2022-2023学年浙科版（2019）必修一 3.5 光合作用将光能转化为化学能（第2课时） 光合作用的过程及环境因素对光合作用的影响 课件（36张）

3.5光合作用将光能转化为化学能

第2课时光合作用的过程及环境因素对光合作用的影响

间作套种充分利用了光照、土地空间等资源，提高了农作物的产量。科学思维在大田种植中，经常采用间作套种的种植方式，你知道这样做有什么意义？导入太阳光中有能量，我们制造出太阳能电池板可以捕获其中的能量并转化为电能。绿色植物也能捕获并转化太阳光中的能量，那么，绿叶是如何转化能量的呢？1.明确植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能。2．探究不同环境因素对光合作用的影响。1.从物质与能量视角，探索光合作用与呼吸作用，阐明细胞生命活动过程中贯穿着物质与能量的变化。(生命观念、科学思维)2．探究不同环境因素对光合作用的影响。(科学思维、科学探究)光合作用分两个阶段进行。第一阶段是直接需要光的，称为___；第二阶段不需要光直接参加，是二氧化碳转变成糖的过程，称为_，也称暗反应。光合作用中光反应和碳反应的关系，如图所示：一、光合作用的过程光反应碳反应光照不需要光照葡萄糖等有机物1．光反应将光能转化为化学能，并产生氧气光反应发生在类囊体膜即中。在这个阶段，叶绿体利用光能使水裂解产生，同时生成__，是辅酶Ⅱ，它是氢的载体。光反应过程有多步反应，主要变化包括_上光合色素吸收光能，光能将水裂解为H＋、电子(e－)和O2，将NADP＋还原为NADPH，并产生，O2被释放到细胞外。这样，光能就转化为__中的化学能。光合膜H＋和e－氧ATP和NADPHNADPH光合膜ATP和NADPHATP光反应产生的ATP和NADPH是碳反应中将二氧化碳还原为糖的________，NADPH在碳反应中是_。（1）光反应物质变化如下：①水的光解：②ATP的合成：（2）能量变化：光能→（ATP和NADPH）活跃的化学能能源物质还原剂H2OO2+NADPH光能ADP＋Pi＋能量（光能)ATP酶H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP色素（3）光反应过程示意图：NADP++NADPH2．碳反应将二氧化碳还原成糖叶绿体基质中有许多种__是将二氧化碳还原为糖所必需的。碳反应在中进行。二氧化碳还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环。酶叶绿体基质卡尔文循环从1个_开始。在酶的催化作用下，1分子CO2与五碳糖结合，形成1个六碳分子，这个六碳分子随即分解成2个_______分子。然后，每个三碳酸分子接受来自的氢和来自的能量，被还原形成_。这是CO2分子进入卡尔文循环后形成的___，是这个循环中的关键步骤，这样光能就转化为糖分子中的__了。在三碳糖形成后，卡尔文循环中的许多反应，都是为了再生___，以保证此循环不断进行。五碳糖三碳酸三碳糖NADPHATP五碳糖化学能第一个糖三碳糖五碳糖三碳酸CO2固定还原ATPADPNADPHNADP+三碳糖合成葡萄糖等其他有机物卡尔文循环示意图NADPH和ATP在完成了还原反应之后，又回到的状态，在光反应中可以重新形成NADPH和ATP。所以，卡尔文循环虽然不直接需要光，但只有在有光的条件下才能一轮一轮地循环。卡尔文因发现这个循环而获得诺贝尔化学奖。的形成标志着光合作用合成糖的过程已经完成。在叶绿体内，三碳糖作为原料用于淀粉、蛋白质和脂质的合成。大部分三碳糖运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。三碳糖NADP＋和ADP光合产物在植物细胞中的利用想一想没有光照，碳反应能进行吗？为什么呢不能，缺少光反应提供的ATP及NADPH。【例1】光合作用的光反应和碳反应依次发生在()A．细胞质、细胞核中B．叶绿体的类囊体膜上、叶绿体的基质中C．叶绿体的外膜、内膜上D．叶绿体的基质中、叶绿体的类囊体膜上【解析】选B。光反应的场所是叶绿体的类囊体膜，碳反应的场所是叶绿体基质，故选B。B【例2】下列关于卡尔文循环的叙述，错误的是()A．该循环是从一个五碳糖开始的B．三碳糖是该循环的产物C．该循环是二氧化碳氧化为糖的一系列反应D．再生五碳糖能保证该循环继续进行C【解析】选C。卡尔文循环是从一个五碳糖与二氧化碳结合开始的，A正确；碳反应的产物是三碳糖，B正确；卡尔文循环是二氧化碳还原为糖的一系列反应，C错误；部分三碳糖经过一系列复杂变化再生为五碳糖，保证了碳反应的继续进行，D正确。1．活动：探究环境因素对光合作用的影响影响光合作用的环境因素有哪些？这些因素又是如何影响光合作用的？(1)根据同学们已有的生物学知识和人们的生产、生活经验，以小组为单位，列出影响光合作用的环境因素。二、光合作用受环境因素的影响探究问题活动提示光强度、温度、二氧化碳浓度等(2)选择其中一种因素，分析这种因素是如何影响光合作用的，并提出假设。(3)根据假设，设计单因素对照实验方案。①实验时可供选用的材料用具有哪些？②实验中，可变因素是什么？③实验中，可变因素是如何变化的？④实验中，通过什么方法控制可变因素的变化？比如：光强度绿色植物（如黑藻等）、清水、碳酸氢钠、冰块、100W聚光灯、温度计、大烧杯、精密pH试纸等⑤实验中，通过什么方法测量光合速率？⑥设计的实验方案是什么？(4)根据实验设计方案，设计实验数据记录表。(5)实验预期。(6)根据实验设计方案进行实验。2．光合速率与影响光合速率的因素(1)光合速率或光合强度的含义:是指一定量的植物(如一定的叶面积)在__内进行的，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。(2)小资料:表观光合速率与真正光合速率在光照条件下，人们测得的CO2吸收量是植物从________________________，称为表观光合速率，又称净光合速率。外界环境吸收的CO2单位时间光合作用总量真正光合速率是指植物在光照条件下，植物从_中吸收的CO2的量，加上_释放的CO2的量，即植物实际所同化的CO2的量，又称_。表观光合速率_真正光合速率。总光合速率小于外界环境细胞呼吸CO2吸收量CO2释放量光照强度光补偿点在黑暗条件下呼吸作用释放的C02量ABC总光合作用光饱和点(3)影响光合速率的因素①光强度光合速率随光强度的增加而增加，但在强度达到全日照之前，光合作用已达到__时的速率，即光强度再增加，光合速率也不会增加。因为在光饱和点的光强度下，光合作用的光反应已达到最快的速率，所以光强度再增加也不能使光合速率增加。如下图所示：光饱和点光合速率光强度光饱和点遮阴全日照光强度对光合速率的影响曲线图：②温度光合作用是反应，其速率受温度影响，一定范围内随温度的。光合作用对温度比较敏感，温度过高则酶的活性减弱或丧失，所以光合作用有一个。光合作用的最适温度因植物而异。如图所示：最适温度酶促升高而加快种类温度对光合速率的影响曲线图：光合速率温度③CO2浓度CO2直接影响反应速率。空气中CO2浓度的增加会使光合速率。目前大气中CO2的浓度约为0.035%，当这一浓度增加至以内时，光合速率会随CO2浓度的增加而增加。光强度、温度和CO2浓度对光合作用的影响是性的。在温度较高(如图1)或CO2浓度较高(如图2)的情况下，光强度对光合速率的影响就比较显著，而任何一个因素的减弱都可能限制光合作用。如图所示：综合碳加快1%图1图2光合速率CO2吸收量CO2释放量ABCO2浓度CO2浓度OOB′A′CO2补偿点（光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）CO2饱和点CO2饱和点A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度④多种环境因素对光合作用的综合影响曲线图：光合速率光强度O1.高温2.高CO2百分比3.低CO2百分比4.低温科学思维冬季种植蔬菜，一般采用温室大棚，这是利用了什么原理呢？光合作用在适宜的温度下，光合速率最高。【例3】如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响。下列有关叙述中错误的是()A．曲线中a点转向b点时，光反应增强，碳反应增强B．曲线中b点转向d点时，叶绿体中C5浓度降低C．在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合速率D．曲线中c点产生的限制因素可能是叶绿体中酶的数量B光合作用的过程及影响因素场所产物主要变化光合作用过程光反应场所卡尔文循环过程产物概念表观光合速率真正光合速率光合作用速率及影响因素碳反应光合速率影响因素光强度温度CO2浓度【课堂小结】1．如图所示为叶绿体中色素蛋白等成分在膜上的分布，下列相关叙述正确的是()A．生物膜为叶绿体内膜B．可完成光合作用的全过程C．发生的能量转换是光能→电能→化学能D．产生的ATP可用于植物体的各项生理活动C【随堂训练】2.下列有关光合作用的叙述中，正确的是()A．光反应不需要酶，碳反应需要酶B．光反应在光下进行，碳反应在黑暗中进行C．光反应固定CO2，碳反应还原CO2D．光反应产生ATP，碳反应消耗ATPD3.正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是()A．O2的产生停止B．CO2的固定加快C．ATP/ADP的值下降D．NADPH/NADP＋的值下降B4．某科研所研究了温度和光照等因素对刚毛藻光合作用的影响，结果如图所示。回答下列问题：(1)刚毛藻的光合色素分布在叶绿体的____________上，功能是_____________。(2)分析图1可知，在实验温度范围内，刚毛藻的呼吸速率变化趋势是先增加后几乎不变，理由是_______