高中生物必修一第五章第四节 光合作用1
高中生物《第五章 第四节 能量之源 光与光合作用》课件3 新人教版必修1
C1 a C2
AB段：弱光下， b 光合作用小于细胞呼吸 光照强度
O2 O2
CO2
CO2
CO2 吸 收 0 A B c
C1 a C2 b 光照强度
B点：光补偿点， 光合作用等于细胞呼吸
O2 CO2
CO2 吸 收 0 A B c
C1 a C2 b 光照强度
BC1段：强光下， 光合作用大于细胞呼吸
O2 O2
基粒 基质
(1)影响光合速率的因素（光强度）
CO2吸收值
表 观 光 合 速 率
真 正 光 合 速 率
CO2释放值
A
（光补偿点）
B
（光饱和点）
光强度
黑暗中呼吸作用强度
真正光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率
②光照强度 A点：光照强度为0时只进行
细胞呼吸，释放C02量 代表此时的呼吸强度 随光照强度增强，光 AB段： 合作用逐渐增强，C02 的释放量逐渐减少,因 一部分用于光合作用
净
B点：光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于
光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率
BC段： 随光照强度不断增强，光合作用不断增强
光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用 C点： 不再增强
（2）光强度
CO2 吸 收 量
C1
a
0 A
B：光补偿点
光补偿点：光合 作用吸收的CO2 和呼吸放出CO2 相等时的光强度。 b
CO2
CO2
第五节 光合作用
光能
6CO2 + 12H2O
叶绿体
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
进行光合作用的生物有哪些？ 自养生物 异养生物 1. 光合作用是不是细胞呼吸的逆反应？
高中生物讲义：必修I-5-4能量之源----光与光合作用
第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源----光与光合作用一、实验：绿叶中色素的提取和分离1、原理:(1) 利用色素溶于有机溶剂而不溶于水的性质，可以用无水乙醇、丙酮等有机溶剂提取绿叶中的色素。
(2) 利用各种色素在层析液中溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同的原理可以使各种色素在滤纸上相互分离，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
2、实验流程：(1) 提取色素：称重：称取5g新鲜绿叶剪碎：去掉叶柄和粗的叶脉研磨：加入少许SiO2、CaCO和10mL无水乙醇过滤：漏斗基部放单层尼龙布收集滤液：用棉塞将试管口塞严(2) 制备滤纸条：①将干燥的滤纸剪成略大于试管长度，略小于试管宽度的滤纸条，并在一端剪去两角②在距剪去两角的一端1cm处用铅笔画一条细的直线(3) 画滤液细线：①用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画线处均匀地画一条直的滤液细线②干燥后，重复画2-3次(4) 色素分离：①烧杯中倒入3 mL层析液② 将滤纸条有滤液细线的一端插入层析液中 ③ 用棉塞塞紧试管口(5) 观察结果：滤纸条上色素带有四条，分别是 素b 。
二、光合作用的发现：1.1771年普利斯特利实验 本实验缺点：缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。
2.1864年萨克斯实验(1) 本实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。
(2) 本实验为自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉，是否出现颜色变化(出现深蓝色)。
(由上到下)橙a ，黄绿色的叶绿3.1880年恩格尔曼实验⑴本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
（2）本实验中为自身对照，自变量为光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光），因变量为好氧细菌分布。
4.1941年鲁宾、卡门实验（1）本实验方法为同位素标记法。
⑵本实验为相互对照，自变量为标记物质（H218O与C18C2），因变量为Q的放射性。
2024-2025学年高中生物新教材同步必修第一册第5章第4节 第3课时 光合作用原理的应用
第3课时光合作用原理的应用[学习目标] 1.设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。
2.关注光合作用原理的应用。
1．光合作用的强度(1)概念：简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)意义：直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。
2．探究光照强度对光合作用强度的影响的实验3．影响光合作用强度的环境因素(1)确定依据：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料——水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。
因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。
(2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。
叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。
此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。
4．化能合成作用(1)概念：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的合成作用。
(2)实例 硝化细菌⎩⎪⎨⎪⎧ 能量来源：将氨氧化成硝酸释放的能量反应物：水和二氧化碳产物：糖类判断正误(1)植物的光合作用和细胞呼吸总是同时进行( )(2)能进行光合作用的生物是自养生物( )(3)自养生物都是利用光能把无机物转变成有机物( )答案 (1)× (2)√ (3)×解析 (1)植物细胞在黑暗条件下只能进行细胞呼吸，不能进行光合作用。
(3)自养生物可以是光能自养，也可能是化能自养，都能把无机物转变成有机物。
任务：探究光照强度对光合作用强度的影响1．本实验的自变量是什么？如何控制？提示 自变量是光照强弱。
通过调节光源与实验装置的距离来控制。
2．本实验的因变量是什么？检测指标是什么？提示 因变量是光合作用强度。
检测指标是相同时间内圆形小叶片浮起的数量。
3．水中圆形小叶片在强、中、弱不同光照条件下，分别呈现上浮、沉到水底的状况，原因及叶肉细胞的气体交换图分析如下：(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉到水底。
(新)人教版高中生物必修一第五章第四节光合作用的过程(光反应和暗反应)
CO2的固定
暗反应
co2+ C5
酶 叶基
2c3
ATP的合成：
酶
ADP+Pi + 光能
ATP
叶类薄
C3的还原
自产自消
[H] 、ATP
2C3
叶基、酶
(CH2O) + C5
知识补充：
光反应阶段
氧化型辅酶 Ⅱ
还原型辅酶 Ⅱ
酶
NADP＋ ＋ H＋ ＋ 2e－ 叶类薄 NADPH
简写为[H]
暗反应阶段
NADP＋ ＋ H＋ ＋ 2e－ 酶 NADPH 叶基 简写为[H]
+ O2
ATP的合成：
酶
ADP+Pi + 光能
ATP
叶类薄
光能
ATP中活跃的化学能
条件：[H]、 ATP、 多种酶 ❷暗反应
场所： 叶绿体基质
Ⅰ物质变化
CO2的固定
co2+ C5
酶 叶基
2c3
2c3
[H]
固 定
Co2
多种酶 参加催化C5来自ATPC3的还原
2C3
[H] 、ATP
叶基、酶
ADP+Pi
(CH2O)
× 命活动( )
3.结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止CO2 供应，叶绿体中C3和C5相对含量发生怎样的变化？
(1)停止光照：C3含量相对增加，C5含量相对减少。
(2)停止CO2供应：C3含量相对减少，C5含量相对增加。
光反应
水的光解：
【不需要酶的催化】
光
2H2O 叶类薄 4[H]
+ O2
原因是有氧呼吸第一阶段产物 2C3H4O3 进入线粒体，要消耗2ATP。
高中生物《第五章 第四节 能量之源 光与光合作用》课件5 新人教版必修1
叶绿体的分布 主要：叶肉细胞中 其他：幼嫩茎、果实等器官 的一些细胞中 保卫细胞
类囊体 极大地 扩展了 基粒 受光面 积
吸收光能的 色素分布于 类囊体的薄 膜上
外膜 内膜 分布有 类囊体 色素 基质 基粒
叶绿体亚显微
结构模式图
注意： 叶绿体的外膜、内膜、类囊体薄膜 都属于 生物 膜，基本支架都是 磷脂双分子层
绝大多数生物，活细胞所需能 量的最终源头是 来自太阳的光能 ， 将光能转变成细胞能够利用的化学 能的生理过程是 光合作用 。
第4节
能量之源——光与光合作用
• 捕获光能的色素和结构 • 光合作用的原理和应用
正常幼苗 能进行光 合作用制 造有机养 料
正常苗
白化苗
白化苗不 能进行光 合作用， 无法制造 有机养料
类胡萝卜素
叶绿素
3/4
蓝绿色 叶绿素b 黄绿色
1/4
色素的种类 叶绿素a
叶绿素
叶 绿 体 色 素
叶绿素b
胡萝卜素 类胡萝卜素 叶黄素
叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光
这些捕获光能的色素存在 在层析 含 色素种类 颜色 液中的 于细胞中的什么部位呢？ 量
溶解度
扩 散 速 度
主要 吸收 的可 见光
4、分离绿叶中的色素： 注意事项： ⑴滤纸条的放置： ①有滤液细线的一端朝下 ②下端应插入层析液中 ③滤液细线不能触及层析液 ⑵装置 加盖
滤纸上的滤液细线，为什么不能触 及层析液？
如果触及到层析液，细线上的 色素就会溶解到层析液中，而不 会在滤纸上扩散开来。
2、实验流程
观察记录
橙黄色
胡萝卜素 叶绿素a 叶黄素 黄色
光合作用原理的应用
• 探究：环境因素对光合作用强度的影响 • 增加农作物产量的措施之一
高中生物新教材必修一同步讲义 第5章 第4节 第2课时 光合作用的原理
第2课时 光合作用的原理[学习目标] 1.说明光合作用以及对它的认识过程。
2.掌握光合作用过程中的物质变化和能量变化。
1．光合作用的概念2．光合作用的反应式化学反应式：CO 2＋H 2O ――→光能叶绿体(CH 2O)＋O 2。
3．探索光合作用原理的部分实验时间/发现者 内容19世纪末科学界普遍认为，在光合作用中，CO 2分子的C 和O 被分开，O 2被释放，C 与H 2O 结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 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成糖1937年希尔(英国)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H 2O ，没有CO 2)，在光照下可以释放出氧气1941年鲁宾、卡门(美国)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源，H 218O ＋CO 2→植物→18O 2，H 2O ＋C 18O 2→植物→O 2，得出光合作用释放的氧全部来自水1954、1957年 阿尔农(美国) 在光照下，叶绿体可合成ATP ，这一过程总是与水的光解相伴随4.光合作用过程(1)光反应阶段 ①条件：有光。
②场所：类囊体薄膜。
③物质变化a ．将H 2O 分解为氧和H ＋，其中H ＋与NADP ＋结合形成NADPH 。
b ．使ADP 和Pi 反应形成ATP 。
④能量变化：将光能转化为储存在ATP 和NADPH 中的化学能。
(2)暗反应阶段①条件：有没有光都能进行。
②场所：叶绿体基质。
③过程(卡尔文循环)a ．CO 2的固定：C 5＋CO 2――→酶2C 3。
b ．C 3的还原：2C 3―――――→酶ATP 、NADPH(CH 2O)＋C 5。
④能量变化：NADPH 、ATP 中活跃的化学能变为有机物中稳定的化学能。
(3)光反应与暗反应之间的联系光反应为暗反应提供NADPH 和A TP ，暗反应为光反应提供ADP 和Pi 、NADP ＋。
判断正误(1)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应( )(2)光合作用中ATP 的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( ) (3)光合作用中ADP 的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( ) (4)光合作用过程中产生的ATP 可以为细胞内的各项生命活动提供能量( ) (5)14CO 2中14C 的转移途径是14CO 2→14C 3→14C 5→(14CH 2O)( ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×解析 (1)光反应阶段必须是在有光条件下进行，而暗反应阶段在有光无光条件下都能进行，但需光反应提供NADPH 和A TP ，故暗反应不能长期在无光环境中进行。
高中生物 人教版必修1第5章 第4节 光合作用与能量转化 影响光合作用的因素 总结
B
CO2
释 放 A’
量 A
C
阳生植物
阴生植物
光照强度
根据上表：阴生植物的光饱和点和 光补偿点低于阳生植物的原因？
阴生植物的叶绿素含量低，且叶绿素 a/b的值也低，导致光反应速率降低， 同时Rubp羧化酶含量也比阳生植物的 低，导致暗反应速率低，故阴生植物 的光饱和点和光补偿点均低。
13
练习
光照强度
光补偿点：植物达到光
合速率等于呼吸速率时， 所对应的光照强度。
总（真）
光合速率光饱和点：植物达到最
呼吸速率
大光合速率所需要的最
A
CO2 A:光合作用为0，只进行呼吸作用
小光照强度
释放
应用：①合理密植；
量
②阴雨天适当补充光
照，及时对大棚除霜消雾。 11
Ⅰ.影响光合作用强度的因素
CO2 吸收
量
C D
O
B
A
CO2 释放
量
E 光照强度
F
光照强度由O到E变化的过程中：
用面积表示
①细胞呼吸消耗的有机物是多少？
矩形SAOEF
②光合作用制造的有机物是多少？ ③此梯过形程SA中CDF积累的有机物是多少？
梯形SACDF－矩形SAOEF
即，梯形SDCBE－△SOBA
12
补充：阳生植物和阴生植物
CO2
吸
C’
2.如果光合强度用CO2的量表示，那么，“同化”、“固定”或“消 耗”CO2的量表示的是总光合强度，而“从环境（或容器）中吸收” 或“环境（或容器）中减少”CO2的量则指的是净光合强度。
3.如果光合强度用O2的量表示，那么“产生”或“制造”O2的量指 的是总光合强度，而“释放至容器（或环境）中”或“容器（或环 境）中增加”O2的量则指的是净光合强度。
人教版高中生物必修一第五章第4节《能量之源---光与光合作用》 教案
能量之源--光与光合作用一、教材分析本节是人教版高中生物必修1：《分子与细胞》第5章第4节的内容。
在此前章节中，我们已经学习了细胞中的有机物、细胞的结构和细胞器等知识。
这为本节知识的学习打下基础。
绿色植物通过光合作用合成有机物，为地球上多姿多彩的生命提供了氧气和养料。
因此，光合作用是细胞能量代谢中的重要学习内容，在高中生物知识体系中占有重要地位。
二、教学目标1、知识与能力阐述光合作用的基本过程分析影响光合作用的因素2、过程与方法通过探究活动不断提升获取信息、理解信息、分析、推理、评价及实验探究的能力3、情感态度价值观通过对光合作用影响因素的分析，形成把理论付诸实践，用知识服务社会的意识三、重难点1、重点植物光合作用的基本过程2、难点对影响光合作用因素的分析四、教法学法教师提供问题情境，引导学生自主思考后，小组成员讨论完善。
小组代表展学，其他成员补充完善。
注意利用典型例题即时强化巩固。
五、教学过程（一）导入1、据估计，地球上的自养植物一年中通过光合作用合成约4--5千亿吨有机物。
2、这些有机物中所含能量相当于10，000，000亿千瓦时的电能。
3、三峡电站2012年的发电量为1000亿千瓦时。
（通过数据，吸引学生兴趣，突出光合作用的重要性，引起学生对本节知识的重视）（二）光合作用的定义绿色植物通过_____，利用_____，把_________________转化成储存能量的_______，并释放出_______的过程。
播放flash动画，展示“光合作用的过程”（学生通过动画在头脑中形成整体印象，为分析过程打下基础）（三）光合作用的过程学生完成导学案“探究一光合作用的过程”相应内容1．完善光合作用的图解2．辨析光反应和暗反应过程光反应暗反应图解条件场所物质转化能量转化联系小组代表展示学习成果，其他成员进行补充、完善课后作业：结合光合作用的基本过程分析C3、C5、ATP、[H]在不同条件下的含量变化。
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• 例4 某研究组获得了水稻的叶黄素缺失突
变体。将其叶片进行了红光照射光吸收测 定和色素层析条带分析（从上至下），与 正常叶片相比，实验结果是 B • A．光吸收差异显著，色素带缺第2条 B．光吸收差异不显著，色素带缺第2条 • C．光吸收差异显著，色素带缺第3条 D．光吸收差异不显著，色素带缺第3条
实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用 好氧细菌可确定释放氧气多的部位； 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； 用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对 比实验； 临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。
恩格尔曼的第二个实验
好氧型细 菌
捕获光能的色素
• 绿叶中会有哪些种类的色素呢？ • 它们分别是什么颜色的？ • 各种色素在绿叶的含量相同吗？
实验：绿叶中色素的提取和分离
原理解读 (1)提取：叶绿体中的色素溶于有机溶剂而不 溶于水，可用无水乙醇等有机溶剂提取色素。 (2)分离：各种色素在层析液中溶解度不同， 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则 慢，从而使各种色素相互分离。
3.对绿色植物进行饥饿处理的暗室中安 装的工作灯最好是发什么颜色光的灯 绿色 管？
• 例3 下图表示叶绿体中色素的吸收光谱 （颜色深、浅分别表示吸收量多、 少）．甲、乙两图分别是 B • A．胡萝卜素、叶绿素的吸收光谱 • B．叶绿素、胡萝卜素的吸收光谱 • C．叶黄素、叶绿素的吸收光谱 • D．叶黄素、胡萝卜素的吸收光谱
方法与步骤 １．提取色素
• 称取5g左右的 鲜叶，剪碎，放入 研钵中。加少许的 二氧化硅（充分研 磨）和碳酸钙（防 止叶绿素分子被破 坏）与1
方法与步骤
２．制备滤纸条
方法与步骤 ３．画滤液细线
方法与步骤 ４．分离色素
２
太阳能 。 对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_______
例2
四种色素对光的吸收
叶绿体中的 色素提取液
春夏叶片为什么是绿色？ 而秋天树叶为什么会变黄？
蓝紫光、红光 叶绿素主要吸收___________ 蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收________
问题探讨
1.温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么 颜色的玻璃、塑料薄膜对蔬菜光合作 用最有利？ 无色 2.在阴雨天，温室内可用人工光源补充 光照。温室中使用的灯管以发什么颜 色光的灯管最节能？ 红色或蓝色
必修1 分子与细胞
第5章细胞的能量供应和利用
第4节 能量之源——光与光合作用
第18课时 能量之源——光与光合作用（1）
（捕获光能的色素和结构）
一、捕获光能的色素和结构
正常幼 苗能进 行光合 作用制 造有机 养料
正常苗
白化苗
白化苗 不能进 行光合 作用， 无法制 造有机 养料
因为有能捕获光能的色素
胡萝卜素 捕 获 光 能 的 色 素 类胡萝 卜素
(占1/4)
叶黄素 叶绿素a
叶绿素
(占3/4)
叶绿素b
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
实验中的注意事项
(1) 选材：应选取鲜嫩、颜色深绿的叶片，以保证含有较多 的色素。 (2) 提取色素：研磨要迅速、充分，且加入各物质的量要成 比例，以保证提取较多的色素和色素浓度适宜。 (3) 制备滤纸条：剪去两角，以保证色素在滤纸条上扩散均 匀、整齐，便于观察实验结果，否则，会形成弧形色素带。 (4) 画滤液细线：用力要均匀，快慢要适中。滤液细线要细、 直，且干燥后重复画一两次，使滤液细线既有较多的色素，又使 各色素扩散的起点相同。 (5) 色素分离：滤液细线不要触及层析液，否则滤液细线中 的色素分子将溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。
叶绿体 的结构
类囊体
基质
外膜 内膜 基粒
类囊体的薄膜上 捕获光能的色素分布在___________
类囊体的薄膜上和基质中 光合作用需要的酶分布在___________
叶绿体的功能
1、恩格尔曼实验 的结论是什么？
氧气是叶绿体释放出来 的，叶绿体是绿色植物 进行光合作用的场所
2、此实验设计有什么巧妙之处？
水绵
分析：这一巧妙的实验说明了什么？
• 例5 为证实叶绿体有放氧功能，可利用水绵和好 氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定 的条件，这些条件是： A • A 光照、无空气、临时装片有NaHCO3稀溶液 • B 光照、有空气、临时装片无NaHCO3稀溶液 • C 黑暗、有空气、临时装片无NaHCO3稀溶液 • D 黑暗、无空气、临时装片无NaHCO3稀溶液
• 例1 下图中①代表新鲜菠菜叶的光合色素纸层析结 果，则右图②所示结果最有可能来自于 • A．水培的洋葱叶 D • B．生长的柳树幼叶 • C．培养的衣藻 • D．秋冬的银杏落叶
下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情 况，以下说法不正确的是( ) D A．叶绿体中甲、乙、丙、丁四种色素都分布在类囊体薄膜 上 B．衰老叶片中甲、乙色素的含量显著减少 C．甲、乙、丙、丁四种色素均可溶于有机溶剂 D．丙、丁两种色素主要吸收红光和蓝紫光
• 例6.叶绿体是植物进行光合作用的场所。下 列关于叶绿体结构与功能的叙述，正确的 是( D ) • A.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 • B.H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在 基质中 • C.CO2的固定过程发生在类囊体薄膜上 • D.光合作用的产物——淀粉是在基质中合 成的