《教師參考》新課標(biāo)人教版(高中生物)-必修1同課異構(gòu)課件：5.4.2-光合作用的原理和應(yīng)用1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)能量之源——光與光合作用人教版必修1光合作用的原理和應(yīng)用二ＮＥＸＴ2000多年前亞里士多德(Aristotle)1、問題：植物生長所需的物質(zhì)來自何處？認(rèn)為：構(gòu)成植物

體的原料是土壤植物增加的重量=土壤減少的重量光合作用的探究歷程五年后2、1648年比利時(shí)海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)柳樹增重80kg土壤只減少0.06kg結(jié)論：植物增重主要來自水分一段時(shí)間后一段時(shí)間后3、1771年英國普利斯特利實(shí)驗(yàn)普利斯特利實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物可以更新空氣4、1779年，荷蘭英格豪斯的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)重復(fù)了500多次結(jié)論：只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣B組A組

1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，科學(xué)家在明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳5、1845年，德國的科學(xué)家梅耶指出：植物光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。依據(jù)：能量轉(zhuǎn)換和守恒定律一半曝光，一半遮光在暗處放置幾小的葉片6、1864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)暗處理光照酒精脫色結(jié)論:綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉碘蒸汽處理7、光合作用的原料有水和二氧化碳，那么，光合作用釋放的氧氣到底是來自二氧化碳還是來自水呢？隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)了放射性同位素，利用放射性同位素做示蹤原子，為解決氧氣是來自水還是二氧化碳提供了技術(shù)手段。1939年，美國的科學(xué)家魯賓和卡門利用同位素標(biāo)記法,用18O做示蹤原子，對(duì)光合作用的產(chǎn)物氧氣中氧的來源進(jìn)行了探究。返回1939年魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？20世紀(jì)40年代，美國科學(xué)家卡爾文利用放射性同位素14C標(biāo)記的14CO2做實(shí)驗(yàn)研究這一問題。最終探明CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。1961年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主

光合作用的原料，產(chǎn)物，場(chǎng)所和條件是什么？你能用一個(gè)反應(yīng)式表示出來嗎?光能CO2+H2O葉綠體（CH2O）+O2光反應(yīng)暗反應(yīng)劃分依據(jù):反應(yīng)過程是否需要光能光合作用的過程H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP1.光反應(yīng)階段色素光酶葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）

ATP酶條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的化學(xué)能貯存在ATP中[H]CO2糖類

五碳化合物C5

氨基酸脂肪CO2的固定三碳化合物2C3C3的還原

基質(zhì)多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]CO2糖類

五碳化合物C5

氨基酸脂肪CO2的固定三碳化合物2C3C3的還原

基質(zhì)多種酶[H]ATP2.暗反應(yīng)階段CO2的固定：CO2＋C5

2C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi條件：場(chǎng)所：物質(zhì)變化：能量變化：葉綠體的基質(zhì)中多種酶、

ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖?/p>

有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP光反應(yīng)暗反應(yīng)酶酶酶色素酶聯(lián)系能量變化物質(zhì)變化場(chǎng)所條件光暗反應(yīng)光反應(yīng)過程項(xiàng)目需要光色素、酶不需要光

酶類囊體膜上基質(zhì)中水的光解；ATP的合成CO2的固定；C3的還原

ATP中活

躍化學(xué)能ATP中活躍化學(xué)能光能有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。葉綠體中的色素光合作用的過程光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段光能co2H2O

水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氫O2固定還原多種酶參加催化(CH2O)[氨基酸,脂肪]酶正常進(jìn)行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、[H]、ATP含量如何變化？若突然停止CO2的供應(yīng)呢？[H]

↓ATP↓C5↓C3↑C3

↓C5↑[H]↑ATP↑2C3光合作用的概述1.光合作用的概念2.光合作用的意義①把無機(jī)物合成有機(jī)物，不僅是自身的營養(yǎng)物質(zhì),而且是人和動(dòng)物的食物來源.②將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機(jī)物中，提供了生命活動(dòng)的能量來源.③維持了大氣成分的基本穩(wěn)定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(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。

整個(gè)光合作用過程中的物質(zhì)變化和能量變化分別是什么？物質(zhì)變化：無機(jī)物能量變化：光能轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變光合作用的實(shí)質(zhì)：合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量。有機(jī)物糖類等有機(jī)物中的化學(xué)能化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量

2HNO2+O22HNO3+能量能量CO2+H2O(CH2O)+O2硝化細(xì)菌的化能合成作用化能合成作用細(xì)菌利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用叫化能合成作用。除了硝化細(xì)菌外，自然界還有鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌屬于進(jìn)行化能合成作用的自養(yǎng)生物。1、營養(yǎng)物質(zhì)包括有機(jī)物、無機(jī)鹽、水等2、根據(jù)獲取有機(jī)物的方式不同，可以將生物分為：自養(yǎng)生物（無機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的有機(jī)物）異養(yǎng)生物：將現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的有機(jī)物光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物（綠色植物）（硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等）光能12H2O+6CO2葉綠體

6O2

+C6H12O6+6H2O光合作用強(qiáng)度表示方法1、單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量2、單位時(shí)間內(nèi)光合作用吸收CO2的量3、單位時(shí)間內(nèi)光合作用放出O2的量單因子對(duì)光合作用速率影響的分析1）光照2）溫度3）二氧化碳濃度4）水分5）礦質(zhì)元素光合速率是光合作用強(qiáng)度的指標(biāo)，它是指單位時(shí)間內(nèi)單位面積的葉片合成有機(jī)物的速率。環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響植物自身因素:遺傳（生物種類）、葉齡等光合速率的影響因素AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C釋放CO2細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2量凈光合作用量真正（實(shí)際）光合作用量在A點(diǎn)含義：在B點(diǎn)含義：在C點(diǎn)含義：真正（實(shí)際）光合速率＝表觀（凈）光合速率＋呼吸速率。

（1）光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行呼吸作用，釋放的CO2量為呼吸速率。光合作用速率＝呼吸作用速率。隨光照強(qiáng)度增加，光合作用不再增加。AB光照強(qiáng)度0吸收CO2陽生植物陰生植物應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。C

陽生植物陰生植物>釋放CO2應(yīng)用：間作時(shí)作物種類的搭配應(yīng)用(2)溫度

1、AB段：

2、B點(diǎn)：3、BC段：表示溫度達(dá)到一定程度，隨溫度升高，酶逐漸失去活性，光合速率也逐漸下降。在一定范圍內(nèi)，隨溫度的升高，光合速率加快。表示酶活性最強(qiáng)，該溫度為進(jìn)行光合作用的最適溫度此時(shí)光合速率達(dá)到最大值。A、B、C三種溫度條件下植物積累有機(jī)物最多的是哪種溫度？應(yīng)用：適時(shí)播種；溫室栽培中白天調(diào)到光合作用最適溫度，晚上適當(dāng)降低溫度。

CO2含量光合作用的強(qiáng)度

0ABC（3）CO2AB段：A點(diǎn)：B點(diǎn)：應(yīng)用：對(duì)農(nóng)田里的農(nóng)作物應(yīng)合理密植，“正其行，通其風(fēng)”；對(duì)溫室作物來說，應(yīng)增施農(nóng)家肥料或使用CO2發(fā)生器。在一定范圍內(nèi)，隨C02濃度的增加，植物的光合速率加快。表示進(jìn)行光合作用所需C02的最低濃度。超過該濃度，光合速率不再增加。曲線分析：P點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因素，隨著此因素的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當(dāng)提高圖示中的其他因子的方法。曲線分析：1、分析比較各圖中P、Q點(diǎn)的主要影響因素是什么？光強(qiáng)度、溫度和二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響是綜合性的。通過對(duì)曲線的分析，你能得出什么結(jié)論？多因子影響日變化：在一天中由于光照和溫度在發(fā)生變化，在一天中的光合速率也在發(fā)生變化。如圖（5）。該圖夏天的一個(gè)晴天。放出CO2的量BADCFEHGI吸收CO2的量圖（5）12：006：0018：00時(shí)間放出CO2的量BADCFEHGI吸收CO2的量圖（5）12：006：0018：00時(shí)間1、AB段：2、BC段：3、C點(diǎn)：植物在晚上只進(jìn)行呼吸作用，放出CO2最多。表示放出的CO2多于吸收的CO2，即呼吸作用大于光合作用。光合作用吸收的CO2等于呼吸作用放出的CO2。4、CD段：5、DE段：光照增強(qiáng)光合作用增強(qiáng)，光合作用吸收的CO2大于呼吸作用放出的CO2。溫度升高，蒸騰作用增強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，而影響暗反應(yīng)的速率。在E點(diǎn)出現(xiàn)最嚴(yán)重的“午休”現(xiàn)象。6、EF段：7、FH段：放出CO2的量BADCFEHGI吸收CO2的量圖（5）12：006：0018：00時(shí)間溫度逐漸降低，光合速率逐漸恢復(fù)。隨著光照減弱，光合作用逐漸下降。應(yīng)用：南方夏季日照強(qiáng)，作物“午休”會(huì)更普遍一些，在生產(chǎn)上應(yīng)適時(shí)灌溉或選用抗旱品種，以緩和“午休”現(xiàn)象，增強(qiáng)光合能力。

葉齡曲線分析：OA段為幼葉，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷增加。

AB段為壯葉，葉片的面積、葉綠體的葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。

BE段為老葉，隨著葉齡的增加，葉片內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。

應(yīng)用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時(shí)換新葉，都是根據(jù)其原理，降低其細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物。光照面積應(yīng)用：適當(dāng)間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)。曲線分析：OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大，A點(diǎn)為光合作用葉面積的飽和點(diǎn)。隨葉面積的增大，光合作用不再增加，原因是有很多葉被遮擋OB段表明干物質(zhì)量隨光合作用增加而增加，而由于A點(diǎn)以后光合作用不再增加，但葉片隨葉面積的不斷增加呼吸量(OC段)不斷增加，所以干物質(zhì)積累量不斷降低(BC段)。觀察以下圖示，根據(jù)氣體進(jìn)出細(xì)胞的情況，說明植物接受光照的情況及含義,并試著在最后圖中找出前4個(gè)圖對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。積極思維圖1圖2圖3圖4圖5ABC

光合作用

細(xì)胞呼吸(有氧呼吸)

代謝性質(zhì)

合成代謝

分解代謝

發(fā)生部位

含葉綠體的細(xì)胞(主要是葉肉細(xì)胞)

所有生活細(xì)胞

反應(yīng)場(chǎng)所

葉綠體

主要在線粒體內(nèi)（第一階段和無氧呼吸在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)）

條件

光、H2O、CO2、適宜的溫度、酶、色素

有光、無光均可，適宜的溫度、O2、酶

能量代謝

光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，貯存在有機(jī)物中

有機(jī)物中的化學(xué)能釋放出，一部分轉(zhuǎn)移到ATP中

物質(zhì)代謝

將無機(jī)物(CO2和H2O)合成有機(jī)物(如C6H12O6)

有機(jī)物(如C6H1