5.4光合作用第3课时 课件高中人教版生物必修一
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上述一系列实验表明光合作用不是一个简单的化学反应，是分阶段进行的。实际上，光合作用包括一些列化学反应。根据是否需要光能，可以概括的分为光反应(light reaction)和暗反应(dark reaction)，暗反应也称为碳反应(carbon reaction)。2.光合作用的原理能量变化联系场所叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类中稳定的化学能光反应为暗反应提供还原剂和能量2.光合作用的原理ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O22.光合作用的原理叶绿体中的色素高能电子水光能NADPH和ATP类囊体腔Hill实验中DCPIP代替NADP+接受电子光反应过程详解ADP＋Pi→ATPNADP＋＋H+＋2e→NADPH类囊体腔光反应阶段场所：类囊体膜（提供色素、酶、原料等）物质变化：能量变化：ADP＋Pi→ATPNADP＋＋H+＋2e→NADPH光能转变为ATP和NADPH中的化学能2.光合作用的原理CO2的固定：C3的还原：C5：核酮糖-1 ,5-二磷酸，即RuBPC3：三磷酸甘油酸暗反应过程拓展：暗反应过程暗反应阶段场所：叶绿体基质（提供酶、原料等）物质变化能量变化CO2的固定：C3的还原：ATP和NADPH中的化学能转变为糖类等稳定化合物中的化学能说明：C5再生也属于卡尔文循环（暗反应）。2.光合作用的原理H2OO2H+NADP+NADPHADP+PiCO22C3C5(CH2O）光反应暗反应相关信息：葡萄糖、淀粉在叶绿体基质中合成；蔗糖在细胞质基质中合成蔗糖筛管植物各处葡萄糖淀粉2.光合作用的原理光反应和暗反应的区别光反应和暗反应的联系ATPNADPHADP+PiNADP+C3C5O2①光反应为暗反应提供ATP和NADPH②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+光反应与暗反应之间相互制约，相互影响光反应暗反应请分析光照强度减弱后，叶绿体内的C5、C3、[H]和ATP的含量如何变化？请分析CO2浓度下降后，叶绿体内的C5、C3、[H]和ATP的含量如何变化？1.在无光条件下，暗反应能否长期进行？2.如果暗反应受到抑制，光反应会不会受影响？思 考以下问题3.光照或CO2浓度等环境因素改变对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP和O2及(CH2O)含量的影响4.若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用，甲：一直光照10 min；乙：光照5 s，黑暗5 s，持续20 min，则哪一种情况制造的有机物多？5.光合作用光反应产生的ATP能否用于其他生命活动？6.一天中是早晨空气中O2浓度高，还是傍晚空气中O2浓度高？7.光反应类囊体膜内产生的O2进入同一细胞的线粒体内被利用经过了几层生物膜？思 考以下问题为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_____（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是________________________________________________________________________________________高于C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：（1）C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要_________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。基质光照为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s；光合作用产物的相对含量为70%。C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%。D组（对照组）：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：（2）A、B、C三组处理相比，随着___________________的增加，使光下产生的___________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。ATP和［H］光照和黑暗交替频率在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：（1）图中物质A是___________（C3化合物、C5化合物）。C3化合物在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。 暗反应速率在该环境中达到稳定，即C3和C5化合物含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________ （低、高）。 高在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的_________（高、低），其原因_______________________________________________________。 低CO2浓度低时，暗反应强度低，所需ATP和［H］少①若有机物为(CH2O)：②（计算用）若有机物为C6H12O6：反应式(写出反应式并标出元素的去向)2.光合作用的原理2.光合作用的原理光合作用与呼吸作用叶绿体光能→化学能细胞质基质及线粒体酶光、色素、酶无机物→有机物有机物→无机物化学能→ATP+放能合成有机物、储存能量分解有机物、释放能量例题：用C18O2作为金鱼藻光合作用的原料，一段时间后在放射性18O将出现在（ ）（1）C6H12O6 （2）H2O （3）O2 A 、（1） B 、（1） （2） C、（1） （3） D、（1） （2） （3） D三 光合作用的影响因素(色素、酶）①Mg、N等矿质元素②温度影响酶的活性光照强度光质光照时间光合面积CO2浓度水分→气孔关闭→CO2供应气孔既是蒸腾作用时水分子运出细胞的通道，也是CO2进入植物叶片的通道。光合作用强度光合作用强度：是光合作用反应强弱的指标。一般用植物在单位时间内单位面积通过光合作用制造糖类的量（即光合作用速率）来衡量。单位时间内单位叶面积______________、___________、______________。有机物的产量CO2的消耗量O2的产生量光合速率的表示方法光合作用制造的糖类呼吸作用消耗的糖类植物/细胞积累的糖类光合速率总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率CO2固定量CO2吸收量CO2释放量O2产生量O2释放量O2消耗量有机物制造量有机物积累量有机物消耗量3456光合速率三 光合作用的影响因素(一)外因1、光照强度A点:光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。光照强度通过直接影响光反应来影响光合速率思考：以下分别对应点应用：a.大棚内阴天人工补充照光b.光照强度太强，应该适当遮阴1、光照强度左图表示某植物体光合速率。若白天光照时间为12小时，则光照强度不低于多少，该植物才能存活？答案：光照强度不低于y1、光照强度A点：表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的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和B′点：都表示CO2饱和点。2、 CO2浓度应用：正其行，通其风施有机肥（农家肥）放一定量的干冰（使用CO2发生器）2、 CO2浓度下图表示A、B两种植物的在光照等其他条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中CO2浓度变化的响应特性。①若将上述两种植物幼苗置于同一密闭玻璃罩内，在光照等其他条件适宜的情况下，一段时间内，生长首先受影响的植物是___,原因是什么？B在低CO2浓度的条件下，B植物利用CO2进行光合作用的能力弱，积累有机物少，因此，B植物生长首先受到影响。下图表示A、B两种植物的在光照等其他条件适宜的情况下，光合作用强度对环境中CO2浓度变化的响应特性。②若将上述两种植物幼苗置于同一密闭玻璃罩内，在光照等其他条件适宜的情况下，当B的净光合速率为0时，A的净光合速率_________（填”大于0”，“等于0”或“小于0”）。大于0③若将上述两种植物幼苗分别置于两个相同的密闭玻璃罩内，在光照等其他条件适宜的情况下，玻璃罩内的CO2逐渐下降至一定水平时保持相对稳定，原因是什么？植物在光下，光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量，使密闭玻璃罩内CO2浓度降低，光合速率也随之降低，当光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等时，玻璃罩内CO2浓度维持相对稳定。温度主要通过影响光合作用有关酶的活性影响光合作用的速率。应用：增大昼夜温差，植物积累有机物增加3、 温度图表示在适宜光照、二氧化碳浓度等条件下，测定的该植物光合作用速率、细胞呼吸速率随温度的变化。植物光合作用停止的温度是_____．40℃与60℃时，二氧化碳的吸收量均为0，两者的区别是____________________________________________________________________________________________________55℃前者光合速率等于呼吸速率，后者光合速率和呼吸速率均为0(植物死亡)。N：酶及ATP的重要组分P：ATP的重要组分； 维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分应用：合理施肥。4、 矿质元素①缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用②水分是光合作用的原料，又是化学反应的媒介应用：合理灌溉。5、 水分6、 多因子对光合作用的影响P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。 应用：（1）室温栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2,进一步提高光合速率。（2）当温度适宜时，课适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。6、 多因子对光合作用的影响夏季晴朗一天植物光合作用曲线。a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。bc段：光合作用小于呼吸作用。c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。ce段：光合作用大于呼吸作用。d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。ef段：光合作用小于呼吸作用。fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。夏季晴朗一天植物光合作用曲线。夏季晴朗一天植物光合作用曲线。（密闭容器中）AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。BC段：温度降低，呼吸作用减弱。CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用， 但光合作用强度呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。夏季晴朗一天植物光合作用曲线。（密闭容器中）H点：光合作用强度＝呼吸作用强度。HI段：光照减弱，光合作用强度
