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高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用公开课ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用公开课ppt课件，共29页。PPT课件主要包含了光合作用的概念，化学反应式，化能合成作用等内容，欢迎下载使用。
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。
1.探索光合作用原理的部分实验
（1）19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2中的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖。
（2）1928年，科学家发现，甲醛对植物有毒害作用，并且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
（3）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。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
思考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元素全部来自水？
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它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
思考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。
（4）1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组实验给同种植物提供H218O和CO2。在其它条件相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。
思考3：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
思考4：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
（5）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。
（5）20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin，1911-1997)等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做实验：用14C标记CO2，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。
14CO2→14C3→（14CH2O）
根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
NADPH 、ATP、酶
光反应（叶绿体类囊体薄膜）
H2O → NADPH → (CH2O )
CO2 → C3 →（CH2O）
C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。
外界条件突然改变，NADPH、C5、ATP等物质的变化规律
叶绿体类囊体薄膜（基粒）
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
物质联系：光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi、NADP+。
ATP、NADPH的合成
ATP、NADPH的分解
能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量把CO2和H2O为原料合成糖类，所需的能量来源于化学能。
如人、动物、真菌及大多数的细菌。
光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）
化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
1.光合作用强度的表示方法？
制造或产生有机物（糖类）量
产物的生成量或底物的消耗量！
三、光合作用原理的应用
2、光合作用速率的测定
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，称为表观光合速率。
真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
合成有机物的量固定或消耗CO2量 产生O2的量
有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量
消耗有机物的量黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的吸收量
(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行 ，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表 。(2)乙装置在光照条件下植物进行 ，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表 。
CO2＋H2O （CH2O）＋O2
光：光照强度、光质、光照时间
矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）
酶的种类、数量色素的含量叶龄不同
影响光合作用强度的因素及应用
B：光合作用=呼吸作用
D：光合速率开始达到最大时对应的光照强度
AB：光合作用<呼吸作用
BC：光合作用>呼吸作用
1、C点之前和之后限制光合作用因素分别是？
C点前：光照强度C点后：CO2浓度、温度等
2、能否在图中找出总光合速率？
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。
阳生植物 在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物
提示：阴生植物的呼吸作用较弱，A点上移，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。
应用：合理密植间作套种适当剪枝
讨论：若该曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？据此生产上有哪些应用？
由图可知，在植物的栽培过程中可以通过增加 来增大光合作用速率，其具体措施有 等。
施有机肥、通风、与鸡舍相连
温度主要是通过影响 来影响光合速率；因此，大田栽培时要适时播种、大棚栽培时白天适当 温度，晚上适当 温度。
与光合作用有关的酶的活性
影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素
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。
1.探索光合作用原理的部分实验
（1）19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2中的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛分子缩合成糖。
（2）1928年，科学家发现，甲醛对植物有毒害作用，并且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
（3）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。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
思考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元素全部来自水？
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它物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
思考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。
（4）1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组实验给同种植物提供H218O和CO2。在其它条件相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是18O2。
思考3：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
思考4：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
（5）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。
（5）20世纪40年代，美国科学家卡尔文（M.Calvin，1911-1997)等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做实验：用14C标记CO2，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。
14CO2→14C3→（14CH2O）
根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
NADPH 、ATP、酶
光反应（叶绿体类囊体薄膜）
H2O → NADPH → (CH2O )
CO2 → C3 →（CH2O）
C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。
外界条件突然改变，NADPH、C5、ATP等物质的变化规律
叶绿体类囊体薄膜（基粒）
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能
物质联系：光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi、NADP+。
ATP、NADPH的合成
ATP、NADPH的分解
能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。
利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量把CO2和H2O为原料合成糖类，所需的能量来源于化学能。
如人、动物、真菌及大多数的细菌。
光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）
化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
1.光合作用强度的表示方法？
制造或产生有机物（糖类）量
产物的生成量或底物的消耗量！
三、光合作用原理的应用
2、光合作用速率的测定
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，称为表观光合速率。
真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
合成有机物的量固定或消耗CO2量 产生O2的量
有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量
消耗有机物的量黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的吸收量
(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行 ，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表 。(2)乙装置在光照条件下植物进行 ，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表 。
CO2＋H2O （CH2O）＋O2
光：光照强度、光质、光照时间
矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）
酶的种类、数量色素的含量叶龄不同
影响光合作用强度的因素及应用
B：光合作用=呼吸作用
D：光合速率开始达到最大时对应的光照强度
AB：光合作用<呼吸作用
BC：光合作用>呼吸作用
1、C点之前和之后限制光合作用因素分别是？
C点前：光照强度C点后：CO2浓度、温度等
2、能否在图中找出总光合速率？
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。
阳生植物 在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物
提示：阴生植物的呼吸作用较弱，A点上移，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。
应用：合理密植间作套种适当剪枝
讨论：若该曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？据此生产上有哪些应用？
由图可知，在植物的栽培过程中可以通过增加 来增大光合作用速率，其具体措施有 等。
施有机肥、通风、与鸡舍相连
温度主要是通过影响 来影响光合速率；因此，大田栽培时要适时播种、大棚栽培时白天适当 温度，晚上适当 温度。
与光合作用有关的酶的活性
影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素
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