必修1 5.4光合作用与能量转化课件（共50张ppt）生物人教版（2019）

(共50张PPT)
捕获光能的色素和结构
光合作用与能量转化
光合作用的原理和应用
1:靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
2:为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
自然光源不可控制，当自然环境中光照不足时，植物的光合作用就会受到影响从而导致减产，人工光源的强度和色光均是可控的可以根据植物的生长情况调整
影响光合作用的因素很多，既有植物本身的因素，又有外界因素的影响。二氧化碳浓度、营养液成分、温度都对植物的光合作用有影响。
捕获光能的色素
捕获光能的色素
我们坚持以客户为中心，快速响应客户需求，持续为客户创造长期价值进而成就客户为客户提供有效服务。
SHOW WORK
高等植物而言，叶片是光合作用的主要器官
为什么白化苗不能正常生长？
缺少色素不能正常进行光合作用
捕获光能的色素
项目情况
SHOW WORK
绿叶中色素的提取与分离
探究.实践：
1:实验原理：
提取：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中
分离：各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高在层析纸上的扩散速度越快
2:实验方法：
过滤法、纸层析法
思考：可用什么替代无水乙醇？
捕获光能的色素
项目情况
我们坚持以客户为中心，快速响应客户需求，持续为客户创造长期价值进而成就客户为客户提供有效服务。
SHOW WORK
3:实验步骤：
（1）提取色素
捕获光能的色素
项目情况
SHOW WORK
3:实验步骤：
（2）分离色素（纸层析法）
剪：干燥的定性滤纸剪去两角
画：在距离底端1cm处用铅笔画细线
画：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀的画出细线，待滤液干后，再 重复1-2次
分离：将滤纸条有滤液细线的一端朝下插入层析液中随后用棉花塞紧试管口
捕获光能的色素
SHOW WORK
3:实验步骤：
（2）分离色素（纸层析法）
分离：将滤纸条有滤液细线的一端朝下插入层析液中随后用棉花塞紧试管口
注意：不得将滤液细线触及层析液
捕获光能的色素
SHOW WORK
3:实验结果：
捕获光能的色素
SHOW WORK
3:实验结果：
类胡萝卜素（1/4）
叶绿素（3/4）
溶解度：
胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b
含量：叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素
捕获光能的色素
项目情况
SHOW WORK
4种色素对光的吸收有何差别？
绿叶中的色素主要吸收（ ），对（ ）吸收少
红光、蓝紫光
绿光
捕获光能的色素
项目情况
SHOW WORK
胡萝卜素和叶黄素主要吸收（ ）
叶绿素a与叶绿素b吸收（ ）
蓝紫光
蓝紫光、红光
色素的功能：吸收、传递、转化光能
捕获光能的色素
SHOW WORK
为什么夏天树叶绿？而秋天叶子黄？
捕获光能的色素
SHOW WORK
影响叶绿素合成的因素：光照、温度、必需元素（N、Mg等必需元素）
胡萝卜素 C、H
叶黄素 C、H、O
叶绿素a C、H、O、N、Mg
叶绿素b C、H、O、N、Mg
捕获光能的色素
SHOW WORK
1:为什么要放在没有空气的小室中？
2:该实验有何巧妙之处？
2:该实验的结论？
叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
1881年恩格尔曼实验
捕获光能的色素
SHOW WORK
叶绿体主要吸收红光和蓝紫光
捕获光能的色素
SHOW WORK
仅靠恩格尔曼水绵实验能得出：叶绿体是光合作用的场所这一结论吗？
仅证明叶绿体吸收光能能产生氧气，不能证明光合作用其他产物在叶绿体，所以不能证明叶绿体是光合作用的场所
1954年科学家才证明叶绿体是光合作用的场所
捕获光能的色素
SHOW WORK
叶绿体的结构适于进行光合作用
结构
双层膜
内膜中有
基质：DNA、RNA、核糖体、酶
基粒：类囊体堆叠（增大内膜面积），含色素、酶
1g菠菜叶片中的类囊体总面积有60m2
SHOW WORK
万物生长靠太阳
光合作用的原理和应用
光合作用的原理
SHOW WORK
1:概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将二氧化碳和水转化成储存能量的有机物并释放氧气的过程。
2:过程：
1:叶绿体如何将光能转化为化学能？
2:光合作用生成的氧气来源于水还是二氧化碳？
光合作用的原理
SHOW WORK
探索光合作用的实验
19世纪末，科学界普遍认为在光合作用中，CO2分子和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖。
想我死也不必用甲醛吧！！
1928年科学家发现甲醛对植物有毒害作用，且甲醛不能通过光合作用转化为糖
光合作用的原理
SHOW WORK
探索光合作用的实验
1937年植物学家希尔实验
结论：水的光解可以产生氧气
光合作用的原理
SHOW WORK
探索光合作用的实验
1:希尔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来自水？
2:希尔实验能否说明水的光解和糖的合成不是同一个化学反应？
不能，可能有其他含氧元素的供体
能，糖的合成需要二氧化碳而该反应无二氧化碳
光合作用的原理
SHOW WORK
探索光合作用的实验
1941年鲁宾和卡门同位素示踪法
结论：光合作用产生的氧气来源于水
光合作用的原理
SHOW WORK
探索光合作用的实验
1954年阿尔农实验
材料：离体的叶绿体
处理：无CO2，有光照的条件下加入ADP、Pi
结果；叶绿体可合成ATP，同时水光解产生氧气
结论：光照下，水的光解伴随着ATP的生成
光合作用的原理
SHOW WORK
光合作用的过程
依据是否需要光能
光反应（第一阶段）
暗反应（第二阶段又称碳反应）
光合作用的原理
SHOW WORK
叶绿体中的色素
光反应
H2O
水在光下分解
O2
H+
光能
ADP+Pi
ATP
酶
场所：类囊体薄膜
能量变化：光能变为储存在ATP与NADHP中化学能
NADPH
NADP+
光合作用的原理
SHOW WORK
卡尔文实验（放射性同位素标记法）
给小球藻通入14C标记的14CO2，光下培养
杀死细胞，终止光合
提取溶液中的物质，纸层析分离这些物质
放射性显影确定放射性位置
结论：14CO2中的放射性14C先出现在C3再出现在14C5、14C6
光合作用的原理
SHOW WORK
叶绿体中的色素
光反应
H2O
水在光下分解
O2
NADPH
光能
ADP+Pi
ATP
酶
场所：类囊体薄膜
能量变化：光能变为储存在ATP与NADHP中活跃化学能
2C3
C5
CO2
CO2的固定
（CH2O）
C3的还原
暗反应
场所：叶绿体基质
能量变化：储存在ATP与NADPH中活跃化学能变为有机物中稳定化学能
多种酶
酶
H+
NADP+
反应阶段 光反应 暗反应
反应部位
反应条件
物质变化
能量变化
产 物
联系 光合作用实质 叶绿体类囊体的薄膜上
叶绿体基质
叶绿体色素、酶、光能
NADPH、ATP、酶
2H2O 4H++4e-+O2
光、酶
ADP+Pi+能量 ATP
酶
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
NADPH、ATP、O2
ADP、Pi、（CH2O ）、C5
光反应为暗反应提供ATP、NADPH,暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+；二者相互依存，相互制约；没有光反应，暗反应不能进行；没有暗反应，光反应也不能长时间进行。
合成有机物，储存能量
NADP++H++2e- NADPH
酶
光反应和暗反应的比较：
CO2＋C5 2C3
酶
2C3 (CH2O) + C5
酶
ATP NADPH
1.光合作用强度：
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光合作用强度的表示方法：
固定或者利用CO2的量
制造或产生有机物（糖类）量
产生O2的量
思考：能否测量出光合作用强度？
（单位时间内光合作用）
光合作用的原理的应用
实验步骤：
②将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出
光合作用的原理的应用
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究环境因素对光合作用强度的影响
实验步骤：
③将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存
④取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）
避免光合作用产生O2，使叶片上浮
保证CO2饱和
光合作用的原理的应用
实验步骤：
⑤向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于强、中、弱光下
（光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定）
光源会产生热量，导致温度不同，所以为了保证单一变量，应该加一个盛水玻璃柱，排除温度对实验结果的影响。
⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。
光合作用的原理的应用
探究环境因素对光合作用强度的影响
（6）实验现象及结果：
甲
乙
丙
叶片浮起数量多
叶片浮起数量中
叶片浮起数量少
强
中
弱
探究环境因素对光合作用强度的影响
光合作用的原理的应用
烧杯 光源 距离 光照强度 叶片上浮数量
1 40W 5cm 强 多
2 40W 30cm 中 中
3 40W 50cm 弱 少
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强
（6）实验现象及结果：
（7）实验结论：
光照强度
光合作用强度
光合作用的原理的应用
探究环境因素对光合作用强度的影响
O2
CO2
O2
CO2
光合作用产生的O2 = 释放到空气中的O2 + 呼吸作用消耗的O2
光合作用消耗的CO2 = 吸收到空气中的CO2 + 呼吸作用产生的CO2
光合作用的原理的应用
思考：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
总光合
CO2的消耗/固定
O2的产生/生成量
有机物的产生/制造量
净光合
CO2的吸收量
O2的释放量
有机物的积累/剩余量
呼吸
黑暗下CO2的释放量
O2的消耗/利用量(黑暗下O2的吸收量)
有机物的消耗量
光合作用的原理的应用
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
C’
光合作用强度=呼吸作用强度
光饱和点
净光合速率
呼吸速率
总（真）光合速率
A:光合作用为0，只进行呼吸作用
光补偿点
A
B
O
CO2吸收量
CO2释放量
光照强度
C
光合作用强度达到最大值，达到饱和
光饱和点：
植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度
光补偿点：
植物达到光合速率等于呼吸速率时，所对应的光照强度。
1.光照强度
AB段：光合<呼吸
BC段：光合>呼吸
C点后限制因素CO2 、温度等
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
1.适当提高光照强度
2.延长光合作用时间
3.合理密植—增加光合作用面积
4.间作(几种作物同时期播种)、套种(几种作物不同时期播种)
5.温室大棚使用无色透明玻璃
6.补光---红光和蓝紫光
应用
C点：CO2补偿点（光合作用速率= 细胞呼吸速率）
D’点：CO2饱和点（光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）。
应用：①多施有机肥或农家肥；②温室栽培植物时还可使用CO2发生器等；③正其行，通其风。
B点 ：进行光合作用所需CO2的最低浓度
A
B
C
D’
0
吸收CO2
释放CO2
CO2浓度
2.CO2浓度：
D点之后光合速率的限制因素有哪些？
外因：主要为光照强度和温度；
内因：酶的数量和活性。
D
影响光合作用强度的因素
光合作用的原理的应用
最适温度下植物光合作用最大，植物体内的酶最适温度在40~50℃之间。
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。
应用：①适时播种
②温室中,白天适当提高温度,
晚上适当降温，提高作物产量
③植物“午休”现象
CO2
H2O
O2
3.温度：
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
4.矿质元素：
应用：合理施肥
矿质元素浓度
光合
作用强度
A
B
☆土壤中矿质元素浓度过高会导致植物渗透失水而萎蔫。
矿质元素饱和点
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
5、水
时间
光合
作用强度
O
7 10 12 14 18
A
B
C
D
E
C点：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，出现“午休”现象。
盛夏
（教材P106 ）
①水是光合作用的原料
②水是体内各种化学反应的介质
③水直接影响气孔的开闭,间接影响CO2进入
AB：随光照强度增大，光合作用强度不断增大。
DE：随光照强度减弱，光合作用强度不断减小。
应用：预防干旱 合理灌溉
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
A ’
B ’
光照强度
O
C’
A
B
C
阴生植物
阳生植物
CO2吸收量
CO2释放量
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。
阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。
阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物大
6.内部因素1：阳生、阴生植物
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
（单位土地面积上，植物的总叶面积）
在一定的范围内，随叶面积不断增大，光合作用强度不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。
总光合量
净光合量
物
质
量
叶面积指数
A
B
C
呼吸量
应用：适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽培植物时，可通过合理密植来增加光合作用面积
6、内部因素2：叶面积指数
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
6.内部因素3：叶龄
幼
成熟
老
在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加。
O
叶龄
光合
作用强度
A
B
C
应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
光合作用的原理的应用
影响光合作用强度的因素
光照强度
CO2浓度
温度（影响酶/气孔）
水（原料/气孔/介质）
矿质元素（组成/运输）
内部因素
END