5.4光合作用与能量转化课件(共35张PPT有1份视频)2022—2023学年高一上学期生物人教版必修1

(共35张PPT)
5.4 光合作用与能量转化
学习目标
1．理解实验“绿叶中色素的提取和分离”的原理和方法，掌握基本操作技能。
2．说出绿叶中色素的种类和作用。
3．说出叶绿体的结构和功能。
4.掌握光合作用原理及应用。
5.掌握影响光合作用的因素。
思考：
所有植物都能进行光合作用吗？
植物所有部位都能进行光合作用吗？
高等植物的叶片是进行光合作用的主要器官
叶片中的色素可能与光能的捕获有关
光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径。
一、捕获光能的色素（P98）
为什么可以用无水乙醇提取色素？
为什么层析液可以分离色素？
绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。
绿叶中的色素不只一种，都能溶解在层析液（有机溶剂）中，不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上扩散速率不同
溶解度高，扩散___ 溶解度低，扩散___
快
慢
纸层析法
实验原理：
绿叶中色素的提取和分离
1、提取绿叶中的色素（P98)
(1)称取5g新鲜绿叶， ，放入研钵中。
剪碎
(2)加少许的 、 与10mL无水乙醇，在研钵中快速研磨。
二氧化硅
碳酸钙
(3)用单层尼龙布将研磨液进行 ，滤液收集到试管，及时用 。
过滤
棉塞塞口
2、制备滤纸条
滤纸条一端剪去两角，
距去角端1cm处画铅笔细线。
铅笔线
3、画滤液细线
用毛细吸管蘸取滤液画滤液细线，待滤液干后再重复1～2次。
要求：直、细、齐（使分离出的
色素带平整不重叠）
4、分离绿叶中的色素
将适量层析液倒入烧杯中，将滤纸条画线端插入层析液中，封盖固定。
滤液细线不能触及层析液
原因：色素溶解于层析液，没有色素带或色素带不清晰
5、分析实验结果
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
橙黄色
黄色
蓝绿色
黄绿色
类胡萝卜素
叶绿素
（含量约占3/4）
（含量约占1/4）
课堂练习
在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是( )
①加入的提取液太多 ②用体积分数为 95% 的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇 ③研磨时没有加入碳酸钙 ④研磨时没有加入二氧化硅 ⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少 ⑥画滤液细线的次数少 ⑦使用放置数天的菠菜叶
A.①③⑦ B.②④⑤
C.①③④⑤⑥⑦ D.②③④⑤⑥
C
叶绿素溶液
类胡萝卜素溶液
叶绿素主要吸收______________ ；类胡萝卜素主要吸收_______
蓝紫光
红光、蓝紫光
一、捕获光能的色素
光合色素可以吸收、传递、转化光能
植物工厂的LED灯都是做成全红、全蓝、红蓝组合三种形式。
为什么不用发绿光的光源？
①好氧细菌向O2含量多的地方聚集；
②好氧细菌可在显微镜下观察看到。
思考：如何找出细胞中产生O2的位置呢？
O2
普通植物细胞可行吗？
叶绿体特征：
①分布散乱
②环流运动
不利于观察！
叶绿体特征：
①带状螺旋分布
②无环流运动
利于观察！
水绵
资料一：恩格尔曼的水绵和好氧细菌的实验
二、叶绿体的结构和功能
恩格尔曼实验（一）
氧气是叶绿体释放出来的
实验结论：
极细光束
有光照有叶绿体才有氧气
二、叶绿体的结构和功能
叶绿体主要利用红光和蓝紫光释放氧气
实验结论：
恩格尔曼实验（二）
叶绿体功能：是进行光合作用的场所
结构：类囊体堆叠成基粒，扩大了膜面积，为色素和酶提供附着点
光合色素分布在类囊体薄膜上
叶绿体基质和类囊体膜上含有许多与光合作用有关的酶。
二、叶绿体的结构和功能
三、光合作用原理
光合作用（P102）：是指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在能量的有机物，并且
释放出氧气的过程。
课堂练习
1.植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应（ ）
2.光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( ）
3.光合作用中ADP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( )
4.光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提
供能量( )
条件 光照变弱，CO2供应不变 光照变强，CO2供应不变 光照不变，CO2供应减少 光照不变，CO2供应增多
C3含量
C5含量
NADPH和ATP含量
（CH2O）合成量
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光合作用强度的强弱直接关系农作物的产量。
光合作用的强度：
光合作用速率表示方法：
通常以单位时间内CO2等原料的消耗，或O2、（CH2O）等产物的生成数量来表示。
四、影响光合作用的因素及应用
叶片中含有空气，放在水中会上浮
排除叶片间隙内的空气，叶片下沉
O2在叶片间隙中积累，叶片上浮
真空抽气
光合作用产生O2
实验：探究光照强度对光合作用强度的影响
1.实验原理
四、影响光合作用的因素及应用
实验：探究光照强度对光合作用强度的影响
1、用打孔器打出小圆片
2、小圆片真空抽气
3、分组编号:A、B、C，置于
强、中、弱三种光照下
5、进行实验，无关变量相同且适宜
6、测量并记录实验的结果——相同时间小圆叶片上浮的数量
A
B
C
30cm
20cm
10cm
实验步骤：
黑暗环境
项目烧杯 小圆形叶片 加富含CO2的清水 光照强度（LED灯离材料的距离） 叶片浮起数量
A 10片 20mL 30cm(弱光) 少
B 10片 20mL 20cm(中光) 中
C 10片 20mL 10cm(强光) 多
3.实验结果：
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强。
4.实验结论：
净光合速率
呼吸速率
总光合速率
A点
只进行呼吸作用
B点
光合速率=呼吸速率
AB段
光合速率<呼吸速率
B点之后
光合速率>呼吸速率
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
CO2吸收量
CO2释放量
1.光照强度
阳生植物
阴生植物
阴天时温室大棚适当提高光照强度可以增加光合作用强度；
阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低，间作套种时注意作物种类搭配
实践应用
1.科学家研究小麦20℃时光合作用强度与光照强度的关系，得到如图所示曲线，下列有关叙述不正确的是( )
A.a点时，小麦叶肉细胞不进行光合作用
B. b点时，小麦光合速率等于呼吸速率
C.其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向右移动
D.随着环境温度的升高，cd段位置会不断上移
D
四、影响光合作用因素
2.CO2浓度
A点：光合作用速率=呼吸作用速率
B点：光合作用速率不再随着CO2浓度的增加而增加
CO2补偿点
CO2饱和点
在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而加快，CO2浓度增加到一定值时，光合速率不再增加
CO2浓度需达到一定值时才能启动光合作用
增施农家肥
增施有机肥
通风透光，既能有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度，使作物增产。
实践应用
2.如图两曲线分别表示阳生植物和阴生植物CO 的吸收速率随光照强度变化的情况。当光照强度为C时，两植物的有机物积累速率分别为a 、b ，两植物有机物合成速率分别为a 、b ，结果是( )
A. a =b ;a >b B. a =b ;a C. a >b ;a >b D. a A
四、影响光合作用因素
3.温度
实质：温度影响光合作用有关酶的活性
影响叶片气孔开闭程度
实践应用
温室栽培植物时，白天适当提高温度，可提高净光合速率，夜间适当降温，可降低呼吸消耗，保证植物有机物的积累。
四、影响光合作用因素
4.水
水是光合作用（光反应）的原料；
缺水会导致叶片部分气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用（暗反应）
实践应用
及时、合理灌溉
合理灌溉
N：光合色素、NADPH、酶、ATP等的重要组成元素。
P：NADPH、ATP的重要组成元素
Mg：叶绿素的重要组成元素。
K：促进光合作用产物向储存器官（块茎）的运输。
四、影响光合作用因素
实践应用
合理施肥可促进叶片面积增大，促进叶绿素合成，促进光合产物的运输和转化等，提高光合作用强度。
5、矿质元素
四、影响光合作用因素
6、光质（不同波长的光）
塑料大棚栽培时选择无色塑料，以便透过各色光
阴天给温室大棚“人工补光”时，应选择红光和蓝紫光
实践应用
课堂小结
捕获光能的色素
叶绿素a
吸收、转化光能
叶绿素b
吸收、传递光能
胡萝卜素
吸收、传递光能
叶黄素
吸收、传递光能
直接参与光合作用
在强光下吸收并耗散多余的光能，防止强光破坏叶绿体，具有保护功能
叶绿素的功能：吸收、传递、转化光能