高中生物 必修1 第5章 光合作用 (人教版最新)

1、光合作用光合作用一、光合作用的发现这个过程中发生了什么？这个过程中发生了什么？我们怎样设计实验来研究它？我们怎样设计实验来研究它？光光H2OCO2(CH2O)O2CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体赫尔蒙特实验赫尔蒙特实验图图A A图图B B图图C C图图D D干燥土壤干燥土壤 90.8kg90.8kg小柳树小柳树 2.25kg2.25kg只用纯净的雨只用纯净的雨水浇灌水浇灌五年后柳树长大五年后柳树长大土壤烘干后称重土壤烘干后称重实验前实验前实验后实验后变化变化土壤干重土壤干重 90.800kg90.800kg 90.743kg90.743kg -0.057kg-0.057k

2、g柳柳 树树 2.25kg2.25kg76.70kg76.70kg+74.75kg+74.75kg 这个实验说明什么问题？这个实验说明什么问题？ 绿色植物可以更新因小鼠呼吸或蜡烛燃烧而变浊的空气普利斯特利实验： 这个实验说明什么问题？这个实验说明什么问题？1864 萨克斯（德国）实验结论：结论：绿绿色叶片在光合作用中色叶片在光合作用中产产生淀粉生淀粉。 萨克斯实验问答萨克斯实验问答1为什么对植物先进行暗处理？为什么对植物先进行暗处理？答：为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。答：为了将叶片内原有的淀粉运走耗尽。答：为了进行对照。答：为了进行对照。2为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？为什么让叶片的

3、一半曝光，另一半遮光呢？ 分析：分析：结论：结论：A A 装置内存在装置内存在 COCO2 2 ，B B 装置中没有装置中没有COCO2 2存在。存在。 COCO2 2是光合作用的原料之一。是光合作用的原料之一。光合作用需要CO2实验装置光合作用释放的光合作用释放的O2来源？来源？是来自是来自H2O，还是，还是CO2呢？呢？还是两者兼而有之？还是两者兼而有之？ 探索方法：探索方法：同位素标记法同位素标记法鲁宾卡门实验鲁宾卡门实验结论结论:光合作用释放的氧全部来自水光合作用释放的氧全部来自水20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin) 用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO

4、2中的C的转移途径。卡尔文循环：卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O)二、光合作用的过程范围范围 场所场所 动力动力 原料原料 产物产物 绿色植物 叶绿体 光能 二氧化碳和水 储存着能量的有机物和氧气光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O （CH2O）+O2实质实质: :合成有机物合成有机物,储存能量储存能量C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O光能光能叶绿体叶绿体光合作用产生葡萄糖的反应式：C转移途径：转移途径：CO2 C3 C6H12O6光反应光反应暗反应暗反应光合作用两大过程：光反应光反应暗反应暗反应依据依据：反应过程中：反应过程中是否需要光能是否需要光能，将光合作用分为两大过

5、程将光合作用分为两大过程u光反应： 捕获光能的色素和结构叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶 叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体亚显微叶绿体亚显微 结构模式图结构模式图类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上，分布着吸收光能分布着吸收光能的的色素色素；叶绿体基质里叶绿体基质里，分布着各种分布着各种酶酶；类囊体膜类囊体膜酶酶酶酶光、光、色素、色素、叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上（1）光反应阶段）光反应阶段条件条件 ：场所：场所：P97色素提取和分离实验色素提取和分离实验实验:光合色素的提取和分离一、实验原理:1、提取原理：色素能溶解在有机溶剂（95%的乙醇） 中，使色素从

6、生物组织中脱离出来。2、分离原理：各种色素都能溶解在层析液中，但 溶解度不同。溶解度大的色素随层 析液在滤纸上扩散得快；溶解度小 的色素随层析液在滤纸上扩散得慢。二、实验过程二、实验过程1、提取色素：取适量菠菜叶，加95%乙醇，再加少许二氧化硅和碳酸钙，迅速研磨成匀浆。二氧化硅作用：碳酸钙作用：研磨充分防止色素破坏2、过滤、过滤 在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布，在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一个将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一个试管中，及时用棉塞将试管中塞紧（试管中，及时用棉塞将试管中塞紧（防止挥防止挥发发）。）。3、制备滤纸条并画线画线要细、直

7、、齐，使色素带平整、不重叠。铅笔线画铅笔细线 滤纸条剪去两角是为了在层析过程中,层析液同步到达滤液细线4、点样：吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的横线均匀画出一条细而直的滤液细线。待滤液干后再画一次，共画34次。重复画几次是使后来的色素带清晰5、分离叶绿体中的色素、分离叶绿体中的色素层析液培养皿滤液细线高于层析液：防止色素溶于层析液中，导致色素带不清晰。实验原理：层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散，因不同的色素溶解不同，扩散速度不同，所以将不同色素分离开。最少最少较少较少最多最多较多较多1、实验结果分析、实验结果分析色素种类色素种类 色素颜色色素颜色 色素含量色素含量 溶解度溶解度 扩散速度扩散速度胡

8、萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a 叶绿素叶绿素b橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色最少最少较少较少最多最多较多较多最高最高较高较高较低较低最低最低最快最快较快较快较慢较慢最慢最慢色素色素叶绿体基粒的类囊体的薄膜叶绿体基粒的类囊体的薄膜位置位置:分类分类叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素功能功能:吸收传递转化光能吸收传递转化光能, ,用于光合作用用于光合作用含量占含量占1/4含量占含量占3/4 (蓝绿色蓝绿色) (黄绿色黄绿色)(橙黄色橙黄色) (黄色黄色)1、实验结果分析、实验结果分析叶绿体中的色素主要吸收叶绿体中

9、的色素主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光2、色素的吸收光谱色素的吸收光谱.与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢？与光合作用有关的色素和酶分布在哪里呢？外膜外膜基粒基粒基质基质内膜内膜类囊体膜类囊体膜在在 上，分布有光合作用所需的上，分布有光合作用所需的 和和 ，在基质中也分布有光合作用所需的在基质中也分布有光合作用所需的 。色素色素酶酶酶酶类囊体膜类囊体膜恩格尔曼实验设计上有何巧妙之处?黑暗中光亮处 极极 细细 光光 束束 均匀光照均匀光照恩吉尔曼第二个实验的结果恩吉尔曼第二个实验的结果分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？好氧型细菌水绵 用透过三棱镜的光照射水绵临时装

10、片，发用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝光区域H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP酶酶光、光、色素、色素、叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上水的光解水的光解：2H2O 4H + O2光能光能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi 能量（能量（光能光能） ATP酶酶（1）光反应阶段）光反应阶段条件条件 ：场所：场所：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化： 光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中HCO2 2（CH2O） 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定

11、固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原 基质基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH暗反应暗反应光反应为暗反应提供了光反应为暗反应提供了H和和ATP；暗反应；暗反应为光反应提供为光反应提供ADP和和Pi。暗反应暗反应光反应光反应项目项目联系联系能量转换能量转换物质变化物质变化条件条件部位部位ATP有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能多种酶、多种酶、ATP、H、CO2叶绿体基质中叶绿体基质中CO2+C5 2C3酶酶 H AT P2C3 （CH2O）酶酶CO2 2的固定的固定：C3的还原的还原：光能光能ATP中活跃的化学能中活跃的化学能光、色

12、素、酶、水光、色素、酶、水叶绿体基粒囊状膜上叶绿体基粒囊状膜上ATP的合成的合成 ： ADP+Pi+能量能量 ATP酶酶水的光解水的光解 ： 2H2O 4H+O2光光光光光合作用光反应与暗反应的区别光合作用的全过程叶绿体中的色素供氢供氢酶酶供能供能还原还原多种酶参多种酶参加催化加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5固定固定CO2H2OO2水在光水在光下分解下分解H光反应过程光反应过程暗反应过程暗反应过程光能光能类囊体（基粒）基质1 1光反应：在光反应：在叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜中发生的，利用中发生的，利用光能使光能使水氧化成氧气水氧化成氧气，同时，同时产生产生ATPATP和和NA

13、DPHNADPH。2 2暗反应：在暗反应：在叶绿体基质叶绿体基质中进行的，利用之前产中进行的，利用之前产生的生的ATPATP和和NADPHNADPH，将，将COCO2 2转变成糖转变成糖类等有机物。类等有机物。光反应和暗反应之间的联系： 光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供【H H】和和ATPATP。光反应停止，暗反应也随即终光反应停止，暗反应也随即终止。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因止。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因产物积累产物积累而不能正常进行而不能正常进行。化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等NH3 + O2 HNO2 + 能量HNO2

14、 + O2 HNO3 + 能量CO2 + H2O (CH2O) + O2四、化能合成作用：四、化能合成作用：原理：还原原理：还原CO2所需要的所需要的ATP和和H是通过是通过氧化无机物氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、H2、Fe2+等等而获得的。而获得的。异养生物：不能直接利用无机物制造有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存能量的一类生物。自养生物：能够直接从外界摄取无机物转变成自身有机物，并储存能量的一类生物。（如：动物,真菌，绝大多数细菌）（如：大多数植物、化能合成细菌）1、用2H标记的H2O，追踪光合作用中氢的转移，最可能的途径是A、 H2O NADPH

15、B、 H2O NADPH C5 C3 (CH2 O)C、 H2O NADPH C3 (CH2 O) D、 H2O NADPH C5 (CH2 O)色素分子光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24NADPHCO2吸收光解能固定酶多种酶还原酶（CH2O）（CH2O）2、将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是（ ）A、 C3 增加，葡萄糖减少B、 C3 与葡萄糖都减少C、 C3 与葡萄糖都增加D、 C3 突然减少，葡萄糖突然增加色素分子光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24NADPHCO2吸收光解能固定酶多种酶还原酶（CH2O）（3）植物由强光环境

16、转 移到弱光环境时： C3含量变化：_ C5含量变化: _ 直接影响的过程:_上升下降光反应下降上升暗反应（4）降低CO2浓度时: C3含量变化：_ C5含量变化: _ 直接影响的过程: _色素分子光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24NADPHCO2吸收光解能固定酶多种酶还原酶（CH2O）内部因素影响光合作用的因素同一植物在不同部位的叶片同一植物在不同部位的叶片同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同的生长发育阶段植物种类不同植物种类不同光合强度不同光合强度不同叶龄不同叶龄不同外部因素外部因素原料原料6CO2 +12H2O*光能光能叶绿体叶绿体C6H12O6+6H2O+6O*2条件

17、条件产物产物原料原料光、光、 COCO2 2浓度、水、浓度、水、温度、必需矿质元素等温度、必需矿质元素等影响光合作用的主要外部因素影响光合作用的主要外部因素 C点：光饱和点，受暗反应酶活性和点：光饱和点，受暗反应酶活性和CO2浓度限制浓度限制A点：光照强度为零，只有呼吸作用点：光照强度为零，只有呼吸作用 B点：光补偿点点：光补偿点. .光质光质( (光的波长光的波长) )1.光照对光合作用的影响复色复色( (白色白色) )光光 红光红光 蓝紫光蓝紫光 绿光绿光光照时间：光照时间：时间越长，产生的光合产物越多时间越长，产生的光合产物越多在一定光照强度范围内，增加光照强度可在一定光照强度范围内，增

18、加光照强度可提高光合作用速率。提高光合作用速率。光照强度：光照强度： B：光补偿点：光补偿点：光合作用和呼吸作用达到平衡时的光照：光合作用和呼吸作用达到平衡时的光照强度，或者光合作用吸收的强度，或者光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放量等于呼吸作用释放CO2的量的量C：光饱和点：光合速率最大时的光照强度。：光饱和点：光合速率最大时的光照强度。A点：光照强度为零，只有呼吸作用点：光照强度为零，只有呼吸作用光光照照强强度度总光合作用总光合作用= =净光合作用净光合作用+ +呼吸作用消耗呼吸作用消耗真正光合速率真正光合速率= =表观光合速率（实测二氧化碳吸收量）表观光合速率（实测二氧化碳吸收量）+

19、 +呼吸速率呼吸速率 光合作用的有关计算光合作用的有关计算在光照条件下，人们测得的在光照条件下，人们测得的CO2CO2吸收量是指植物从外界吸收量是指植物从外界环境吸收的环境吸收的CO2CO2总量，叫表观光合速率。总量，叫表观光合速率。 量量阳生植物的光补偿点和光饱和点大于阴生植物的光补偿阳生植物的光补偿点和光饱和点大于阴生植物的光补偿点和光饱和点。点和光饱和点。在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称条件下生长发育不良的植物称阳生植物阳生植物。 在较弱的光照条件下能够生长良好的植在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。物叫阴

20、生植物。 阴生苔藓阴生苔藓阴生草木阴生草木高粱高粱应用：注重阴、阳生植物间作套种应用：注重阴、阳生植物间作套种阳生植物，如松、杉、小麦、玉米、水稻等。阳生植物，如松、杉、小麦、玉米、水稻等。阴生植物，如人参、三七和大多数蕨类植物。阴生植物，如人参、三七和大多数蕨类植物。间作：在一块地上，同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上间作：在一块地上，同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物的作物套种：是在一种作物生长的后期，种上另一种作物，其共同生长套种：是在一种作物生长的后期，种上另一种作物，其共同生长的时间短的时间短 利用光照对光合作用的影响在生产上的应用利用光照对光合作用的影响在生产上的应用

21、1.1.注重阴、阳生植物间作套种注重阴、阳生植物间作套种2. 2. 一年之内轮作一年之内轮作, ,延长光合作用时间延长光合作用时间3.3.通过合理密植通过合理密植, ,增加光合作用面积增加光合作用面积4.4.温室大棚温室大棚, ,使用无色透明玻璃使用无色透明玻璃5.5.防止营养生长过强防止营养生长过强, ,导致叶面互相遮挡导致叶面互相遮挡. .CO2浓度浓度在生产上的应用在生产上的应用对光合作用的影响对光合作用的影响外因外因温室：温室：燃烧植物桔杆；燃烧植物桔杆；使用二氧化碳发使用二氧化碳发 生器；生器； 与猪舍鸡舍鸭棚与猪舍鸡舍鸭棚连通。连通。温室与大田：温室与大田：确保良好通风；确保良好通

22、风；增施有机肥料；增施有机肥料；深施深施“碳铵碳铵”。CO2是光合作用的原料是光合作用的原料.COCO2 2浓度浓度0CO2的含量的含量光合作用的强度光合作用的强度acbdeCO2的补偿点的补偿点 CO2的饱和点的饱和点浓度对光合作用的关系浓度对光合作用的关系光合作用强度光合作用强度O时间：盛夏时间：盛夏A 7 10 12 14 18水水在生产上的应用在生产上的应用对光合作用的影响对光合作用的影响外因外因预防干旱预防干旱合理灌溉合理灌溉1.水是光合作用的原料水是光合作用的原料2.水是体内各种化学反应的介质水是体内各种化学反应的介质3.水还影响气孔的开闭水还影响气孔的开闭,间接影响间接影响CO2

23、进入植物体进入植物体水 A A点的含义是：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔点的含义是：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，关闭， COCO2 2供应不足光合速率下降供应不足光合速率下降例2：例：下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合例：下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析回答：作用强度的曲线图。分析回答： 1为什么为什么710时的光合作用强度不断增强？时的光合作用强度不断增强？2为什么为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？时左右的光合作用强度明显减弱？ 3为什么为什么1417时的光合作用强度不断下降？时的光合作用强度不断下降？1710时的光照不断增强，所以光合作

24、用强度不断增强。时的光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。212时左右的温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化碳时左右的温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化碳供应减少，所以光合作用强度明显减弱。供应减少，所以光合作用强度明显减弱。31417时的光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。时的光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。 t1 t2 t3 t4温温度度在生产上的应用在生产上的应用对光合作用的影响对光合作用的影响外因外因1.适时播种适时播种2.温室栽培时温室栽培时,白天适白天适当提高温度当提高温度,晚上适当晚上适当降温降温.温度会直接影响酶的活性温度会直接影响酶的活性.（ 主要是影响暗反应）主要是影响暗反应）温度合理施肥合理施肥1. N元素元素2. P元素元素3. K元素元素4. Mg元素元素必必需需矿矿质质元元素素在生产上的应用在生产上的应用对光合作用的影响对光合作用的影响外因外因酶（蛋白质）、叶绿素、酶（蛋白质）、叶绿素、ATP、NADPH等的组成成分。等的组成成分。ATP、NADPH等的组成成分等的组成成分可维持叶绿体膜的结构和功能可维持叶绿体膜的结构和功能对光合作用产物（如糖类）的合成对光合作用产物（如糖类）的合成和运输有重要作用和运输有重要作用叶绿素的重要组成成分叶绿素的