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(共32张PPT)
3.5光合作用将光能转化为化学能（第2课时）
学习目标
阐明光合速率的表示方法，理解表观光合速率和真正光合速率的关系。
通过“探究环境因素对光合作用的影响”活动提高科学探究素养。
掌握光强度、CO2浓度、温度等对光合作用的影响原理及相关曲线分析。
概述：
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O
光
叶绿体
总反应式：
光合作用是指__________________通过________________ 利用______，把______和_____转化成储存着能量的________，并且释放出_____的过程。
叶绿体或光合膜
光能
CO2
水
有机物
O2
实质：
合成有机物，储存能量
（吸能反应）
绿色植物和蓝细菌
光合作用
光合作用
光合作用分两个阶段进行。第一阶段是直接需要光的，称为光反应；
第二阶段不需要光的直接参与，是二氧化碳转化为糖的过程，称为碳反应，也称暗反应。
光合作用中光反应和碳反应关系图
光反应将光能转化为化学能，并产生氧气
叶绿体利用光能使水裂解产生氧，同时生成ATP 、NADPH
还原型辅酶Ⅱ，氢的载体
还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
H2O
类囊体膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
NADP+
+
（氧化型辅酶Ⅱ）
NADPH
（还原型辅酶Ⅱ）
光合色素
O2
H+
e-
释放到细胞外
光反应产生的NADPH和ATP是碳反应的____；NADPH在碳反应中还是________。
能源物质
还原剂
吸收光能
叶绿体利用光能使水裂解产生氧，同时生成ATP 、NADPH
光反应阶段 场所
条件
物 质 变 化
能量变化
类囊体膜（光合膜)
光、色素、酶
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能
水的光解
NADPH的合成
ATP的合成
H2O O2 + H+ + e-
光能
酶
H++ e- +NADP+ NADPH
酶
光反应将光能转化为化学能，并产生氧气
2 三碳糖
卡尔文循环
碳反应酶
固定
还
原
再生
ATP
ADP+Pi
NADPH
(还原剂)
NADP+
关键步骤
CO2还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环
——从1个五碳糖开始
卡尔文循环虽然不直接需要光，但只有在有光的条件下才能一轮一轮地循环
三碳糖的形成标志着光合作用合成糖的过程已经完成
2 三碳酸
CO2
五碳糖
能量
能量
C5
C3
碳反应将二氧化碳还原成糖
碳反应阶段 场所
条件
物 质 变 化
能量变化
叶绿体基质
NADPH 、ATP、酶
ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能
CO2的固定
三碳酸的还原
五碳糖的再生
CO2＋五碳糖 2 三碳酸
酶
三碳糖 五碳糖
酶
ATP
ADP+Pi
三碳酸 三碳糖
酶
NADP+
NADPH
碳反应将二氧化碳还原成糖
H2O
光合色素
光反应酶
光
O2
H+
e-
ATP
ADP+Pi
NADPH(还)
NADP+(氧)
光解
五碳糖
CO2
2三碳酸
卡尔文循环
碳反应酶
固定
还原
再生
叶绿体外膜
叶绿体内膜
叶绿体基粒
叶绿体基质
细胞溶胶
3
3
6
2三碳糖
6
三碳糖
3次卡尔文循环输出1分子三碳糖
碳反应将二氧化碳还原成糖
☆叶绿体内，三碳糖作为原料用于淀粉、蛋白质和脂质的合成。
☆大部分三碳糖运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。
☆三碳酸还原所得三碳糖主要去向：___________________________。
☆卡尔文循环输出的三碳糖主要去向：____________________________。
运至叶绿体外，转变成蔗糖，
五碳糖的再生
光合产物在植物细胞中的利用
碳反应将二氧化碳还原成糖
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
碳反应将二氧化碳还原成糖
原料和产物的对应关系：
O2
H2O
能量的转化过程：
碳的转移途径：
CO2
三碳酸
三碳糖
光能
ATP、NADPH中活跃的化学能
有机物(CH2O)中稳定的化学能
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
叶绿体
水的光解产生氧气
小资料：暗反应和碳反应
短时间内减弱光照强度/减弱CO2浓度，
NADPH、ATP、三碳酸、五碳糖的含量将如何变化
短时间内减弱光照强度：NADPH ATP 三碳酸 五碳糖
短时间内降低CO2浓度：NADPH ATP 三碳酸 五碳糖
光反应阶段 暗反应阶段（卡尔文循环）
场所
条件
物质变化
能量变化
联系 项目
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质
光、色素、酶
有光无光都可，多种酶
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
光反应为暗反应提供ATP和NADPH
暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料
过程
色素、酶
2H2O O2 + 4H+
光
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
酶
NADP+ + H+ NADPH
酶
CO2＋C5 2C3
2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
光合作用
1.光合速率：又称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用。
进行多少光合作用的表示方法：
① 测定气体的体积变化量（产生多少O2或消耗多少CO2）。
② 测定有机物的变化量（产生有机物的量）。
类型：表观光合速率（净光合速率），真正光合速率（总光合速率）
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
叶绿体
光合作用受环境因素的影响
P107“小资料”，找出文字表述关键词：
O2 CO2 有机物
净光合速率
总光合速率
植物固定/
同化CO2的量
植物
吸收CO2的量
积累有机物的量
制造有机物的量
植物
产生O2的量
植物
释放O2的量
总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率
即:真正光合速率 = 表观光合速率 + 细胞呼吸速率
光合作用受环境因素的影响
光照强度
温度
水分
…
CO2浓度
影响因素：
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
叶绿体
CO2浓度
光合色素
光照
光照强度
光质
酶
水分
气孔导度
内因
外因
酶的种类、含量
色素的种类、含量
光照（光强、光质）
CO2浓度
温度
矿质元素
水分
温度
矿质元素
光合作用受环境因素的影响
实验假设：
实验原理：
不同光强度 →光合速率不同→ 相同时间内释放的氧气的量不同→有色液滴移动的距离不同 → 光强度与光合速率的关系
分析变量
自变量:
因变量:
光照强度
氧气的释放速率
实验用具：
材料：金鱼藻(或黑藻)和NaHCO3溶液；
仪器：聚光灯、试管、刻度管、直尺等。
一定范围内，金鱼藻(或黑藻)光合速率随光照强度的增加而增加。
NaHCO3溶液作为缓冲液来提供CO2
温度、湿度、 CO2浓度、植物的用量等
无关变量:
光合作用受环境因素的影响
实验材料：
圆形小叶片
注射器的作用：
抽出圆形小叶片中的气体
自变量：
光照强度
因变量：
光合作用强度
控制方法：可用5W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
检测方法：相同时间小圆形叶片浮起的数量
光合作用受环境因素的影响
操作步骤：
① 组装如图实验装置三套，编号甲、乙、丙。
② 分别向三支试管内加入等量的金鱼藻(或黑
藻)和NaHCO3溶液。
③ 记录有色液滴的起始位置。
④ 取三只100 W聚光灯，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，一段时间后，记录有色液滴位置。
设置不同的光照强度
组别 有色液滴移动距离
甲 最大
乙 较大
丙 最小
(5) 实验结论：
在一定范围内，随着光强度不断增加，光合作用强度也不断增加。
光合作用受环境因素的影响
真正光合速率
0
A
光照强度
光饱和点：B
植物光合作用达到最强时所需的最低的光强度。
B
光饱和点
遮阴
全日照
光强度增加，光反应速率加快，从而产生的NADPH和ATP增多，使碳反应速率加快，从而加快光合作用。
光合作用受环境因素的影响
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
m
释放量
CO2
光补偿点：
光饱和点：
C2
植物光合作用吸收CO2和细胞呼吸释放CO2速率相等时的光照强度。
B
光合作用受环境因素的影响
图4
图1
图3
图2
图1：
黑暗时，只进行细胞呼吸
图2：
细胞呼吸速率＞光合速率
图3：
细胞呼吸速率=光合速率
图4：
细胞呼吸速率＜光合速率
叶肉细胞气体运输情况如图
光合作用受环境因素的影响
图4
图1
图3
图2
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
m
释放量
CO2
B
A
B之后
A→B
光合作用受环境因素的影响
温度
光合速率
0
A
原理：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性，进而影响光合速率
农业生产启示：①适时播种；②温室栽培植物时，白天应适当提高温度，晚上适当降低温度。
光合作用受环境因素的影响
空气中CO2含量约为0.035%，而植物光合所需的最适浓度为1%，在到达这个浓度前，光合速率会随CO2浓度增高而增高。
CO2浓度
光合速率
0
a
b
b、B：
CO2饱和点
a、A：
CO2补偿点
农业生产启示：温室栽培植物时注意通风，适当提高室内CO2浓度。
光合作用受环境因素的影响
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。分析回答：为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？
12时左右的温度很高，植物蒸腾作用加快，植物气孔关闭以避免水分过多丧失，此时二氧化碳供应减少，光合作用减弱。
-----植物的午休现象
光合作用受环境因素的影响
①P点时限制光合速率的因素：
随该因素的不断增强，光合速率不断提高；
②Q点时限制光合速率的因素：
横坐标所示因素不再是影响光合速率的主要环境因素。
横坐标所示因素
其他环境因素
光合作用受环境因素的影响
课堂小结
随堂小测
1.光合作用能将太阳能转换成为化学能，从而为生命提供动力。下图为光合作用过程示意图，有关叙述正确的是( )
A.①代表的场所发生的化学反应是光反应
B.类囊体薄膜上吸收光能的色素只有叶绿素
C.②代表的场所发生的暗反应可以合成ATP
D.NADPH 进入叶绿体基质并参与CO2的固定
答案：A
解析：①是基粒，是光反应阶段场所，A正确；类囊体薄膜上吸收光能的色素除了叶绿素还有类胡萝卜素，B错误；②叶绿体基质处发生的暗反应要消耗ATP，C错误；NADPH进入叶绿体基质并参与C,的还原，D错误。
故选A。
2.一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境相同。获得实验结果如下图。下列有关说法不正确的是( )
A.经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加
B.根尖细胞内的气体交换状态对应图丙中的①
C.到达图乙中的D点时，玻璃罩内CO2浓度最高
D.图乙中C点对应图甲中C点，此时所有叶肉细胞内的气体交换状态对应图丙中的③
答案：D
解析：根据甲图，玻璃罩内的二氧化碳浓度降低，说明总的光合作用强度大于呼吸作用强度，有机物有积累，植物体的有机物含量会增加，A正确；根尖细胞不进行光合作用，不含有叶绿体，根尖细胞内的气体交换状态对应图丙中的①，B正确；乙图中的D点的含义是光合作用等于呼吸作用，DH段光合作用大于呼吸作用，所以玻璃罩内CO，浓度最高，C正确；
图乙中D点对应图甲中C点，细胞即进行光合作用，又进行呼吸作用，光合作用与呼吸作用强度相等，此时所有叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，气体交换状态对应图丙中的④，D错误。
随堂小测
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