光合作用与能量转化 高一上生物人教版必修一

学习目标1、绿叶中色素的提取和分离（实验）2、光合作用场所及过程3、影响光合作用的因素光合作用与能量转化问题探讨1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？植物工厂（1）避免自然光线不足而造成的减产；（2）根据生长调节光照，增加产量

控制影响植物生长的重要外部条件（CO2浓度等），使植物按最佳状态生长。思考1：“白化苗”能持续正常地生长吗？光合作用与细胞中的色素有关。思考2：细胞哪些结构含有色素？液泡：花青素叶绿体：多种色素不能进行光合作用。只有叶绿体中的色素可以捕获光能。种植蒜黄为什么要遮光？

光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,因而叶片发黄。实验原理：提取原理：绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂（无水乙醇）中。分离原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层

析液在滤纸上扩散的快，反之则慢。(纸层析法)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：（5）观察和记录方法步骤：（1）提取绿叶中的色素（2）制备滤纸条（3）画滤液细线（4）分离绿叶中的色素新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等1.绿叶中色素的提取和分离（2）加少许的二氧化硅和碳酸钙、10ml无水乙醇，进行迅速、充分地研磨。1.提取绿叶中的色素（1）称取5g左右的绿叶，剪碎，放入研钵中。（3）将研磨液进行过滤。Sio2:使研磨更充分CaCO3：防止色素(叶绿素)被破坏防止无水乙醇的挥发1.绿叶中色素的提取和分离2.制备滤纸条剪去两角：使层析液能同步到达滤液细线铅笔：圆珠笔中含有颜色1.绿叶中色素的提取和分离3.画滤液细线画两三次：积累更多的色素，使分离后的色素带明显4.分离绿叶中的色素注意：不能让滤液细线触及层析液why滤纸上的滤液细线如果触到层析液，细线上的色素就会溶解到层析液中，就不会在滤纸上扩散开来，实验就会失败。为什么要用培养皿盖住烧杯？1.绿叶中色素的提取和分离防止层析液挥发（层析液易挥发且有毒）5.观察和记录1.绿叶中色素的提取和分离叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶绿素类胡萝卜素主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光溶解度最高、扩散最快含量最多绿叶中的色素加SiO2：使研磨充分加CaCO3：防止色素被破坏加无水乙醇：溶解、提取色素目的：使扩散均匀要求：细、直、齐

滤液细线不能触及层析液，防止色素溶解在层析液中

烧杯加盖为了防止层析液中成分挥发一端剪去两角，并在距离这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线图：自然光通过三棱镜图：自然光经过色素提取液后通过三棱镜现象：光屏出现明显的色光带。现象：色光带变暗，且蓝紫光和红光大部分被吸收。绿叶中的色素能吸收光能，且主要吸收蓝紫光和红光。色素的功能1.光合作用利用可见光2.叶绿素主要吸收:蓝紫光

红光

类胡萝卜素主要吸收：蓝紫光可见光红外光紫外光3.叶片呈现绿色的原因是？4.许多植物到秋天叶子变黄？红叶是怎么回事呢？5.大棚种蔬菜时，应选择什么颜色玻璃或塑料薄膜补充光源?绿叶几乎不吸收绿光,反射绿光呈绿色。①叶绿素不稳定，低温使其分解，叶片呈类胡萝卜的颜色；②红叶是由叶子的花青素和胡萝卜素引起的。有色玻璃或塑料薄膜主要透过同色光；白色最好，其次红光蓝光，不选绿光。2.光合作用场所-叶绿体2.叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有很多进行光合作用所必需的酶。叶绿体适于进行光合作用的结构特点？1.叶绿体内众多的基粒和类囊体，极大扩展了受光面积，为酶提供了附着位点。探究叶绿体功能的实验-恩格尔曼实验（实验1）在没有空气的黑暗环境中好氧细菌只集中在__________的叶绿体附近。被光线照射没有空气黑暗极细光束完全光照氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。在没有空气的光亮环境中好氧细菌集中在叶绿体___________部位。所有受光水绵发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。蓝紫光红光探究叶绿体功能的实验-恩格尔曼实验（实验2）恩格尔曼二个实验结论是什么？1.叶绿体能吸收光能用于光合作用放o22.叶绿体主要吸收蓝紫光和红光。注意：只有绿色植物可

以进行光合作用吗？蓝细菌是原核生物，没有叶绿体。但细胞内含有藻蓝素和叶绿素，以及与光合作用有关的多种酶，因此也能进行光合作用。2.光合作用过程光合作用是指绿色植物通过叶绿体利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物并且释放出氧的过程。概念：方程式：人们是如何发现光合作用过程的呢？2.1941年鲁宾和卡门的实验同位素标记法CO2C18O218O2O2H218OH2O绿色植物（如小球藻）证实：光合作用释放的氧气来自水3.1954年，阿尔农离体的叶绿体实验：4.1946年卡尔文实验当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，照光叶绿体时有ATP出现。1957年，他发现这过程与水的光解相伴随。14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明CO2中C的方向，称为卡尔文循环。放射性同位素法总方程式：光合作用过程的示意图是否需要光能分为光反应暗反应（碳反应）2.光合作用过程光能→ATPNADPH中活跃的化学能场所：类囊体薄膜条件：光、色素、酶物质变化能量变化：2.光合作用过程-光反应NADPH:还原性辅酶II（光合作用）NADH:还原性辅酶I（呼吸作用）2.光合作用过程-暗反应ATPNADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能场所：叶绿体基质条件：NADPH、ATP、酶（有光无光都可）物质变化

能量变化：CO2的固定：C3的还原:联系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的生成；[NADP+的生成]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[NADPH]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi和[NADP+]。光反应阶段产生的ATP和NADPH中活跃的化学能转化为暗反应阶段贮存在有机物中的稳定的化学能比较暗反应（叶绿体基质）光反应（叶绿体类囊体薄膜）光能→ATPNADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能1.NADPH和ATP的移动途径是什么？2.NADP+和ADP的移动途径呢？3.NADPH的作用？从类囊体薄膜到叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。①在C3的还原中作还原剂；②为C3的还原提供能量光反应与暗反应紧密联系条件光

暗反应C3

C5ATPNADPH(CH2O)CO2浓度减少/停止供应(光照不变)暗反应光照减弱（CO2浓度不变）光反应探究：叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化暗反应（叶绿体基质）光反应（叶绿体类囊体薄膜）注意：连续光照和间隔光照的有机物合成量分析光合作用、化能合成作用：无机物-有机物利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，称为化能合成作用。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。

2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。自养生物：以无机物转变成为自身的组成物质。3.影响光合作用因素:温度

光照强度CO2浓度

影响酶活性影响植物的光合作用温度光合速率最适温度下植物光合作用最大，温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。应用:(1)适时播种；(2)温室栽培时，白天适当提高温度，夜间适当降温，降低呼吸速率，降低有机物的消耗，保证植物有机物的积累；3.影响光合作用因素:温度

光照强度CO2浓度光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。化学反应式CO2+H2O光能叶绿体（CH2O)+O2单位时间内光合作用固定CO2的量制造或产生有机物（糖类）量产生O2的量光合作用强度（速率）表示方法3.影响光合作用因素:温度

光照强度CO2浓度真正（总）光合速率=净（表观）光合速率

+呼吸作用速率制造或合成有机物的量固定或消耗CO2量

产生O2的量有机物积累量CO2吸收量O2的释放量消耗有机物的量黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的吸收量===+++线粒体叶绿体产生O2叶肉细胞CO2A点只进行有氧呼吸A-B光合作用<呼吸作用B点光合强度=呼吸强度B-C光合作用>呼吸作用C点光合强度最大ABOC光照强度CO2吸收量阴生植物阳生植物呼吸速率D：光饱和点DEB：光补偿点总光合=SACE

总呼吸=SODEA

净光合=总光合-

总呼吸

=SBCD

-SOABA点上移B点左移

C点左下移思考：A、AB、B、BC、C对应那个图？AABBBCC限制因素:C之前：光照强度C之后：CO2浓度和温度1.“间作套种”,增加光合作用的面积，提高光能的利用率应用：2.大棚内增加光照强度

Ｃ当缺镁时，其他条件不变abd点怎么变化？a点不变b点右移d左下移思考ea：只与呼吸有关，呼吸减弱a上移bcd：与光合有关，有利于光合Sbce面积增大，b左d右上3.影响光合作用因素:温度

光照强度

CO2浓度OCO2浓度A光合作用强度BCO2饱和点CO2补偿点A：

光合强度=呼吸强度A之后：光合作用>呼吸作用起点在A:CO2浓度必须达到一定值才能启动光合速率正其行，通其风应用：增施农家肥松土深挖教材若研究对象不是绿色叶肉细胞而是整株植物出现上面曲线图时，叶肉细胞内的气体交换在B点有何变化？

植物能进行光合作用的只有绿色组织器官，而所有细胞都要进行呼吸作用。B点是植株的光补偿点，对于叶肉细胞而言，光合速率

叶肉细胞的呼吸速率。大于重中之重：盛夏一天24小时中，植物吸收和释放CO2量的变化AC：B点：C点：CD段：黑暗，仅有细胞呼吸，无光合作用光合作用开始点光合速率逐渐增大，但<呼吸速率凌晨温度最低，细胞呼吸最弱BC：温度回升，呼吸作用增强D点：DE：F点：光合速率=呼吸速率随着光强和温度的提高，光合速率逐渐增大,此时光合速率>呼吸速率光合午休：气温过高，蒸腾作用旺盛，部