2021-2022学年高一上学期生物人教版必修1-5.4光合作用与能量转化（第二课时）课件（50张ppt）

(共50张PPT)
第五章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化-2
新人教版 必修一 分子与细胞
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
多种酶
酶
CH2O
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
酶
光反应（类囊体薄膜）
暗反应（叶绿体基质）
光合作用的过程
H++NADP+
NADPH
①水的光解
②ATP的形成
③NADPH的形成
①CO2的固定
②C3的还原
③ATP的水解
能量转化:
光能
ATP活跃化学能
稳定化学能
元素转移
O元素:
H2＊O
＊O2
C元素:
＊C O2
＊C3
＊CH2O
光合作用的总反应式
6CO2 + 12H2O
光能
叶绿体
C6H12O6 + 6O2 +6H2O
练习：根据光合作用的反应式，结合光合作用的过程，追踪元素的转移情况。
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光照
叶绿体
1、用C18O2作为金鱼藻光合作用的原料，一段时间后在放射性18O将出现在（ ）
（1）C6H12O6 （2）H2O （3）O2
A 、（1） B 、（1） （2）
C、（1） （3） D、（1） （2） （3）
D
自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。
2NH3 + 3O2
硝化细菌
2HNO2 + 2H2O + 能量
2HNO2 + O2
硝化细菌
2HNO3 + 能量
CO2 + H2O
硝化细菌
（CH2O ）+ O2
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
化能合成作用
自养型
异养型
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
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
生物的代谢类型
光能自养型
化能自养型
类
型
如：硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
如：绿色植物、蓝细菌
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
（如乳酸菌、破伤风杆菌）
（如酵母菌）
类型
同化作用：
异化作用：
合成物质，储存能量。
分解物质，释放能量。
光合作用和呼吸作用的化学式
光合作用反应式：
6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O
呼吸作用反应式：
有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O
无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2 (植物)
实测CO2吸收量＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量
实测O2释放量＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量
C6H12O6
2C3H6O3(动物）
酶
酶
酶
酶
气孔既是蒸腾作用时水分子运出细胞的通道，也是CO2进入植物叶片的通道。
影响光合速率的因素
真正光合速率
净光合速率
呼吸速率
一般测定单位时间内单位叶面积所消耗的二氧化碳量、生成的氧气量、生成的有机物的量(一般测到的光合速率为净光合速率)
测定光合速率的方法——
1
5
4
3
2
速率
温度(℃)
0
20
30
40
10
一天的时间
光合作用强度
O
光照强度
12
14
10
光合作用强度与光照强度、时间的关系
光合作用强度：
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
1、光强度对光合作用速率的影响
光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。
A点:光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。
AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。
光补偿点
光饱和点
1、光强度对光合作用速率的影响
光照强度与光合作用强度的关系曲线分析
在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。
B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。
BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。
光补偿点
光饱和点
阳生植物
阴生植物
A、B表示
C、D表示
A
C
B
D
E
F
CF、DE表示
CO2吸收
CO2放出
光照强度
(温度适宜、CO2供应正常)
单位：mgco2/(dm2·h)
阴生植物和阳生植物呼吸作用强度
阴生植物和阳生植物在该光照强度时，真正光合速率=呼吸速率
阴生植物和阳生植物在较强光照时，
真正光合速率>呼吸速率，有利于有机物的积累
C、D光补偿点
E、F光饱和点
当外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律如下：
(1)若呼吸速率增加，CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
(2)若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时， CO2(光)补偿点应右移，反之应左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。
光合作用速率等于呼吸作用速率，若改变某一因素（如光照、CO2浓度），使光合作用增大（减少），而呼吸作用不受影响，因此为使光合作用强度=呼吸作用强度，则补偿点应左移（右移）；若改变某一因素（如温度），使呼吸作用增大（减少），为使二者相等，则补偿点应右移（左移）。
当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时，若改变某一因素使光合作用增大（减少），则饱和点应右（左）移。
（2）饱和点含义：
（1）补偿点含义：
①图中A点含义：______________________________________
②B点含义:_____________________________________________
③C点表示：___________________________________________________
④若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表__________植物。
光照强度为0，只进行呼吸作用
光补偿点，即光合作用与呼吸作用强度相等
光饱和点，光合作用强度不再随光照强度增强而增强
阴生
练习2：已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃和30℃，如图曲线表示该植物30℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25℃条件下（原光照强度和CO2浓度不变），从理论上讲，图中相应点的移动分别是( )
A.a点上移，b点左移，m值增加
B.a点不移，b点左移，m值不变
C.a点上移，b点右移，m值下降
D.a点下移，b点不移，m值上升
A
⑵、光合速率：
⑶、光合作用速率表示方法：
光合作用与细胞呼吸的计算
指一定量的植物在单位时间内进行多少光合作用。
净光合速率和真正光合速率
①真正光合速率（实际光合速率）：
常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。
②净光合速率：
常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。
将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。
⑴、呼吸速率表示方法：
通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率（实际光合速率）。
净光合速率也称为表观光合速率
A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。
B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度。
C点对应的横坐标：光饱和点，增加光强光合作用强度不再增加。
光补偿点，即预使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。
【应用】室温生产中，适当增加光照强度，可以提高光合速率，使作物增产。
净光合速率也称为表观光合速率
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
净光合速率也称为表观光合速率
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
由关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：
A.光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量
B.光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量
C.光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量
项目 表示方法
净光合速率（又称表观光合速率） O2的释放量、CO2的吸收量、
有机物的积累量
真正光合速率（又称实际光合速率） O2的产生量、CO2的固定量、
有机物的制造量
呼吸速率（黑暗中测量） CO2的释放量、O2的吸收量、
有机物的消耗量
光补偿点与光饱和点的移动规律。
（1）：植物缺镁时
光合速率下降
为了使光合速率和呼吸速率相等，需增加光照强度
B点（光补偿点）右移
较低光照强度下，光合速率就能达到最大值
光饱和点左移
C点左下方移
呼吸速率基本不变
A点不移动
（2）：适当升高CO2浓度时（未饱和点）
暗反应速率加快
较低光照强度下，光合速率就能达到与呼吸速率相等
B点（光补偿点）左移
暗反应需要ATP和[H]增多，则光反应需增强，所以应增加光照强度
光饱和点右移
C点右上方移
呼吸速率基本不变
A点不移动
光补偿点与光饱和点的移动规律。
（3）：适当提高温度时（25→30℃）
一般光合作用最适温度为25℃
较高光照强度下，光合速率才能达到与呼吸速率相等
B点（光补偿点）右移
降低光照强度下，光合速率就能达到最大值
光饱和点左移
C点左下方移
一般呼吸作用最适温度为30℃，呼吸速率上升
A点下降
光补偿点与光饱和点的移动规律。
3、表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是实测一片叶子在不同光照强度条件下的 CO2吸收和释放的情况。你认为下列四个选项中，能代表细胞中发生的情况与曲线中A点相符的是（ ）
B
（1）曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大， 但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
（2）点含义：
①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；
②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；
③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。C和C′点限制因素：酶的数量、最大活性、光照强度等。
（3）应用：1）大田中增加空气流动，以增加CO2浓度；2）温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度。
2.CO2浓度对光合作用强度的影响
.
C
.
C′
t1 t2 t3
t4
图中A点表示：________________________________________________________。
若A点所在曲线代表C3植物，则B曲线可表示________植物。
CO2浓度达到植物所需的最大值，光合速率不再上升
C4
3.温度对光合作用速率的影响
(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。
(2)应用：
1）大田中适时播种。2）温室中，增大昼夜温差，白天适当升温，夜晚适当降温，保证植物有机物的积累。
①光合作用是在______的催化下进行的，温度直接影响________________________
②B点表示：_______________________________________________
③BC段表示：_________________________________________________________________
酶的活性
酶
此温度条件下，光合速率最高
超过最适温度，光合速率随温度升高而下降
④细胞呼吸在________________时最强。
⑤温度低于_____________，______________下降，呼吸受抑制。
⑥温度高于___________, ___________下降甚至 ____________，呼吸受抑制。
最适温度
最适温度
最适温度
酶的活性
酶的活性
变性失活
昼夜温差大(一般地)，有利于积累有机物的原因
20℃
同一植物在不同温度、不同光照强度时光合作用强度
光照强度
10℃
光合作用强度
矿质元素浓度
B
.
A
.
0
A点：表示植物进行光合作用所需矿质元素的最低浓度。
B点：表示矿质元素的饱和点。
B点以后：随着矿质元素浓度增加，植物的光合作用强度因土壤溶液浓度过高而下降。
4.必需元素供应对光合速率的影响
(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
(2)应用：
1）适合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，加快光合作用速率。
2）施用有机肥，被微生物分解后既可补充CO2,又可提供各种矿质元素。
一定范围内：随叶面积增大，总光合量不断增大，干物质积累不断增加，呼吸量不断增加。
当增加到一定程度后：总光合量不在增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。
物质量
叶面积指数
0
干物质量
总光合量
呼吸量
5.叶面积指数对光合速率的影响
【应用】：
1）适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长
2）合理密植
6.水分的供应对光合作用速率的影响
(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，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。
(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。
7.叶龄对光合速率的影响
（1）曲线分析：
①随幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加，光合速率不断增加（OA段）；
②壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定（AB段）；
③老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降（BC段）。
（2）应用：适农作物、果树管理后期应适当摘除老叶残叶。
图中A点表示：________________________________________________________
原因是：_______________________________________________________________
随叶面积指数的增加，光合作用实际量不再增加
有很多叶片被遮挡在光补偿点以下
8.多因子对光合速率的影响
曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。
8.多因子对光合速率的影响
【应用】：
1）室温栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2,进一步提高光合速率。
2）当温度适宜时，课适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。
光合作用 有氧呼吸
代谢类型
物质变化
能量变化
实质
场所
条件
[H]来源
光合作用与有氧呼吸的比较
合成作用(或同化作用)
分解作用(或异化作用)
无机物→有机物
有机物→无机物
光能→化学能(储能)
化学能→ATP、热能(放能)
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量
叶绿体
只在光下进行
有光、无光都能进行
光反应中水的光解
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第二阶段丙酮酸和H2O分解产生
活细胞(主要在线粒体)
光合作用 有氧呼吸
NADPH的去路
ATP的 来源
ATP的 去路
联系
作为还原剂用于暗反应阶段中还原C3形成(CH2O)和C5
用于第三阶段还原O2产生H2O，同时释放大量能量
光反应阶段ATP合成所需能量来自色素吸收的太阳光能
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段均产生，第三阶段产生最多，能量来自有机物氧化分解
用于暗反应阶段C3的还原，以稳定化学能形式储存于有机物中
作为能量通货用于各项生命活动
延长光合作用时间
增加光合作用面积
提高光能利用率
控制光照强弱
控制光质
控制CO2供应
控制必需矿质元素供应、
提高复种指数
温室中人工光照
合理密植
间作套种
通风透光
在温室中施农家肥，使用CO2发生器
阴生植物
阳生植物
提高光合速率
适时适量施肥
提高农作物产量措施
①氧气浓度为零时只进行___________________。
②氧气浓度在10%以下时，既________________又_________________________。
③氧气浓度为_____________时，只进行有氧呼吸。
思考：图中随氧气浓度变化产生的CO2总量的变化曲线应画在哪里？
无氧呼吸
进行无氧呼吸
进行有氧呼吸
10%
CO2 释放总量
5 10 15 20 25 30 氧气浓度（%）
CO2
的
释
放
速
率
无氧呼吸
有氧呼吸
从光合作用的条件看：
1、增加光照。
（1）延长光照时间；
（2）控制单位面积上叶面积数；
（3）控制光照强弱（阳生植物和阴生植物）
2、增加矿质元素的供应，提高叶绿素含量。
3、控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜晚适当降低温度。
从光合作用的原料看：
1、增加作物周围的二氧化碳浓度。
2、合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。
提高光合作用效率的方式
实验原理：
叶片细胞间隙中含有空气，放入水中会上浮；若先设法去除叶片内的空气，则叶片会下沉；再给予光照，使叶片进行光合作用产生O2，使得叶片上浮。光合作用强度越高，叶片上浮速度越快。
探究 · 实践
探究光照强度对光合作用强度的影响
实验步骤：
用打孔器，在新鲜的绿叶上避开主叶脉，打出圆叶片。均分成若干组。
用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出并重复这一步骤。叶片细胞间的气体即被排出。
1
2
用LED灯作为光源，将不同组别的烧杯置于光源的不同距离处（模拟光照强弱），一段时间以后，记录每组的叶片上浮数量。
3
探究 · 实践
观察与记录
一、不同光照强度对光合作用的影响
烧杯 光照 （日光灯） 距离 光照强度 叶子圆片上浮所需时间
第一片 第二片 第三片 第四片
1 40W 5CM 强 √ √ √ √
2 40W 30CM 中 √ √
3 40W 50CM 弱 √
结论：
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强
4. 在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（　　　）
A. 红光，ATP下降
B. 红光，未被还原的C3上升
C. 绿光，[H]下降
D. 绿光，C5上升
C
习题巩固
5. 如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是（　　　）
A. CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用
B. 适当增加光照强度，a点将左移
C. CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等
D. 甲植物体内[H]的含量在CO2浓度为b时比在a时高
B
原创
习题巩固
6.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（　　　）
A. 光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
B. 温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
C. 如果该植物原重X kg，先置于暗处4 h后重（X－1）kg，然后光照4 h后重（X＋2）kg，则总光合速率为3/4 kg·h－1
D. 光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
D
习题巩固