课件22张PPT。第4节 能量之源——光与光合作用 必修1 分子与细胞 第5章细胞的能量供应和利用 第18课时 能量之源——光与光合作用（1）
（捕获光能的色素和结构）正常幼苗能进行光合作用制造有机养料白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料因为有能捕获光能的色素一、捕获光能的色素和结构
捕获光能的色素 绿叶中会有哪些种类的色素呢？
它们分别是什么颜色的？
各种色素在绿叶的含量相同吗？实验：绿叶中色素的提取和分离原理解读
(1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。
(2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离。方法与步骤１．提取色素称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙（防止叶绿素分子被破坏）与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。方法与步骤２．制备滤纸条方法与步骤３．画滤液细线２方法与步骤４．分离色素对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_______。太阳能捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？实验中的注意事项
(1)选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多的色素。
(2)提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。
(3)制备滤纸条：剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散均匀、整齐，便于观察实验结果，否则，会形成弧形色素带。(4)画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使各色素扩散的起点相同。
(5)色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。例1 下图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结果，则右图②所示结果最有可能来自于
A．水培的洋葱叶
B．生长的柳树幼叶
C．培养的衣藻
D．秋冬的银杏落叶 D例2 下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况，以下说法不正确的是( )
A．叶绿体中甲、乙、丙、丁四种色素都分布在类囊体薄膜上
B．衰老叶片中甲、乙色素的含量显著减少
C．甲、乙、丙、丁四种色素均可溶于有机溶剂
D．丙、丁两种色素主要吸收红光和蓝紫光
D叶绿体中的色素提取液四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收___________
类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光思考春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？
1.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜对蔬菜光合作用最有利？
2.在阴雨天，温室内可用人工光源补充光照。温室中使用的灯管以发什么颜色光的灯管最节能？
3.对绿色植物进行饥饿处理的暗室中安装的工作灯最好是发什么颜色光的灯管？问题探讨无色红色或蓝色绿色例3 下图表示叶绿体中色素的吸收光谱（颜色深、浅分别表示吸收量多、少）．甲、乙两图分别是
A．胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱
B．叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱
C．叶黄素、叶绿素的吸收光谱
D．叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱B例4 某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测定和色素层析条带分析（从上至下），与正常叶片相比，实验结果是
A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条
C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条B叶绿体的结构外膜内膜基粒基质类囊体捕获光能的色素分布在___________类囊体的薄膜上光合作用需要的酶分布在___________类囊体的薄膜上和基质中叶绿体的功能讨论1、恩格尔曼实验的结论是什么？2、此实验设计有什么巧妙之处？氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧细菌可确定释放氧气多的部位；
没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；
用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；
临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。 积极思考恩格尔曼的第二个实验分析：这一巧妙的实验说明了什么？好氧型细菌水绵例5 为证实叶绿体有放氧功能，可利用水绵和好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是：
A 光照、无空气、临时装片有NaHCO3稀溶液
B 光照、有空气、临时装片无NaHCO3稀溶液
C 黑暗、有空气、临时装片无NaHCO3稀溶液
D 黑暗、无空气、临时装片无NaHCO3稀溶液
A例6.叶绿体是植物进行光合作用的场所。下列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的是( )
A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内
B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中
C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上
D.光合作用的产物——淀粉是在基质中合成的D课件22张PPT。第19课时 能量之源——光与光合作用（2） （光合作用的探究历程、光合作用的过程） 二、光合作用的原理和应用光合作用的定义 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。结论：水分是植物建造自身的原料。17世纪海尔蒙特栽培柳树的实验（一）光合作用的探究历程结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？1779年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。 到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧气光？光能化学能储存在什么物质中？德国梅耶碘蒸汽 24小时光照2小时1864年, 德国萨克斯实验绿叶在光下制造淀粉。结论第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）结论光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。总结光合作用的反应式CO2＋H2O （CH2O）＋O2光能叶绿体反应物、条件、场所、生成物糖类【例1】下图表示萨克斯的实验，在叶片光照24小时后，经脱色、漂洗并用碘液处理，结果没有锡箔覆盖的部分呈蓝色。本实验说明( )
①光合作用需要CO2 ②光合作用需要光 ③光合作用需要叶绿素 ④光合作用放出氧 ⑤光合作用制造淀粉
A.①②
B.③⑤
C.②⑤
D.①③ C【例2】卡尔文用同位素标记法追踪碳素在光合作用过程中的运行:在供给小球藻14CO2后的60s内，相隔不同时间取样，杀死细胞并以层析法分析细胞代谢产物。发现7s后的代谢产物有多达12种产物含有放射性，而5s内的含有放射性的代谢产物大多集中在一种物质上，该物质是( )
A、五碳化合物 B、ATP
C、三碳化合物 D、葡萄糖C（二）光合作用的过程 分为两个阶段 第一阶段：必需在光下才能进行，叫做光反应阶段。 第二阶段：有没有光都可以进行，叫做暗反应阶段。H2O类囊体膜酶一、光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：（还原剂）ATP的形成：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中场所：条件：能量变化物质变化进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用CO2 五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3C3的还原叶绿体基质
多种酶糖类卡尔文循环暗反应阶段CO2的固定：C3的还原：叶绿体的基质中糖类[H] 、ATP、酶场所：条件：能量变化物质变化CO2 五碳化合物 C5 CO2的固定三碳化合物 2C3叶绿体基质
多种酶糖类[H]C3的还原比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶酶、[H]、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解； ATP的形成CO2的固定； C3的还原 ATP中活
跃化学能光能ATP中活
跃化学能有机物中稳
定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。【例3】 光反应为暗反应提供的物质是( )
A．［H］和H2O B．［H］和ATP
C．ATP和CO2
D．H2O和CO2B【例4】下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是( )
A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中
B．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段
C．③ 是三碳化合物，能被氧化为(CH2O)
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成B【例5】 .下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是( )
A.破坏叶绿体外膜后，O2不能产生
B.植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
C.与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
D.离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应D(1)ab段由于缺乏CO2，使光合作用过程中的 不能进行。因此，无有机物生成。
(2)bc段在提供了CO2之后，由于ab段已积累了大量的 ，所以有机物能够快速合成。暗反应 [H]和ATP 光反应逐渐用完 【例6】科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有ADP、磷酸盐以及含[H]的载体等物质的溶液中，并在其他条件都适宜的情况下，进行光合作用的有关实验。根据实验结果绘成右下图，请根据曲线各段特点回答：(3)cd段在无光照条件下，由于光合作用过程中的
无法进行，又由于ab段所积累的物质被
的原因，使有机物生成量逐渐下降至零。
环境条件改变时 C3、C5含量变化的分析
（1）若其他条件不变，光照突然变弱，则由于光反应减弱，ATP和[H]供应减少，C3的还原受阻，导致C3的含量 ，C5的含量 。
（2）若其他条件不变，CO2的供应突然减少，则由于CO2的固定受阻，导致C5的含量 ，C3的含量 。增多减少增多减少【例7】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：OA相对浓度B1%CO2 0.003%CO2100 200 300 400时间/s（1）图中A物质是 （C3化合物、C5化合物）。（2）在CO2浓度为1%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已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定。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 （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的浓度比B的 （高、低）。
（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），其原因是 。将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是
当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累
高低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少
课件18张PPT。第20课时 能量之源——光与光合作用（3）
（光合作用原理的应用）（三）光合作用原理的应用影响光合作用强度的因素？CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。影响光合作用的环境因素及应用 1．光照 (1)光照强度与光合作用强度的关系曲线分析O 光照强度 A 光合速率一般来说，光补偿点高的植物其光饱和点也高(图中实线所示)。如，草本植物(的光补偿点与光饱和点)>木本植物； 阳生植物>阴生植物。 光补偿点低的植物比较耐阴(图中虚线所示)，适于和光补偿点高的植物间作。如豆类与玉米间作。光补偿点 光饱和点A点——呼吸速率
B点——光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光照强度。
C点——光饱和点：光合速率达到最大值时所对应的最小光照强度。（2）光照时间：延长光照时间，可增加光合作用合成时间，从而提高农作物产量。
（3）光质：光质也影响植物的光合速率，白光为复色光，光合作用能力最强，单色光中红色光作用最快，蓝、紫光次之，绿光最差。
（4）在生产上的应用：
(1)适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)延长光合作用时间，增加在同一年内的栽培时 间。
(3)增加光合作用面积——合理密植(阳生植物与 阴生植物的搭配种植)。
(4)温室大棚使用无色透明玻璃。【例1】植物的光合作用受到多种因素的影响，观察右图，下列描述正确的是( )
A、光照强度越强，光合速率越快
B、CO2吸收量表示光合速率
C、阳生草本最适光照强度与玉米相同
D、光照强度不影响光合速率BCO2浓度（2）应用
(1)温室可通过放干冰的方法来提高室内CO2的浓度。
(2)大田中：①控制好农作物的密度和水肥管理，使农田后期通风良好；
②增施有机肥，使土壤微生物分解有机物增多，放出CO2增多；
③深施NH4HCO3肥料。 【例2】下列四种现象中，可以用如图表示的是( )
A．理想条件下种群数量随时间的变化
B．一个细胞周期中DNA含量随时间的变化
C．条件适宜、底物充足时反应速率随酶量的变化
D．在适宜条件下光合作用强度随CO2含量的变化D3．温度
(1)温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。
(2)应用：温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以减弱细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
4、必需元素供应
（1）曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
（2）应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料可提高农作物产量。5、水分的供应
(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。 【例3】下列措施及对应的生物学原理的叙述错误的是( )
A．农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间
B．栽种秆矮、叶直而小的作物，能增加种植密度，有益于增大光合面积
C．温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收
D．经常疏松土壤可以促进植物充分利用土壤中的矿质营养C【例4】在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是( )
A．C3和C5都迅速减少
B．C3和C5都迅速增加
C．C3迅速增加，C5迅速减少
D．C3迅速减少，C5迅速增加C【例5】取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如右图所示。下列叙述错误的是( )
A．装置内增加的氧气来自于水
B．光照强度为a时，光合作用停止
C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低
D．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系B6、光合作用的日变化
温暖、晴朗、水分供应充足时，光合速率日变化呈单峰曲线。日出后光合速率逐渐提高，中午前后达到高峰，之后降低，日落后净光合速率出现负值。
气温过高，光照强烈，光合速率日变化呈双峰曲线。大的峰出现在上午，小的峰出现在下午，中午前后光合速率下降，呈现光合“午休”现象。引起光合“午休”的原因是大气干旱和土壤干旱，引起气孔部分关闭、CO2供应不足。【例6】观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。
（1）依图9分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0~4时 （填“有”或“无”）ATP和[H]的合成，原因是 ；此时段 （填“有”或“无”）光合作用的暗反应发生，原因是 ；10~16时无明显CO2吸收的直接原因是 。
（2）从图10可知，栽培蝴蝶兰应避免 ，以利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当 。
（3）蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的 ，通过植物组织培养技术大规模生产，此过程中细胞分化的根本原因是 。【答案】
（1）有? 呼吸作用合成；无? 叶绿体在无光时不能合成ATP和[H]；气孔关闭。
（2）长期干旱（缺水）?? 遮阴
?（3）全能性? 基因的选择性表达
课件11张PPT。第20课时 能量之源——光与光合作用（3）
（光合作用与细胞呼吸综合、化能合成作用）三、光合作用与细胞呼吸 （一）光合作用与细胞呼吸的联系物质往来
(1)光合作用所需的CO2的两个来源：
①呼吸作用产生的；
②从周围空气中吸收的(若是水生植物，则是从周围的水中吸收的)。
(2)光合作用释放的O2的两个去向：
①用于呼吸作用；
②呼吸作用用不完的，才释放到周围的空气中。
(3)光合作用制造的葡萄糖的两个去向：
①用于呼吸作用消耗；
②呼吸作用消耗不完的，才用于积累。CO2 O2O2 CO2O2
CO2【例1】图中为某植物细胞部分结构示意图，据图分析，下列四项叙述中正确的是 （ ）
A. a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程
B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程
C.以C18O2作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d
D.以H218O作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b
C（二）光合作用与细胞呼吸的综合计算
1、呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
2、净光合速率和真光合速率
①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示；
②真光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物产生量表示。①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织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，测得的数据为净光合速率。
③真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。3、光合速率与呼吸速率的关系【例2】右图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（单位时间、单位叶面积吸收CO2的量）的变化曲线，下列叙述错误的是
A.在9∶30～11∶00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓
B.在11∶00～12∶30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多
C.在17∶00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同
D.在18∶30时，玉米即能进行光反应，也能进行暗反应B【例3】以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等A【例4】某植物叶片在不同温度和光照下的光合作用和呼吸作用，结果如图所示，请回答：
1、该叶片在10℃、5000勒克斯光照下，每小时光合作用产生氧气量是------mg.
2、该叶片在20℃、20000勒克斯光照下，如果产物都是葡萄糖，则每小时产生的葡萄糖是-----mg答案：1、4 2、7.03【例5】（3）图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。图4表示该植物在不同温度（15℃和25 ℃ ）下，某一光强度时氧气释放量和时间的关系，请据图回答：
①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，则它们分别是在光强度为________和________千勒克司下的测定值。
②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO2量／呼吸消耗的O2量）为0.8，在25 ℃条件下，1小时内呼吸作用放出的CO2量为________毫升。
③若该植物的呼吸商为0.8，在25 ℃ 、4千勒克司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外，每小量还应从外界吸收CO2_______毫升。
④在4千勒克司光强度下，25 ℃时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15 ℃时的________倍，这主要是因为________。答案：①4 2.5 ②16 ③54 ④1.4温度影响光合作用中酶的活性 三、化能合成作用
1、自养生物与异养生物：
（1）自养生物：光能自养生物（绿色植物）、化能自养生物（如硝化细菌）
（2）异养生物：人、动物、真菌、大多数细菌
2、硝化细菌的化能合成作用
NH3 + O2 → HNO2 + 能量
HNO2 + O2 → HNO3 + 能量
CO2 + H2O → (CH2O) + O2
