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(共30张PPT)
第4节 光合作用与能量转化
第5章 细胞的能量供应和利用
光合作用的定义？
光合作用的简易方程式？
光合作用的整体反应方程式？
什么是希尔反应？
鲁宾和卡门如何做实验的？
鲁宾和卡门用同位素标记法得到的结论？
阿尔农的发现？
怎样将光合作用分为两个阶段？
光反应阶段的场所？
光反应阶段的物质变化？
光反应阶段的能量变化？
卡尔文用什么方法证明了碳循环？
小球藻是什么生物？
暗反应阶段的场所？
暗反应的物质变化？
暗反应的能量变化？
光合作用中的C3和C5是指什么物质？
光合作用的图解？
光反应和暗反应在物质变化和能量转化方面的联系？
光合作用的产物都有什么糖？
绿叶中色素提取和分离的实验材料？
绿叶中色素提取的原理？
提取色素时如果没有无水乙醇，可用什么代替？
绿叶中色素提取实验中需要向研钵中加入哪些物质？他们作用分别是？
绿叶中色素分离的原理？分离方法？
过滤时能否用滤纸代替单层尼龙布？
画滤液细线时要注意什么？
将滤纸条放入装有层析液的烧杯中时要注意什么？为什么要这样操作？
滤纸条上从上到下色素的种类及颜色？
某实验小组得到的色素提取液颜色过浅，可能的原因有哪些？
绿色植物光合色素分类？功能？各色素主要吸收什么光？
叶片为什么多为绿色？为什么秋天叶片变黄？
吸收光能的色素分布在哪？
为增加蔬菜产量，应该选红色、蓝色还是无色的大棚塑料薄膜？为什么？
恩格尔曼的实验用了什么实验材料？有什么好处？
恩格尔曼的实验可以得出叶绿体的功能？
希尔实验结论？能否确定O2全部来自H2O ？能否说明水的光解与糖的合成不是同一个反应？
鲁宾和卡门的实验方法？实验思路？实验结论？是否有对照组？
光合作用强度是指？
影响光合作用的因素有哪些？（从原料、动力、叶绿体方面回答）
探究环境因素对光合的影响实验中，怎样使圆形小叶片沉到水底？
NaHCO3在探究光合作用影响因素实验中的作用？
光照强度影响光合强度的曲线中，曲线起始点，光补偿点，光饱和度代表的含义？
什么是净光合？
怎样增加CO2浓度？
光合午休的原因？
从温度角度说明怎样提高温室作物的产量？
哪些生物是自养生物？为什么？
硝化细菌为什么是自养生物？
1
光合作用的概念及反应式
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。
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
产物
6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O
叶绿体
光能
涉及到计算的反应式:
光能如何转化为化学能？
如何将化学能储存在糖类等有机物中？
光合作用释放的氧气是来自原料中的水还是二氧化碳呢？
糖类
3
光合作用过程
（1）光反应
H2O
类囊体薄膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
光、色素、酶
叶绿体内的类囊体薄膜上
水的光解：
H2O O2 +2H++2e-
光能
ATP的合成：
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
光能转变为活跃的化学能
场所：
条件：
物质变化
能量变化
H+
NADPH的合成： H++NADP+ +2e- NADPH
NADP+
+
NADPH
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
色素
水分解为氧和H+的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP+与H+结合形成NADPH
3
光合作用过程
(2)暗反应
CO2
C5
五碳化合物
CO2的固定
三碳化合物 2C3
叶绿体基质
多种酶
糖类
ATP
NADPH
(CH2O)
C3的还原
叶绿体的基质中
场所：
NADPH 、ATP、酶
条件：
CO2 的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3 的还原：
ATP
ADP+Pi
活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能
2C3 (CH2O)
酶
糖类＋C5
物质变化
能量变化：
NADP+
NADPH
光合作产物有一部分是淀粉，还有一部分的是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
3
光合作用过程
P106:尝试构建光合作用过程模型
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
P104思考讨论:光反应阶段和暗反应阶段的比较
光反应阶段 暗反应阶段
所需条件
进行场所
物质 变化
能量 转化
物质联系 能量联系 类囊体的薄膜上
叶绿体的基质中
必须有光
有光或无光均可
光能转化成ATP和NADPH中活跃的化学能
光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。
光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
水光解为O2和H+；
ATP和NADPH的合成
CO2的固定； C3的还原；
ATP和NADPH的分解
ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
3
光合作用过程
NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
光照减弱，CO2不变
光照增强，CO2不变
光照不变，CO2减少
光照不变，CO2增加
减少
增加
减少
减少
增加
增加
减少
减少
增加
增加
增加
减少
增加
增加
减少
减少
任务四 结合图形，小组合作判断相应曲线所表示的物质（C5、NADPH、ATP、C3）
C5、NADPH、ATP
C3
C5、NADPH、ATP
C3
C5、NADPH、ATP
C3
C3
C5、NADPH、ATP
问题 条件骤变对光合作用中各物质短时间的影响
四 光合作用的原理的应用
任务五 阅读教材105页探究 实践第一段，小组合作讨论完成以下问题
Ⅰ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数量。
单位时间内光合作用
②固定CO2的量
①制造或产生有机物（糖类）量
③产生O2的量
（1）概念：
问题1：植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗？
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
（2）表示方法：
问题2：植物光合作用制造的糖类、积累的糖类、消耗的糖类之间关系？
四 光合作用的原理的应用
任务五 阅读教材105页探究 实践第一段，小组合作讨论完成以下问题
真正（总）光合速率 = 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
CO2量固定或消耗量
O2的产生量
有机物的制造(产生)量
CO2的吸收量
O2的释放量
有机物的积累量
CO2的产生量
O2的消耗量
有机物的消耗量
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
问题2：植物光合作用制造的糖类、积累的糖类、消耗的糖类之间关系？
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光能
叶绿体
Ⅲ、光合作用的强度影响因素：
CO2浓度
水分
光
光质
光照强度
光照时间
酶
色素
温度
内因
外因
①酶的种类含量、色素种类含量
②植物自身因素(遗传特性、叶龄、叶面积指数）
①光照（强度、光质）
⑤矿质元素
④水分
②CO2浓度
③温度
光照强度
0
CO2吸
收
CO2
释
放
A
B
C
呼吸速率
光补偿点
光饱和点
净光合
总光合
B：光合作用=呼吸作用
D：光合速率开始达到最大时外界的光照强度
（限制因素：CO2浓度、温度等）
D
AB：光合作用<呼吸作用
BC：光合作用>呼吸作用
呼吸
A：只进行呼吸作用
C点之前限制光合作用的因素是光照强度
应用：增大光照强度；合理密植；间作套种；适当剪枝；
分析：该植物要正常生长对光照强度的要求？
大于B点(净光合大于0)
A：只进行呼吸作用
B：光合作用=呼吸作用
细胞呼吸释放的CO2 全部用于光合作用
BC：光合作用>呼吸作用
AB：光合作用<呼吸作用
四 光合作用的原理的应用
A ’
B ’
光照强度
O
补充：阳生植物和阴生植物
C’
A
B
C
阴生植物
阳生植物
CO2吸收量
CO2释放量
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。
阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。
阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物大
四 光合作用的原理的应用
问题1.分析下图的相关知识
(1)AB点的生理作用过程是什么？
(2)B点代表的是什么？
(3)C点代表的是什么？
(4)D点代表的是什么？
(5)E点以前限制光合速率的主要因素？E点以后限制光合速率的主要因素？
问题2.CO2浓度在生产生活中如何运用？
任务四 结合曲线图，小组合作分析以下问题
外因一 2、CO2浓度
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
E
四 光合作用的原理的应用
任务四 结合曲线图，小组合作分析以下问题
外因一2、CO2浓度
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
E
C点：CO2补偿点光合作用速率=细胞呼吸速率
D点：CO2饱和点，
E点以前限制因素为光照强度
E点后限制因素为光照强度和温度、酶的数量和活性等
B点 ：进行光合作用所需CO2的最低浓度。
AB：只进行细胞呼吸。
1.多施有机肥或农家肥；
2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等；
3.大田中还要注意通风透气。（正气行通其风）
CO2浓度在生产生活中如何运用
温度对光合作用强度的影响
①原理1：温度通过影响 影响光合作用。
②曲线分析:
与光合作用有关酶的的活性
一昼夜中植物代谢强度变化曲线
a点：温度降低， 减弱，
CO2释放减少。
b点：开始进行 。
bc段：光合作用 细胞呼吸。
c点：光合作用 细胞呼吸。
ce段：光合作用 细胞呼吸。
d点： 过高，部分或全部气孔关闭，出现“午休现象”。
e点：光合作用 细胞呼吸。
ef段：光合作用 细胞呼吸。
fg段：停止 ，只进行 。
呼吸
光合作用
小于
等于
大于
温度
等于
小于
光合作用
呼吸作用
①原理2：温度通过影响气孔开闭影响细胞内CO2量
②曲线分析:
水对光合作用强度的影响
1.水是光合作用的原料，缺水直接影响光合作用
2.缺水又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
缺水
气孔关闭
限制CO2进入叶片
光合作用受影响
应用：合理浇灌
N：光合酶及NADPH和ATP的重要组分
P：NADPH和ATP的重要组分
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
应用：合理施肥
P～Q的形成原因：
矿质元素过多、土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水萎蔫。
矿质元素对光合作用强度的影响
练一练
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
原因是： 。
(2)10—12时左右的光合作用强度明
显减弱原因： .
.
。
(3)14—17时的光合作用强度不断下降的原因
是： 。
(4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。
(5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的措施。
光照强度不断减弱
光照强度逐渐增大
此时温度很高，植物蒸腾作用过强导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制
光照强度、温度
可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、喷淋降温等
一昼夜中密闭容器中植物代谢强度变化曲线
2 甲图中，光合速率等于呼吸速率的点是 。
D、H
3 图甲中BC段变化的原因是 。
1 AD段: CO2浓度上升？
DH段: CO2浓度下降？
HI段: CO2浓度上升？
光合速率<呼吸速率；
光合速率>呼吸速率;
光合速率<呼吸速率.
由于温度下降，呼吸酶活性降低，呼吸速率有所下降，CO2释放速率下降
4 图甲中FG段变化的原因是 。
由于温度上升，部分气孔关闭，CO2吸收减少，光合速率下降。
5 甲图中I点低于A点，植物一昼夜表现为生长，其原因是 。
I点低于A点,说明容器中的CO2浓度降低，植物的总光合量大于总呼吸量，积累有机物，因此植物表现为生长。
四 光合作用的原理的应用
1.实验原理
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.变量分析
光照强度
光源与烧杯的距离
光合作用强度
叶片浮起数量
叶片大小、溶液的量
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强度对光合作用的影响
2
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。打孔时避开大叶脉。
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强度对光合作用的影响
2
大叶脉不含有的叶绿体
防止光照干扰实验结果
③沉水:
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。
②排气:
将圆形小叶片置于吸入清水的注射器内，用手指堵住注射器前端小孔拉动活塞，使叶片内气体逸出。
为光合作用提供原料CO2
浓度过高，会导致叶肉细胞
失水过多，影响光合作用
④分组：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水。
（1%~2%的NaHCO3溶液）
3.实验步骤
强光
中等光
弱光
注：LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰），分别用不同光照强度（调节光源与烧杯的距离）去照射叶片。
⑤光照：分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强度对光合作用的影响
2
3.实验步骤
吸收光的热量，避免温度的变化对实验结果造成干扰。
盛水玻璃柱：
项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量
1 10片 20 mL 强 多
2 10片 20 mL 中 中
3 10片 20 mL 弱 少
⑥观察并记录结果
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。
4.实验结论
同一时间小圆形叶片浮起的数量。
（或上浮相同数量的小圆形叶片所用时间。）
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强度对光合作用的影响
2
细胞间隙积累O2，浮力增大
净光合速率

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