2021—2022学年高一上学期 生物人教版（2019）必修1 5.4 光合作用与能量转化 课件 （53张ppt）

(共53张PPT)
第4节 能量之源---光与光合作用
讨论：你知道哪些光合作用的知识？
场所：
条件：
反应物：
生成物：
叶绿体
光
CO2
HO2
淀粉
O2
正常玉米苗和白化苗
一、色素的提取
1.原理：色素不溶于水，易溶于有机溶剂
（如：无水乙醇、丙酮、石油醚… … ）
实验：绿叶中色素的提取和分离
2.步骤：
注意：
1.取材:要新鲜且深绿色，
2.研磨：
加少许SiO2——使研磨充分
加少许CaCO3 ——防止色素破坏
加无水酒精——溶解色素
3.过滤:用单层尼龙布过滤
4.收集：棉塞塞——防止无水乙醇挥发
取材
剪碎
研磨
过滤
棉花
收集
2.原理：不同色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度也不同，从而分离色素。
★扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系：
溶解度大，扩散速度快
溶解度小，扩散速度慢
二、分离色素
1.方法：纸层析法
3.实验步骤：
（1）.制备滤纸条
（2）.画滤液细线
（3）.分离色素
注意：用铅笔画线，不能用油性笔
注意：滤液细线要求细、齐、直，防止色素带重叠影响分离效果
重复画线的作用：积累更多色素
注意：不能让滤液细线触及层析液，原因是滤液细线会被层析液溶解
展示“绿叶中色素的提取与分离”实验结果
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)
观察记录：
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
结果分析：
1、色素带条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。
2、色素带的宽窄与色素含量有关，越宽含量越多，叶绿素含量a最多，胡萝卜素含量最少。
3、色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快溶解度越高，胡萝卜素溶解度最高，叶绿素b溶解度最低。
1、在圆形滤纸的中央，滴上叶绿体的色素滤液进行色素分离，会看到近似同心的四圈色素环，排在最外圈的色素是 ( )
A．橙黄色的胡萝卜素
B．黄色的叶黄素
C．蓝绿素的叶绿素a
D．黄绿色的叶绿素b
思维拓展
2．下列是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是
A．提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
B．水稻在收获时节，叶片中色素量的变化是(甲＋乙)＜(丙＋丁)
C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D．四种色素中，丙和丁主要吸收红光
叶绿体中的色素提取液
四种色素对光的吸收
叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________
蓝紫光
蓝紫光、红光
思考
1、春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？
2、P97问题探讨？
二、捕获光能的结构—叶绿体
主要分布在绿色植物的叶肉细胞
一般呈扁平的椭球形或球形
外膜
内膜
光合作用的场所
基粒
由两个以上的类囊体组成，在类囊体薄膜上分布色素和酶
基质
含多种光合作用所必需的酶
透明，有利于光线的透过
1、分布：
2、形态：
3、结构：
4、功能：
1880年，恩格尔曼的实验
隔绝空气
黑暗，用极细光束照射
完全暴露在光下
水绵和好氧细菌的装片
结论：
氧是由 叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所。
光合作用需要光照。
恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处
(1)选材方面，选用水绵为实验材料。水绵具有细长的带状叶绿体便于观察、分析研究。并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。
(2)环境方面，将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光和氧的干扰，从而确保实验正常进行。
恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处
(3)选用了极细光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；
(4)进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。
二 光合作用的原理和应用
1、光合作用的概念
指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程.
2、光合作用探索历程
经典实验
结论：水分是植物建造自身的原料。
17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验
结论：植物可以更新空气
有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？
1771年，普里斯特利(Joseph Priestley)：
1785年，才明确绿色植物在光照下释放氧气，吸收二氧化碳。
1779年，英格豪斯（J.Ingen-housz）发现：
普里斯特利的实验只有在光下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。
植物可以更新空气，但忽略了光的作用。
1845年，德国科学家梅耶（R.Mayer）：
根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来了。
1864年，萨克斯(Julius von Sachs)的实验：
1864年 德国植物学家萨克斯实验
绿色叶片
黑暗处理
曝光
遮光
碘蒸汽
不变蓝
48小时
2小时
变蓝
结论：
1.光合作用的产物是淀粉
2.光合作用需要光
20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：
结论：
　　光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。
20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)
用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
年代 科学家 结论
1771 普利斯特利 植物可以更新空气
1779 英格豪斯 只有在光照下植物可以更新空气
1845 R.梅耶 植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来
1864 萨克斯 绿色叶片光合作用产生淀粉
1939 鲁宾 卡门 光合作用释放的氧来自水。
20世纪40代 卡尔文 光合产物中有机物的碳来自CO2
总反应式
CO2+H2O
光能
叶绿体
(CH2O)+O2
光合作用的过程
光反应：
暗反应：
划分依据：反应过程是否需要光能
必须有光
有光、无光均可进行
光反应阶段
色素分子
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
[H]
酶
吸收
光解
能量
光反应阶段
色素分子
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
[H]
酶
吸收
光解
能
酶、
光、
色素、
叶绿体内的类囊体薄膜上
水的光解：
（还原剂）
ATP的合成：
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
条件 ：
场所：
物质变化：
能量变化：
光能转变为ATP中活跃的化学能
等
H2O [H] + O2
光能
酶
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
[H]
叶绿体基质
多种酶
(CH2O)
CO2
能
固定
还原
暗反应阶段
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
[H]
基质
多种酶
(CH2O)
CO2
能
固定
还原
暗反应阶段
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3的还原：
叶绿体的基质中
ATP中活跃的化学能转变为糖类等
有机物中稳定的化学能
2C3 (CH2O) ＋C5
酶
糖类
[H] 、ATP、CO2、多种酶、等
场所：
条件：
物质变化
能量变化
ATP
[H] 、
ADP+Pi
？
暗反应
光反应
项目
联系
能量转换
物质变化
条件
部位
ATP中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能
多种酶、ATP、[H]、CO2
叶绿体基质中
光能→
ATP中活跃的化学能
光、色素、酶、水
内囊体薄膜上
②ATP的合成 ： ADP+Pi+能量 ATP
酶
①水的光解 ： H2O [H]+O2
光
光
光合作用光反应与暗反应的区别
酶
2C3 （CH2O）+C5
CO2+C5 2C3
酶
①CO2的固定：
②C3的还原：
ATP
[H] 、
ADP+Pi
光反应为暗反应提供 [H]、 ATP；
暗反应为光反应提供ADP和Pi。
光反应与暗反应是一个整体，二者紧密联系、缺一不可
光反应与暗反应的联系
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。
②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于_________ 。
③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______
④图中G________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
光
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
用作还原剂，还原C3
ATP
色素吸收的光能
光反应
[H]和ATP
色素
C5化合物
C3化合物
糖类
6．银边天竺葵是园艺经典品种，其绿色圆形叶片外镶有白边（见图一）。图二为银边天竺葵的光合作用过程示意图。请分析回答下列问题：
（1）图二中a表示的物质是 ，Ⅱ表示光合作用过程中的
阶段。
（2）c参与Ⅱ阶段的反应时，首先与 结合形成两个三碳分子，最后形成d
（3）光合作用过程中能量转化的途径
为 。
02
暗反应
C5
光能→ATP与b中活跃的化学能→d中稳定的化学能
正常进行光合作用的植物，
突然停止光照后，C3、C5、[H] 、ATP含量如何变化？
若突然停止CO2的供应呢？
？
探究：光照与CO2浓度变化对C3、C5、[H]、ATP含量的影响
小组合作讨论
高考热点：
停止光照：
C3 C5 [H] ATP
C3 C5 [H] ATP
停止CO2：
停CO2，C3降，其余升
停光照，C3升，其余降
直接影响的反应:______
直接影响的反应:______
光反应
暗反应
总结规律：
光照 与 C3 化合物呈负相关
CO2 与 C3 化合物呈正相关
且 C3 与 C5、[H]和ATP 含量相反
C3 三碳化合物 C5 五碳化合物 【H】
和 ATP
突然停止光照
突然增加光照
突然停止CO2供应
突然增加CO2供应
上升
下降
下降
下降
上升
上升
下降
上升
上升
上升
下降
下降












我要试一试!
4、影响光合作用的因素
植物自身因素
环境因素对光合作用的影响（P104页科学探究）
1）光照
2）温度
3）二氧化碳浓度
4）水分
5）矿质元素
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
释放量
CO2
1.光
C1
B
A
光照强度
黑暗时，只进行细胞呼吸
CO2
O2
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
释放量
CO2
弱光，呼吸速率大于光合速率
B点：
呼吸速率等于光合速率，光补偿点
BC1：
呼吸速率小于光合速率
C2点：
光饱和点
A点：
AB：
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
CO2
O2
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
释放量
CO2
净光合速率=总(真正)光合速率 – 呼吸速率
V呼
V总光合
V净光合
V呼
V呼
V净
V净
总光合速率： CO2固定量、 O2产生量、 （CH2O）制造量
净光合速率：CO2吸收量、O2释放量、（CH2O）积累量
呼吸速率： CO2释放量、 O2吸收量、 （CH2O）消耗量
光合作用强度
O
时间
c点的含义是：
温度过高，蒸腾作用强，部分气孔关闭， CO2供应不足光合速率下降
光照时间
b
c
a
d
e
6
12
10
14
18
A
B
0
吸收量
CO2
C
释放量
CO2
2、CO2浓度
CO2浓度
3、温度
4、水分
水分
①水既是光合作用原料，又是化学反应的媒介；
②水分是植物蒸腾的对象。缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用
5、矿质元素
为何后段光合速率会下降？
多因子外界因素对光合作用速率的影响
1、增加光照时间和光照强度；
2、适当提高CO2的浓度
3、适时播种
4、白天适当增加温度，夜间适当降低温度；
5、合理施肥，提供必要的矿物质元素；
6、合理灌溉，提供适当水分。
增加农作物产量的几点做法：
化能合成作用：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、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
人和动物、真菌、绝大多数的细菌
①光能自养型：绿色植物
②化能自养型：硝化细菌
（光合作用）
（化能合成作用）
(2014·新课标Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：
(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________。
(2014·新课标Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：
(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。
(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。