高中二 光合作用的原理和应用优秀ppt课件

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通过探究实验，帮助和引导学生养成正确的科学思维方式。
通过叶绿体结构和功能相统一的学习，培养结构与功能相适应的生命观念。
通过探究光合作用的历程，提高实验设计和实验结果分析的科学探究能力。
CAPTURE THE PIGMENT AND COMPOSITION OF LIGHT ENERGY
万物生长靠太阳雨露滋润禾苗壮
指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。
(CH2O) + O2
注意：(CH2O) 代表糖类
绿色植物的细胞中能够利用二氧化碳、水和阳光进行光合作用合成有机物的场所是叶绿体。
探究光合作用原理的假想实验
19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中会发生以下情况：
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。
1937年，希尔发现，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。
离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。
1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法研究了光合作用中 O2 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：
光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2 。
希尔实验说明水光解可以产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧全部来自水？为什么？
不能。叶绿体内还有其他含有氧元素的物质，不能确定氧元素全部来自水。
探究光合作用原理的部分实验
在叶绿体中，有光存在的情况下，ADP 与 Pi 结合生成 ATP，即在光下叶绿体内同时进行两个反应。
1954年，美国科学家阿尔农在做离体的叶绿体光照实验时，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。
光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？
划分依据：反应过程是否需要光能
光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。
叶绿体中类囊体的薄膜上（有光反应阶段所需的色素和酶）
光能转变为活跃的化学能。
将光能转变为活跃的化学能，释放出 O2
NADPH 作为还原剂，参与暗反应，储存能量供暗反应使用。
多种酶。暗反应在有光、无光时均能进行
CO2 被利用，经过一系列的反应后生成糖类。
CO2 如何转变成糖类呢？
阅读课本 P104，了解卡尔文的实验，探究暗反应的进行。
小球藻（一种单细胞的绿藻）
用经过 14C 标记的 14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪放射性 14C 的去向，最终探明了 CO2 中的碳是如何转化为有机物中的碳的。
20 世纪 40 年代
绿叶通过气孔从外界吸收CO2，在特定酶的作用下，与C5（一种五碳化合物）结合，这个过程称作CO2的固定。
一分子的 CO2 被固定后，很快形成 2 个 C3 分子。在有关酶的催化下，C3 接受 ATP 和 NADPH 释放的能量，并且被 NADPH 还原。
一些接受能量并被还原的 C3，在酶的作用下经过一系列的反应转化为糖类。
另一些接受能量并被还原的 C3，经过一系列变化，又形成 C5 。
C5 又可以参与 CO2 的固定。这样，暗反应就形成从 C5到 C3 再到 C5 的循环，可以源源不断地进行下去。
暗反应过程也称作卡尔文循环。
同化 CO2，将活跃的化学能转化成稳定的化学能，储存在有机物中。
光能转化成 ATP 和 NADPH 中的化学能
CO2 转化为储存化学能的糖类
1. 在无光条件下，暗反应能否长期进行?
在无光条件下，光反应不能进行，光反应的产物ATP和NADPH 减少，不能满足暗反应的需求，暗反应将停止进行。
2. 若暗反应停止，光反应能否持续进行?
暗反应停止，光反应产生的ATP和NADPH积累过多，抑制光反应的进行。
光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系，缺一不可。
光反应阶段为暗反应阶段提供 ，暗反应阶段产生的 为光反应阶段合成ATP 提供原料。
ADP、Pi、 NADP+
(CH2O) + O2
6CO2 + 12H2O
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
水被光解为O2和H+;ATP 和 NADPH的合成
CO2的固定；C3的还原；ATP和NADPH的分解
光能转化为 ATP 和NADPH中的化学能
ATP 和 NADPH 中的化学能转化为有机物中稳定的化学能
光能→ ATP 和 NADPH 中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
光反应为暗反应提供ATP和NADPH;
暗反应为光反应提供了ADP、Pi、NADP+
叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化。
光合作用对于植物自身和自然界来说有什么特殊的意义？
光合作用产生的有机物，不仅供植物体自身利用，还养活了包括你我在内的所有异养生物。
光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，又称光合速率。
光合作用的强度可以用什么来表示？
光合作用的强度又会受到哪些因素的影响？
光照强度对光合作用的影响
观看视频，观察实验现象。
在一定范围内，光合作用强度随光照增强而增强。
CO2 浓度对光合作用的影响
在一定范围内，光合作用的强度随CO2浓度增加而增强。
1. A点时，光照强度为0，对应的CO2来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？
光照强度对光合作用强度的影响
A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸。
其单位时间内释放的 CO2 量，可表示此时的细胞呼吸速率。
2. B点时，所对应的CO2吸收量和释放量为0。
试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义。
B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。
即光合速率＝呼吸速率，此点为光补偿点。
3. C点时，CO2吸收量达到最高。
请讨论C点的含义并分析 CO2 吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？
当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。
CO2吸收量达到最高前的主要限制因素是光照强度，CO2吸收量达到最高后的主要限制因素为温度和CO2浓度。
温度对光合作用强度的影响
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。
光合作用的最适温度因植物种类而异。
温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜间温度，从而提高作物产量（有机物积累量）。
CO2 浓度对光合作用强度的影响
图中 S 点表示进行光合作用所需要的最低光照强度，Q 点对应的光照强度称为光饱和点。
在一定范围内，植物光合速率随CO2 浓度的增大而____________；但达到一定浓度时，再增加 CO2浓度，光合速率也__________________。
图中 S 点和Q 点分别有什么含义？
在实际的农业生产应用中，可采取哪些措施来提高 CO2 浓度？
净光合 + 呼吸作用值
表示光合速率开始达到最大时外界的光照强度。
阴生植物呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强。
甲：阳生植物乙：阴生植物
甲、乙哪个是阳生植物，哪个是阴生植物？
增加农作物产量的几点做法
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。
自然界中存在少数细菌，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。
氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸，这两个反应释放出的化学能，被硝化细菌用来将 CO2 和 H2O 合成糖类。
（1）光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上（ ）
（2）高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应（ ）
（3）光反应为暗反应提供NADPH和ATP（ ）
（4）光合作用产生的O2中的O来自CO2和H2O（ ）
（5）绿色植物进行光合作用的能量来源于光能（ ）
1. 美国科学家鲁宾和卡门用 18O 分别标记 H2O 和 CO2 中的氧，进行光合作用实验。该实验证明了( 　)
A. 光合作用制造了有机物
B. 光合作用需要利用根系吸收的水分
C. 光合作用生成的氧来自水
D. 光合作用吸收的二氧化碳来自大气
2. 较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下,小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后,以下相关实验比较不正确的是(　　)
A. Y2的质量大于Y3的质量
B. ④中小球藻的质量大于①中小球藻的质量
C. ②中水的质量大于④中水的质量
D. 试管①的质量大于试管②的质量
3. 在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5含量的变化是(　　)
A. C3 和 C5 都迅速减少
B. C3 和 C5 都迅速增加
C. C3 迅速增加，C5 迅速减少
D. C3 迅速减少，C5 迅速增加