高中生物-第三章第五节光合作用课件-浙科版必修1

第五节光合作用(guānghé-zuòyòng)第一页，共48页。学习导航1.说明光合作用的概念、反应式、阶段、场所、产物(chǎnwù)。(重点)2．说出色素的种类、颜色和吸收光谱。3．概述光反应发生的变化。(难点)4．概述碳反应的过程。(难点)第二页，共48页。新知初探思维启动一、自养(zìyǎnɡ)生物和异养生物1．自养(zìyǎnɡ)生物(1)概念：是指以______和______为原料，通过________，利用光能合成______等有机物质的生物。(2)生物类群：______、藻类等。CO2H2O叶绿体糖类(tánɡlèi)植物(zhíwù)第三页，共48页。2．异养生物(1)概念：是指直接或间接依靠自养生物的光合产物生活的生物。(2)生物类群(lèiqún)：人、______、______和大部分细菌等。动物(dòngwù)真菌(zhēnjūn)第四页，共48页。二、光合作用(guānghé-zuòyòng)概述项目内容场所_________原料CO2和H2O产物葡萄糖和_____能量变化_______→有机物中的_________反应式6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6H2O＋6O叶绿体O2光能化学能第五页，共48页。判一判(1)有的细菌既是自养(zìyǎnɡ)生物，又是异养生物。(×)(2)细胞呼吸是放能反应，光合作用是吸能反应。(√)(3)叶绿体是光合作用的主要场所。(×)第六页，共48页。三、叶绿素和其他(qítā)色素种类颜色主要吸收光叶绿素叶绿素a蓝绿色红光和蓝紫光叶绿素b黄绿色类胡萝卜素胡萝卜素橙黄色蓝紫光叶黄素黄色第七页，共48页。四、光合作用(guānghé-zuòyòng)的过程1．光反应阶段(1)条件：光、色素和酶。(2)场所：叶绿体基粒的___________上。(3)三个变化：①光能被吸收并转化为________________中的化学能；②水在光下裂解为H＋、O2和电子；③水中氢(H＋和e－)在光下将NADP＋还原成NADPH。类囊体膜ATP和NADPH第八页，共48页。2．碳反应阶段(_________循环)(1)条件(tiáojiàn)：酶的催化。(2)场所：_____________。(3)主要变化：①CO2的固定：1分子CO2和1个五碳分子(_________)结合，形成2个_________；②三碳酸的还原：每个三碳分子接受来自NADPH的氢和ATP的磷酸基团，形成1分子_________，它是碳反应的产物；卡尔文叶绿体基质(jīzhì)RuBP三碳分子(fēnzǐ)三碳糖第九页，共48页。第十页，共48页。想一想写出光合作用的总反应式，并结合光反应和碳反应过程，分析O、C、H元素的去向。提示(tíshì)：光合作用的反应式为：6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6H2O＋6O2O元素的去向：H2O→O2，CO2→三碳糖和H2O;C元素的去向：CO2→三碳分子→三碳糖(注意：绝没有进入RuBP中)；H元素的去向：H2O→NADPH→三碳糖和H2O。第十一页，共48页。五、环境因素影响光合速率1．光合速率或称___________，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在___________内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少___________、制造(zhìzào)多少葡萄糖)。2．最重要的影响因素：_________、温度和空气中的_____________。光合强度单位(dānwèi)时间二氧化碳(èryǎnghuàtàn)光强度二氧化碳浓度第十二页，共48页。(1)光强度：在一定范围内，光合速率随光强度的增加而增加；在光强度升高到一定数值后,光强度再增加,光合速率不再增加，此时的光强度称为___________。(2)温度(wēndù)：光合作用是酶促反应，有一个最适温度(wēndù)，一般温带植物的最适温度(wēndù)在_______左右。(3)CO2浓度：一定范围内，空气中CO2浓度的增加会使光合速率_______。光饱和点25℃增加(zēngjiā)第十三页，共48页。要点突破讲练互动要点一光合作用过程要点突破1．光反应阶段(jiēduàn)和碳反应阶段(jiēduàn)的比较光反应阶段碳反应阶段(卡尔文循环)进行部位叶绿体基粒的类囊体膜(光合膜，绝不是内膜上)上叶绿体基质中条件光照、水、色素、酶以及碳反应提供的ADP、Pi、NADP＋等在暗处短暂进行，CO2、多种酶以及光反应提供的ATP、NADPH等第十四页，共48页。第十五页，共48页。光反应阶段碳反应阶段(卡尔文循环)能量转换光能→电能→贮存在ATP和NADPH中的活跃的化学能ATP和NADPH中的活跃的化学能→三碳糖中稳定的化学能联系①光反应为碳反应提供NADPH、ATP，碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP＋；②光反应是碳反应的物质和能量的准备阶段，碳反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者相辅相成，缺一不可第十六页，共48页。2．光合作用强度与呼吸作用强度的几种关系(若植物细胞(xìbāo)同时具有线粒体和叶绿体)(1)若光合作用强度等于呼吸作用强度此时细胞(xìbāo)的光合作用强度和呼吸作用强度相同，光合作用产生的O2，提供给呼吸作用。而呼吸作用产生的CO2则供应细胞(xìbāo)的光合作用。可用上图表示。第十七页，共48页。(2)若光合作用强度小于呼吸作用强度此时细胞的光合作用强度小于呼吸作用强度，呼吸作用占上风。呼吸作用所需要的O2，一方面来自叶绿体提供，另一方面则来自外界环境中；产生(chǎnshēng)的CO2一则提供给叶绿体利用，多余的则释放到环境中去。可用上图表示。第十八页，共48页。(3)若光合作用强度大于呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)强度此时细胞的光合作用强度大于呼吸作用(hūxīzuòyònɡ)强度，细胞光合作用所利用的CO2除来自细胞自身呼吸产生外，不足的部分则来自外界环境；细胞光合作用产生的O2，除用于自身细胞呼吸消耗外，其余的O2则释放到外界环境中。可用上图表示。第十九页，共48页。特别提醒(1)植物含有叶绿体的细胞和光合细菌(具有光合色素，但没有叶绿体)才能进行光合作用，而所有活细胞都能进行细胞呼吸(hūxī)。(2)光合作用产生的ATP只供碳反应利用，细胞呼吸(hūxī)产生的ATP供给除碳反应之外的其他各项生命活动利用。第二十页，共48页。(3)光合作用的光反应中产生的[H]是NADPH,来自水的光解，由于碳反应中三碳酸分子的还原，生成三碳糖；需氧呼吸中产生的[H]是NADH，来自第一、第二阶段有机物的氧化(yǎnghuà),用于第三阶段O2的还原，生成水和大量的ATP。第二十一页，共48页。(2012·湖州高二检测(jiǎncè))根据右图，下列叙述中正确的是()A．X、Y物质分别代表丙酮酸和三磷酸甘油酸B．在光照充足的条件下，①④过程强于②③过程C．必须在生物膜上进行的有②④D．①②③④都没有消耗氧气，也没有产生氧气例1第二十二页，共48页。【思路点拨】本题考查光合作用和需氧呼吸的关系。可从以下(yǐxià)关键点来把握：关键点①光合作用合成的糖是需氧呼吸所利用的底物;②需氧呼吸释放的CO2是光合作用的原料之一;③丙酮酸是需氧呼吸重要的中间代谢产物，三碳酸、RuBP是碳反应中出现的重要物质。第二十三页，共48页。【解析】由图可知，X为三碳分子(即三磷酸甘油酸)，Y为丙酮酸，①为需氧呼吸第一阶段，④为需氧呼吸第二阶段，③为碳反应中二氧化碳的固定，②为碳反应中三碳酸分子的还原。光照充足的条件下,②③过程(guòchéng)强于①④过程(guòchéng)；①②③④都不需要在膜上进行。【答案】D第二十四页，共48页。【探规寻律】光合作用(guānghé-zuòyòng)强度＝细胞呼吸强度时，细胞没有气体放出,也没有气体吸收；光合作用(guānghé-zuòyòng)强度＜细胞呼吸强度时，细胞吸收O2，放出CO2；光合作用(guānghé-zuòyòng)强度＞细胞呼吸强度时，细胞吸收CO2，放出O2;植物在黑暗中时,光合作用(guānghé-zuòyòng)强度为0，细胞呼吸正常进行，细胞吸收O2放出CO2。第二十五页，共48页。变式训练下图表示高等植物细胞的两个重要生理过程(guòchéng)中C、H、O的变化，其中判断正确的是()第二十六页，共48页。A．X和Y代表相同的化合物B．甲中水在类囊体膜上被消耗，乙中水的消耗与产生都在线粒体内膜C．甲中可发生(fāshēng)CO2→三碳酸→C6H12O6，在乙中则会发生(fāshēng)C6H12O6→丙酮酸→CO2D．甲乙均能发生(fāshēng)能量转换，光能转变成化学能发生(fāshēng)在甲中，化学能转变成光能发生(fāshēng)在乙中第二十七页，共48页。解析：选C。据图可知，①是碳反应，②是光反应，③是需氧呼吸第三阶段(电子传递链)，④是需氧呼吸第一阶段(糖酵解)和第二阶段(柠檬酸循环)。X是NADPH，而Y是NADH(因为题干中指出该图解表示的是C、H、O三种元素的变化)，虽然都具有还原性，但不是同一种(yīzhǒnɡ)物质，A项错误；需氧呼吸第二阶段发生丙酮酸与水的反应，场所是线粒体基质，B项错误；C项描述的是碳反应阶段以及需氧呼吸第二十八页，共48页。第一、第二阶段C元素的走向，正确；光合作用的能量转化是“光能→ATP中活跃(huóyuè)的化学能→有机物中稳定的化学能”，需氧呼吸的能量转化是“有机物中稳定的化学能→ATP中活跃(huóyuè)的化学能”，需氧呼吸产生的ATP可以被一些发光生物(如萤火虫)作为直接能源转化为光能,但这已经不属于需氧呼吸阶段，D项错误。第二十九页，共48页。要点二外界环境因素对光合作用的影响1．光照强度(1)曲线分析：A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：随光照强度增强，光合作用(guānghé-zuòyòng)强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用(guānghé-zuòyòng)，此时细胞呼吸强度大于光合作用(guānghé-zuòyòng)强度。第三十页，共48页。B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。(2)应用：阴生植物的B点前移，C点降低，如图中虚线所示。间作套种农作物的种类搭配,林带(líndài)树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。第三十一页，共48页。2．CO2浓度

(1)曲线(qūxiàn)分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加第三十二页，共48页。到一定范围(fànwéi)后，光合作用速率不再增加。图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行、通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。第三十三页，共48页。3．温度

(1)曲线(qūxiàn)分析：温度主要是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：冬天，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，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。第三十四页，共48页。4．必需元素

(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大(zēnɡdà)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。第三十五页，共48页。5．水分(1)影响：水是光合作用的原料(yuánliào)，缺水既可直接影响光合作用速率，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速率。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。第三十六页，共48页。6．外界综合因素(yīnsù)

曲线分析：P点时，限制光合速率的因素(yīnsù)应为横坐标所表示的因素(yīnsù)，随其因素(yīnsù)的不断加强,光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素(yīnsù),不再是影响光合速率的因素(yīnsù),要想提高光合速率,可适当提高图示中的其他因素(yīnsù)。第三十七页，共48页。特别提醒(1)真正(zhēnzhèng)(理论)光合作用O2产生速率＝表观(实测)光合作用O2释放速率＋呼吸作用O2消耗速率。(2)真正(zhēnzhèng)(理论)光合作用CO2吸收速率＝表观(实测)光合作用CO2吸收速率＋呼吸作用CO2释放速率。(3)光合作用产生有机物的速率＝有机物积累速率＋呼吸作用有机物消耗速率。第三十八页，共48页。例2下图分别表示两个自变量对光合速率(sùlǜ)的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是()第三十九页，共48页。A．甲图中a点的限制因素可能(kěnéng)是叶绿体中酶的数量B．乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中三碳酸分子的生成量多C．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变第四十页，共48页。【思路点拨】本题考查影响光合作用强度的因素。注意的关键点有：关键点①每个坐标系有两个影响因素，当其中一个作为自变量时，另一个则是无关变量；②注意对坐标系中关键点含义的理解(lǐjiě)；③影响光合作用强度的内部因素有：色素和酶的数量、RuBP的数量等。第四十一页，共48页。【解析】甲图中，在高浓度CO2条件下,a点后光照强度再增加,光合速率也不再增加。因为“其他因素均控制在最适范围”(如温度、水分条件等)，光合速率不再上升的原因只能是内因引起的，A项正确；乙图中d点时的光照较c点强,光反应生成的ATP和NADPH较多,促进三碳酸分子的还原(huányuán)，RuBP生成量多，因此，RuBP与CO2结合生成三碳酸分子也会增多，B项正确；甲图中，较弱光照下，只存在第四十二页，共48页。一条曲线，CO2浓度高低不影响光合速率，随光照强度的增强，光合速率在上升(shàngshēng)，故M点的限制因素只有一个——光照强度，N、P两点分析同理，C项正确；丙图中，因为温度主要影响酶活性，随着温度的进一步升高，曲线上升(shàngshēng)到一定