5.4光合作用第3课时 课件(共52张PPT)高中人教版生物必修一

(共52张PPT)
上述一系列实验表明光合作用不是一个简单的化学反应，是分阶段进行的。实际上，光合作用包括一些列化学反应。
根据是否需要光能，可以概括的分为光反应(light reaction)和暗反应(dark reaction)，暗反应也称为碳反应(carbon reaction)。
2.光合作用的原理
能量变化
联系
场所
叶绿体的类囊体薄膜
叶绿体基质
光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能
ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类中稳定的化学能
光反应为暗反应提供还原剂和能量
2.光合作用的原理
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
2.光合作用的原理
ADP＋Pi
ATP
叶绿体中的色素
高能电子
水
e
e
光能
NADPH和ATP
电子
传递
→
类囊体腔
Hill实验中DCPIP代替NADP+接受电子
光反应过程详解
ADP＋Pi→ATP
NADP＋＋H+＋2e→NADPH
类囊体腔
H2O→O2＋2H+＋2e
光
光反应阶段
场所：类囊体膜（提供色素、酶、原料等）
物质变化：
能量变化：
ADP＋Pi→ATP
NADP＋＋H+＋2e→NADPH
H2O→O2＋2H+＋2e
光
光能转变为ATP和NADPH中的化学能
2.光合作用的原理
CO2的固定：
C3的还原：
C5：核酮糖-1 ,5-二磷酸，即RuBP
C3：三磷酸甘油酸
CO2＋C5→2C3
酶
C3 ＋ATP＋NADPH→3-磷酸甘油醛
酶
C5
糖类等
酶
暗反应过程
拓展：暗反应过程
暗反应阶段
场所：叶绿体基质（提供酶、原料等）
物质变化
能量变化
CO2的固定：
C3的还原：
CO2＋C5→2C3
酶
2C3 ＋ATP＋NADPH→3-磷酸甘油醛
酶
ATP和NADPH中的化学能转变为糖类等稳定化合物中的化学能
说明：
C5再生也属于卡尔文循环（暗反应）。
2.光合作用的原理
H2O
O2
H+
NADP+
NADPH
ADP+Pi
ATP
CO2
2C3
C5
(CH2O）
光反应
暗反应
相关信息：葡萄糖、淀粉在叶绿体基质中合成；
蔗糖在细胞质基质中合成
蔗糖
筛管
植物各处
葡萄糖
淀粉
2.光合作用的原理
光反应和暗反应的区别
光反应 暗反应
场所 类囊体薄膜 叶绿体基质
条件 光、色素、酶 多种酶
物质变化 2H2O→O2+4H+ H++NADP+→NADPH ADP+Pi→ATP CO2+C5 → 2C3
2C3 →C5+(CH2O)
ATP→ ADP+Pi
NADPH→NADP+
能量变化 光能→(NADPH和ATP中)活跃化学能 ATP和NADPH中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定化学能
光反应和暗反应的联系
ATP
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
①光反应为暗反应提供ATP和NADPH
②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+
光反应与暗反应之间相互制约，相互影响
光反应
NADPH、ATP
暗反应
ADP、Pi、NADP+
请分析光照强度减弱后，叶绿体内的C5、C3、[H]和ATP的含量如何变化？
请分析CO2浓度下降后，叶绿体内的C5、C3、[H]和ATP的含量如何变化？
条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由
不足到充足，光照不变
C3含量
C5含量
[H]和ATP的含量
1.在无光条件下，暗反应能否长期进行？
2.如果暗反应受到抑制，光反应会不会受影响？
思 考以下问题
3.光照或CO2浓度等环境因素改变对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响
4.若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲：一直光照10 min；乙：光照5 s，黑暗5 s，持续20 min，则哪一种情况制造的有机物多？
5.光合作用光反应产生的ATP能否用于其他生命活动？
6.一天中是早晨空气中O2浓度高，还是傍晚空气中O2浓度高？
7.光反应类囊体膜内产生的O2进入同一细胞的线粒体内被利用经过了几层生物膜？
思 考以下问题
为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。
D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_____（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是
________________________________________________
________________________________________
高于
C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%
为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。
D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
（1）C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要
_________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
基质
光照
为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。
D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
（2）A、B、C三组处理相比，随着___________________的增加，使光下产生的___________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
ATP和［H］
光照和黑暗交替频率
在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
（1）图中物质A是___________（C3化合物、C5化合物）。
C3化合物
在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是
__________________________________________________________
________________________________________________________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
暗反应速率在该环境中达到稳定，即C3和C5化合物含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍
在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________　　（低、高）。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
高
在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_________（高、低），其原因
_______________________________________________________。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
低
CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和［H］少
①若有机物为(CH2O)：
②（计算用）若有机物为C6H12O6：
反应式(写出反应式并标出元素的去向)
2.光合作用的原理
2.光合作用的原理
光合作用与呼吸作用
光合作用 呼吸作用
代谢类型
场所
条件
物质变化
能量变化
实质
同化作用
异化作用
叶绿体
光能→化学能
细胞质基质及线粒体
酶
光、色素、酶
无机物→有机物
有机物→无机物
化学能→ATP+放能
合成有机物、储存能量
分解有机物、释放能量
例题：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
三 光合作用的影响因素
CO2 + H2O （CH2O）+ O2
光能
叶绿体
(色素、酶）
①Mg、N等矿质元素
②温度影响酶的活性
光照强度
光质
光照时间
光合面积
CO2浓度
水分→气孔关闭→CO2供应
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。
光合作用强度
光合作用强度：是光合作用反应强弱的指标。
一般用植物在单位时间内单位面积通过光合作用制造糖类的量（即光合作用速率）来衡量。
单位时间内单位叶面积______________、___________、______________。
有机物的产量
CO2的消耗量
O2的产生量
光合速率的表示方法
光合作用制造的糖类
呼吸作用消耗的糖类
植物/细胞积累的糖类
光合速率
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
CO2固定量
CO2吸收量
CO2释放量
O2产生量
O2释放量
O2消耗量
有机物制造量
有机物积累量
有机物消耗量
3
4
5
6
光合速率
1
2
三 光合作用的影响因素
(一)外因
1、光照强度
光补偿点
光饱和点
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。
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。
光照强度通过直接影响光反应来影响光合速率
光补偿点
光饱和点
思考：以下分别对应点
应用：
a.大棚内阴天人工补充照光
b.光照强度太强，应该适当遮阴
光补偿点
光饱和点
1、光照强度
左图表示某植物体光合速率。若白天光照时间为12小时，则光照强度不低于多少，该植物才能存活？
答案：
光照强度不低于y
1、光照强度
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。
A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
B和B′点：都表示CO2饱和点。
2、 CO2浓度
应用：
正其行，通其风
施有机肥（农家肥）
放一定量的干冰（使用CO2发生器）
2、 CO2浓度
下图表示A、B两种植物的在光照等其他条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中CO2浓度变化的响应特性。
①若将上述两种植物幼苗置于同一密闭玻璃罩内，在光照等其他条件适宜的情况下，一段时间内，生长首先受影响的植物是___,
原因是什么？
B
在低CO2浓度的条件下，B植物利用CO2进行光合作用的能力弱，积累有机物少，因此，B植物生长首先受到影响。
下图表示A、B两种植物的在光照等其他条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中CO2浓度变化的响应特性。
②若将上述两种植物幼苗置于同一密闭玻璃罩内，在光照等其他条件适宜的情况下，当B的净光合速率为0时，A的净光合速率
_________（填”大于0”，“等于0”或“小于0”）。
大于0
③若将上述两种植物幼苗分别置于两个相同的密闭玻璃罩内，在光照等其他条件适宜的情况下，玻璃罩内的CO2逐渐下降至一定水平时保持相对稳定，原因是什么？
植物在光下，光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量，使密闭玻璃罩内CO2浓度降低，光合速率也随之降低，当光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等时，玻璃罩内CO2浓度维持相对稳定。
温度主要通过影响光合作用有关酶的活性影响光合作用的速率。
应用：
增大昼夜温差，植物积累有机物增加
3、 温度
A
B
光合速率
温度
10 30 40 50
图表示在适宜光照、二氧化碳浓度等条件下，测定的该植物光合作用速率、细胞呼吸速率随温度的变化。
植物光合作用停止的温度是_____．40℃与60℃时，二氧化碳的吸收量均为0，两者的区别是__________________________________________________
__________________________________________________
55℃
前者光合速率等于呼吸速率，后者光合速率和呼吸速率均为0(植物死亡)。
N：酶及ATP的重要组分
P：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。
4、 矿质元素
①缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用
②水分是光合作用的原料，又是化学反应的媒介
应用：合理灌溉。
水分
5、 水分
6、 多因子对光合作用的影响
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。
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。
6、 多因子对光合作用的影响
夏季晴朗一天植物光合作用曲线。
a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。
b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。
bc段：光合作用小于呼吸作用。
c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
ce段：光合作用大于呼吸作用。
d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
ef段：光合作用小于呼吸作用。
fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。
夏季晴朗一天植物光合作用曲线。
夏季晴朗一天植物光合作用曲线。（密闭容器中）
AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。
BC段：温度降低，呼吸作用减弱。
CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，
但光合作用强度<呼吸作用强度。
夏季晴朗一天植物光合作用曲线。（密闭容器中）
D点：光合作用强度＝呼吸作用强度。
DH段：光合作用强度>呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
夏季晴朗一天植物光合作用曲线。（密闭容器中）
H点：光合作用强度＝呼吸作用强度。
HI段：光照减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，
直至光合作用完全停止。
夏季晴朗一天植物光合作用曲线。（密闭容器中）
该植物一昼夜，有机物是否有积累？
答案：有，因为终点(I点)比起点(A点)低，表明有CO2吸收。