高中生物人教版（2019）必修一5.4.2光合作用的原理和应用（课件）（共29张PPT）

(共29张PPT)
5.4光合作用与能量转化
第2课时 光合作用的原理和应用
高中生物人教版（2019）必修一
知识回顾
双层膜结构
基质
类囊体
基粒
酶
色素
叶绿体的结构：
叶绿体是光合作用的场所。
光合作用
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。
光合作用的实质：合成有机物，储存能量。
反应式：CO2+H2O → （CH2O）+O2
光能
叶绿体
探索光合作用原理的部分实验
1937年，英国科学家希尔。
希尔反应：取植物的绿色叶片研磨过滤后，放到两个培养皿中，分别放在阳光下和黑暗中，阳光下的有气泡产生。
结论：有光照时，有气体产生；植物的光合作用需要光；植物在光照下产生气体。
光合作用的原理
探索光合作用原理的部分实验
1941年，美国科学家鲁宾和卡门
同位素示踪法：
结论：光合作用中释放的O2全部来自H2O
光合作用的原理
探索光合作用原理的部分实验
1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
光合作用的原理
光合作用的过程
光反应阶段
光合作用的过程
色素
光能
吸收
H2O
O2、4[H]
酶
ADP+Pi
ATP
酶
光反应阶段
场所：叶绿体内的类囊体膜上
条件：光、色素、酶
物质变化
水的光解：H2O → [H] + O2
ATP的合成：ADP+Pi+能量（光能）→ ATP
能量变化：光能转变为AIP中活跃的化学能
光合作用的过程
光能
酶
H++ NADP++ 2e-→NADPH
酶
光合作用产生的有机物中的碳，是否来自CO2呢？
20世纪40年代，美国科学家卡尔文
卡尔文循环（同位素示踪法）
14CO2+ H2O →（14CH2O）+O2
光合作用的过程
光能
叶绿体
光合作用的过程
多种酶
C5
CO2
2C3
[H]
还原
ATP
ADP+Pi
酶
暗反应阶段：
暗反应阶段
场所：叶绿体的基质中
条件：多种酶、[H]、ATP
物质变化
CO2的固定：CO2+C5 → 2C3
2C3→（CH2O）
ATP→ADP+Pi
能量变化：ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。
光合作用的过程
酶
酶
酶
光合作用的过程
光反应阶段
暗反应阶段
CO2+12H2O → C6H12O6+6H2O+6O2
光合作用的过程
光能
叶绿体
光合作用的过程
请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5 化合物和C3化合物的含量如何变化？
光照停止→光反应停止→[H]、ATP →CO2还原受阻→C3、C5
请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？
CO2↓→CO2固定停止→C3↓、C5↑
物质变化：把简单的无机物转变为复杂的有机物。能量变化：把光能转变成储存在有机物中的化学能。
光合作用的实质
探究：环境因素对光合作用强度的影响
影响光合作用强度的因素有哪些？
植物自身因素
环境因素：
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分
如何测定光合作用强度？
光合作用原理的应用
实验原理：
利用真空渗水法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排除O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关，O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量，来比较光合作用的强弱
假设：光照强度对光合作用强度有影响，且光照强度越光度越强。
为验证假设，需要解决两个问题：
问题一：如何控制光照强度？
问题二：如何验证光合作用的强弱？
可以通过检验产物的生成速度来判断。
光合作用原理的应用
实验器材
打孔器、
3个注射器
1个100W台灯、
4个小烧杯、新鲜绿叶、
富含二氧化碳的清水、皮尺
光合作用原理的应用
实验步骤
打出三十个小圆片。
光合作用原理的应用
注满水后，用手指堵住注射器前段的小孔并缓幔拉动活塞，让小圆片内的气体逸出。步骤重复3次
光合作用原理的应用
可以看到，此时的小圆片全都沉到水底。然后将处理过的圆形小叶片放到黑暗处的盛有清水的烧杯中待用
光合作用原理的应用
取三个烧杯，事先在里面通过吹气的方法补充二氧化碳，再往中间加等量水，由于最左边那个烧杯比较窄，适量的多加一点水，按从左往右的顺序分别放入弱，中，强三种光照下。（弱的放入黑暗的柜子中，中的不动，强的置于台灯之下，台灯用手电筒代替）
光合作用原理的应用
一段时间后拿出来观察
可以看到
光照弱的里面全沉在水里，
中等光照中圆片有轻微浮动
强光照里面小圆点有
上浮的几片小圆片。
光合作用原理的应用
影响光合速率的因素
影响光合作用的因素—矿质营养
N：光合酶及NADP和ATP的重要组分。
P:NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能。
K：促进光合产物向贮藏器官运输。
Mg：叶绿素的重要组分。
影响光合速率的因素
光合作用原理的应用
影响光合作用的因素
外界因素：光照、CO2、温度、水、矿质元素等
内部因素：不同部位、不同生育期
提高农作物光合作用强度的措施
适当提高光照强度、延长光照间
合理密植
当提高CO2浓度（施农家肥、通风）
适当提高温度
遁当增加植物体内的含水量（浇水）
适当增加矿质元素的含量（施肥）
光合作用原理的应用