人教版（2023） - 必修1 分子與細胞 5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化(共63張PPT)

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追根溯源，對絕大多數(shù)生物來說，活細胞所需能量的最終源頭是________。

太陽能

第5章細胞的能量供應(yīng)和利用

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化

玉米白化苗

玉米白化苗不能進行光合作用，待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡。

說明：光合作用與細胞中的色素有關(guān)。

一、捕獲光能的色素

1、提取色素

原理：色素能溶解在有機溶劑無水乙醇中，所以可用

其提取色素。

①5g新鮮綠葉

→剪碎置研缽中

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

步驟：

②加入少許二氧化硅和碳酸鈣，再放入10ml無水乙醇

色素多

研磨更充分

防止色素被破壞

提取色素

③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進行過濾

④收集濾液、封口

單層

尼龍布

步驟：

某實驗小組得到的色素提取液顏色過淺，可能的原因有哪些？

研磨不充分，色素未能充分提取出來；

稱取綠葉過少或加入無水乙醇過多，色素溶液濃度小；

未加碳酸鈣或加入過少，色素分子部分被破壞。

【思考與討論】

一、捕獲光能的色素

2、分離色素：

方法：紙層析法

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

原理：色素在層析液中，溶解度高的色素分子隨層析液在紙條上的擴散得快，溶解度低的色素分子隨層析液在濾紙條上的擴散得慢，因而可用層析液將不同的色素分離。

溶解度不同

一、捕獲光能的色素

2、分離色素：

①制備濾紙條

剪去兩角，畫鉛筆細線

鉛筆線

②畫濾液細線

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

步驟：

要求：

①細、齊、直，

②待干后重復(fù)

2-3次

層析液同步到達濾液細線

防止色素帶重疊而影響分離效果

積累更多色素，使分離后的色素帶明顯。

一、捕獲光能的色素

③紙上層析

層析液

培養(yǎng)皿

注意：不能讓濾液細線觸及層析液，否則綠葉細線中的色素會溶解到層析液中，不能再濾紙上擴散

2、分離色素：

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

（橙黃色）

（黃色）

（藍綠色）

（黃綠色)

胡蘿卜素

葉黃素

葉綠素a

葉綠素b

類胡蘿卜素

葉綠素

溶解度從高到低依次為？

含量從多到少依次為？

胡黃ab

ab黃胡

2、分離色素

實驗結(jié)果：

（一）實驗：綠葉中色素的提取與分離

1.在濾紙的上都滴一滴色素提取液，再滴一滴層析液，色素隨層析液擴散，會得到近似同心環(huán)的4個色素圈，由外向內(nèi)依次是什么色素？分別是什么顏色？

【思維拓展】：

色素：胡、黃、a、b

顏色：橙、黃、藍綠、黃綠

2.為什么植物春夏葉子翠綠，而深秋葉片金黃呢？

葉綠素的含量﹥類胡蘿卜素

由于葉綠素比類胡蘿卜素

易受到低溫的破壞，秋季

低溫時葉綠素大量破壞

葉綠素的含量﹤類胡蘿卜素

【思維拓展】：

一、捕獲光能的色素

(二)色素的作用

綠葉中的色素主要吸收紅光和藍紫光

綠葉色素提取液

一、捕獲光能的色素

葉綠素主要吸收_______________

類胡蘿卜素主要吸收___________

色素對_________吸收最少

藍紫光、紅光

藍紫光

綠光

【與生活的聯(lián)系】：

根據(jù)色素對不同波長的光的吸收的特點，想一想溫室或大棚種植蔬菜時，應(yīng)選擇什么顏色的玻璃、塑料薄膜或補充光源？

一、捕獲光能的色素

塑料薄膜：透明無色

補充光源：紅光或藍紫光

基質(zhì)

外膜

內(nèi)膜

類囊體

基粒

二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能

二、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能

①

②

④

⑤

③

1.下列標(biāo)號各代表：

①②________③_________

④⑤________

2.吸收光能的四種色素就分布在上，眾多的基粒和類囊體極大地擴展了。

類囊體薄膜

受光面積

資料：在類囊體薄膜上和基質(zhì)中，含有多種進行光合作用所必需的酶。

學(xué)案P2

（橙黃色）

（黃色）

（藍綠色）

（黃綠色)

胡蘿卜素

葉黃素

葉綠素a

葉綠素b

類胡蘿卜素

葉綠素

溶解度從高到低依次為？

含量從多到少依次為？

胡黃ab

ab黃胡

復(fù)習(xí)鞏固

基質(zhì)

外膜

內(nèi)膜

類囊體

基粒

①

②

④

⑤

③

1.下列標(biāo)號各代表：

①②________③_________

④⑤________

2.吸收光能的四種色素就分布在上眾多的基粒和類囊體極大地擴展了。

類囊體薄膜

受光面積

復(fù)習(xí)鞏固

——光合作用的原理和應(yīng)用（第二課時）

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化

光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。

想一想,光合作用與我們有關(guān)嗎

吸入光合作用釋放的氧

所吃食物直接或間接來自光合作用制造的有機物

1、概念

CO2+H2O(CH2O)+O2

光能

葉綠體

6CO2+12H2O

光能

葉綠體

C6H12O6+6H2O+6O2

（二）、光合作用的原理

1、

C

下圖是利用小球藻進行光合作用實驗的示意圖。圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子量的比是()

A．1︰2B．2︰1C．8︰9D．9︰8

A

CO2

H2O

光照射下的小球藻懸液

H218O

C18O2

B

總反應(yīng)式：

CO2+H2O

葉綠體

光能

(CH2O)+O2

四.光合作用的過程

光反應(yīng)階段

暗反應(yīng)階段

根據(jù)是否需要光能，分為

葉綠體中的色素

O2

NADPH

ATP

ADP+Pi

NADP+

C3

C5

:類囊體薄膜

:葉綠體基質(zhì)

光能

ATP和NADPH

活躍的化學(xué)能

能量變化:

有機物中

穩(wěn)定的化學(xué)能

2、光合作用的過程

H+

(CH2o)

進線粒體有氧呼吸，

剩余釋放到大氣中

H2O

光反應(yīng)階段

暗反應(yīng)階段

來自細胞呼吸及空氣（氣孔進入）

①光反應(yīng)階段②碳反應(yīng)階段

進行

部位

條件

物質(zhì)

變化

能量變化

聯(lián)系

葉綠體基粒的類囊體薄膜上

葉綠體基質(zhì)中

水、光、色素和酶

ATP、NADPH、多種酶、CO2

光能轉(zhuǎn)換成ATP、NADPH中的活躍化學(xué)能

ATP和NADPH中的化學(xué)能變成有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能

NADP+和ADP和Pi

CO2的固定：

酶

光

色素

酶

H2OO2+4H++4e-

NADP++2e+H+NADPH

ADP+Pi+能量ATP

酶

C3的還原：

2C3(CH2O)+C5

酶

光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別與聯(lián)系

NADPH和ATP

光反應(yīng)暗反應(yīng)

3.元素及能量轉(zhuǎn)移

C:CO2C3(CH2O)

H:H2ONADPH(CH2O)

O:CO2(CH2O)

能量：

暗

暗

光

暗

暗

H2O

光

O2

光能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能

暗

光

4.不同條件下各種物質(zhì)的變化

變化條件C3C5NADPH和ATP(CH2O)

CO2供

應(yīng)不變光照

減弱增加減少減少減少

光照

不變CO2不足減少增加增加減少

葉綠體中的色素

O2

NADPH

ATP

ADP+Pi

NADP+

C3

C5

:類囊體薄膜

:葉綠體基質(zhì)

光能

ATP和NADPH

活躍的化學(xué)能

能量變化:

有機物中

穩(wěn)定的化學(xué)能

2、光合作用的過程

H+

(CH2o)

進線粒體有氧呼吸，

剩余釋放到大氣中

H2O

光反應(yīng)階段

暗反應(yīng)階段

來自細胞呼吸及空氣（氣孔進入）

光能

CO2+H2O

葉綠體

（CH2O）+O2

實際光合作用強度表示方法

（四）光合作用原理的應(yīng)用

固定CO2的量

制造或產(chǎn)生有機物的量

產(chǎn)生O2的量

單位時間內(nèi)光合作用

探究光照強弱對光合作用強度的影響

探究實驗

材料：小圓形葉片、注射器、3盞40w的臺燈，

燒杯，富含CO2的清水。

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

探究光照強度對光合作用強度的影響

1%NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定

A

B

C

葉片浮起數(shù)量多

葉片浮起數(shù)量中

葉片浮起數(shù)量少

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

在一定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增強，光合作用強度也不斷增強(小圓形葉片產(chǎn)生的O2多，浮起的多。)

若測得一植物1小時釋放O210mL,這是不是該植物1小時中光合作用產(chǎn)生的全部O2

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

線粒體

葉綠體

O2

釋放O2

（可以測得）

葉肉細胞

光合作用產(chǎn)生的O2=釋放到空氣中的O2+呼吸作用消耗的O2

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

影響光合作用強度的環(huán)境因素

6CO2+12H2O

光能

葉綠體

C6H12O6+6H2O+6O2

原料

條件

產(chǎn)物

怎樣才能提高光合速率？

CO2濃度

水分

光照

礦質(zhì)元素

溫度

1、光

藍紫光、紅光

綠光

最強：

最弱：

（1）光質(zhì)（綠葉中的色素對不同波長的光吸收量不同）

溫室大棚中應(yīng)該選擇：選用無色透明的塑料薄膜

補充人工光源(藍紫光和紅光)

（2）光強度

光照強度

0

吸收量

CO2

C2

A

B

C1

6CO2+12H2O

光能

葉綠體

C6H12O6+6H2O+6O2

釋放量

CO2

6CO2+12H2O

主要是線粒體

C6H12O6+6H2O+6O2

呼吸作用

光合作用

A點：黑暗時，

只進行細胞呼吸

AB段：弱光下，光合作用小于細胞呼吸

B點：光補償點，

光合作用等于細胞呼吸

BC1段：強光下，

光合作用大于細胞呼吸

C2：光飽和點(光合作用達到最強時所需的最低的光強度)

C點后的主要限制因素：CO2濃度、溫度等

光補償點

光飽和點

CO2

O2

O2

CO2

CO2

O2

O2

CO2

O2

CO2

CO2

O2

A

B

光照強度

0

吸收

CO2

陽生植物

陰生植物

B：光補償點

C2：光飽和點

C1

釋放

CO2

光補償點、光飽和點：陽生植物陰生植物

>

（二）影響光合作用強度的外界因素

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

C2

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

2.影響光合作用強度的因素—CO2濃度

應(yīng)用：

“正其行，通其風(fēng)”；增施農(nóng)家肥；使用CO2發(fā)生器

C

CO2吸收速率

CO2濃度

A

B

A

只有細胞呼吸

B

呼吸速率=光合速率

二氧化碳補償點

光合速率>呼吸速率

D

D

二氧化碳飽和點

CO2釋放速率

3、溫度——影響酶的活性

①光合作用是在的催化下進行的，溫度直接影響；

②B點表示：；

③BC段表示：；

酶的活性

酶

此溫度條件下，光合速率最高

超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降

在生產(chǎn)上應(yīng)用：

在大棚生產(chǎn)中常常采用白天適當(dāng)升溫（保證光合作用正常進行），晚上適當(dāng)降溫（降低呼吸酶的活性）。

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

4.影響光合作用強度的因素—礦質(zhì)元素

合理施肥

應(yīng)用：

N：

P：

Mg：

是ATP的組成元素

是葉綠素的組成元素

是ATP的組成元素

是磷脂的組成元素

是葉綠素的組成元素

光合作用中各種酶的組成元素

五.光合作用的影響因素和原理的應(yīng)用

5.影響光合作用強度的因素—水

水是光合作用的原料

缺水導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，從而影響暗反應(yīng)

水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用。缺水還會導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制CO2進入葉片，從而間接影響光合速率。

7～10時光合作用強度不斷增強的原因是在一定溫度和二氧化碳供應(yīng)充足的情況下，光合作用的強度是隨著光照加強而增強的。

在10-12時左右光合作用強度明顯減弱，是因為此時溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，導(dǎo)致光合作用強度明顯減弱。

14～17時光合作用強度不斷下降的原因，是因為此時光照強度不斷減弱。

提高農(nóng)作物光合強度的措施：

注意多用一些適當(dāng)、適量、合理等字眼

1、適當(dāng)提高光照強度、延長光照時間

3、適當(dāng)提高CO2濃度（施農(nóng)家肥，通風(fēng)，用CO2發(fā)生器）

4、適當(dāng)提高溫度（白天升溫，晚上降溫）

5、適當(dāng)增加植物體內(nèi)的含水量（合理澆水）

6、適當(dāng)增加礦質(zhì)元素的含量（合理施肥）

2、合理密植

自養(yǎng)生物

異養(yǎng)生物

如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。

化能合成作用

利用環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。

光能自養(yǎng)生物（如綠色植物）

化能自養(yǎng)生物（如硝化細菌）

化能合成作用

知識海洋

（2）光強度

B：光補償點

C2：光飽和點

光照強度

0

吸收量

CO2

C2

A

B

C1

c

a

b

b(總光合量)=a(凈光合量)+c(呼吸作用)

光補償點：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等時的光強度。

光飽和點：光合作用達到最強時所需的最低的光強度。

釋放量

CO2

C點后的主要限制因素：CO2濃度、溫度等

主要影響暗反應(yīng)

O

CO2濃度

A

B

光合作用強度

3、影響光合作用的因素——CO2

增加的CO具體措施：

農(nóng)田里的農(nóng)作物應(yīng)確保良好的通風(fēng)透光和增施有機肥。

溫室中可增施有機肥或使用CO2發(fā)生器等。

C

CO2吸收速率

CO2濃度

A

B

下圖為光合作用強弱與二氧化碳含量的關(guān)系

思考：點A、B、C時光合作用和呼吸作用關(guān)系如何？

A

只有細胞呼吸

B

呼吸速率=光合速率

二氧化碳補償點

C

光合速率>呼吸速率

D

D

二氧化碳飽和點

N：酶及NADPH和ATP的重要組分

P：磷脂、NADPH和ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能

K：促進光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸

Mg：葉綠素的重要組分

5、礦質(zhì)元素：

合理施肥

光合速率的日變化:

兩個時間段為何光合速率不同？

光合作用的正常進行要受多種因素的影響，一個生物興趣小組研究了CO2濃度、光照強度和溫度對光合作用的影響，下面是一位同學(xué)根據(jù)實驗結(jié)果繪制的一組曲線，你認為不正確的