新人教版高中生物必修1 光合作用的原理和应用 课件 （25张）

叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧
第4节 光合作用与能量转化
光合作用的原理和应用
早上起来公园里的空气格外清新，这是为什么？与植物有什么关系？
植物也在生长，它所需要的营养物质从何而来？
探究一：光合作用的概念
光合作用的概念：
光合作用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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
探究二：探究光合作用原理的部分实验
一、光合作用的原理
19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
1928年，科学家发现甲醛不能通过光合作用转化成糖。
1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加人铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O,没有CO2），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
希尔反应: 离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H2 18O和C18O2，然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2 ，第二组给同种植物提供H2 18O和CO2 。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气是O2，第二组放的都是18O2。
1941年，光合作用释放的氧气来自水。
1954年，美国科学家阿尔农（D.Armon）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP，197年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
阿尔农发现，ATP的产生总是与水的光解相伴随。
1．希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
讨论
不能说明。希尔反应仅说明了高体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬得液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。
4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。
根据是否需要光能，化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。
探究三：光合作用的反应阶段
光反应阶段：
暗反应阶段：
光反应和暗反应的区别
光反应和暗反应的联系
物质联系：光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。
能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
二、光合作用原理的应用
探究四：探究环境因素对光合作用强度的影响
因素
原理
图像
应用
光照强度
光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增大，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合产物增加。
?
温室大棚内适当高
光照强度可以提高光
合速率；欲使植物生长,必须使光照强度大于光补偿点。
CO2浓度
CO2浓度影响暗反应阶段，制约C3的形成。
?
A.大田中增加空气流
动,以增加CO2浓度,如
“正其行,通其风”；
B.温室中可增施有机
肥,以增大CO2浓度
温度
温度通过影响酶的活性进而影响光合作用，主要制约暗反应。
A.大田中适时播种；
B.温室中,增加昼夜温
差,保证植物有机物的
积累
对比光合作用学习化能合成作用
项目
光合作用
化能合成作用
区别
能量来源
光能
氧化无机物氧化放出的能量
代表生物
绿色植物
硝化细菌
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
下列叙述不正确的是( )
A.有氧呼吸过程中产生的[H]与氧气结合生成水分子，释放大量的能量
B.线粒体的内膜和基质中都能生成[H]
C.光合作用光反应阶段产生NADPH是在叶绿体的类囊体薄膜上完成的
D.光合作用光反应产生的NADPH参与了暗反应中C3的还原
答案：B
解析：细胞有氧呼吸的过程中，前两个阶段产生的[H]与氧气结合生成水，释放大量能量；线粒体内膜上不产生[H]；光合作用光反应阶段产生NADPH，场所是类囊体薄膜；光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应还原三碳化合物。
下列关于光合作用的叙述,错误的是( )
A.暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗
B.光反应阶段不需要酶的参与
C.光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能
D.光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗
答案：B
解析：由上述分析可知，暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗，A正确；光反应过程需要酶的参与，B错误；光合作用过程中光反应产生[H]，暗反应消耗[H]，C正确；光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能，D正确。
与大棚种植蔬菜相关的措施及分析中，正确的是( )
A.施用农家肥，可提高大棚中CO2的浓度
B.加大蔬菜的种植密度，可不断提高蔬菜的产量
C.阴雨天适当提高大棚内温度，可明显增加有机物的积累量
D.用红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，可提高蔬菜的光合作用速率
答案：A
解析：农家肥中含有大量微生物和有机物，微生物可分解农家肥产生二氧化碳，从而提高大棚中的二氧化碳浓度，A正确；种植蔬菜要合理密植，如果过密，植物叶片就会相互遮挡，反而会使产量下降，B错误；阴雨天光合作用较弱，要降低大棚内温度，减少呼吸作用消耗的有机物量才有利于有机物的积累，C错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，对其他光也有吸收，用红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，只允许红光透过，反而会降低蔬菜的光合作用速率，D错误。