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1、必修一 第五章 第4节教师：第第4节节 光合作用与能量转换光合作用与能量转换（2）CO2 +H2 O光能光能（CH2O)+O2思考：产物中的产物中的O O2 2来自来自CO2 还是还是 H2 O？一、光合作用的原理一、光合作用的原理叶绿体叶绿体资料资料1 1（一）探究光合作用原理的部分实验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。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。资料资料2 2：希尔反应希尔反应水的光解产生氧气。水的光解产生氧气。1.希尔的实验可以得出什么结论？2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？资料资料3 3：鲁宾和卡门实验鲁宾和卡
2、门实验同位素标记（示踪）法；同位素标记（示踪）法；该实验采用了什么实验方法？如何对照？可以得出什么结论？光合作用释放的氧全部来自水，光合作用释放的氧全部来自水，而并不来源于而并不来源于COCO2 2。相互对照（即对比实验）；相互对照（即对比实验）；光照下，水光解同时光照下，水光解同时ADPADP和和Pi Pi合成合成ATPATP。结论：资料资料4 4：阿尔农：阿尔农实验实验材料：离体叶绿体离体叶绿体处理：加入加入ADPADP、Pi Pi，给予光照，给予光照 结果：叶绿体生成叶绿体生成ATPATP，且同时水光解产生氧气；，且同时水光解产生氧气；尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。H2
3、O光能光能叶绿体叶绿体O2+NADPH+能量能量ADP+PiATP 根据是否需要根据是否需要_，这些化学反应可以概括地分为这些化学反应可以概括地分为_和和_（现在也称为碳反应）两个阶段。现在也称为碳反应）两个阶段。光能光能光反应光反应暗反应暗反应（二）光合作用原理光合色素光合色素光能光反应阶段光反应阶段ATPADP+Pi酶H+2e-O2水在光下分解水在光下分解H2ONADPHNADP+酶叶绿体内的类囊体薄膜上叶绿体内的类囊体薄膜上场所：场所：光、色素、酶等光、色素、酶等条件：条件：光能转变为活跃的化学能光能转变为活跃的化学能贮存在贮存在ATPATP、NADPH中。中。能量转换：能量转换：物质物
4、质变化变化ADPADPPiPi能量能量 ATPATP酶酶NADPNADP+H H+e+e-NADPHNADPH酶酶H H2 2OOOO2 2+H+H+2e+2e-光能光能向小球藻提供持续的光照加入放射性同位素标记的14CO2；在不同的时段（3s、5s、10s）内将细胞悬液迅速倾入煮沸的乙醇杀死细胞；分离溶解物中的分子；经双向纸电泳和放射性自显影分离等方法分析产物，阐明了暗反应阶段的反应过程；14CO2 14C3 (14CH2O)和14C5卡尔文卡尔文实验实验酶酶 2C3 CO2 C5（CH2O）NADPH光光反反应应阶阶段段 ATPADP+Pi暗反应阶段叶绿体基质中叶绿体基质中有光无光都可以，
5、多种酶等有光无光都可以，多种酶等ATPATP、NADPHNADPH中活跃的化学能转变中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能。为糖类等有机物中稳定的化学能。场所：场所：条件：条件：能量转换：能量转换：物质物质变化变化C C3 3的还原：的还原：COCO2 2的固定：的固定：COCO2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶2C2C3 3 (CHCH2 2O)+CO)+C5 5酶酶ATPATP、NADPHNADPH叶绿体叶绿体中的色素中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+2e-多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固定固定光反应暗反应NADP+NADPH酶酶可见光可见
6、光光反应光反应暗反应暗反应光能光能ATP、NADPH中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质1.NADPH和和ATP的移动途径是什么？的移动途径是什么？2.NADP+和和ADP的移动途径呢？的移动途径呢？3.NADPH的作用？的作用？从类囊体薄膜到从类囊体薄膜到叶绿体基质叶绿体基质。从叶绿体基质到类囊体薄膜。从叶绿体基质到类囊体薄膜。在在C C3 3的还原中作的还原中作还原剂；还原剂；为为C C3 3的还原提供能量的还原提供能量光反应光反应与暗反应的比较与暗反应的比较反应阶段反应阶段光反应光反应暗反应暗反应反应部位反应部位反应
7、条件反应条件物质变化物质变化能量变化能量变化联联 系系光合作用光合作用实质实质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中活跃的化学能有机物稳定的化学能把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATPATP和和NADPHNADPH，暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供ADPADP、Pi Pi、NADPNADP+光合作用中元素的转移光合作用中元素的转移H H的转移：的转移：H2O NADPH(CH2O)C C的转移：的转移：CO2 C3（CH2O）O O的转移：的转移：CO2
8、C3（CH2O）H2O O2 CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体（CH2O）+O2“正其行，通其风”二、光合作用的原理的应用二、光合作用的原理的应用“宽窄行种植”（一）光合作用强度的表示方法CO2H2O （CH2O）O 2光能光能叶绿体叶绿体固定固定CO2的量的量制造或产生制造或产生有机物（糖类）量有机物（糖类）量产生产生O2的量的量单位时间内单位时间内光合作用光合作用产物的生成量或底物的消耗量！产物的生成量或底物的消耗量！线粒体叶绿体产生O2释放O2（可以测得）叶肉细胞CO2吸收CO2（可以测得）植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合
9、速率。较强光照时真正(总)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸作用速率真正(总)光合速率=净(表观)光合速率+呼吸作用速率有机物积累有机物积累量量 CO2吸收吸收量量 O2的释放量的释放量消耗消耗有机物的有机物的量量黑暗下黑暗下CO2的释放的释放量量黑暗下黑暗下O2的吸收量的吸收量=+合成有机物的量合成有机物的量固定或消耗固定或消耗CO2量量 产生产生O2的量的量O2O2产生量产生量(真光合速率真光合速率)O2释放量释放量(净光合作用净光合作用)CO2CO2固定量固定量(真光合速率真光合速率)CO2吸收量吸收量(净光合作用净光合作用)CO2的浓度的浓度CO2H2O （CH2O）O 2光能光能叶绿
10、体叶绿体H2O光：光：光照强度、光质、光照时间光照强度、光质、光照时间矿质元素（矿质元素（N、Mg是是合成叶绿素的原料）合成叶绿素的原料）外因：外因：内因：内因：酶的种类、数量酶的种类、数量色素的含量色素的含量叶龄不同叶龄不同温温度度（二）影响光合作用的因素探究实践：探究环境因素对光合作用的影响自变量：因变量：光合作用强度光合作用强度检测方法检测方法控制方法控制方法不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离实验装置的距离阅读P105，找出以下关键信息：注射器的作用：实验材料：圆形小叶片圆形小叶片排出圆形小叶片中的气体排出圆形小叶片中的气体光照光照（强度强度、光质）、
11、温度、光质）、温度、COCO2 2浓度等浓度等CO2的吸收：可以用红外线CO2传感器测量O2的释放：小叶片浮起数量法有机物合成：淀粉含量测量法探究光照强度对光合作用的影响实验A:只进行呼吸作用B：光合作用=呼吸作用BC：光合作用呼吸作用AB：光合作用呼吸作用光饱和点光补偿点D1.光照强度讨论：讨论：1.C点之前和之后限制点之前和之后限制光合作用因素分别是？光合作用因素分别是？应用：应用：合理密植、间作套种、适当合理密植、间作套种、适当剪枝剪枝CO2浓度A AB B吸收速率CO2C C释放速率CO2DA点：对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。CO2补偿点光合作用速率呼吸作用速率最大
12、光合作用强度B点：C点：对应的D点为CO2饱和点2.CO2浓度讨论：C点之后光合速率的限制因素有哪些？（提示：外因、内因）外因：主要为光照强度和温度，内因：酶的数量和活性。1.多施有机肥或农家肥；2.温室栽培可使用CO2发生器等；3.大田中还要注意通风透气。应用：3.温度O温度A光合速率BC原理：温度通过影响 影响光合作用主要制约 反应。温度过高时植物 ，光合速率会减弱。1.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温，从而提高作物产量（有机物积累量）。2.解释植物“午休”现象。应用：酶的活性暗气孔关闭4.矿质元素N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分；P：NADP+和ATP的重要组分；K：促进光
13、合产物向贮藏器官运输，如淀粉的运输；Mg：叶绿素的重要组分。应用：合理施肥讨论：矿质元素含量过高对植物的生长会造成什么影响？原理：水既是光合作用的 ，又是体内各种化学反应的 ，直接影响光合作用速率；水分还能影响气孔的 ，间接影响 进入叶片，从而影响光合作用速率。5.水应用：合理浇灌原料介质开闭CO2自然环境中一昼夜植物光合作用曲线曲线分析：Q点之前限制因素为横坐标所表示的因子，当到Q点时，想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。多因素对光合作用影响的分析 能够利用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的合成作用。例如：硝化细菌。三、化能合成作用三、化能合成作用2NH
14、3+3O2 2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2 2HNO3+能量 CO2+H2O (CH20)+O2讨论：讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养生物异养生物：只能利用环境中：只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生命活动。来维持自身的生命活动。自养生物自养生物：以：以无机物转变无机物转变成为成为自身的组成物质自身的组成物质。总结总结1.判断题：(1)光反应为暗反应提供H和H2O()(2)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生()(3)离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应()(4)光照下叶绿体中的A
15、TP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的()(5)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，光反应强度会降低，暗反应强度也降低 ()(6)大豆幼苗在适宜条件下进行光合作用时，若突然停止CO2供应，短时间内叶绿体中C5和ATP含量都会升高 ()课后习题课后习题ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2CO2浓度不变NADPH、ATP C3C5（CH2O）光照减弱减少增加减少减少光照增强增加减少增加增加ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2光照不变NADPH、ATPC3C5（CH2O）CO2浓度减少增加减少增加减少CO2浓度增加减少增加减少增加 2.如图为在某种光强度和一定温
16、度下，不同二氧化碳浓度影响某绿色植物O2的释放量（单位叶面积每小时）绘制成的相应曲线下列分析不正确的是（）C A该植物的呼吸速率为40（O2吸收量mg/h）B当二氧化碳浓度为100ppm时，该植物光合速率等于40（O2释放量mg/h）C当二氧化碳浓度超过400ppm后，该植物有机物积累量随时间增加而不再增加 D当二氧化碳浓度为500ppm时，如需提高光合速率，可增加光照和适当提高温度3.3.如图是在光照条件下，小麦叶肉细胞内发生的生理过程。如图是在光照条件下，小麦叶肉细胞内发生的生理过程。为生理过程，为生理过程，a ah h为物质名称，请回答：为物质名称，请回答：(1)(1)物质物质a a分布在叶绿体的分布在叶绿体的_，物质，物质b bg g依次为依次为 b b 、c c 、d d、e e 、f f、g g。类囊体薄膜上类囊体薄膜上ATPC5HO2CO2ADP4.如图是密闭玻璃罩内的植物一天中光合速率的变化曲线图。(1)CO2浓度增加的原因是:(2)CO2浓度下降的原因是:(3)光合作用的起始点是 ,光合速率等于呼吸速率的点是_；经过一昼夜的时间，该植物是否生长？_。判断的依据是:光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率CD、H否