必修1第5章第4节第二课时光合作用的原理和应用

1、第4节 能量之源 光与光合作用,1.生命活动的最终能源太阳光能是如何转变成化学能用于生命活动的？.,2.植物的光合作用是以太阳光能作为动力的，那植物是如何捕获光能进行光合作用的？我们来比较健康幼苗与白化苗的生长状况，请分析为什么白化苗的长势比正常幼苗差？,通过植物的光合作用,正常幼苗能进行光合作用制造有机养料,白化苗不能进行光合作用，无法制造有机养料,这说明光合作用需要色素去捕获光能。,捕获光能的色素和结构,为什么大多植物的叶片是绿色的，而有些植物的叶片不是绿色的?,为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？,哪植物叶片中到底含有哪些色素？,说明色素的种类,类胡萝卜素 1 /4,叶绿素 3 /

2、4,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,叶绿素a (蓝绿色),叶绿素b（黄绿色）,光合作用的完整单位叶绿体,叶 绿 体,含光合色素,为什么说叶绿体是进行光合作用完整单位？,位于基粒上,含光合酶,位于基粒上 （少量）,位于基质中 （大量）,光合作用的原理和应用,一、光合作用的探究历程,问题1：植物为什么会生长？,古希腊亚里士多德： 认为：根吸收土壤中的养分 土壤减少的重量=植物增加的重量,五年后,1642年，海尔蒙特实验,柳树增重74.47kg 土壤减少0.06kg,结论：植物增重主要来自水分,讨论：实验的不足在哪里呢？,没有考虑到空气的影响,1771年普利斯特利实验,普利斯特利实验,结论：植物

3、可以更新空气。,1779年，荷兰的英格豪斯,结论1：只有在光下 植物才能更新空气。,结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功,黑暗,光照,1782年,拉瓦锡实验,光合作用过程需要CO2参与,结果,结论：,1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。,光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？,1864年,德国植物学家萨克斯实验,绿色叶片,黑暗处理,曝光 遮光,碘蒸汽,不变蓝,变蓝,结论：,1.光合作用的产物是淀粉,2.光合作用需要

4、光,极 细 光 束,黑暗中,光照下,恩格尔曼实验示意图,结论：,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,1880年 德国科学家 恩吉尔曼,现象：,分析：,在没有空气的黑暗环境中,好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。,光线照射部位进行光合作用产生了氧气。,1938，美国科学家 鲁宾和卡门,H2O C18O2,H218O CO2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 1

5、8O2 18O2,18O2 18O2 18O2,光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是CO2呢？ 同位素标记法研究,1939年 美国 鲁宾 卡门,证实:光合作用释放的氧气来于水,C18O2,O2,CO2,18O2,H2O,H218O,光照下的 球藻 悬液,20世纪0年代,美国科学家卡尔文 (M.Calvin),CO2,( CH2 O)+O2,14,CO2+ H2O,14,光合作用产生的有机物中的碳 ，是否来自CO2呢？ 同位素标记法研究,一、光合作用探索历程,1.场所：叶绿体,2.动力：光,3.原料：二氧化碳 水,4.产物：糖类 氧气,三、光合作用总反应式：,CO2 + H2 * O,（C

6、H2O)+ * O2,二、光合作用的场所、动力、原料、产物：,概念：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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,你能用一个化学反应式表示出来吗?,根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应该生成什么产物？,碳酸,哪为什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直接反应？,哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分为几个阶段？,不是直接反应的,全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应两个阶段,水的光解,O2,H,ADP+Pi,C5,2c3, 固 定, 还 原,多种酶 参加催化,能量转化:,光能,ATP活跃化学能

7、,稳定化学能,元素转移,O元素:,H2O,O2,C元素:,C O2,C3,CH2O,四、光合作用的过程,光能,有光、色素、酶,H、ATP 、酶,类囊体薄膜上,叶绿体基质,1.水的光解 2.ATP的生成,1.CO2的固定 2.C3的还原,H、ATP、O2,（CH2O）、ADP+Pi,光能,ATP中活跃化学能,稳定化学能,光反应,暗反应,3.光反应和暗反应的比较,五、光合作用的实质,物质变化：,把无机物转变为有机物的过程,能量变化：,把光能转变成储存在有机物中的化学能,六、光合作用的意义:,七、光合作用原理的运用,植物自身因素 环境因素对光合作用的影响,1）光照,2）温度,3）二氧化碳浓度,4）水

8、分,5）矿质元素,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,1.影响光合作用效率的因素光照强度,一天的时间,光合作用效率,O,光照强度,12,13,11,光合作用效率与光照强度、时间的关系,A,B,C,D,E,10,15,14,轮作：延长光合作用时间,间种、合

9、理密植： 增加光合作用面积,合理利用光能,光合作用的实际应用,光 合 作 用 速 率,CO2浓度,2.二氧化碳的供应对光合效率的影响,规律:,在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。,光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在1035下正常进行光合作用。,3.影响光合作用的因素温度,应用：,增加昼夜温差,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分,4.影响光合作用的因素矿质营养,延长光合作用时间 增加光合作用面

10、积,增加光能利用率,提高光合作用效率,控制光照强弱 控制光质 控制温度 控制CO2供应 控制必需矿质元素供应 控制H2O供应,提高复种指数（轮作） 温室中人工光照,合理密植 间作套种,通风透光 在温室中施有机肥， 使用CO2发生器,阴生植物 阳生植物,应用提高农作物产量的措施,红光和蓝紫光,适时适量施肥,合理灌溉,保持昼夜温差,八、化能合成作用,人、动物和植物最大的区别是什么？ 异养生物 vs. 自养生物,化能合成作用,2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量,能量,6CO2+6H2O (CH20)+6O2,硝化细菌的化能合成作用,化能合成作用,细菌利用

11、体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。 除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。,条件 ：,光、,色素、,酶,场所：,反应,水的光解：,ATP的合成：,基粒类囊体膜上,光能,1.光反应阶段,吸收、传递和转换光能,能量转变：,ATP中活跃的化学能,产物：,H、O2、ATP,条件：,不需光，需多种酶,场所：,基质中,过程,CO2的固定：,C3的还原：,ATP中活跃的化学能,2.暗反应阶段,C3+H (CH2O)+C5,酶,ATP,ADP+Pi,能量转变：,有机物中稳定的化学能,产物：,CH2O 、 ADP 、 Pi,1、光

12、合作用发生的部位是。,竞赛练习,、光合作用分为和两个阶段。,、光合作用释放氧气来自于物质。,、光合作用中的形成于反应阶段。,、光反应为暗反应提供和物质。,、光反应阶段能量变化是 。,9、暗反应阶段能量变化是,10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是。,叶绿体,、光反应场所暗反应场所是 。,光反应,暗反应,水,光,ATP,类囊体薄膜,叶绿体基质,、二氧化碳中碳的转移途径是 。,五碳化合物,11. 光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ） A、水分产生的H数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而

13、起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少,12. 下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温,13、在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的控制应当 A降低温室温度，保持昼夜温差 B提高温室温度，保持昼夜温差 C提高温室温度，昼夜恒温 D降低温室温度，昼夜恒温,14、施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的是 A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高,1、图中DE段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以至光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应 强度，使 化合物数量减少，影响了CO2固定。 2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（ ）A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应D 、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行,光照强度