3.2.2 光合作用-光能的捕获和转换 课件(共37张PPT) 2023-2024学年高一生物苏教版（2019）必修1

(共37张PPT)
第二节
光合作用——光能的捕获和转换②
细胞中能量的转换和利用
章
三
第
一、绿色植物光合作用的场所
Fe2+
草酸铁
（Fe3+）
产物：氧气、还原剂
进步之处：对光合作用的研究从器官（叶片）
水平进入到细胞器（叶绿体）水平
希尔实验
最容易观察到的细胞器
分布在细胞质膜与液泡之间
讲授新课
当光照强度较弱时， 叶绿体会汇集到细胞顶面，以最大限度地吸收光能，保证高效率的光合作用；
当光照强度很高时，叶绿体会移动到细胞侧面，以避免强光的伤害.
叶绿体在适应性的捕获光能
讲授新课
H2O
类囊体膜
酶
ADP＋Pi
ATP
[H]
NADPH
场所：
条件：
水的裂解、电子传递、ATP生成、NADP+还原
光照、光合色素、酶
二、光反应阶段
叶绿体的类囊体膜上
讲授新课
H2O
类囊体膜
酶
ADP＋Pi
ATP
[H]
NADPH
水的裂解：
ATP的合成：
光能转变为贮存在ATP和[H]中活跃的化学能
物质变化:
能量变化：
2H2O 4 H++4e-+O2
H++2e-+NADP+ NADPH
讲授新课
CO2
糖类
CO2的固定
2C3
场所：
条件：
叶绿体基质
酶、[H] 、ATP
三、暗反应（碳反应）阶段
C5
C3的还原
NADPH
酶
NADP+
ADP+Pi
ATP
酶
基质
多种酶
讲授新课
CO2
糖类
CO2的固定
2C3
ATP和[H]中活跃的化学能转为糖类等有机物中稳定的化学能
能量变化：
物质变化：
CO2的固定：
C3的还原：
C5
C3的还原
NADPH
酶
NADP+
ADP+Pi
ATP
酶
基质
多种酶
酶
2C3
（CH2O）+C5
NADPH
H++2e-+NADP+
ATP
APD+Pi
讲授新课
光合色素
[H]
酶
ADP+Pi
ATP
酶
2C3
C5
CO2
（CH2O）
多种酶催化
还原
固定
H2O
O2
光能
光反应阶段
暗反应阶段
光合作用过程图解
讲授新课
光合作用是绿色植物细胞中的叶绿体从太阳光中捕获能量， 并将这些能量在CO2和H2O转变为糖与O2的过程中，转换并储存为糖分子中化学能的过程。
光合作用的概念
讲授新课
光合作用是一项复杂的能量转换过程， 也是一个无机物转变为有机物的重要途径。这对地球表面的生态面貌、大气组成、生物进化，乃至所有生物的生存，人类的生产和生活都有至关重要的意义。
光合作用的意义
讲授新课
比较项目 光反应 暗反应
区 别 反应条件
反应场所
物质变化
能量变化
联 系
光合色素、酶
[H] 、ATP 、多种酶
叶绿体类囊体膜
叶绿体基质
① 水的裂解
H2O → [H]＋ O2
② ATP的合成
ADP＋Pi＋能量→ATP
①CO2的固定
CO2＋C5→2C3
光能→ATP、[H]中
活跃的化学能
ATP 、[H]中活跃化学能→有机物中稳定化学能
②C3的还原
C5
C3 (CH2O)
ATP
[H]
光反应
[H]、ATP
暗反应
ADP、Pi
总结归纳
1.请分析光下的植物突然停止光照后，在较短时间内其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？
停止光照
光反应停止
[H]↓
ATP↓
C3还原受阻
C3↑
C5↓
分析：环境改变对C3、 C5的影响
讲授新课
2.请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？
CO2固定
过程受阻
C3还原
正常进行
C3↓
C5↑
突然停止CO2的供应
讲授新课
自然界中还存在一些微生物，它们不能像绿色植物那样通过光合作用利用光能产生糖，而是通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物。这种制造有机物的方式，称为化能合成作用。
例子：硝化细菌、硫细菌和铁细菌
2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2→2HNO3+能量
思考：生物只能通过光合作用制造有机物吗？
CO2+H2O +能量→（CH2O）+O2
讲授新课
（1）内因：①叶绿体的数量
②光合色素的种类和数量
③酶的种类、数量
（2）外因：①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分含量
⑤无机盐种类
四、影响光合作用的因素
讲授新课
现象：在距离为 12 cm、18 cm、24 cm 时，计数得到黑藻
1 min 内分别产生 63 个、41 个和 31 个气泡
结论：光照强度会影响植物的光合作用
1.影响光合作用的环境因素----光照强度
讲授新课
在一定范围内随光照强度增加，光合作用强度逐渐增强；
当光照强度达到一定限度时，光合作用强度不再随光照强度的增加而增强。
1.曲线描述：
光饱和点
光照强度
B
C
CO2的吸收值
净光合速率
真光合速率
0
A
光补偿点
讲授新课
C点之前的限制因素分别是光照强度
C点之后的限制因素是CO2 浓度等
光饱和点
光照强度
B
C
CO2的吸收值
净光合速率
真光合速率
0
A
光补偿点
2.特殊点含义：
A点：
B点：
C点：
光照强度为0，只进行呼吸作用
呼吸作用释放的CO2全部用于光合作用，光合作用强度=呼吸作用强度，B点称为光补偿点
光照强度超过C点后，光合作用强度不再增加，C点称为光饱和点
3.限制因素：
真(总)光合速率 =净 (表观)光合速率 + 呼吸速率
讲授新课
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织在光
下或黑暗下，测得的数值为呼吸速率(A点)
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞
呼吸同时进行，测得的数值为净光合速率
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，表示如下：
A．光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量
B．光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量
C．光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)
＋细胞呼吸消耗葡萄糖量
真光合作用与净光合作用
问题研讨
A点
AB段
B点
BC段
问题研讨
真光合作用与净光合作用
叶绿体中的色素对不同光质的光有不同的吸收值
探究：不同光质的光对植物光合作用的影响
讲授新课
CO2浓度
光合速率
0
增产措施：
⑴大田：①增施农家肥；②使用二氧化碳发生器。
⑵温室：①确保良好通风（正其行，通其风）；
②增施有机肥料；
③深施“碳铵”。
光照强度保持不变
结论：
在一定CO2范围内，随CO2浓度的增加，光合速率增加，超过一定值后，光合速率不再随CO2浓度增加而增加。
2.影响光合作用的环境因素----CO2浓度
讲授新课
增产措施:
①温室生产，天气晴好时白天适当提高温度以提高光合速率
②晚上适当降温，以降低呼吸消耗。
③如遇阴雨连绵天气，则应该在白天时也适当降温
结论：
在一定温度范围内，随着温度的升高，光合速率增强；温度过高会引起酶活性降低，植物光合速率降低。
温度对光合作用速率的影响原理是影响光合作用过程中________的活性
3.影响光合作用的环境因素----温度
讲授新课
酶
（1）N：是蛋白质、核酸的组成成分，充足的氮素供应可以促进叶面积的增大
和叶数量的增多
（4）P：是叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分
（3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用
（2）Mg：叶绿素的重要组成成分
增产措施：根据农作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，做到合理施肥。
4.影响光合作用的环境因素----水分含量和无机盐种类
讲授新课
光照强度为P、Q时限制光合作用速率的主要因素分别是什么？
P点时限制因素是光照强度；
Q点时限制因素是二氧化碳浓度或温度
5.多因素影响光合作用
讲授新课
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
4[H]
多种酶
酶
（ C H2O）+H2O
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
光反应
暗反应
叶绿体基质
叶绿体内的类囊体膜上
基粒
内膜
类囊体
基质
外膜
讲授新课
光合作用的过程
讲授新课
化能合成作用
自然界中还存在一些微生物,它们不能像绿色植物那样通过光合作用利用光能产生糖,而是通过氧化外界环境中的无机物获得的化学能来合成有机物。这种制造有机物的方式,称为化能合成作用。
讲授新课
例如,土壤中的硝化细菌不能利用光能,但它们能将土壤中的NH 氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸(HNO )。利用上述反应中释放的化学能，硝化细菌将二氧化碳和水合成为糖,以维持自身的生命活动。这种氧化NH 和HNO 释放能量的过程可用下列反应式表示:
1.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是 ( )
A．叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应
B．叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应
C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
D
练习与巩固
2.光合作用过程中能量的转换过程是（ ）
A.光能→叶绿素中的化学能→水中的化学能
B.光能→ATP中的化学能→（CH2O）中的化学能
C.光能→ATP中的化学能→叶绿素中的化学能
D.光能→ATP中的化学能→三碳化合物中的化学能
B
练习与巩固
3.科学家用含14C的二氧化碳来追踪光合作用中碳原子的转移途径，下列各项中能正确表示碳原子的转移途径的是（ ）
A.CO2→叶绿素→ADP B.CO2→叶绿素→ATP
C.CO2→酒精→葡萄糖 D.CO2→三碳化合物→葡萄糖
D
练习与巩固
（1）光反应是在___________上进行。暗反应在___ ____中进行。
（2）叶绿素分子利用所吸收的光能首先将［ ］___________分解成
_______和_________。
（3）暗反应阶段发生的两个主要的化学变化是___________和
__________________。
类囊体膜
叶绿体基质
1
水
［H］
氧气
CO2的固定
三碳化合物的还原
练习与巩固
（4）空气中适当增加_______________浓度后可增加作物产量。
（5）暗反应需要光反应提供［ ］___________、［ ］ _____ 和
多种酶的______。
（6）把阳光下的绿色植物突然遮光，叶绿体中的________ ___增多。
二氧化碳
3
［H］
4
ATP
催化
三碳化合物
练习与巩固
本节练习
一、思辨题
有人根据光合色素吸收光谱的示意图,提出蔬菜大棚所使用的薄膜应该是红色或蓝色的。要想对此观点做出正确判断,一定要以叶绿体结构和光合作用过程等知识为基础。
本节练习
(1)描述叶绿体的基本结构,说出光合色素的种类,并解释叶绿体膜的总面积比叶面积大得多的原因。
(2)根据相关知识,我们能说明大棚薄膜应该是红色或蓝色的原因吗
本节练习
(3) 在光合作用过程中发生了能量转换,这与光反应和暗反应有什么关系 上图中除ADP、ATP的转化与能量有关外,NADP 和NADPH的转化与能量有什么关系 如果回答有困难,可通过互联网查询结果。
谢谢您的聆听
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