高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié) 光合作用與能量轉(zhuǎn)化二光合作用的原理和應(yīng)用集體備課ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

有些蔬菜在棚內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍(lán)色光的燈管,并且在白天也開燈。
1、用這種方法有什么好處？不同顏色的光照對植物的光合作用會有影響嗎？ 2、為什么不使用發(fā)綠色光的燈管作補充光源？
可以提高光合作用強度。因為光合作用吸收最多的是紅光和藍(lán)紫光。
光合作用對綠光吸收最少。
光合作用需要色素去捕獲光能。
（一）實驗：綠葉中色素的提取和分離
實驗原理：用無水乙醇提取色素用層析液分離色素目的要求：綠葉中色素的提取和分離及色素的種類材料用具：新鮮的綠葉、定性濾紙等、無水乙醇、層析液等
SiO2：使碾磨充分CaCO3：防止色素被破壞無水乙醇：提取色素
減去兩角的目的：防止層析液從邊緣擴(kuò)散速度太快。
濾液細(xì)線的要求：細(xì)、直、齊（使色素處于同一起跑線）；重復(fù)2—3次（防止色素太少分離現(xiàn)象不明顯）。
注意:濾液細(xì)線不能觸到層析液（防止色素溶解在層析液中）燒杯要蓋上培養(yǎng)皿、試管要塞上棉塞（層析液易揮發(fā)且有毒）
5、觀察與記錄實驗結(jié)果
濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？
葉綠素a、b主要吸_______________胡蘿卜素和葉黃素主要吸收__________
與光合作用有關(guān)的色素存在于哪呢？
外膜、內(nèi)膜、基粒、基質(zhì)
葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。它內(nèi)部的巨大膜表面上，分布了許多吸收光能的色素分子，還有許多進(jìn)行光合作用的酶。
1、葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器，下面有關(guān)葉綠體的敘述正確的是（）A．葉綠體中的色素都分布在囊狀結(jié)構(gòu)的膜上B．葉綠體中的色素分布在外膜和內(nèi)膜上C．光合作用的酶只分布在葉綠體基質(zhì)中D．光合作用的酶只分布在外膜、內(nèi)膜和基粒上
2．在一定時間內(nèi)，同一株綠色植物在哪種光的照射下，放出的氧氣最多（） A．紅光和綠光 B．紅光和藍(lán)紫光 C．藍(lán)紫光和綠光 D．藍(lán)紫光和橙光
3、把新鮮葉綠素溶液放在光源與分光鏡之間，可以看到光譜中吸收最強的是A 紅光部分 B 紅橙光與藍(lán)紫光部分 C 綠光部分 D 紫光部分
1.下列標(biāo)號各代表：① 　　　　 ②________③_________　　 ④ ⑤________2.在④上分布有光合作用所需的和，在⑤中也分布有光合作用所需的。
第四節(jié) 能量之源——光與光合作用
二、光合作用的原理和應(yīng)用
（一）光合作用的探究歷程
1、1648年，海爾蒙特的柳樹實驗
柳樹增重約82kg土壤減少約100g
水分是建造植物體的原料
有人重復(fù)了普利斯特利的實驗，得到相反的結(jié)果，所以有人認(rèn)為植物也能使空氣變污濁。
2、1771年，英國科學(xué)家普利斯特利
為什么植物也能使空氣變污濁？
3、1779年, 荷蘭的科學(xué)家英格豪斯（500多次試驗）
普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。
到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。即：可以更新空氣的是O2 ，使空氣變污濁的是CO2
4、1845年，德國科學(xué)家梅耶
5、1864年，德國科學(xué)家薩克斯
用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。
讓一張葉片一半曝光一半遮光
光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？
6、1941年，美國魯賓和卡門實驗（同位素標(biāo)記法）
光照射下的小球綠藻懸浮液
光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。
光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？
7、20世紀(jì)40年，美國卡爾文
光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2
小結(jié)：光合作用探究歷程
只有在光照下植物可以更新空氣
植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來
綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉
氧由葉綠體釋放出來。葉綠體是光合作用的場所
光合作用釋放的氧來自水
CO2 + H2 O
概念：綠色植物通過，利用，把轉(zhuǎn)化成儲存著能量的，并且釋放出的過程。
從反應(yīng)物、場所、條件、生成物總結(jié)光合作用的表達(dá)式和概念：
1、根據(jù)反應(yīng)過程是否需要光能分為：
3、光反應(yīng)與暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系
光能活躍的化學(xué)能
光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和[H]，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi
1、光下的植物突然停止光照后，C5化合物和C3化合物的含量如何變化？
2、光下的植物突然停止CO2的供應(yīng)后，C5化合物和C3化合物的含量如何變化？
異養(yǎng)生物(人、動物、真菌、大部分細(xì)菌)
光能自養(yǎng)生物(綠色植物)
利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持生命活動。
以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲存著的能量。
以光為能源，以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。例如：綠色植物。
利用環(huán)境中某些無機(jī)物氧化時釋放的能量將CO2和H2O（無機(jī)物）合成糖類（有機(jī)物）。如硝化細(xì)菌。
——能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用
例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等細(xì)菌。
1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_______ 和____________;形成的________和__________ 提供給暗反應(yīng)。
2.光合作用的實質(zhì)是：把______和_______轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物，把_______轉(zhuǎn)變成_______,貯藏在有機(jī)物中。
3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧氣是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。
4、下圖是光合作用過程圖解，請分析回答下列問題：
①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的______部位，用于_________________ 。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自____④圖中G__________,F是__________,J是_______。⑤圖中的H表示_______， H為I提供__________。⑥當(dāng)突然停止光照時，F(xiàn) ，G .（增加或減少）
1、在光合作用的暗反應(yīng)過程中，沒有被消耗掉的是（） A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2
2、與光合作用光反應(yīng)有關(guān)的是（）①H2O ②ATP ③ADP ④CO2A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
3、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細(xì)胞內(nèi)的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A. 上升；下降；上升　B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升　 D. 上升；下降；下降
4、光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段，下列說法正確的是（） A.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) B.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行光反應(yīng) C.葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng) D.葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng),不進(jìn)行光反應(yīng)
5、光合作用過程中，產(chǎn)生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為 ( ) ①外膜 ②內(nèi)膜 ③基質(zhì) ④類囊體膜 A．③② B．③④ C．①② D．④③
6、光合作用過程的正確順序是（　）①二氧化碳的固定 ②氧氣的釋放 ③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤7、在暗反應(yīng)中，固定二氧化碳的物質(zhì)是（　）Ａ．三碳化合物?。拢逄蓟衔铮茫郏龋荨　　。模鯕狻?br/>8、在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過一段時間后，分析18O放射性標(biāo)記，最先（）A、在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn) B、在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn)C、在植物體內(nèi)的淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)中均可發(fā)現(xiàn) D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn)
9、某科學(xué)家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉(zhuǎn)移途徑是（） A、CO2 葉綠體 ATP B、CO2 葉綠素 ATP C、CO2 乙醇糖類 D、CO2 三碳化合物糖類
10、在光合作用過程中，能量的轉(zhuǎn)移途徑是A、光能 ATP 葉綠素葡萄糖 B、光能葉綠素 ATP 葡萄糖 C、光能葉綠素 CO2 葡萄糖D、光能 ATP CO2 葡萄糖
（四）影響光合作用強度的因素
1、植物自身因素——遺傳因素、葉齡、葉面積2、環(huán)境因素對光合作用的影響
①光合作用是在的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響；②AB段表示：；③ B點表示：；④ BC段表示：；
此溫度條件下，光合速率最高
超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降
一定范圍內(nèi)，光合速率隨溫度升高而升高
增加晝夜溫差，保證有機(jī)物的積累
①圖中A點含義：；②B點含義：；③C點表示：；④若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表植物。
光照強度為0，只進(jìn)行呼吸作用
光合作用與呼吸作用強度相等
光合作用強度不再隨光照強度增強而增強
輪作——延長光合作用時間
間種、合理密植——增加光合作用面積
光合作用效率與光照強度、時間的關(guān)系
溫度過高，氣孔關(guān)閉，影響了CO2的吸收，暗反應(yīng)減弱。
大田中增加空氣流動、溫室中增施有機(jī)肥
①OA段：；②AB段：；③B點以后：。
二氧化碳濃度過低，無法進(jìn)行光合作用
隨著二氧化碳濃度增加，光合速率逐漸增強
（分解者將有機(jī)肥分解為二氧化碳和無機(jī)鹽）
N：光合酶及ATP的重要組分P：類囊體膜和ATP的重要組分； K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg：葉綠素的重要組分
4.AC段限制光合作用的主要因素是___________
3.如果缺乏Mg元素B點（左移、右移）__________
5.CD段限制光合作用的主要因素是_____________
1.B點的含義是 :
光合作用強度和呼吸作用強度相等
2.A點葉肉細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有_________
例1 下圖表示植物有關(guān)生理作用與環(huán)境因素的關(guān)系：
土壤含水量40%～60%
來自于H2O。分別將C18O2和H218O提供給兩組相同植物，分析兩組植物光合作用釋放的氧氣，18O2僅在標(biāo)記H218O組植物中產(chǎn)生，即可證明上述結(jié)論
（五）呼吸作用與光合作用的比較
都含有少量的DNA和RNA（都能半自主復(fù)制）
片層膜堆疊成圓柱形，含色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶。
與周圍的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)分開
主要存在于植物的葉肉細(xì)胞
1、線粒體和葉綠體比較表
光、色素、酶、H2O和CO2
O2、酶、H2O、C6H12O6
有機(jī)物氧化分解成無機(jī)物
ATP中活躍化學(xué)能
糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能
C6H12O6等有機(jī)物穩(wěn)定的化學(xué)能
ATP中活躍化學(xué)能和熱能
光合作用為呼吸作用提供物質(zhì)（有機(jī)物、O2）；呼吸作用為光合作用提供原料（CO2）
2、光合作用與呼吸作用過程比較
3、關(guān)于光合作用與細(xì)胞呼吸的計算
光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示真正光合速率= 凈光合速率+呼吸速率
光合作用實際產(chǎn)O2量光合作用實際CO2消耗量　光合作用C6H12O6凈生產(chǎn)量　
＝實測O2釋放量＋呼吸作用耗O2量
＝實測CO2消耗量＋呼吸作用CO2釋放量
＝光合作用實際C6H12O6生產(chǎn)量－呼吸作用C6H12O6消耗量
AB段：____________________BC段：___________________________________________CDE段：__________________________________________C點：____________________________________________D點：____________________________________________E點：____________________________________________EF段：___________________________________________FG段：___________________________________________
呼吸作用強度大于光合作用強度
呼吸作用強度小于光合作用強度
呼吸作用強度等于光合作用強度
CO2吸收量最多，此時光合作用強度最大
呼吸作用強度等于光合作用強度,此時有機(jī)物積累量最多
ABC段：__________________________________________CD段：___________________________________________D點：____________________________________________ DEFGH段：________________________________________H點：____________________________________________HI段：___________________________________________
呼吸作用強度大于光合作用強度，光合作用逐漸消失
呼吸速率等于光合速率，CO2濃度最低，有機(jī)物積累最多
(1)植物的光合速率受光照強度、CO2濃度和溫度等因素的影響，其中光照強度直接影響光合作用的_____過程；CO2濃度直接影響光合作用的________過程。溫度通過影響__________影響光合速率。(2)在溫度為20℃、光照強度大于________千勒克斯時，光合速率不再增加。
(3)圖中a點表示的含義____________________。圖中b、c點的主要限制因素分別是________、________。(4)從圖中可知，影響植物呼吸速率的主要因素是________。(5)根據(jù)圖可推算出光照強度為L2千勒克斯，溫度為10℃、20℃、30℃時植物的實際光合速率分別是________________________、__________________、_____mg/小時·單位面積。(6)據(jù)圖繪出30℃條件下，植物O2吸收量與光照強度的關(guān)系。
光合速率與呼吸速率相等時的光照強度
4 mg/小時·單位面積
7mg/小時·單位面積
例1：對某植物測得如下數(shù)據(jù)：
若該植物處于白天均溫30℃，晚上均溫15℃、有效日照15h環(huán)境下，預(yù)測該植物1天24h中積累的葡萄糖為A．315mg B．540mg C．765mg D．1485mg
(1)選材方面，選用水綿為實驗材料。水綿不僅具有細(xì)長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細(xì)胞中，便于觀察、分析研究。
(2)將臨時裝片放在黑暗并且沒有空氣的環(huán)境中，排除了光線和氧氣的影響，從而確保實驗正常進(jìn)行。
（3）選用了極細(xì)光束照射，并且選用好氧細(xì)菌檢測，從而能夠準(zhǔn)確判斷出水綿細(xì)胞中釋放氧的部位。
（4）進(jìn)行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗，從而明確實驗結(jié)果完全是光照引起的。
恩格爾曼實驗在設(shè)計上有什么巧妙之處?
光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中
ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖扔袡C(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。
(CH2O )、 ADP 、 Pi
2C3 (CH2O)+C5
1.為生物生存提供了物質(zhì)來源和能量來源；2.維持了大氣中O2和CO2的相對穩(wěn)定；3.對生物的進(jìn)化有直接意義。 (1)使還原性大氣→氧化性大氣 (2)使有氧呼吸生物得以發(fā)生和發(fā)展 (3)形成臭氧層，過濾紫外線，使水生生物登陸成為可能
提高復(fù)種指數(shù)(輪作)溫室中人工光照
通風(fēng)透光在溫室中施有機(jī)肥，使用CO2發(fā)生器
應(yīng)用——提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施
1、適當(dāng)提高CO2的濃度（溫室大棚）；2、增加光照時間和光照強度；3、白天適當(dāng)增加溫度，夜間適當(dāng)降低溫度；4、農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹龋?、合理施肥，提供必要的礦物質(zhì)元素；6、合理灌溉，提供適當(dāng)水分。
例3：將該綠色植物置于密閉玻璃罩內(nèi)，在黑暗條件下，罩內(nèi)CO2含量每小時增加了25mg；在充足光照條件下，罩內(nèi)CO2含量每小時減少了50mg。據(jù)測定，上述光照條件下，光合作用每小時共合成葡萄糖60mg。若呼吸底物和光合產(chǎn)物均為葡萄糖，請回答：（保留2位小數(shù)）① 該植物在光照條件下通過光合作用每小時共消耗CO２ mg。則該植物在光照條件下呼吸作用每小時產(chǎn)生CO２ mg。② 若上述條件不變，該植物光照10小時，其余時間不給光照，則該植物一晝夜積累葡萄糖 mg。
1）圖A中代表溫度與CO2濃度的影響曲線依次是編號和。溫度主要通過影響來影響光合作用強度。
2）圖B中，當(dāng)光照強度為10千勒克斯時，影響光合作用效率的環(huán)境限制因素是。
例4:影響綠色植物光合作用的因素是多方面的，請據(jù)下圖分析：
3）圖B中，在光照強度為千勒克斯時，兩種溫度條件下的合成有機(jī)物的速率是相同的。當(dāng)光照強度為8，溫度為25℃時，該綠色植物2小時積累葡萄糖的量是克。
93.75×10-3
例6：下圖表示A、B兩種植物隨著光照強度的變化，CO2吸收量或CO2釋放量的變化曲線圖。據(jù)圖回答：（1）比較A、B植物呼吸作用，較強的是___植物。當(dāng)光照強度為0時，植物細(xì)胞中可以產(chǎn)生ATP的場所有。
（2）當(dāng)光照強度達(dá)到Z點后，限制A植物光合作用的因素主要是__________________ (答出兩點)。如果在圖中M點突然停止光照，短期內(nèi)葉綠體內(nèi)C3化合物的含量將會_______
（3）當(dāng)平均光照強度在X和Y之間（白天和黑夜的時間各為12h），A植物一晝夜中有機(jī)物積累量的變化是　　（減少或增加），B植物一晝夜中有機(jī)物積累量的變化是　?。p少或增加）

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