资源简介

(共34张PPT)
必修一 第五章 第4节
教师：
第4节 光合作用与能量转换（2）
CO2 + H2 O
光能
（CH2O)+ O2
思考：产物中的O2来自CO2 还是 H2 O？
一、光合作用的原理
叶绿体
资料1
（一）探究光合作用原理的部分实验
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。
资料2：希尔反应
水的光解产生氧气。
1.希尔的实验可以得出什么结论？
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？
资料3：鲁宾和卡门实验
同位素标记（示踪）法；
该实验采用了什么实验方法？如何对照？可以得出什么结论？
光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于CO2。
相互对照（即对比实验）；
光照下，水光解同时ADP和Pi合成ATP。
结论：
资料4：阿尔农实验
材料：离体叶绿体
处理：加入ADP、Pi，给予光照
结果：叶绿体生成ATP，且同时水光解产生氧气；
尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
H2O
光能
叶绿体
O2+NADPH +能量
ADP + Pi
ATP
根据是否需要______，这些化学反应可以概括地分为________和________（现在也称为碳反应）两个阶段。
光能
光反应
暗反应
（二）光合作用原理
光合色素
光能
光反应阶段
ATP
ADP + Pi
酶
H++2e-
O2
水在光下分解
H2O
NADPH
NADP+
酶
叶绿体内的类囊体薄膜上
场所：
光、色素、酶等
条件：
光能转变为活跃的化学能贮存在ATP、NADPH中。
能量转换：
物质变化
ADP＋Pi ＋能量 ATP
酶
NADP++H++e- NADPH
酶
H2O O2+H++2e-
光能
向小球藻提供持续的光照加入放射性同位素标记的14CO2；
在不同的时段（3s、5s、10s）内将细胞悬液迅速倾入煮沸的乙醇杀死细胞；
分离溶解物中的分子；
经双向纸电泳和放射性自显影分离等方法分析产物，阐明了暗反应阶段的反应过程；
14CO2 → 14C3 → (14CH2O)和14C5
卡尔文实验
酶
2C3
CO2
C5
（CH2O）
NADPH
光反应阶段
ATP
ADP + Pi
暗反应阶段
叶绿体基质中
有光无光都可以，多种酶等
ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。
场所：
条件：
能量转换：
物质变化
C3的还原：
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
叶绿体
中的色素
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H++2e-
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
光反应
暗反应
NADP+
NADPH
酶
可见光
光反应
暗反应
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
类囊体薄膜
叶绿体基质
1.NADPH和ATP的移动途径是什么？
2.NADP+和ADP的移动途径呢？
3.NADPH的作用？
从类囊体薄膜到叶绿体基质。
从叶绿体基质到类囊体薄膜。
①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量
光反应与暗反应的比较
反应阶段 光反应 暗反应
反应部位
反应条件
物质变化
能量变化
联 系
光合作用实质
类囊体薄膜上
叶绿体基质
必须有光、光合色素、酶
有光或无光均可，多种酶
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物稳定的化学能
把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来
光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
光合作用中元素的转移
①H的转移：
H2O → NADPH→ (CH2O )
②C的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
③O的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
H2O → O2
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
“正其行，通其风”
二、光合作用的原理的应用
“宽窄行种植”
（一）光合作用强度的表示方法
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
固定CO2的量
制造或产生有机物（糖类）量
产生O2的量
单位时间内光合作用
产物的生成量或底物的消耗量！
线粒体
叶绿体
产生O2
释放O2
（可以测得）
叶肉细胞
CO2
吸收CO2
（可以测得）
植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。
实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。
较强光照时
真正(总)光合速率= 净(表观)光合速率 + 呼吸作用速率
真正(总)光合速率= 净(表观)光合速率 + 呼吸作用速率
有机物积累量
CO2吸收量
O2的释放量
消耗有机物的量
黑暗下CO2的释放量
黑暗下O2的吸收量
=
=
=
+
+
+
合成有机物的量
固定或消耗CO2量
产生O2的量
O2
O2
产生量
(真光合速率)
O2释放量(净光合作用)
CO2
CO2
固定量
(真光合速率)
CO2吸收量(净光合作用)
CO2的浓度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
H2O
光：光照强度、光质、光照时间
矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）
外因：
内因：
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
温度
（二）影响光合作用的因素
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
自变量：
因变量：
光合作用强度
检测方法
控制方法
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
阅读P105，找出以下关键信息：
注射器的作用：
实验材料：
圆形小叶片
排出圆形小叶片中的气体
光照（强度、光质）、温度、CO2浓度等
CO2的吸收：可以用红外线CO2传感器测量
O2的释放：小叶片浮起数量法
有机物合成：淀粉含量测量法
探究光照强度对光合作用的影响实验
A:只进行呼吸作用
B：光合作用=呼吸作用
BC：光合作用>呼吸作用
AB：光合作用<呼吸作用
光饱和点
光补偿点
D
1.光照强度
讨论：1.C点之前和之后限制光合作用因素分别是？
应用：合理密植、间作套种、适当剪枝
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
A点：
对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。
CO2补偿点
光合作用速率＝呼吸作用速率
最大光合作用强度
B点：
C点：
对应的D点为CO2饱和点
2.CO2浓度
讨论：C点之后光合速率的限制因素有哪些？（提示：外因、内因）
外因：主要为光照强度和温度，
内因：酶的数量和活性。
1.多施有机肥或农家肥；
2.温室栽培可使用CO2发生器等；
3.大田中还要注意通风透气。
应用：
3.温度
O
温度
A
光合速率
B
C
原理：
温度通过影响 影响光合作用主要制约 反应。
温度过高时植物 ，光合速率会减弱。
1.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温，从而提高作物产量（有机物积累量）。
2.解释植物“午休”现象。
应用：
酶的活性
暗
气孔关闭
4.矿质元素
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分；
P：NADP+和ATP的重要组分；
K：促进光合产物向贮藏器官运输，如淀粉的运输；
Mg：叶绿素的重要组分。
应用：合理施肥
讨论：矿质元素含量过高对植物的生长会造成什么影响？
原理：
水既是光合作用的 ，又是体内各种化学反应的 ，直接影响光合作用速率；
水分还能影响气孔的 ，间接影响 进入叶片，从而影响光合作用速率。
5.水
应用：合理浇灌
原料
介质
开闭
CO2
自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
曲线分析：Q点之前限制因素为横坐标所表示的因子，当到Q点时，想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
多因素对光合作用影响的分析
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的合成作用。例如：硝化细菌。
三、化能合成作用
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2 2HNO3+能量
CO2+ H2O (CH20)+O2
讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？
异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
自养生物：以无机物转变成为自身的组成物质。
总结
1.判断题：
(1) 光反应为暗反应提供[H]和H2O ( )
(2) 破坏叶绿体外膜后，O2不能产生 ( )
(3) 离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应 ( )
(4) 光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的 ( )
(5) 番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强度会降低，暗反应强度也降低 ( )
(6) 大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C5和ATP含量都会升高 ( )
课后习题
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
CO2浓度不变 NADPH、ATP C3 C5 （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
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
光照不变 NADPH、ATP C3 C5 （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
2.如图为在某种光强度和一定温度下，不同二氧化碳浓度影响某绿色植物O2的释放量（单位叶面积 每小时）绘制成的相应曲线．下列分析不正确的是（ ）
C
A．该植物的呼吸速率为40（O2吸收量mg/h）
B．当二氧化碳浓度为100ppm时，该植物光合速率等于40（O2释放量mg/h）
C．当二氧化碳浓度超过400ppm后，该植物有机物积累量随时间增加而不再增加
D．当二氧化碳浓度为500ppm时，如需提高光合速率，可增加光照和适当提高温度
3.如图是在光照条件下，小麦叶肉细胞内发生的生理过程。
①～⑤为生理过程，a～h为物质名称，请回答：
(1)物质a分布在叶绿体的________________，物质b～g依次为 b　　　 、c 　　　　、d　　　　、e 　　　、f　　　　、g　　　　。
类囊体薄膜上
ATP
C5
[H]
O2　　
CO2
ADP
4.如图是密闭玻璃罩内的植物一天中光合速率的变化曲线图。
(1)CO2浓度增加的原因是:
(2)CO2浓度下降的原因是:
(3)光合作用的起始点是 ,光合速率等于呼吸速率的点是_____；经过一昼夜的时间，该植物是否生长？____。判断的依据是:
光合速率＜呼吸速率
光合速率＞呼吸速率
C
D、H
否

展开更多......

收起↑