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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课堂教学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课堂教学ppt课件,共41页。PPT课件主要包含了叶绿体,CO2,CH2O,ATP,水的光解,NADPH和ATP,CH2O+O2,CO2+H2O,单位时间,原料消耗等内容,欢迎下载使用。

    1.光合作用的概念。阅读教材相关内容,从物质变化和能量转化两个角度,阐明光合作用的概念,写出光合作用的化学反应式。 (1)场所:绿色植物的________中。 (2)物质变化:___和______转化为有机物和____。 (3)能量转化:______转化为储存在有机物中的化学能。 (4)化学反应式。
    CO2+H2O ________+O2
    新知一 光合作用的概念和部分探索实验
    2.探索光合作用原理的部分实验。 分析、讨论教材“思考·讨论:探索光合作用原理的部分实验”,说出探究历程中各位科学家的实验过程及结论。 (1)19世纪末,科学界普遍认为:
    (2)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。 (3)1937年,希尔(英国)。
    ①研究过程: H2O O2 ②结论:____________________________________________。 (4)1941年,鲁宾(美国)和卡门(美国)。 ①研究过程: 向植物提供
    ②结论:__________________________。 (5)1954年,阿尔农(美国)发现,在光照下,叶绿体可合成_____,这一过程总是与_________相伴随。
    光合作用释放的氧气来自水
    离体叶绿体在适当条件下发生水的光解,产生氧气
    新知二 光合作用的过程
    2.联系。
    (1)光反应为暗反应提供______________。 (2)暗反应为光反应提供_________________。 3.总化学反应方程式:_________
    ___________。
    ADP、Pi和NADP+
    新知三 光合作用原理的应用
    阅读教材相关内容,阐明光合作用强度的概念,列举影响光合作用强度的因素,关注光合作用原理的应用。 1.光合作用强度。 (1)概念:植物在_________内通过光合作用制造_____的数量。 (2)表示方法:用一定时间内_________或________的数量来定量表示。
    糖类
    2.影响光合作用强度的因素。 影响因素
    阅读教材本节最后一段内容,说出化能合成作用的概念,举例说明化能合成作用的过程。 1.概念。 生物体利用体外环境中的______________________的能量来制造有机物的过程。 2.硝化细菌的化能合成作用过程(如下图所示)。
    某些无机物氧化时所释放
    3.化能合成作用与光合作用最主要的区别是什么? 提示:能量来源不同。化能合成作用的能量来源于无机物氧化时所释放的能量,光合作用的能量来源于光能。
    1.希尔的实验能否说明光合作用产生的氧气中的氧元素全部来自水?能否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应? 提示:不能。不能。 2.鲁宾和卡门的实验中若只标记H2O中的O或只标记CO2中的O进行实验,能否证明光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自水?为什么?
    探究一 光合作用的概念和部分探索实验
    提示:不能。由于受技术手段的限制,不能证明O2中的O全部被标记。若只标记H2O中的O,不能证明光合作用释放的氧气中的氧元素全部来自水。若只标记CO2中的O,则不能证明氧气中氧元素的来源。 3.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 提示:
    【例1】下列关于探究光合作用原理实验的叙述,错误的是(  )A.恩格尔曼利用水绵和好氧细菌为材料,证明光合作用 的场所是叶绿体B.希尔证明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光 解,产生氧气C.鲁宾和卡门用18O分别标记H2O和CO2,证明光合作 用产生的氧来自水D.阿尔农发现水的光解过程产生ATP答案:D
    【例2】下图为探究光合作用中氧气来源的实验示意图,图中A物质和B物质的相对分子质量之比是(  )
    A.1∶2       B.2∶1C.8∶9 D.9∶8解析:氧气中氧元素来源于水,所以A物质是16O2, B物质是18O2,即A物质和B物质的相对分子质量之比为16∶18=8∶9。答案:C
    1.光反应阶段。 (1)在下图中用线段和箭头标出光反应的物质和能量变化。
    探究二 光合作用的过程
    答案:如图所示。 (2)根据标出的过程总结光反应的条件和产物。 提示:条件有光照、色素和酶;产物有O2、NADPH和ATP。
    2.暗反应阶段。 (1)请接着在上图中标出暗反应中CO2的固定和C3的还原过程。 答案:如图所示。 (2)若用14C标记CO2中的C,则能在光合作用过程中的哪些物质中检测到放射性?请标出14C的转移途径。 提示:14CO2→2C3(只有一个14C)→(14CH2O)。
    3.光反应和暗反应的联系。 通过分析光反应和暗反应的物质、能量变化,概述二者之间存在怎样的联系? 提示:光反应为暗反应提供NADPH、ATP,暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+。 4.通过以上分析,归纳光合作用的实质。 提示:合成有机物,储存能量。
    生命观念——物质与能量观 (1)光合作用过程中,物质变化和能量转化密不可分。光反应阶段,光能被叶绿体内类囊体薄膜上的色素捕获后,将水分解为O2和H+等,形成ATP和NADPH,从而使光能转化为ATP中的化学能。 (2)NADPH和ATP驱动在叶绿体基质中进行的暗反应,将CO2转化为储存化学能的糖类。
    【例3】(2022·广东普宁)如图为叶绿体结构与功能示意图,下列说法正确的是(  ) A.结构A中的能量变化是光能转变为NADPH和ATP中活跃的化学能B.供给14CO2,放射性出现的顺序为CO2→C5→甲→C3C.结构A释放的O2可进入线粒体中,参与有氧呼吸第二阶段的反应D.如果突然停止CO2的供应,短时间内C3的含量将会增加
    解析:光能转变为ATP和NADPH中的化学能属于光反应阶段的能量变化,发生在结构A(叶绿体基粒)中,A项正确;供给14CO2,CO2首先与C5进行固定,形成C3,然后C3还原为有机物,故放射性出现的顺序应为CO2→C3→甲(有机物),B项错误;结构A(叶绿体基粒)释放的O2可进入线粒体中,参与的是有氧呼吸第三阶段的反应,C项错误;如果突然停止CO2的供应,会导致C3的来源减少,而去路正常,故短时间内C3的含量将会降低,D项错误。答案:A
    【母题延伸】光反应阶段中,H2O中的H是如何成为NADPH中的H的?提示:H2O被分解产生H+,H+与NADP+结合形成NADPH。【例4】正常生长的绿藻光照培养一段时间后,用黑布迅速将培养瓶罩住,此后绿藻细胞的叶绿体内不能发生的现象是(  )A.O2的产生停止B.ATP含量上升C.C5的生成减慢D.C3的还原减慢答案:B
    【方法规律】光照与CO2浓度变化对C3、C5、ATP、(CH2O)合成量的影响 由于各种因素的变化,如温度的高低变化、光照的强弱变化、CO2多少的变化会影响C3、C5、ATP、(CH2O)这些物质的含量,通过下图,遵照化学平衡的原理进行分析,可以获得它们之间变化的关系(如下表所示)。
    1.请结合图解分析光照强度、CO2浓度、温度等对光合作用的影响与应用。 (1)光照强度。 ①A点:光照强度为0,此时只进行_________,CO2释放量表示此时的_____________。 
    探究三 光合作用原理的应用
    ②AB段:光照强度增大,光合作用强度逐渐_________,CO2的释放量逐渐减少(有一部分用于光合作用),此时细胞呼吸强度________光合作用强度。  ③B点:_______点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用。  ④BC段:随着光照强度不断增大,光合作用强度不断______,在C点时______ ,C点对应的光照强度称为________。 
    (2)CO2浓度。 CO2浓度对光合作用速率影响的分析,如图所示。 图中所示的光合速率为__________光合速率;A点为   __________,此时__________速率等于_________速率。 
    (3)温度。
    光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。 AB段:随温度的升高,光合作用强度逐渐    。 BC段:与光合作用有关的酶活性    ,光合作用强度    。
    (4)矿质元素。 矿质元素是参与光合作用的   、   、____   、   等物质的组成元素。如果缺乏,会影响光合作用强度。 2.植物在进行光合作用的同时,还会进行细胞呼吸。我们观测到的光合作用指标,如O2的产生量是光合作用实际产生的总O2量吗?为什么? 提示:不是。该指标是光合作用实际产生O2量与细胞呼吸消耗O2量的差值。
    3.结合影响光合作用强度的因素思考,大田中应如何提高作物的光合作用强度,提高产量。 提示:(1)合理密植、间作套种。 (2)大田要“正其行,通其风”。 (3)施用农家肥,与鸡舍连通等。 (4)根据植物的需肥规律,适时、适量地增施肥料。
    净光合速率及其表示方法 (1)净(表观)光合速率:绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行时,测得的实验容器中O2的增加量或CO2的减少量。 (2)呼吸速率:绿色植物组织在黑暗条件下,测得的实验容器中O2的减少量或CO2的增加量。 (3)真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
    (4)常用表示方法。
    ①光合作用产生O2量=实测的O2释放量+细胞呼吸消耗O2量 ②光合作用固定CO2量=实测的CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量 ③光合作用产生的有机物量=有机物的积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗的有机物量
    (5)净光合速率与真正光合速率的关系。
    【例5】下列有关植物光合作用的应用的叙述,错误的是(  )A.雨天的大棚中,适当增加人工光照有助于提高光合作 用强度B.冬季晴天的中午在大棚中,适当增加CO2的供应有助 于提高光合作用强度C.夏季雨天的农田,升高温度有助于提高光合作用强度D.立秋后的农田,适当施用农家肥有助于提高光合作用 强度
    解析:夏季雨天光照强度较弱,此时限制光合作用的主要因素是光照强度,因此升高温度不能明显提高光合作用强度,反而使细胞呼吸增强,增加有机物的消耗,C项错误。 答案:C【母题延伸】 用大棚种植作物时,白天适当提高温度,夜间适当降低温度,有利于产量的提高。试说明原因。 提示:白天适当提高温度可增强光合作用,增加有机物的产量;夜间适当降低温度,可减弱细胞呼吸,减少有机物的消耗。
    【例6】某绿色植物的CO2吸收量随光照强度的变化如下图所示。下列叙述正确的是(  )A.曲线AB段表示绿色植物没有进行光合作用B.曲线BC段表示绿色植物细胞呼吸不断增强C.B点时植物光合作用强度等于细胞呼吸强度D.A点代表黑暗条件下,绿色植物无氧呼吸强度
    解析:图中A点光照强度为0,只能进行细胞呼吸,AB段随着光照强度的增加,光合作用逐渐增强,但仍小于细胞呼吸,A项错误;曲线BC段表示绿色植物光合作用不断增强,B项错误;B点为光补偿点,此时植物光合作用强度等于细胞呼吸强度,C项正确;A点代表黑暗条件下,绿色植物的细胞呼吸强度,D项错误。答案:C
    【方法规律】 解答光合作用相关曲线的基本步骤 (1)明标:即明确横坐标和纵坐标所表示的含义。 (2)找点:即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。例如,光照强度或CO2浓度对光合作用强度影响的曲线中,在光照强度为0时,曲线与纵坐标的交点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量;曲线与横坐标的交点为光(或CO2)补偿点,即表示光合作用强度与细胞呼吸强度相同时的光照强度(或CO2浓度)。
    (3)析线:即找出曲线上升、下降或波动等变化趋势,并找出变化的原因。例如,夏季一天中的光合作用曲线,往往会呈现“M”形变化,其“午休”效应出现的原因是温度过高导致部分气孔关闭,使得CO2供应不足。 (4)找因:在受多种因素影响时,找出曲线的限制因素。方法是对纵坐标或横坐标画垂线,或者只看某一条曲线的变化,从而将多因素转变为单一因素,进而确定限制因素。
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