人教版（2019）必修1第五章4节：光合作用与能量转化(共40张PPT)

(共40张PPT)
第
4
节
：
光合作用与能量转换
光合作用汽车
设问:
这款光合作用汽车的动力原理
是什么 请你运用初中学过的知识合理解释，它为什么不使用汽油呢
积极思考:光合
作用汽车的动力原理
捕获光能的色素和结构
一
色素能够溶解于有机溶剂无水乙醇中
色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散快，反之则慢
色素提取
色素分离
shi yan yuan li
1.实验原理
纸层析法
实验方法
叶绿体色素提取与分离实验中实验试剂的作用原理
shi yan bu zhou
2.实验步骤
最高
叶绿素a
滤纸条上有几条色素带 它们是按照什么次序分布的
滤纸条上色素带的分布情况说明了什么
讨论
（1）选材：为什么要选取鲜嫩、颜色深绿的叶片？
（2）提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例？
（2）为什么用单层尼龙布过滤 能否换成滤纸过滤 收集后为什么要及时塞严
（3）画滤液细线：滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，
（4）色素分离：滤液细线不要触及层析液，
叶绿体色素提取与分离实验的注意事项
以保证含有较多的色素
防止乙醇挥发，充分溶解色素以保证提取较多的色素和色素浓度适宜
使滤液细线含较多的色素，扩散的起点相同。保证色素带整齐，清晰分明
否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
过滤充分。滤纸会吸附色素。 防止乙醇挥发和色素氧化。
叶绿体中色素的提取与分离实验的误差分析
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
3.叶绿体中的色素
叶绿体
中色素
叶绿素
（含量约占总量的3/4）
类胡萝卜素
（含量约占总量的1/4）
主要吸收蓝紫光和红光
主要吸收蓝紫光
叶绿素a（蓝绿色）
胡萝卜素（橙黄色）
叶绿素b（黄绿色）
叶黄素（黄色）
叶绿素和类胡萝卜素吸收光谱
4.叶绿体的结构适于进行光合作用
类囊体
基粒
类囊体薄膜
膜上分布酶和光和色素
（增大膜面积）
外膜
内膜
核糖体
DNA/RNA
基质
叶绿体的功能
好氧细菌
棱镜
恩格尔曼第一个实验的结论是什么
恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处
在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么
综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能
光合作用的原理和应用
二
探索光合作用原理的部分实验
希尔反应
1.希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
不能说明，希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验并没有排除叶绿体中其他物质的干扰，页并没有直接观察到氧元素的转移。
2.希尔的实验是否说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应？
能够说明，希尔反应是将离体的叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖的另一种必需原料——CO2,因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
探索光合作用原理的部分实验
PART 05
鲁宾和卡门的实验
光合作用释放的氧气来自于水。
鲁宾和卡门用了什么科学方法 此方法有什么好处
实验中自变量是什么 其他变量应如何处理
分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论
同位素标记法，可追踪物质的运行和变化规律，弄其他变量清化学反应的详细过程
除同位素氧原子的标记位置不同外，应保持相同;
探索光合作用原理的部分实验
阿尔农发现
1.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系？
2H2O O2+4NADPH+能量
ADP+Pi ATP
光能
叶绿体
光反应阶段 暗反应阶段
场所
条件
物质变化
能量变化
联系 实质 物质合成，能量储存 项目
阅读教材第103~104页光合作用的过程，并完成表格
叶绿体类囊体薄膜上
叶绿体基质
光、色素、酶
多种酶
水的光解：
ATP合成：
CO2的固定：
C3的还原：
光反应阶段为暗反应阶段提供 ; 暗反应阶段产生的 为光反应阶段合成ATP提供原料。
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
ATP和NADPH
ADP、Pi、NADP+
过程
光合作用图解
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*
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光能
叶绿体
光合作用中元素的转移
叶绿体
中的色素
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
H+
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
NADP+
NADPH
外界条件改变 NADPH、ATP C3 C5 （CH2O）
CO2不变 光照减弱
光照增强
光照不变 CO2减少
CO2增加
增加
减少
减少
减少
增加
减少
增加
增加
增加
减少
减少
增加
增加
减少
增加
减少
C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。
外界条件改变对光合物质的影响
化能合成作用
三
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 C6H12O6+ 6O2
能量
四、化能合成作用
自养生物
异养生物
如人、动物、真菌及大多数的细菌。
光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）
化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
光合作用的原理和应用
四
探索环境因素对光合作用强度的影响
叶片中含有空气，上浮
叶片下沉
细胞间隙充满
O2 ,叶片上浮
抽气
光合作用产生O2
(1)实验原理
探索环境因素对光合作用强度的影响
同种生长旺盛
的绿叶
小圆形叶片30片
让叶片内部气体
逸出
放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用
打孔器
大小相同,避开大的叶脉
(2)实验材料
探索环境因素对光合作用强度的影响
圆形叶片 加富含CO2的清水 光照距离 光照强度 叶片浮起数量
1 10片 20ml 5cm 强 多
2 10片 20ml 30cm 中 中
3 10片 20ml 50cm 弱 少
在一定范围内,随着光照强度不断增强,光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多,浮起的多)
(3)实验结果
(4)实验结论
探索环境因素对光合作用强度的影响
原料
条件
产物
CO2浓度
水 分
光 照
矿质元素
温 度
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光能
叶绿体
(5)影响光合作用的因素
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:增加光照强度光合作用强度不再增加。
光补偿点
光饱和点
AB段：光合<呼吸
BC段：光合>呼吸
请在图中画出阴生植物曲线图
01
光照强度
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
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
光合作用强度(速率)：是光合作用反应强弱的指标。
①表示方法：
以单位时间内单位面积光合作用固定(消耗)CO2量、产生O2 量、制造有机物量来衡量。
光照强度在生产生活中的应用
间作套种
通过轮作,延长光合作用时间
通过合理密植,增加光合作用面积
温室大棚,使用无色透明玻璃
防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长
A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）；
A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；
B和B′点：CO2饱和点（两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）。
02
CO2浓度
CO2浓度在生产生活中的应用
多施有机肥
温室栽培植物时还可使用CO2发生器等
大田中还要注意通风透气
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。
适时播种
温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温
植物“午休”现象的原因之一
03
温度
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
应用：合理施肥
04
矿质元素
光合作用强度
时间
7 12 14 18
水是光合作用的原料
水是体内各种化学反应的介质
水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体
应用：预防干旱 合理灌溉
05
水
多因子（光照强度、CO2浓度）与光合作用强度之间的关系
曲线分析：Q点之前限制因素为横坐标所表示的因子，当到Q点时，想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
01
多因素
影响光合作用因素总结
内因：
外因：
基因决定酶种类数量不同
水分—应用：合理灌溉
矿质元素—应用：合理施肥
温度—影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休”
CO2浓度—升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰……
光质（光的颜色）
光照
光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟）
光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高
光强度，间作套种（提高光能的利用率）
不同植物光合作用不同；
不同部位（叶）光合作用不同；
不同叶龄的叶光合作用不同。
（应用：大棚种植用红光或
蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
提高农作物产量措施
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
谢
谢
观
赏