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ）
A.所有植物细胞中都含有4种色素
B.有些植物细胞的液泡中也含有色素
C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能
D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类
A
花青素
海洋藻类的颜色
不同颜色的藻类吸收不同波长的光，藻类本身的颜色是它们______的光，
到达深水层的光线主要是_______光
反射
蓝紫
练习与应用（P101）
1.海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象与光能的捕获有关吗？
反射绿光，吸收红、蓝紫光
红藻
绿藻
褐藻
反射红光，吸收蓝紫光较多
波长长
波长短，
能到达深海区域
反射黄光，吸收蓝紫光、绿光
波长适中
绿藻
褐藻
红藻
不同藻类的吸收光谱
二、拓展应用（P101）
2.与传统的生产方式相比，植物工厂生产蔬菜等食物有哪些优势？又面临哪些困难？你对植物工厂的发展前景持什么观点？请搜集资料，结合自己的思考写一篇综述性短文。
练习与应用
与传统生产方式相 ,植物工生产蔬菜可以精确控制植物的生长周期、 长环境、上市时间等,但同时面临技术难度大、操控要求高、需要掌握各种 同蔬菜的生理特性等问题。
课堂总结①
二 光合作用的原理和应用
(1)概念：指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。

(2)反应式： 。
叶绿体
二氧化碳和水
氧气
场 所
条 件
产 物
原 料
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
叶绿体
光能
1
光合作用的概念及反应式
★实质：合成有机物，储存能量
思考:光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
（P102)
19世纪末 科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，_____被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖
1928年 科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖
1937年希尔 在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出______
1941年鲁宾、卡门
1954年阿尔农 在光照下，叶绿体可合成______，这一过程总是与_________相伴随
O2
氧气
水
ATP
水的光解
2
光合作用的探索历程
（课本P102思考讨论）
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。P103
【例1】下列关于探究光合作用原理实验的叙述,错误的是(　)
A.恩格尔曼利用水绵和好氧细菌为材料,证明光合作用的场所是叶绿体
B.希尔证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光
解,产生氧气
C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,证明光合作
用产生的氧来自水
D.阿尔农发现水的光解过程产生ATP
D
叶绿体合成ATP总是伴随着水的光解
【例2】下图为探究光合作用中氧气来源的实验示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量之比是(　　)
解析：氧气中氧元素来源于水，所以A物质是16O2，B物质是18O2，即A物质和B物质的相对分子质量之比为16∶18 = 8∶9。
A.1∶2　　　B.2∶1 C.8∶9 D.9∶8
典例研析
O2
18O2
C
1.关于科学家探索光合作用原理的实验，下列叙述正确的是 (　　)
A.1928年，科学家发现甲醛可以通过光合作用转化为糖
B.希尔反应是指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
C.鲁宾和卡门为植物同时提供H218O和C18O2进行实验，证明了光合作用释放的氧全部来自H2O
D.阿尔农发现，叶绿体合成ATP可以不伴随水的光解
课后演练
B
根据是否需要光能可划分为：
光合作用的过程
光反应
暗反应(也称碳反应)
两个阶段
必须有光才能进行
有光、无光都能进行
P103
1.光反应阶段
光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。
(1)条件：
(2)场所：
(3)物质变化：
(4)能量转化：
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体中光合色素
光能
光、色素、酶
①水的光解：
②NADPH的合成：
③ATP的合成：
NADP+
NADPH
NADP+：氧化型辅酶Ⅱ
NADPH：还原型辅酶Ⅱ
H2O → O2＋H+
光
H+＋NADP＋+2e-→NADPH
ADP + Pi
酶
ATP
ADP＋Pi＋光能 → ATP
酶
光能→ATP和NADPH中活跃化学能
H2O
O2
H+
水在光下分解
H+：质子氢
H+
水在光下分解
课本P103
考一考：光反应阶段
（1）光反应的场所在哪？
（2）吸收光能的物质是？光能被吸收后的作用是什么？
（3）H+的作用是什么？NADPH的作用是什么？
（4）光反应中能量发生了什么变化？
①水的光解 ②ATP的合成
光合色素
H+与NADP＋形成 NADPH
叶绿体类囊体薄膜上
光能→ATP和NADPH中活跃化学能
NADPH ①作为还原剂参与暗反应 ②为暗反应提供能量
H+：质子氢
NADP+：氧化型辅酶Ⅱ
NADPH：还原型辅酶Ⅱ
课本P103
2.暗反应阶段
光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。
在这一阶段，CO2被利用，经过一系列的反应生成糖类。
思考：CO2是如何转变为糖类的？
资料6：20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪反射性14C的去向，最终探明了CO2中的C转化为有机物中的C的途径，这一途径称为卡尔文循环。
实验方法：同位素标记法
课本P104
2.暗反应阶段
光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。
(1)条件：
(2)场所：
(3)物质变化：
(4)能量转化：
多种酶、NADPH、ATP
叶绿体基质
①CO2的固定：
CO2＋C5 → 2C3
酶
CO2
C5
固 定
2C3
NADP+
酶
NADPH
能量
ADP+Pi
酶
ATP
能量
还原
(CH2O)
淀粉、蔗糖
供氢
多种酶 参与催化
②C3的还原：（伴随ATP和NADPH的水解）
2C3━━━━→(CH2O)＋C5
酶
NADPH、ATP
ATP和NADPH中活跃的化学能
→糖类等有机物中稳定的化学能
卡尔文循环
C5：五碳化合物
C3：三碳化合物
课本P104
ATP
NADPH
光能
叶绿体
中的色素
O2
H2O
水的光解
H+
ADP+Pi
NADP+
CO2
2C3
C5
(CH2O)
多种酶
参加催化
还
原
固
定
酶
酶
供氢
供能
供能
光反应阶段
（叶绿体类囊体薄膜）
光能→ATP和NADPH中活跃化学能
暗反应阶段
（叶绿体基质）
→糖类等有机物中稳定化学能
联系：①光反应阶段为暗反应阶段提供 ，
②暗反应阶段为光反应阶段提供 原料。
ATP 和 NADPH
ADP、Pi和NADP+
3.光合作用的过程图解
★★★
记住
练习与应用
课本P106
1. 依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。
(1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。（ ）
(2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。（ ）
(3)影响光反应的因素不会影响暗反应。（ ）
√
×
×
练习与应用
3. 根据光合作用的基本过程填充下图。
叶绿体
中的光合色素和酶
O2
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C5
2C3
（叶绿体类囊体薄膜）
（叶绿体基质）
课本P106
5.光合作用过程中,不在类囊体薄膜上进行的是(　　)
A.ADP变成ATP
B.氧气的生成
C.CO2的固定和C3还原
D.NADPH的产生
C
叶绿体基质
光反应阶段
暗反应阶段
条件
场所
物质变化
能量变化
光、色素、酶
不需光、酶、NADPH、ATP
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质中
水的光解； ATP、NADPH的生成
CO2的固定； C3的还原
ATP、NADPH
活跃化学能
有机物中稳
定化学能
光反应为暗反应提供 和 ；
暗反应为光反应提供 和 等原料
联系
3
光反应与暗反应的比较
光能→ATP、NADPH
中的化学能
ATP
NADPH
ADP、Pi
NADP+
2.关于自然界中的光合作用，下列叙述错误的是(　　)
A.光反应需光，不需要酶，暗反应不需要光，需多种酶
B.光反应在叶绿体的类囊体薄膜上进行，暗反应在叶绿体的基质中进行
C.光反应将水分解为H+和氧，H+与NADP+结合生成的NADPH将参与暗反应
D.光反应吸收光能形成ATP，暗反应将ATP中的化学能储存在有机物中
课后演练
A
典例研析
【例3】下图表示光合作用的过程，其中Ⅰ、Ⅱ表示光合作用的两个阶段，a、b表示相关物质。下列叙述正确的是(　　)
A.物质a表示NADPH
B.物质b表示C3
C.阶段Ⅰ表示暗反应
D.阶段Ⅱ表示光反应
A
光反应
暗反应
NADPH
ATP
5.光合作用中元素的去向分析
CO2 + H2O
叶绿体
光能
(CH2O) + O2
①H的转移：
②C的转移：
③O的转移：
H2O
NADPH
光反应
(CH2O)
暗反应
CO2
2C3
CO2的固定
(CH2O)
C3的还原
H2O
CO2
O2
光反应
(CH2O)
暗反应
（暗反应）
（光反应）
（暗反应）
（光反应）
2. 如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（ ）
A. CO2→叶绿体→ADP
B. CO2→叶绿体→ATP
C. CO2→乙醇→糖类
D. CO2→三碳化合物→糖类
练习与应用
D
课本P106
6.光合作用过程中物质含量的变化规律
讨论：当条件改变时，短时间内C3、C5、NADPH、ATP 以及(CH2O)合成量会有何变化？
分析方法：需从物质的合成和消耗两个方面综合分析。
条件变化 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O)
光照变强， CO2供应不变
光照变弱， CO2供应不变
增多
减少
增多
增多
减少
增多
减少
减少
Ⅰ表示光反应，
Ⅱ表示CO2的固定，
Ⅲ表示C3的还原
条件变化 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O)
光照不变， CO2供应增多
光照不变， CO2供应减少
增多
减少
减少
增多
减少
增多
增多
减少
6.光合作用过程中物质含量的变化规律
讨论：当条件改变时，短时间内C3、C5、NADPH、ATP 以及(CH2O)合成量会有何变化？
分析方法：需从物质的合成和消耗两个方面综合分析。
Ⅰ表示光反应，
Ⅱ表示CO2的固定，
Ⅲ表示C3的还原
条件变化 C3 C5 NADPH和ATP (CH2O)
光照变强， CO2供应不变
光照变弱， CO2供应不变
光照不变， CO2供应增多
光照不变， CO2供应减少
6.光合作用过程中物质含量的变化规律
规律总结：①C3和C5的变化 ；
②C5和NADPH、ATP的变化 ；
③(CH2O)变化：对光合作用有利，(CH2O)合成 ，
反之则 。
相反
一致
增多
减少
增多
减少
增多
增多
减少
增多
减少
减少
增多
减少
减少
增多
减少
增多
增多
减少
【例4】正常生长的绿藻光照培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩住，此后绿藻细胞的叶绿体内不能发生的现象是(　　)
A.O2的产生停止
B.ATP含量上升
C.C5的生成减慢
D.C3的还原减慢
典例研析
B
下降
【例3】(2022·广东普宁)如图为叶绿体结构与功能示意图,下列说法正确的是(　　)
A.结构A中的能量变化是光能转变为NADPH和ATP中活跃的化学能
B.供给14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C5→甲→C3
C.结构A释放的O2可进入线粒体中,参与有氧呼吸第二阶段的反应
D.如果突然停止CO2的供应,短时间内C3的含量将会增加
A
CO2→C3→甲
三
下降
3.下图表示植物光合作用的一个阶段,下列叙述正确的是 (　　)
A.该反应的场所是类囊体的薄膜
B.C3生成(CH2O)需要NADPH、ATP和多种酶
C.提高温度一定能促进(CH2O)的生成
D.无光条件有利于暗反应进行
课后演练
B
叶绿体基质
如果在最适温度下提高则是降低糖类的合成
无光条件下,光反应不能进行,不能为暗反应提供NADPH和ATP,不利于暗反应的进行
暗反应阶段
① ；
② ；
③ 。
单位时间内光合作用
四、光合作用原理的应用
1.光合作用强度
是指植物在 内通过光合作用制造 。
单位时间
糖类的数量
也叫做光合速率
用一定时间内 或 的数量来定量表示。
(1)概念：
(2)表示方法：
CO2固定量
有机物(糖类)生成量
O2产生量
原料消耗
产物生成
课本P105
项目 常用表示方法 O2产生速率 CO2固定速率 有机物产生速率
O2释放速率 CO2吸收速率 有机物积累速率
黑暗中 O2吸收速率 黑暗中 CO2释放速率 有机物消耗速率
(制造、生成)
植株观察或检测到的指标为净光合速率
总(真正)
光合速率
净(表观)光合速率
呼吸速率
叶肉细胞
辨析总光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率（记）
2.影响光合作用强度的因素
CO2 + H2O
叶绿体
光能
(CH2O) + O2
(2)CO2的浓度
(3)水分
(1)光：光照强度★、光质、光照时间
(5)矿质元素（Mg 合成叶绿素）
(4)温度(酶活性)
Ⅰ. 内因：叶龄不同、酶的种类和数量、色素的含量等
Ⅱ. 外因：环境因素对光合作用的影响★★★
课本P105
1.影响植物光合作用的因素有很多,下列对光合作用影响最小的是 (　　)
A.叶绿体色素的含量　　　
B.五碳化合物的含量
C.氮气的含量
D.二氧化碳的含量
C
如：光照强度增大，光反应速度 ，产生的NADPH和ATP ，使暗反应中还原过程 ，从而使光合作用产物 。
影响光合作用的环境因素及应用
(1)光照强度★★★
光照强度通过影响植物的 反应，
制约 的产生，
进而影响 反应。
光
NADPH和ATP
暗
加快
增多
加快
增加
Ⅰ. 原理：
叶绿体
线粒体
Ⅱ.曲线分析：
A
B
光照强度
O
CO2
吸收
C
CO2
释放
A点：光照强度为 ，只进行 。
此时的CO2释放量代表
。
细胞呼吸
呼吸速率(细胞呼吸强度)
0
只呼吸不光合，
植物从外界吸收O2，
向外界释放CO2
呼吸速率
黑暗中
(1)光照强度★★★
Ⅱ.曲线分析：
A
B
光照强度
O
CO2
吸收
C
CO2
释放
随光照强度增大，光合作用强度也逐渐 ，细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，则CO2释放量逐渐 。
增大
减少
光合速率 < 呼吸速率，
植物从外界吸收O2，
向外界释放CO2
(1)光照强度★★★
AB段：
开始光合作用
光合、呼吸并存
A
B
光照强度
O
CO2
吸收
C
CO2
释放
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度
细胞呼吸强度。则B点对应的光照强度称为 。
等于
光补偿点
光补偿点
光照强度>光补偿点时，植物才能正常生长。
光合速率 = 呼吸速率，
植物不与外界发生气体交换。
(1)光照强度★★★
Ⅱ.曲线分析：
A
B
光照强度
O
CO2
吸收
C
CO2
释放
光补偿点
BC段：随着光照强度不断增大，光合作用强度不断 ，达到C点之后 。
增大
(C点之后限制因素：色素、酶的数量、CO2浓度、温度等)
光合速率 > 呼吸速率，
从外界吸收CO2，
向外界释放O2。
此时植物可更新空气。
不再增大
(1)光照强度★★★
D
光饱和点
C点：光合作用强度达到 。
则C点对应的光照强度
D点：称为 。
B点之后：
开始从外界吸收CO2
最大
光饱和点
光合作用达到最大时
所需的最小光照强度
Ⅱ.曲线分析：
A
B
光照强度
O
CO2
吸收
C
CO2
释放
D
光补偿点
光饱和点
①间作套种；②合理密植，增加受光面积；
③温室大棚阴天补光可以增加光合作用强度。
阳生植物
阴生植物
A'
B'
C'
D'
(1)光照强度★★★
光补偿点、光饱和点： 阳生植物>阴生植物
Ⅲ.应用：
【例6】某绿色植物的CO2吸收量随光照强度的变化如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用
B.曲线BC段表示绿色植物细胞呼吸不断增强
C.B点时植物光合作用强度等于细胞呼吸强度
D.A点代表黑暗条件下，绿色植物无氧呼吸强度
典例研析
C
光合作用
不断增强
细胞呼吸
1.通过实验测得一片叶子在不同光照强度下CO2吸收和释放的情况如下图所示。图中所示细胞发生的情况与曲线中ab段(不包括a、b两点)相符的一项是(　　)
A
ab段
光合速率<呼吸速率
释放CO2，吸收O2
a点
只进行呼吸作用
释放CO2，吸收O2
b点
光合速率=呼吸速率
不与外界进行气体交换
光补偿点
光合速率>呼吸速率
吸收CO2，释放O2
b点之后(bc段)
A
B
光照强度
O
CO2
吸收
C
CO2
释放
辨析总光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系
D
光补偿点
光饱和点
呼吸速率
净光合速率 (表观光合速率)
真正光合速率(总光合速率)
真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
★★★
测定方法：
（1）绿色组织在 条件下只进行呼吸作用，测得的数据为 速率（ 点）。
（2）绿色组织在有光照条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为 速率。
（3）总(真正)光合速率＝ ＋ 。
A
黑暗
净光合
净光合速率
呼吸
不能直接测量
呼吸速率
黑暗下测量
光照下测量
Ⅱ.曲线分析：
(2)CO2浓度★
Ⅰ.原理：CO2影响 反应阶段，制约 的形成。
暗
C3
A点： ，
(即光合速率 呼吸速率时的CO2浓度)
A′点：进行光合作用所需CO2的 。
B点和B′点：光合作用强度 ，对应的CO2浓度(C点和C'点)都表示 。
CO2补偿点
等于
最低浓度
CO2饱和点
①农业生产上“正其行，通其风”；②增施农家肥(有机肥)，增大CO2浓度。
Ⅲ.应用：
最大
C
C'
5.为提高温室栽培的茄子的产量,可采取的措施不包括(　　)
A.增施氮肥和磷肥,促进茎、叶生长,以增大光合作用面积
B.提高温室中CO2浓度,以提高光合作用速率
C.高密度栽植,以增加个体数量
D.适当延长光照时间
C
(3)温度★
Ⅰ.原理：温度通过影响 ，进而影响光合作用。
酶活性
Ⅱ.曲线分析：
B点时光合速率 ，此点对应的温度为光合作用有关酶的 。
最适温度
最大
植物体内的酶最适温度在40~50℃之间，温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。
Ⅲ.应用：
①适时播种；②温室种植时，适当增加昼夜温差，保证植物有机物的积累；③植物“光合午休”现象。
白天升温到光合作用最适温度，提高光合速率；夜晚适当降温，降低呼吸速率
（主要制约暗反应）
3.在大棚栽培蔬菜过程中，不能提高光合作用强度的措施是( )
A.适当降低夜间温度
B.适时通风透气
C.适时增施有机肥
D.适当提高光照强度
A
只能抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，提高产量
(4)水分
Ⅰ.原理：
水既是光合作用的原料，植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
Ⅱ.应用：
合理灌溉
(5)矿质元素
Ⅰ.原理：
Ⅱ.应用：
Mg：叶绿素的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
K：促进光合产物向贮藏器官运输
合理施肥
【例5】下列有关植物光合作用的应用的叙述，错误的是(　　)
A.雨天的大棚中适当增加人工光照有助于提高光合作
用强度
B.冬季晴天的中午在大棚中适当增加CO2的供应有助
于提高光合作用强度
C.夏季雨天的农田，升高温度有助于提高光合作用强度
D.立秋后的农田，适当施用农家肥有助于提高光合作用
强度
典例研析
C
增强光照
自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。
化能合成作用
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
CO2+H2O （CH2O） + O2
化学能
硝化细菌
课本P106
光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
区别 能量来源
代表生物 绿色植物
相同点 都能将 等无机物合成有机物 光能
无机物氧化释放出的化学能
硝化细菌
CO2和H2O
CO2+H2O （CH2O） + O2
化学能
硝化细菌
根据获取有机物方式不同，可以将生物分为：
异养生物(人、动物、真菌、大部分细菌)
营养类型
自养生物
光能自养生物(绿色植物、光合细菌)
化能自养生物(硝化细菌、硫细菌)
只能利用环境中现成的有机物来维持生命活动。
以CO2和H2O(无机物)为原料合成糖类(有机物)，糖类中储存着的能量。
12.下列有关化能合成作用的叙述，正确的是(　　)
①不利用光能　②利用环境中物质氧化释放的能量　
③在叶绿素作用下　④将H2O和CO2合成有机物　
⑤储能不多，对自然界作用不大　⑥属异养型
A.①②④ B.①②③
C.①④⑤ D.②④⑥
D
练习与应用
课本P106
二、拓展应用 1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
(1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是：
(2)10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是：
(3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是：
光照强度逐渐增大
此时温度很高，蒸腾作用很强，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，导致光合作用暗反应受到抑制。
“光合午休”现象
光照强度不断减弱。
练习与应用
二、拓展应用 1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
(4)从图中看出，限制光合作用的因素有_________________。
(5)依据本题信息，提高绿色植物光合作用强度的措施有：
可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。
光照强度、温度
课本P106
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究·实践
(二)实验原理：
探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)叶片含有空气，上浮
叶片下沉
O2充满细胞间隙，叶片上浮
抽气
光合作用
产生O2
(2)根据单位时间内小圆形叶片浮起的数量的多少，
探究光照强度与光合作用强度的关系。
(一)实验目的：
(3)分析实验变量：
探究光照强度对光合作用强度的影响
③无光变量有哪些？如何控制？
①自变量是什么？如何控制自变量？
②因变量是什么？怎样观察或检测因变量？
光照强弱
不同瓦数的灯
或相同瓦数台灯离实验装置的距离
光合作用强度
相同时间圆形小叶片浮起的数量
CO2量、温度等
要求相同且适宜
探究环境因素对光合作用强度的影响
(三)方法步骤：
1.打孔：取生长旺盛的绿叶，
用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片
2.将圆形小叶片置于注射器内，重复拉动活塞几次，
使叶片内的气体逸出
（避开大的叶脉）
光合作用旺盛
3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存
（叶片全部沉到水底）
防止实验前叶片进行光合作用，干扰实验结果
4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水
(用1%~2%的NaHCO3溶液提供CO2)
(三)方法步骤：
保证叶片光合作用所需CO2的供应。
(三)方法步骤：
5.分组实验：向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，
然后分别置于强、中、弱三种光照下
实验中，可用5 W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度
控制自变量
(三)方法步骤：
6.观察并记录结果：
同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。
检测因变量
项目　 　 烧杯　 　 圆形 小叶片 加富含CO2 的清水 光照 强度 叶片浮起数量
1 10片 20 mL 强
2 10片 20 mL 中
3 10片 20 mL 弱
多
中
少
(四)实验结论：
在一定范围内，随着光照强度不断增强，
光合作用强度也不断增强。
(五)实验思考：
1.除可以通过比较同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量来比较各装置中光合作用的强度外，还可以通过哪项指标来进行比较
还可以通过比较各装置中叶片全部上浮所需要的平均时间来比较各装置中光合作用的强度。
(五)实验思考：
2.本实验用的是LED灯，如果用白炽灯进行实验，为了最大限度地排除无关变量的影响，实验改进如下图所示:
将盛水玻璃柱放在灯与试管之间的作用是：　　
排除光照引起的温度变化对实验结果的影响
3.延伸思考：
若要探究CO2浓度对植物光合作用的影响，如何对本实验进行改造
(五)实验思考：
提示:设置光照强度相同、NaHCO3溶液质量分数不同的三组实验，通过观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量，探究CO2浓度对植物光合作用的影响。
无关变量
控制自变量：
提供不同的CO2浓度
检测因变量
3.使叶片细胞间隙的空气溢出后。放入盛有新制的冷开水的锥形瓶中，研究环境因素对光合作用强度的影响。下列可以说明光照对光合作用影响的是(　　)
1 光照 20 ℃水浴 新制的冷开水
2 厚纸遮光 20 ℃水浴 加少许NaHCO3粉末
3 光照 冰水降温 加少许NaHCO3粉末
4 光照 20 ℃水浴 加少许NaHCO3粉末
A. 1号与3号　　　 　 B. 2号与4号
C. 3号与4号 D. 1号与4号
实战演练
B
光合作用的原理和应用
光合作用
光合作用应用
概念
反应式
探究历程
影响因素：光照、温度、二氧化碳、
水分、矿质元素
硝化细菌
光合作用原理
过程
光反应：类囊体薄膜
暗反应：叶绿体基质
化能合成作用
CO2 + H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
实质：合成有机物，储存能量
课堂总结②
三 光合作用和细胞呼吸的关系
1.光合作用与细胞呼吸的区别
项目 光合作用 细胞呼吸（有氧呼吸）
场所
条件 只在____下进行 ___光、___光都能进行
反应物
产物
物质变化 无机物→_______ 有机物→________
能量变化 光能→_______(储能) _____的化学能→
_____的化学能(放能)
实质 ____有机物，____能量 _____有机物，_____能量
叶绿体
细胞质基质、线粒体
光
有
无
CO2 、H2O
C6H12O6 、H2O、O2
(CH2O) 、O2
CO2 、H2O
有机物
无机物
化学能
稳定
活跃
合成
储存
分解
释放
2.光合作用与细胞呼吸的联系
NADPH
(1)过程联系
生理过程 光合作用 有氧呼吸 光反应 暗反应 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所
叶绿体基质
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
叶绿体类囊体薄膜
(2)物质联系
2.光合作用与细胞呼吸的联系
光合作用
有氧呼吸
(CH2O)、O2
CO2、H2O
(3)能量联系
光能
光反应
ATP中的活跃化学能
暗反应
有机物中的稳定化学能
光合作用
ATP中的活跃化学能
用于各项生命活动
热能
细胞呼吸
(2022·全国卷Ⅱ，29)下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：
(1)图中①②③④代表的物质依次是________、________、________、________，[H]代表的物质主要是________。
O2
NADP+
ADP+Pi
C5
NADH
光反应
暗反应
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在_________ (填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是______________________________ 。
细胞呼吸
第一阶段
有氧呼吸
第二、三阶段
C和D
在缺氧条件下进行了无氧呼吸
本节内容结束！

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