人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用课前预习ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用课前预习ppt课件，共47页。PPT课件主要包含了光合作用，反应式，合成有机物储存能量，1937年希尔，希尔反应，水的光解产生氧气，光合作用原理，有光才能反应，无光都能反应，色素酶等内容，欢迎下载使用。

为了提高空气质量，人们常常在客厅或者卧室等处摆放一些花卉等绿色植物。 绿色植物是如何更新周围环境中空气的呢？
对生活中的生物学现象进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
新疆种植的哈密瓜为什么比较甜？
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能
1.人类探究光合作用的历程。 （科学探究）2.分析光合作用过程图解，掌握光反应和暗反应的区别和联系。（科学思维）3.通过探究实验，理解环境因素对光合作用强度的影响。（科学探究）4.说出影响光合作用的因素及应用。（生命观念、社会责任）
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。
探究光合作用原理的部分实验
1、19世纪末 氧气 甲醛→糖
2、1928年 甲醛不能通过光合作用转化成糖 甲醛对植物有毒害作用
二、光合作用的发现历程
（有H2O，无CO2）
O2全部来自H2O吗？
O2 O2 O2 O2
光合作用产生的O2来自H2O。
4、1941年 鲁宾和卡门（同位素标记法）
H2O
H218O CO2
O2 O2 O2
C18O2O2 O2
18O2 18O2 18O2
18O2 18O2 18O2
18O2 18O2 18O2
5、1954年，阿尔农
1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验： 在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。
光照时，在叶绿体中生成了ATP。
对光合作用发现历程实验进行归纳总结，体现了科学思维的核心素养。
【例1】如图表示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
②与④中H2O均被18O标记，单位时间内消耗等量的水，剩余水的质量也相等。
划分依据:反应过程是否需要光能
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？
光反应阶段和暗反应阶段在所需条件、进行场所、物质变化、能量转换方面的内容
对光合作用现象进行观察、分析并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
叶绿体内的类囊体薄膜上
NADPH的合成： H++NADP+ NADPH
美国的卡尔文等用14CO2研究了植物在进行光合作用时CO2转化为糖的路线。 （1）向反应体系中充入一定量的14CO2,光照30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。 （2）在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6)。 （3）光照时间为几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。
CO2转化成有机物过程中，C的转移途径是：
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）
4.光合作用中元素的转移
H2O → NADPH → (CH2O )
CO2 → C3 →（CH2O）
光反应和暗反应区别和联系
2H2O →O2+4NADPHADP+Pi+能量→ATP
光能→ATP、NADPH中的化学能
ATP、NADPH中的化学能→糖类中的化学能
光反应为暗反应提供ATP和NADPH暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料
讨论：叶绿体处于不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化
C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反。
【例2】如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述中正确的是(　)A．该反应的场所是类囊体的薄膜B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成D．无光条件有利于暗反应进行
图示过程为暗反应的过程，它发生在叶绿体的基质中，C3的还原过程需要光反应为之提供ATP、[H]，所以在有光状态下对反应进行更为有利，而且此过程中需要酶的参与，温度会影响酶的活性，温度越适宜反应越快。
四、光合作用原理的应用
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强度对光合作用强度的影响
对照实验：除了一个因素外，_________都保持相同的实验。对照实验一般要设置对照组和__________。
对照组：不经自变量处理；实验组：经过自变量处理（施加或减除）
2.影响光合作用的因素
A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的呼吸强度。
B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度。
C点对应的横坐标：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。
1.间作套种2.通过轮作,延长光合作用时间3.通过合理密植,增加光合作用面积4.温室大棚,使用无色透明玻璃5.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长。
A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）；
A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；
B和B′点：CO2饱和点（两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）。
应用：1.多施有机肥 2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等 3.大田中还要注意通风透气
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。
应用：1.适时播种 2.温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温 3.植物“午休”现象的原因之一
温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高吗？白天适当提高温度，可有利于提高光合产量，夜晚不能进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，所以适当提高温差可以提高作物有机物的积累量，从而提高产量。然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，会影响呼吸作用相关的酶的活性，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱植物根对矿质元素离子的吸收等代谢过程，这对植物生长显然不利。
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和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
1.水是光合作用的原料2.水是体内各种化学反应的介质3.水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体
应用：预防干旱 合理灌溉
(基因决定酶种类数量不同)
水分（应用：合理灌溉）矿质元素（应用：合理施肥）温度：影响酶的活性（应用：适时播种、昼夜温差大、“午休”）CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰等） 光质（光的颜色）光照 光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟） 光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高光照强度，间作套种（提高光能的利用率）
不同植物光合作用不同不同部位（叶）光合作用不同不同叶龄的叶光合作用不同
（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
延长光合作用时间增加光合作用面积
控制光照强弱控制CO2供应控制光质控制必需矿质元素供应　
提高复种指数温室中人工光照
通风透光在温室中施农家肥，使用CO2发生器
3. 提高农作物产量措施
【例3】（2020年山东等级考）人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。（1）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是________________，模块3中的甲可与CO2结合，甲为____。
（2）若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_______ （填：增加或减少）。若气泵停转时间较长，模块2中的能量转换效率也会发生改变，原因是________________________________________。（3）在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下，该系统糖类的积累量 _____（填：高于、低于或等于）植物，原因是___________________________________________________________________。（4）干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是________________________________________。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低，在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。
模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足
人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(或：植物呼吸作用消耗糖类)
叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
1.用18O标记后的H2O灌溉某株植物，短时间内18O不可能出现在(　 　)A．细胞原生质的水中 B．叶肉细胞生成的糖类中C．植物周围的氧气中 D．植物周围的水蒸气中
用18O标记的H2O灌溉，植物可以通过根毛区细胞把18O吸入体内，H218O进入植物体内，大部分H218O以蒸腾作用蒸腾出去，小部分用于细胞的生命活动，其中有用于光合作用中H218O的光解，产生18O的氧气，有用于组成细胞原生质的。所以A、C、D均可在短时间内出现18O。
2.光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是(　　)A．叶绿体的类囊体薄膜上进行光反应和暗反应B．叶绿体的类囊体薄膜上进行暗反应，不进行光反应C．叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D．叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应
光反应是在叶绿体的类囊体的薄膜上进行的，该过程必须在有光的条件下才能进行；暗反应是在叶绿体内的基质中进行的，该过程有光无光均可。故选D。
3. 在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质,组合正确的是（ ）A.红光,ATP下降 B.红光,未被还原的C3上升C.绿光,[H]下降 D.绿光,C5上升
叶绿体中的色素主要吸收利用的可见光是红光和蓝紫光等，吸收绿光很少，因此与同等强度的白光相比，红光下植物光合效率更高，而绿光下则光合效率非常低。将白光改为光照强度相同的红光，光反应增强，叶绿体内产生的ATP和[H]增多，C3的还原增加，导致未被还原的C3减少，故A、B项错误；将白光改为光照强度相同的绿光，光反应减弱，叶绿体内产生的ATP和[H]减少，C3的还原量降低，导致C5减少， 故C项正确、D项错误。
4.《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”，原理是（   ） A．确保通风透光，从而有利于提高光合作用的效率 B．通风透光，可以增强农作物的呼吸作用 C．可以增强农作物的抗性 D．增强农作物的蒸腾作用
影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素等。“正其行，通其风”可以确保通风透光，为光合作用提供充足的光照和二氧化碳，从而有利于提高光合作用的效率。
5.（2020年天津等级考）研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析正确的是（ ）A．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B．该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D．与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素
乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
6.如图为某种植物在夏季晴天一昼夜内CO2吸收量的变化情况。判断正确的是( )A. 影响bc段光合速率的外界因素只有光照强度B. ce段下降主要是由于气孔关闭C. ce段与fg段光合速率下降的原因相同D. 该植物进行光合作用的时间区段是bg
影响bc段光合速率的外界因素有光照强度、温度等，A错误；ce段下降主要是由于气孔关闭使二氧化碳吸收减少，B正确；fg段光合速率下降的原因是光照强度下降，C错误；该植物进行光合作用的时间区段是ah，D错误。
7.如图为光合作用示意图，请根据该图回答下列问题(以下问题均用图中字母或相应文字回答)：(1)甲指光合作用的 ，乙指光合作用的 。(2)在炎热夏季中午，植物的“午休”现象发生的直接原因是 的供给不足。(3)在该过程中具有还原性的是 。若CO2停止供应，首先增加的是 。 (4)能量转换的过程是光能→ → _。(5)请写出光合作用的总反应式： 请写出E生成F的反应式： ____。(6)在D中，含量最少的是 ，含量最多的是 。
甲表示光反应阶段，乙表示暗反应阶段；A是水，B是氧气，C是[H]，D是色素分子，E是ATP，F是ADP和Pi，H是二氧化碳，I是五碳化合物，J是三碳化合物，L是有机物。
E(ATP)中活跃的化学能
L(有机物)中稳定的化学能
CO2＋H2O------------->(CH2O)＋O2
ATP---------->ADP＋Pi＋能量