人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第5章 细胞的能量供应和利用综合与测试复习ppt课件

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细胞的生活需要物质和能量，能量的释放、储存和利用，都必须通过化学反应来实现。细胞中每时每刻都进行着许多化学反应，统称为细胞代谢。
细胞代谢是细胞生命活动的基础
发酵是纯化学反应，与生命活动无关
发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中某些物质起作用
引起发酵的是细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用
酵母细胞中的某些物质能够在酵母细胞破碎后继续起催化作用，就像在活酵母细胞中一样
少数RNA也是具有生物催化功能的酶
酶是 产生的具有 的有机物。
其中绝大多数酶的化学本质是 。少数酶的化学本质是 。
1.常温下反应2.加热3.Fe3+做催化剂4.过氧化氢酶
实验目的：通过比较过氧化氢在不同条件下分解的快慢，了解酶的作用。
三、酶在细胞代谢中的作用
→ 2H2O + O2
比较过氧化氢在不同条件下的分解速率
过氧化氢在不同条件下的分解速率不一样
1.与1号试管相比，2号试管出现什么不同的现象？这一现象说明了什么？2.在细胞内，能通过加热来提高反应速率吗？3.3号和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？4.3号与4号相比，哪支试管中的反应速率快？这说明什么？为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？
加热能促进过氧化氢的分解,提高反应速率
FeCl3中Fe3+和猪肝研磨液的过氧化氢酶都能加快过氧化氢分解的速率
4号反应更快，细胞每时每刻都在进行着成千上万的化学反应，要在常温常压的条件下高效率的进行化学反应，只有酶能满足这样的条件。
分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能
2 H2O2 → 2 H2O + O2
各条件使反应加快的本质：
加热、催化剂在化学反应中的作用
各条件使反应加快的本质：加热： 无机催化剂：酶：
降低化学反应所需的活化能
提高分子自身的能量使接近所需活化能
更显著地降低化学反应所需的活化能
无催化剂条件下所需的活化能
(1)没有酶催化的反应曲线是 .
(2)有酶催化的反应曲线是 .
(3) 段的含义是在无催化剂的条件下，反应所需要的活化能
(4) 段的含义是酶降低的活化能。
(5)若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则B点在纵轴上将 (向上、向下)移动，即反应需要的活化能要 (增大、减小）。
酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物。
酶是活细胞产生的，只能在活细胞中发挥作用吗？
酶是活细胞产生的，酶在细胞内外都能发挥作用
由酶催化的化学反应，称酶促反应 ；酶在适宜条件下对化学反应的催化效率为酶的活性；
和无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。 正是由于酶的催化作用，细胞代谢才能在温和的条件下快速进行。
显著降低化学反应的活化能
1.常温2.90℃水浴3. FeCl3 4.过氧化氢酶
2 H2O2 2 H2O + O2
5.酶量加倍，底物量不变
底物量一定，化学平衡点不变，酶加倍只加快化学反应速率。
提问：如何增加产物的量？
酶的作用（催化作用）：
能加快化学反应速率，但不能改变化学反应平衡点；只改变化学反应速率，但不能改变化学反应方向；不为化学反应提供物质和能量；酶不参与反应，在反应中不会被消耗，但长久使用会钝化，需细胞自我更新。
满足细胞高效率进行化学反应的需求酶的催化效率大约是无机催化剂的107-1013倍
提高化学反应速率，缩短达到平衡点的时间，而不改变平衡点。
酶的专一性是普遍存在的生物体内有些酶能够催化某些分子结构相近的矿物质，如二肽酶，可以催化任何两种氨基酸组成的二肽水解。所以，准确地说，酶的专一性是指一种酶只能催化一种化合物或一类化合物的化学反应。
摇匀混合，放置反应5min
淀粉酶在37 ℃中活性最强
【特别提示】（1）本实验不宜使用斐林试剂检验有无葡萄糖的生成，因为斐林试剂与还原糖的反应需要加热条件，而本实验必须严格控制温度。（2）实验中一定要将盛有淀粉酶和淀粉溶液的两支试管分别保温后再混合。若先混合再放到相应的温度环境中，混合后在达到相应温度之前会发生反应，影响实验结果。（3）本实验不适合用H2O2 作为底物，因为H2O2 遇热会加速分解，无法确认实验现象的出现是不是温度对酶活性影响的结果。
图5-3 酶活性受温度影响示意图
A点：低温0度，化学反应速率慢，酶活性低，没有失活。
AB段：酶的活性随温度的升高而升高，化学反应速率加快。。
BC段：超过最适温度后，酶活性随温度的升高而降低，化学反应速率减慢。
B点：最适温度，化学反应速率最快，酶活性最高。
C点：化学反应速率为0，酶失活。
生物一般耐低温不耐高温，酶一般超过50℃就会失活。
例题：将唾液淀粉酶先放入沸水中2分钟，再放在37℃的恒温水浴中，酶的催化效率前后变化是A、不断降低 B、先升后降C、先降后升 D、没有变化
蛋白质变性，空间结构改变，不可逆
在不同PH下加入过氧化氢酶2滴混合，振荡2～3min
试管各加入2mL过氧化氢溶液
pH=12（氢氧化钠）
将带火星的卫生香分别放入试管中
只有在适合的pH下酶的催化效果最好
4、探究pH对过氧化氢酶活性的影响
特别注意1. 实验步骤中第二、三步一定不能颠倒，否则会导致实验失败。2. 本实验中也可将过氧化氢酶溶液和H2O2 溶液分别调至同一pH 再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。3. 本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉的水解反应，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下会发生水解。
图5-3 酶活性受PH影响示意图
A点、C点：化学反应速率为0，酶失活。
AB段：酶活性随PH的升高而升高，化学反应速率加快。
BC段：超过最适PH后，酶活性随PH的升高而降低，化学反应速率减慢。
B点：最适PH值，化学反应速率最快，酶活性最高。
生物一般不耐强酸、强碱，重金属。
例题：将胃液的PH从10降到2的过程中，胃液中胃蛋白酶的活性的变化是（ ） A 一直上升 B 没有变化 C 先升后降 D 先降后升
三、影响酶促反应速率的因素：
一、ATP是一种高能磷酸化合物化合物
ATP水解的过程就是释放能量的过程，1mlATP水解能量高达是高能磷酸化合物
两个~代表特殊的化学键，相邻磷酸基团都带负电相互排斥，使得这种化学键不稳定，末端的化学键更容易断裂，具有较高的转移势能。
一、ATP是一种高能磷酸化合物
ATP去掉一个磷酸基团成为ADP即腺苷二磷酸，去掉两个磷酸基团成为AMP即腺苷一磷酸又可称为 ，是构成 的基本单位之一。
ATP与ADP相互转化的能量供应机制，在所有生物的细胞内都是一样的，这体现了生物界的统一性。
二、ATP和ADP可以相互转化
此处的能量是如何获得的呢？
三、合成ATP的能量来源
细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量
1. 参与Ca2+主动运输的载体蛋白是一种能催化ATP水解的酶。当膜内侧的Ca2+与其相应位点结合时，其酶活性就被激活了。
ATP 为主动运输供能的过程
ATP的供能原理：ATP水解释放的磷酸基团携带着能量与其他分子结合，使其磷酸化，分子被磷酸化后，空间结构发生变化，活性也被改变，因而可以参加各种反应。
五、ATP是细胞内流通能量的“货币”
细胞中的反应分为吸能和放能反应，许多吸能反应与ATP的水解相联系，放能反应与的ATP合成相联系。即能量通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间流通，因此，ATP是细胞内流通能量的“货币”
第三节:细胞呼吸的原理和应用
酵母菌是一类单细胞真菌，在有氧和无氧的条件下都能生存，是一种兼性厌氧菌。因此，酵母菌适合用来研究细胞呼吸的不同方式。
探究•实践：探究酵母菌细胞呼吸的方式
酵母菌细胞富含蛋白质，可以用作饲料添加剂。在培养酵母菌用作饲料添加剂时，需要给培养装置通气或进行振荡，以利于酵母菌大量繁殖。在利用酵母菌生产葡萄酒时，却需要密封发酵。
1、都是培养酵母菌，为什么有的需要通气，有的却需要密封？
通气可以给酵母菌提供呼吸需要的氧气，有利于酵母菌进行繁殖； 密封则是避免空气进入，便于酵母菌在无氧条件下分解有机物产生酒精。
2、为什么通气有利于酵母菌大量繁殖？
在有氧条件下，酵母菌分解营养物质释放的能量多，这些能量可以为酵母菌细胞进行物质代谢和繁殖提供充足的动力。
呼吸作用的实质是细胞内的有机物氧化分解，并释放能量，因此也叫细胞呼吸。
3、在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精，对他自身有什么意义？在密封发酵时，酵母菌将有机物转化为酒精的同时，能为自己的生命活动提供少量能量。
1、酵母菌在有氧条件下生成什么？2、酵母菌在无氧条件下生成什么？
酵母菌在无氧条件下会产生酒精，在有氧条件下会产生CO2
材料：酵母菌用具：方法步骤：
思考1：葡萄糖溶液需要煮沸，目的是？
思考2：煮沸的葡萄糖溶液需冷却后再加入锥形瓶，原因是：
杀死葡萄糖溶液中的细菌，排除其他微生物对实验结果的影响（杀菌）； 加热煮沸后可排出溶液中的O2（除O2）。
防止温度过高将酵母菌杀死。
②.检测CO2的产生：
吸收空气中的CO2，排除空气中的CO2 对实验结果的干扰。
通入空气，以保证O2的充分供应。
质量分数为10%的NaOH溶液
以检测进入酵母菌培养液中的气体CO2是否除尽。
目的是使酵母菌先将瓶中的O2 消耗完，确保通入澄清石灰水中的CO2是酵母菌无氧呼吸产生的。
B 瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
橙色的重铬酸钾（K2Cr2O7)在浓硫酸酸化条件下，与乙醇反应变成灰绿色
葡萄糖也能与酸性重铬酸钾发生颜色变化，因此，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
细胞呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。
酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 在有氧条件下产生大量CO2和水，无氧条件下产生酒精和少量CO2。
设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫做对比实验，也叫相互对照实验。
特点：这些实验组的结果都是事先未知的。
细胞质基质：进行有氧呼吸第一阶段线粒体（主要）：进行有氧呼吸第二、三阶段
细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
思考：以上反应式中的能量能否写成ATP ？
大部分以热能的形式散失
思考：用18O2培养酵母菌，最先在哪个物质中检测到18O？
一段时间后，在CO2中检测到了用18O，18O是怎样从18O2到CO2的？
①有氧呼吸过程温和；②有机物中的能量，经过一系列的化学反应，逐步释放；③这些能量，有相当一部分储存在ATP中。
5.与有机物在体外燃烧相比，有氧呼吸具有不 同的特点：
有氧呼吸和有机物体外燃烧的本质是一致的，都是有机物氧化分解释放能量的过程。
6.有氧呼吸的能量利用特点：
转化为ATP的ADP 为：977.28/30.54≈32ml
1、在细胞内，1ml葡萄糖彻底氧化分解可以释放2870kJ的能量，可使977.28kJ的能量储存在ATP中，其余的能量则以热能的形式散失掉了。 请你计算一下，有氧呼吸的能量转化效率大约是多少，这些能量大约能使多少ADP转化为ATP？
转化效率大约是：977.28/2870≈34.05%
2.与燃烧迅速释放能量相比，有氧呼吸是逐级释放能量的，这对于生物体来说具有什么意义？
②能量能够缓慢有序地释放，有利于维持细胞的相对稳定状态。
①可以使有机物中的能量逐步地转移到ATP中；
思考:葡萄糖为什么必须分解成丙酮酸后，才能进行有氧呼吸的第二、三阶段?
线粒体膜上不含运输葡萄糖的载体蛋白，葡萄糖不能进入线粒体。（或：线粒体中没有催化葡萄糖分解的酶）
原因是：含有与有氧呼吸有关的酶
思考:原核生物（如蓝藻、硝化细菌等） 没有线粒体， 但也能进行有氧呼吸 的原因及场所是?
场所是：细胞质和细胞膜内表面
(1)有线粒体的真核细胞(生物)一定能进行有氧呼吸，无氧条件下也可进行无氧呼吸。
线粒体和细胞呼吸的关系
(2)无线粒体的真核细胞(生物)只能进行无氧呼吸，如哺乳动物成熟的红细胞和蛔虫等。
(3)无线粒体的原核生物，有些也能进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等，原核生物的有氧呼吸发生在细胞质和细胞膜上。
细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
酶的不同，决定了丙酮酸被还原的产物不同。
4.无氧呼吸总反应式：
酒精发酵（酵母菌、大部分植物）
乳酸发酵（乳酸菌、人和动物、马铃薯块 茎、甜菜块根、玉米胚等）
极少部分储存在ATP中
5.无氧呼吸中的能量利用：
无氧呼吸分解有机物不彻底，释放的能量很少。
大部分储存在未完全分解的有机物（酒精或乳酸）中
有氧呼吸和无氧呼吸的区别
线粒体（主）和细胞质基质
乳酸或（酒精＋CO2）
热能（主）＋ATP中的化学能
反应实质相同，都能氧化分解有机物，释放能量。
有氧呼吸和无氧呼吸的联系
指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放能量并生成ATP的过程。
（1）呼吸是通过呼吸运动吸入氧气，排出二氧化碳的过程。（2）细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP 的过程。（3）呼吸运动指胸廓有节律地扩大和缩小，从而完成吸气与呼气的活动。
呼吸、细胞呼吸和呼吸运动是一回事吗?
指单位时间内呼吸作用消耗的反应物的量或生成物的产生量。
常用单位时间内葡萄糖的消耗量、O2的消耗量、CO2的生成量来表示呼吸速率的大小。
1.不同种类的植物，呼吸速率不同。2.同一植物在不同的生长发育时期，呼吸速率不同。3.同一植物的不同器官或组织，呼吸速率不同。
1、温度：温度通过影响酶的活性来影响呼吸强度。
应用： ①零上低温储存蔬菜和水果； ②温水和面发酵快。
2、O2的含量：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对 无氧呼吸过程有抑制作用。
有氧呼吸饱和点（约为20%）
无氧呼吸消失点（约为10%）
无氧呼吸产生的CO2量
无氧呼吸和有氧呼吸释放的CO2量相等
同时进行有氧呼吸和无氧呼吸；
无氧呼吸生成的CO2总量。
②0③O2浓度≥10%时，
①中耕松土促进植物根部有氧呼吸； ②酿酒时先通氧气再密封； ③低氧储存粮食、水果和蔬菜。
在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快； 当含水过多时，呼吸速率减慢，甚至死亡。
应用： ①粮食在收仓前要进行晾晒处理； ②干种子萌发前进行浸泡处理。
3、H2O含量：水作为有氧呼吸的原料和环境影响 细胞呼吸的速率。
CO2浓度作为呼吸抑制剂，抑制细胞呼吸，CO2 浓度越高，抑制作用越明显。
应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜，抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4、CO2含量：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼 吸具有抑制作用。
①选用透气消毒纱布包扎伤口：
抑制厌氧微生物的增殖。
利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理。
利用了乳酸菌无氧呼吸产生乳酸的原理。
（零上）低温、低氧、干燥环境保存。
⑤皮肤破损较深或被锈钉扎伤后及时就医：
防止破伤风杆菌等厌氧细菌的大量增殖。
防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
（零上）低温、低氧、一定湿度保存。
增加土壤中氧含量，促进根有氧呼吸。
防止根无氧呼吸产生酒精，对根有毒害作用。
液滴移动法探究细胞呼吸的方式
(1)探究装置：欲确认某生物的细胞呼吸方式，应设置两套实验装置，如图所示(以发芽种子为例，底物为葡萄糖)：
(1)若种子进行有氧呼吸：
液滴左移，左移距离可以代表该段时间内氧气的消耗量。
(2)若种子进行酒精发酵：
(3)若种子进行乳酸发酵：
液滴不移动。
液滴右移，右移的距离代表该段时间内无氧呼吸释放的CO2。
只进行产生乳酸的无氧呼吸
只进行产生酒精的无氧呼吸
进行有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸
只进行有氧呼吸或进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸
为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。
对照装置与装置二相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。
口诀：强碱看有氧；清水看无氧乳酸看不出；死的做对照
（一）实验：绿叶中色素的提取和分离
1.破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。 2.保证色素的结构和活性不被破坏。 3.使色素溶解于试剂中。
提取原理：叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇等有机溶剂来提取。
分离原理：绿叶中的色素都能溶解在层析液中；不同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上扩散得快，反之则慢；
分离色素的方法：纸层析法
：防止乙醇过度挥发，充分溶解色素
防止无水乙醇挥发和色素氧化
无水乙醇不应一次性加入，为保证提取效果，应分多次加入；
将干燥的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，再将滤纸条一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线；
防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快而使形成的色素带不整齐
要求：（1）细直匀 （2）干燥后重复1—2次
用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画出一条细线（也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀的细线）。待滤液干后，再重画一到两次；
防止色素带重叠而影响分离效果
增加色素量，使分离出的色素带清晰
为何滤液细线不能触及层析液？
（防止色素溶解在层析液中）滤纸上的滤液细线如果触到层析液，滤液细线中的色素就会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散，实验就会失败。
（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）
讨论：滤纸条上有几条不同颜色的色带？其排序怎样？宽窄如何？这说明了什么？
排序越上面，说明该色素在层析液的溶解度越 扩散速率越 。色素带越宽，说明该色素含量越 。
叶绿素由C、H、O、N、Mg构成
滤纸条上色素带颜色较浅原因分析
1、未加入二氧化硅，研磨不充分，色素未能充分提取。2、称取绿叶过少或加入无水乙醇过多 ，色素浓度小。3、未加碳酸钙或加入量过少，色素分子部分被破坏。4、没有选择新鲜、浓绿的叶片，含色素少。
（二）不同色素对光的吸收差异
光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是400-760nm。不同波长的光，颜色不同。
叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的塑料薄膜？
可以选择有色薄膜，比如红色或蓝色的薄膜，只允许红光或蓝光通过。 还可以选择无色透明塑料薄膜可以通过所有波长的可见光（波长为400-700），光合效率最强。
秋季某些植物的叶片为什么变黄了？
秋季，叶片的叶绿素分子在低温下被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。
（三）叶绿体的结构适于进行光合作用
这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体薄膜上。
叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，有什么作用？
极大地扩展了受光的面积。
类囊体薄膜上和叶绿体基质中
现象：装片中需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。
现象：装片中需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位。
结论：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
该实验设计中是如何形成对照的？
照极细光处理与不照光、黑暗与完全曝光形成对照
现象：用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。
结论：叶绿体中的色素主要通过吸收红光和蓝紫光来进行光合作用。
1、恩格尔曼第一个实验的结论是什么？2、恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？3、在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？4、综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？
恩格尔曼第一个实验的结论是：氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。
实验材料选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用需氧细菌可确定释放氧气多的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上有光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证了实验结果，等等。
这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布。
叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。
二、光合作用的原理和应用
光合作用是指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。
产物：有机物（主要是糖类） 氧气
条件：光 , 多种酶
（1）光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？
（2）你能用一个化学反应式表示出来吗?
19世纪末,科学界普遍认为：
1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化为糖。
实验一：希尔反应1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。
1、希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
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？
能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
3、光合作用释放的O2到底来自H2O ，还是CO2呢？还是二者兼而有之？
实验二：鲁宾和卡门实验研究方法：同位素标记法
1.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于H2O ，而并不来源于CO2。
实验二：阿尔农实验1954年，美国科学家阿尔农（D.Arnn）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
1.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
第一阶段：光反应：必须有光才能进行。
第二阶段：暗反应：有没有光都可以进行。
划分依据：反应过程是否需要光能
ADP＋Pi ＋能量 ATP
光能转变为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中。
NADPH：供还原剂、供能
类囊体薄膜上的色素分子
美国科学家卡尔文等用小球藻做试验研究：用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。
在1961年获得诺贝尔化学奖
CO2是如何转变为糖类的呢？
酶、NADPH 、ATP
ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能
卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
酶、ATP、NADPH
水的光解；ATP的合成
CO2的固定；C3的还原
ATP、NADPH中活跃化学能
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供NADP+和ADP、Pi
光反应和暗反应的区别与联系
整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？
光合作用的实质：合成有机物，储存能量。
糖类等有机物中的化学能
CO2中C的转移途径：
光合作用中的原子转移途径：
CO2＋H2O （CH2O）＋O2
分析叶绿体中C3、C5、NADPH、ATP、(CH2O)的动态变化
正常进行光合作用的植物，突然停止光照后，C3、C5、NADPH 、ATP 含量如何变化？若突然停止CO2的供应呢？
C3↑ C5 ↓ NADPH ↓ATP↓
C3 ↓ C5 ↑ NADPH ↑ ATP ↑
总结：黑三高（光照变弱，C3含量升高), 碳少降（CO2减少，C3含量降低）； 其他物质变化与之相反；
条件变差，有机物减少，条件变好，有机物增多；
若有机物运输受阻，C3怎么变化？
NADPH、ATP增加
C3减少/C5增加/ (CH2O)增加
NADPH、ATP减少
C3增加/C5减少/ (CH2O)减少
C5减少/C3增加/ (CH2O)增加
C5增加/C3减少/ (CH2O)减少
（二）光合作用原理的应用
光合作用强度：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制造有机物的量 2、单位时间内光合作用固定CO2的量 3、单位时间内光合作用产生O2的量
光（光照强度、光质、时间长短）；
无机营养（Mg2+等）、病虫害；
影响因素： 内因（植物自身因素） ： 叶龄、叶面积指数、植物种类、不同生长阶段、 色素含量和酶的数量和活性 *外因（环境因素）： 能量供应： 原料： 叶绿体的形成和结构： 影响酶活性：
思考：若此图为阳生植物的图，那么阴生植物的A、B、C、D点怎么移动？图像又是什么样子的？
①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上；②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。
(2)CO2浓度①走势分析：一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大
②关键点分析：A点表示光合作用速率=细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。A’点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度B点、 B’点表示光合速率不再增加时CO2浓度，即CO2饱和点。
应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度
①多施有机肥或农家肥； ②大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量；③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。
(3)温度①影响原理：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。②曲线分析：B点对应的温度是最适温度，此时光合作用最强，高于或低于此温度，光合作用强度都会下降。
应用：白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
应用：适时、适量地施肥加水，可提高农作物产量。
N：酶及ATP的重要组分P：磷脂、ATP的重要组分Mg：叶绿素的重要组分水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
A点的含义是：温度过高，气孔关闭， CO2供应不足光合速率下降
(5)多因子变量对光合作用速率影响的分析
1．光合作用与有氧呼吸的联系
探究点　光合作用和细胞呼吸的关系
(1)光合作用和有氧呼吸过程中都产生[H]，它们的来源和用途分别是怎样的？提示　光合作用过程产生的[H]来自水，用于暗反应过程中C3的还原；有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，来自葡萄糖和水，用于第三阶段与O2结合成水。(2)光合作用和有氧呼吸分别在哪个阶段产生ATP？分别有什么用途？提示　光合作用的光反应阶段产生ATP，用于暗反应阶段C3的还原；有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，用于各项生命活动。
C6H12O6等有机物稳定的化学能
比较光合作用、呼吸作用
光、色素、酶、H2O和CO2
O2、酶、H2O、C6H12O6
有机物氧化分解成无机物
ATP中活跃化学能和热能
光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）
光合作用与细胞呼吸之间的气体变化
下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示，据图判断生理过程。
图①：表示黑暗中，只进行细胞呼吸；图②：表示细胞呼吸速率＞光合作用速率；图③：表示细胞呼吸速率＝光合作用速率；图④：表示细胞呼吸速率＜光合作用速率。
2、真正光合作用速率=表观光合速率+呼吸速率
真正（有机物制造量、氧气消耗量、二氧化碳产生量）
表观（有机物积累量、氧气吸收量、二氧化碳释放量）
有机物积累量=光合作用制造量-呼吸作用消耗量
实验：探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响
1.在光照下，绿色植物通过光合作用产生O2
2.若叶片中的气体溢出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的O2充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。
3.光照强度不同，则光反应产生O2的速率不同，叶片上浮的时间也不同。
1、实验流程打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上 打出(直径＝1cm)叶圆片抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽 出叶片内气体(O2等)将小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中 ，不同光强照射 对照实验及结果：小圆形叶片浮上来 （观察并记录一段时间内叶 圆片浮起数量）
给予不同强度光照，记录圆叶片上浮至液面所需时间
灯泡瓦数或灯泡与烧杯距离
单位时间叶圆片上浮的数量
分析实验中叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因：①叶片下沉的原因：________________________。②光照后上浮的原因：_____________________________。
叶片通过光合作用产生了氧气
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。
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、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
光合作用和化能合成作用的异同
把二氧化碳和水合成有机物
体外环境中无机物氧化释放的能量
能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物
如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
如：人、动物、真菌(如蘑菇) 、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等
在一定的光强范围内,光合作用速率光照强度的增强而加快，超过一定光照强度光合作用速率趋于稳定。
阳生植物是指在强光环境中生长健壮，而在弱光条件下发育不良的植物。阴生植物是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。
课前小测
1.影响光合作用的因素：内因（1个） 外因（至少三个）
2.写出A点、B点、C点以及AB段、BC段代表的意义
②关键点分析：A点表示该植物光合作用速率=细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点。A’点表示该植物进行光合作用所需CO2的最低浓度B点、 B’点该植物表示光合速率不再增加时CO2浓度，即CO2饱和点。
曲线是否过原点？
低浓度的二氧化碳浓度不能进行光合作用
①多施有机肥或农家肥； （微生物呼吸） ②大田生产“正其行（合理安排植株的间距），通其风（补充新鲜的CO2）”，即为提高CO2浓度、增加产量；③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。
1.将植物的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是
A.如果光照强度适当降低， a点左移，b点左移B.如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
C.如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移D.如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
酶最适温度:光合作用<呼吸作用
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
A点的含义是：温度过高，蒸腾作用过强，气孔关闭， CO2供应不足光合速率下降----植物的午休现象
课本106页课后习题1
N、P、K、Mg等矿质元素都会影响光合作用。水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
N：酶及ATP的重要组分 P：磷脂、ATP的重要组分K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分
P点之前:限制光合速率的因子应为横坐标所表示的因子。Q点之后:影响因子主要为各曲线所表示的因子。
如果光照强度适当降低，a点向（ ）移，b点向（ ）移
如果光照强度适当增强，a点向（ ）移，b点向（ ）移
同：把二氧化碳和水合成有机物异：利用的能量不同 （光能、化学能）
自养生物：(光合作用，化能合成作用）
有氧呼吸与光合作用反应式：
在植物中，光合作用形成的糖类在细胞呼吸中被消耗，形成的氧气可用于细胞呼吸
1．光合作用与有氧呼吸的联系-写出以葡萄糖为例的呼吸和光合作用反应式
(1)光合作用和有氧呼吸过程中都产生[H]，它们的来源和用途分别是怎样的？(2)光合作用和有氧呼吸分别在哪个阶段产生ATP？分别有什么用途？
细胞呼吸产生的CO2可用于光合作用光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）
2、真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
真正/实际/总光合（有机物制造量、氧气生成量、二氧化碳固定量或消耗量）
净/表观光合（有机物积累量、氧气释放量、二氧化碳吸收量）
“总光合速率”与 “净光合速率”的比较
（从细胞外的）吸收量
【呼吸速率】将植物置于黑暗中，一定时间内实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。
有机物情况变化曲线及密闭环境中一昼夜CO2含量的变化曲线1．自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
(1)开始进行光合作用的点：_________。(2)光合作用与呼吸作用相等的点：________。(3)开始积累有机物的点：_______。(4)有机物积累量最大的点：______。
成因：温度过高，蒸腾作用过强，导致气孔关闭，使CO2的吸收下降，从而使光合作用强度下降。
光合作用：叶肉细胞呼吸作用：所有细胞
2．密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
(1)该植物光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：_________。(2)该植物一昼夜表现为__________，其原因是：________________________________________________
I点CO2浓度低于A点CO2浓度，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生长。