光合作用与能量转化课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第五章细胞的能量供应和利用5.4光合作用与能量转化问题探讨植物工厂问题探讨光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径捕获光能的色素和结构思考：植物的叶片中含有哪些色素呢？玉米中有时会出现白化苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。叶片中的色素可能与光能的捕获有关绿叶中色素的提取和分离捕获光能的色素和结构提取色素要注意什么？破碎细胞和叶绿体，释放色素。保证色素的结构和活性不被破坏。使色素溶解于试剂中。捕获光能的色素和结构提取色素要注意什么？破碎细胞和叶绿体，释放色素。保证色素的结构和活性不被破坏。使色素溶解于试剂中。剪碎研磨加入少许二氧化硅加入少许碳酸钙色素可以溶解在有机溶剂无水乙醇中绿叶中的色素是一种还是多种？绿叶中色素的提取和分离捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离提取原理：绿叶中的色素能溶解在有机溶剂无水乙醇中。分离原理：各种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条上的扩散更快，反之则慢。实验方法提取方法：过滤法分离方法：纸层析法实验原理材料步骤结果原理分析捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离材料步骤结果原理分析捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离提取绿叶中的色素材料步骤结果原理称取5g绿叶，剪去主动脉，剪碎，放入研钵中向研钵中放入少量二氧化硅和碳酸钙，再加入5~10mL无水乙醇，迅速、充分地进行研磨分析捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离提取绿叶中的色素材料步骤结果原理将研磨液迅速倒入玻璃漏斗中(漏斗基部放一块单层尼龙布)进行过滤将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严分析捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离分离色素——制备滤纸条材料步骤结果原理保证滤纸条上的滤液细线能水平向上扩展将干燥地定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条在滤纸条一端剪去两角在距去角一端1cm处用铅笔画一条细的横线铅笔线剪两角分析绿叶中色素的提取和分离分离色素——画滤液细线材料步骤结果原理用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线积累更多的色素，使分离后的色素带更明显划线要求：细、直、齐；重复2-3次捕获光能的色素和结构分析待滤液干后，再重画一到两次绿叶中色素的提取和分离分离色素——分离绿叶中的色素材料步骤结果原理滤液细线不能触及层析液及时盖上培养皿防止色素溶解在层析液中防止层析液挥发，因其易挥发且有毒捕获光能的色素和结构分析将滤纸条（有滤液细线的一端朝下）轻轻插入层析液将适量的层析液倒入小烧杯中用培养皿盖住小烧杯绿叶中色素的提取和分离材料步骤结果原理胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b滤纸上有几条色素带？从上而下的排序说明了什么？4条不同条带的宽窄说明了什么？含量不同溶解度不同捕获光能的色素和结构分析绿叶中色素的提取和分离材料步骤结果原理分析叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）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）绿叶中的色素捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离材料步骤结果原理分离色素——分离绿叶中的色素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b分析捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离材料步骤结果原理分析捕获光能的色素和结构异常现象原因收集到的滤液绿色过浅滤液条带色素带重叠滤纸条无色素带①称取的绿叶过少或放置数天的菠菜叶，色素含量少；②加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小；③未加碳酸钙或加入的过少，色素分子部分破坏；④研磨不充分，色素未能充分提取出来①滤液细线不直；②滤液细线过粗①忘记画滤液细线；②滤液细线触及层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中色素的吸收光谱叶绿体中的色素提取液叶绿素主要吸收_____________类胡萝卜素主要吸收_______蓝紫光蓝紫光、红光红光区、蓝紫光区出现了暗带捕获光能的色素和结构色素的吸收光谱叶绿素主要吸收_____________类胡萝卜素主要吸收_______蓝紫光蓝紫光、红光温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构内膜外膜类囊体基质基粒结构基质：含有与光合作用相关的酶等双层膜基粒：由类囊体堆叠而成，其上分布

着与光合作用相关的色素和酶功能：进行光合作用的场所捕获光能的色素和结构思考

讨论——实验一选材水绵需氧细菌具有细长的带状叶绿体，易于观察现象准确显示出氧气产生的部位处理现象光照下叶绿体可以释放氧气极细的光束黑暗中——集中于叶绿体被

光束照射的部位光下——分布于叶绿体所有受光部位水绵需氧细菌准备：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内排除光线和氧的干扰光照多和光照少的部位形成对比实验捕获光能的色素和结构思考

讨论——实验二选材水绵需氧细菌具有细长的带状叶绿体，易于观察现象准确显示出氧气产生的部位处理准

备：把载有水绵和需氧细菌的临时装片放在没有空气的小室内透过三棱镜的光照射水绵临时装片现象叶绿体吸收光能用于光合作用释放氧需氧细菌水绵需氧细菌随堂检测下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（）A.所有植物细胞中都含有4种色素B.有些植物细胞的液泡中也含有色素C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类A关于叶绿体结构和功能的叙述，正确的是()A.叶片呈现绿色是因为叶绿体吸收了绿光B.与光合作用有关的酶都分布在叶绿体基质中

C.叶绿体的类囊体巨大的膜面积有利于充分吸收光能

D.在光学显微镜下可见叶绿体内部由类囊体堆叠形成的基粒C光合作用的原理概念叶绿体如何将光能转化为化学能？光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的？光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？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。CO2+H2O（CH2O)+O2叶绿体光能光合作用的原理19世纪末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。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)→糖→1928年探索光合作用原理的部分实验光合作用的原理1937年希尔反应探索光合作用原理的部分实验实验思路：施加单一变量进行研究材料：离体叶绿体结果：叶绿体有O2释放推测：叶绿体中H2O光解产生氧气。水的光解光合作用的原理1941年鲁宾和卡门实验探索光合作用原理的部分实验实验思路：用放射性同位素标记来研究物质的去路结论：光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2小球藻悬浊液CO2H2OC18O2H218O18O2O2甲组乙组光合作用的原理探索光合作用原理的部分实验1946年卡尔文循环实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程材料：小球藻处理：提供光照、14CO2现象：放射性先出现在14C3，最后出现在14C5、（14CH2O）结论：光合产物中有机物的碳来自CO2CO2C3

(CH2O)C5光合作用的原理探索光合作用原理的部分实验1946年卡尔文循环实验思路：同位素标记14CO2，研究物质转化过程材料：小球藻处理①：光照下，突然中断CO2供应现象①：C3急剧减少而C5量增加处理②：充足CO2供应下，突然停止光照现象②：C3浓度急速升高而C5的浓度急速降低结论：C3与C5之间是相互循环的C52C3还原的C3CO2（CH2O）多种酶光合作用的原理探索光合作用原理的部分实验1954年在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年叶绿体合成ATP的过程，总是与水的光解相伴随。H2OO2+NADPH(H+)+能量光照叶绿体ADP+Pi

ATP光合作用的原理光合作用中各物质是如何转化的？光合作用是如何完成能量转换的？CO2+H2O光能叶绿体（CH2O）+O2光合作用的过程光合作用的原理根据是否需要光能，这些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。光合作用的过程——光反应光合作用的原理条件：光、色素、多种酶场所：类囊体薄膜物质转化：水的光解：ATP的合成：H2OO2+H++e-

光色素ADP+Pi+能量ATP+H2O酶NADPH的合成：NADP++H++e-NADPH酶光能能量转化:产物：O2、NADPH、ATPATP、NADPH中活跃的化学能光合作用的原理光合作用的过程——光反应类囊体薄膜的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶光合作用的过程——暗反应光合作用的原理条件：有没有光都能进行，需要多种酶场所：叶绿体基质物质转化：CO2的固定：C3的还原：能量转化:产物：（CH2O）、ADP、PiCO2＋C52C3酶2C3+NADPH（CH2O）+C5ATPADP+Pi酶ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能ATP水解：光合作用的过程——暗反应光合作用的原理2C3C5NADPHADP+Pi（CH2O）+H2OATP酶CO2还原酶供能卡尔文循环光合作用的过程——元素去向光合作用的原理H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)C的转移：CO2→C3→(CH2O)O的转移：CO2→C3→(CH2O)H2O→O2

CO2+H2O光能叶绿体(CH2O)+O2光合作用的过程——叶绿体在部分物质运动方向光合作用的原理NADPH和ATP：类囊体薄膜→叶绿体基质NADP+、ADP、Pi：叶绿体基质→类囊体薄膜没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法生成。光合作用的过程——能量转换光合作用的原理光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能能量转化与物质变化密不可分光反应和暗反应的比较光合作用的原理反应阶段反应部位反应条件物质变化能量变化产

物联

系光合作用实质光反应暗反应类囊体薄膜上叶绿体基质必须有光、光合色素、酶有光或无光均可，多种酶光能→ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能→稳定的化学能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5光反应为暗反应提供ATP和[H]，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来环境骤变时光合作用中各物质含量的变化分析光合作用的原理CO2浓度不变NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照减弱光照增强减少减少减少减少增加增加增加增加光合作用的原理环境骤变时光合作用中各物质含量的变化分析光照不变NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2浓度减少CO2浓度增加减少减少减少减少增加增加增加增加即时训练光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（）

A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应

B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应

C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应

D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应D

即时训练在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（）A.红光，ATP下降B.红光，未被还原的C3上升C.绿光，NADPH下降D.绿光，C5上升C光合作用原理的应用光合作用的强度概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。表示方法：①单位时间内光合作用产生有机物的量

②单位时间内光合作用利用CO2的量

③单位时间内光合作用产生O2的量光合作用原理的应用探究光照强度对光合作用强度的影响自变量：光照强弱因变量：光合作用强度检测方法相同时间小圆形叶片浮起的数量控制方法不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离实验材料：圆形小叶片实验原理：抽气叶片下沉叶片中含有空气，放入水中会上浮光合作用产生O2O2充满细胞间隙，叶片上浮实验设计：光合作用原理的应用探究光照强度对光合作用强度的影响实验流程：打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片抽气：将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出光合作用原理的应用探究光照强度对光合作用强度的影响实验流程：暗处理：将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底添加碳源：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（可以通过吹气补充CO2，也可以用1%~2%的NaHCO3溶液提供CO2）光合作用原理的应用探究光照强度对光合作用强度的影响光照：分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照(光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定)。光源会产生热量，导致温度不同，所以为了保证单一变量，应该加一个盛水玻璃柱或使用冷光源，排除温度对实验结果的影响。强中弱甲丙乙光合作用原理的应用探究光照强度对光合作用强度的影响

项目烧杯小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度叶片浮起数量123观察并记录结果实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。光合作用原理的应用探究光照强度对光合作用强度的影响总光合速率=净光合速率+呼吸速率问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？O2CO2O2CO2较强光照时总光合速率O2产生、制造量CO2固定、同化、消耗量有机物制造、产生、合成量净光合速率O2的释放量CO2的吸收量有机物的积累、增加量呼吸速率O2消耗量CO2产生量有机物消耗量光合作用原理的应用光合作用强度的影响因素——光照强度光照强度ABOCO2吸收量CO2释放量光补偿点光饱和点cbA点：只呼吸不光合O2CO2AB段：呼吸＞光合B点：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合C光合作用原理的应用ABCOcbCO2吸收量CO2释放量应用：①阴雨天，温室大棚中适当提高光照强度；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低，间作套种时应注意农作物的种类搭配，合理利用光能。呼吸速率净光合速率总光合速率光合作用强度的影响因素——光照强度光照强度光合作用原理的应用光合作用强度的影响因素——CO2浓度CO2启动点CO2饱和点CO2补偿点净光合速率总光合速率CO2影响暗反应，制约C3的形成CO2浓度ABCObcdCO2释放量CO2吸收量DCO2启动点CO2饱和点CO2浓度光合作用强度abBAO光合作用原理的应用光合作用强度的影响因素——CO2浓度CO2浓度ABCObcdCO2启动点CO2饱和点CO2补偿点净光合速率总光合速率CO2影响暗反应，制约C3的形成CO2释放量CO2吸收量D应用：①增施有机肥；②温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍相通；③大田生产时“正其行，通其风”。光合作用原理的应用光合作用强度的影响因素——温度温度光合速率一定范围内，光合速率随温度升高而升高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降通过影响酶活性影响光合速率O应用：①适时播种；②温室栽培植物，白天适当升温，提高光合速率；夜晚适当降温，降低呼吸速率。光合作用原理的应用光合作用强度的影响因