5.4光合作用与能量转化（第四课时）(共34张PPT)2023-2024学年高一生物上学期同步教学课件（2019人教版必修1）

(共34张PPT)
新人教版 高一
第五章 细胞的能量供应和利用
5.4光合作用与能量转化（第四课时）
第4课时光合作用与呼吸作用
拓展-- C3、C4植物、CAM途径与光呼吸
气孔是植物吸收CO2，放出O2，以及水分进出的通道
CO2直接进入叶肉细胞，在其叶绿体基质中，与RuBP(C5)的发生反应，直到RuBP(C5)再生结束，并合成蔗糖、淀粉等多种有机物，该循环称为C3途径(卡尔文循环)。该途径常见植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。
拓展-- C3、C4植物、CAM途径与光呼吸
叶肉细胞
玉米叶片维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应,没有Rubisco，不进行暗反应。
CO2在PEP羧化酶的作用下整合到C4化合物中，随后进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞的叶绿体没有类囊体。有Rubisco。C4化合物释放CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。
PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。
拓展-- C3、C4植物、CAM途径与光呼吸
白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。
CAM植物夜间吸进CO2，在羧化酶催化下，CO2与PEP(磷酸烯醇式丙酮酸—淀粉转化而来)结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。
思考：
①黑夜，植物能进行卡尔文循环吗？
②白天，植物进行光合作用CO2来源？
③白天，降低大气CO2浓度，植物的光合作用怎么变化？
▲C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。
拓展-- C3、C4植物、CAM途径与光呼吸
催化RuBP与CO2反应的酶全称为RuBP 羧化/加氧酶（简称Rubisco）O2与CO2是竞争关系，当O2浓度高时，催化RuBP与O2结合（保护机制）
吸收O2和释放CO2，消耗ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。
6CO2+12H2O
光合
C6H12O6
+6O2+6H2O
呼吸
一、光合作用与细胞呼吸的过程及其关系
光合作用与有氧呼吸过程的比较
光合作用与有氧呼吸过程的比较
方法便笺
光合作用与有氧呼吸过程的比较
方法便笺
光合作用与有氧呼吸过程的比较
方法便笺
光合作用与有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
小积累
光合作用与有氧呼吸过程中[H]、ATP的来源和去路
小积累
各点含义及形成原因分析
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：上午6时左右，太阳出来，植物开始进行光合作用；
f点：光合作用结束。
c、 e点：光合作用强度等于呼吸作用强度 。
d 点：温度过高，蒸腾作用很强，部分气孔关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱 ，出现“午休”现象 。
bc段、ef段：光合作用强度小于呼吸作用强度。
ce段：光合作用大于呼吸作用。
ab段、fg段：只进行呼吸作用。
曲线解读 (掌握解题规律)
（1）自然环境中一昼夜
植物光合作用曲线分析
曲线中有机物情况分析：
小积累
光饱和点与光补偿点的移动规律
光饱和点与光补偿点的移动规律
光饱和点与光补偿点的移动规律
AB段：只进行呼吸作用。
BC段：温度降低，呼吸作用强度减弱。
CD段：微弱光照，开始进行光合作用，光合作用强度<呼吸作用强度。
D点：光合作用强度＝呼吸作用强度。
H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度＝呼吸作用强度。
DH段：光照继续增强，光合作用强度>呼吸作用强度。
其中FG 段表示“光合午休”现象。
HI段：光照继续减弱，光合作用强度<呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。
（2）密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线分析
【例】右图表示20 ℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系，S1、S2、S3表示图中所示区域的面积，下列说法中错误的是
A．S1＋S3表示玉米呼吸消耗的有机物量
B．S2＋S3表示玉米光合作用产生的有机物总量
C．若土壤中缺Mg，则B点右移，D点左移
D．S2－S3表示玉米光合作用有机物的净积累量
D　
净积累量=制造量-呼吸消耗量
= (S2＋S3)－(S1＋S3)
＝S2－S1。
【拓展延伸】光合作用的“总”和“净”
总光合作用＝净光合作用＋细胞呼吸。
其中净光合量一般有以下几种表示方法：
①植物(叶片)“吸收”CO2量或实验容器内CO2的减少量；
②植物(叶片)“释放”O2量或实验容器内O2的增加量；
③植物(叶片)“积累”葡萄糖量或植物重量(有机物)增加量。
总光合量一般有以下几种表示方法：
①叶绿体“吸收”CO2量；
②叶绿体“生成”的O2量；
③植物或叶绿体生成的葡萄糖或有机物的量。
【例】某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下细胞光合作用速率和呼吸速率的关系，并绘制了甲、乙、丙、丁四幅图。其中图中“A”点不能表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是
A
归纳五种曲线中光合速率等于呼吸速率的点
图甲中C、F点，图乙中d、h点、图丙中A点、图丁中a、b点，
图戊中a点、图己中a点都表示光合作用速率等于呼吸作用速率。
【例】如图是绿色植物光合速率、呼吸速率的测定装置图及夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图，请据图分析回答下列问题：
（1）小烧杯中的NaHCO3溶液的作用是：__________________________________________。
（2）测定光合速率时单位时间内液滴右移的体积即是___________（“净光合速率”或“实际光合速率”）．
（3）测定呼吸速率时，整个装置必须放在________中，单位时间内毛细管内的水滴______（“左”或“右”）移的体积即是呼吸速率．
光照或黑暗
NaHCO3或NaOH溶液
保证了容器内CO2浓度的稳定，满足了绿色植物光合作用的需求
净光合速率
左
黑暗环境
（4）曲线图中a点形成的原因是__________________________，绿色植物光合作用强度等于呼吸作用强度的时刻是______点，此时叶肉细胞的光合作用强度_______呼吸作用强度．
（5）d点形成的原因是__________________________________，此时叶肉细胞中产生ATP的场所有_______________________．
凌晨3 ～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少
c、e
温度过高，部分气孔关闭，CO2吸收减少，出现“午休”现象
细胞质基质、线粒体、叶绿体
大于
归纳
“三率”常见曲线
归纳
“三率”常见曲线
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