第四节 光合作用
第4节 光合作用与能量转化 第3课时 光合作用原理的应用
曲线点、 段
进行的生理过程
气体转移情况 对应的生理状态模型
① 只进行呼吸作用,对应
A点 的数值为该植物的② ______呼__吸__速__率____
吸收O2、释放CO2
AB段
呼吸作用、光合作用同时
进行且呼吸作用强度
吸收O2、释放CO2
③ 大于 光合作用强度
（续表）
曲线点、 段
进行的生理过程
气体转移情况 对应的生理状态模型
酶的② 最适温度 ,光合作用强度最大
BC段
随着温度升高,酶的活性③ 下降 50 ℃左右光合作用强度几乎为零
,光合作用强度④ 减小 ,
3.该图像在农业生产上有什么指导意义?
如图所示,在最适温度和光照强度下,测得甲、乙两种植物的光合速 率随环境中CO2浓度的变化情况,下列说法错误的是( B )。 A.植物乙比植物甲对CO2浓度变化更敏感 B.当CO2吸收量为c时,植物甲与植物乙合成有机物的量相等 C.d点时植物甲细胞内的C3含量比b点的高 D.适当降低光照强度,b点将向右移动
A.C-A为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率
B.C-B为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率
C.A-B为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率
D.实验过程中,乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定
活动2 探究CO2浓度对光合作用强度的影响 分析CO2浓度对植物CO2吸收量和释放量的影响曲线,与同学讨论并思考下列问题。
______对_ 照
实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的
移动距离对原实验结果进行校正。
3.请参照光照强度对某阳生植物CO2吸收量和释放量的影响曲线图,画出光照强度 对阴生植物CO2吸收量和释放量的影响曲线。
光合作用
1771年，普里斯特利 （英）的实验
1771年英国普利斯特利实验 （证明植物可以更新空气）
Ａ
思考题：
1、小鼠
Ｂ
光照下，一段时间后
生活、 蜡烛燃 烧需要 什么气 体？
2、这个
Ｃ
实验说 明什么 问题？
Ｄ
设计一个实验证明绿色植物在光 下制造淀粉。
1864年德国萨克斯实验 （证明绿叶在光下制造淀粉）
该实验的巧妙之处：
1．实验材料选用水绵和好氧性细菌。 因为水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察，用好氧 性细菌可确定释放氧气的部位。 2．选用黑暗并且没有空气的环境。 排除了氧气和光的干扰。
3．先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在 光下。 先选极细光束，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；用好氧细菌检测，能准确判断水 绵细胞中释放氧的部位。而后用完全曝光的水绵与之做 对照，从而再一次证明实验结果完全是光照引起的，并 且氧是由叶绿体释放出来的。
叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的 巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分 子，还有许多进行光合作用的酶。
光合作用的全过程
H2O O2
水在光 下分解
光能
叶绿体中 的色素
[H]
ATP
酶 ADP+Pi 还原
2C3
多种酶参 加催化
CO2 固定 C5
（CH2O）
光反应过程
暗反应过程
什 么 叫 光 合 作 用 ？
光合作用：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， 并且释放氧气的过程。
1664年(比利时 )海尔蒙特实验
海尔蒙特的结论:建造植物的原料是水
每天浇水， 五年后 土重100千克 树2.5千克 土减少了0.1千克 树重84.5千克, 增加了82千克
《第4节 光合作用与能量转化》教学设计教学反思-2023-2024学年高中生物人教版必修1
《光合作用与能量转化》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解光合作用的概念和过程，掌握光合作用中能量转化的原理。
2. 能够分析光合作用与能量转化之间的关系，了解绿色植物在生态系统中的作用。
3. 培养学生的观察、分析和解决问题的能力，提高实验操作技能。
二、教学重难点1. 教学重点：光合作用的过程、物质转化和能量转化。
2. 教学难点：如何将复杂的生物过程转化为易于理解的语言，以及如何通过实验验证光合作用的原理。
三、教学准备1. 准备教学用具：PPT、模型、实验器材等。
2. 准备学生用具：笔记本、笔、实验器材等。
3. 准备教材和相关参考资料，以便教师备课和学生自学。
4. 安排实验课程，确保实验器材和场地的安全性和可用性。
四、教学过程：1. 导入新课可以通过展示一些图片和视频，让学生们感受到绿色植物的重要性，从而引出光合作用的概念。
也可以通过一些趣味性的小故事或者小游戏来吸引学生的注意力，激发他们的学习兴趣。
2. 讲授光合作用的过程在这一部分，可以通过一些简单的实验和图片来帮助学生理解光合作用的过程。
可以让学生们亲手操作一些简单的实验，例如利用绿叶进行光合作用实验，观察实验结果。
同时，可以给学生们讲解光合作用的各个阶段，包括光反应阶段、暗反应阶段等。
3. 能量转化与储存光合作用不仅能够将太阳能转化为化学能，而且能够将有机物中的化学能转化为生物体可以利用的能量。
在这一部分，可以通过一些实例和图片来帮助学生理解能量转化和储存的过程。
同时，也可以让学生们思考光合作用对于生物体的重要性，以及光合作用在生态系统中的作用。
4. 小组讨论与展示让学生们分成小组，针对光合作用在生态系统中的作用、光合作用与人类的关系等话题进行讨论。
学生们可以在小组内分享自己的想法和观点，也可以听取其他同学的看法。
讨论结束后，每个小组需要选派一名代表进行展示，分享小组的讨论成果。
5. 总结与作业在课程结束时，教师需要对本节课的内容进行总结，帮助学生梳理知识点。
第四节——光合作用(共21张PPT)
光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）；
呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）
曝光
蓝色
遮光
无变化
结论：绿色叶片中光合作用中产生了淀粉
实验五 1880年 恩格尔曼实验
ATP的水解:ATP ADP+Pi+能量
HNO2
HNO3+能量
暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
4、下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（
2C3
（CH2O）
1648年 海尔蒙特实验
[H]和ATP
三、化能合成作用
—— 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的合成作用
硝化细菌的化能合成：
NH硝3化细菌 HNO2+能量
HNO硝2 化细菌
自养生物 HNO3+能量
6CO2+6H2O 能量 2C6H12O6+ 6O2
比较光合作用、呼吸作用
光合作用
场所
叶绿体
条件
光
①CO2的固定：
酶
CO2+C5
2C3
②C3的还原：
2C3
[
H
]
A 酶
T
（P CH2O）
能量转换 光能→ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能
联系
光反应为暗反应提供了[H]和ATP； 暗反应为光反应提供ADP和Pi、NADP+。
1、光合作用的过程包括光反应和暗反应。光反应
能够为暗反应提供的物质是（ ）A
糖类等有机物中稳定化学能
光反应能够为暗反应提供的物质是（ ）
CO2+C5
(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。
光合作用
捕获光能的色素分布在_类__囊_体__的__薄_膜__上
（一）叶绿体的结构
外膜: 内膜: 基质:暗反应的
场所。
基粒:由类囊体（单层膜）堆叠而成， 分布着光合色素，光反应的场所。
类囊体膜（光合膜）：
基 质
类 囊 体 腔
（二）叶绿体的功能
装片中好氧细菌向叶绿体被 光束照射到的部位集中。
装片中好氧细菌分布在叶绿体 所有受光部位的周围。
3、与光合作用光反应有关的是（ A ）
①H2O
②ATP ③ADP
④CO2
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
4、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件
素 叶绿素b
素
功能：吸收、传递和转化光能
特性：不溶于水，只溶解于有机溶剂
色素的种类
颜 含 溶解 扩散 吸收光 作 色 量 度 速度 的颜色 用
叶绿素（占 叶绿素a
蓝 绿
总量的
最 多
较低 较慢 红橙光
吸 收
3/4）
叶绿素b
黄 绿
较 多
蓝紫光 最低 最慢
传 递
胡萝卜 类胡萝卜素 素
橙 黄
最 少
最高 最快
防止色素直接溶解到 层析液中
一、捕获光能的色素和结构
胡萝卜素
捕 类胡萝 （橙黄色）
获 光
卜素 叶黄素 (占1/4) （黄色）
能
的
叶绿素a
色 叶绿素 （蓝绿色） 素 (占3/4) 叶绿素b
（黄绿色）
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
类
胡 萝
胡萝卜素
卜 叶黄素
种类 素
关
叶 叶绿素a
于
第4节 光合作用与能量转化 第2课时 光合作用的原理和化能合成作用
课堂思学区 学习反思 评价检测
一、光合作用的概念
1.概念
光合作用是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。
(1)场所:① 叶绿体 。
(2)能量来源:② 光能
。
(3)反应物:③ 二氧化碳和水
。
(4)产物:④ 有机物和氧气 。
(5)实质:⑤ 合成有机物,储存能量
三、光合作用原理
1.填写图中序号a~d所代表的物质或结构⑫_a_:_O_2_;_b_:_N_A_D_P_+_;_c_:_A_D_P_+_P_i_;_d_:_C_5 。 2.图示Ⅰ过程是⑬___光__反__应_____阶段。 (1)场所:⑭__[_e_]_类__囊__体__薄__膜___上。 (2)条件:光、色素和酶等。
5.下图表示叶绿体的结构和功能,请回答下列问题。
(1)与光合作用有关的色素分布在图中[②] 类囊体薄膜 上。 (2)光反应是在 类囊体薄膜 上进行的,暗反应是在[⑧] 叶绿体基质 中进行 的。
。
2.反应式 CO2+H2O
⑥__(_C_H_2O_)_+_O_2______
二、探索光合作用原理的部分实验
科学家
实验过程或依据
实验结论
19世纪末
科学界普遍认为,在光合作用中
,CO2分子的C和O被分开,O2被释放 甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能
,C与H2O结合成甲醛,然后甲醛分子 通过光合作用转化成⑦_____糖________
A.1∶2 B.2∶1 C.8∶9 D.9∶8
分析总结光合作用过程 活动2 观察下图,梳理光合作用过程相关问题
1.完成下列表格 比较项目 需要条件
高中生物必修一第五章第四节能量之源-光与光合作用
第四节能量之源-光与光合作用一、捕获光能的色素1.实验：绿叶中色素的提取和分离①绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。
②色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。
③实验过程中加入少许的二氧化硅和碳酸钙，二氧化硅有助于充分研磨，碳酸钙可以防止研磨中色素被破坏。
2.分类叶绿素a（蓝绿色）叶绿素（含量约占3/4）绿叶中的色素叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）类胡萝卜素（含量约占1/4）叶黄素（黄色）①最上层的是：胡萝卜素；②最下层是：叶绿素b；③最宽的色素带是：叶绿素a；3.叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要存在于叶绿体中。
【习题一】下列关于光合色素的叙述，错误的是（）A．叶绿素a和叶绿素b都含镁元素B．胡萝卜素在层析液中的溶解度最大C．叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光D．植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光【分析】1、叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素，是光合作用的场所．主要由叶绿体外被、类囊体和基质三部分构成，其中类囊体包括基粒类囊体和基质类囊体．光合色素都存在于叶绿体的类囊体膜上．2、叶绿素的组成元素为C、H、O、N、Mg．类胡萝卜素不含Mg．3、分离色素原理：各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素．溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢．滤纸条从上到下依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b．【解答】解：A、叶绿素a和叶绿素b都含镁元素，类胡萝卜素不含Mg．A正确；B、胡萝卜素在层析液中的溶解度最大，在滤纸条上扩散的最快，B正确；C、叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确；D、植物呈现绿色是由于，叶绿素几乎不吸收绿光，绿光被反射回来的缘故，D 错误。
故选：D。
【习题二】为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，如图为滤纸层析的结果（I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）．下列叙述正确的是（）A．强光下的幼苗相比正常光照下的绿色更深B．强光照可能抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成C．四种色素在层析液中溶解度大小是I＜Ⅱ＜Ⅲ＜ⅣD．色素分离过程中如果滤液线触及石油醚，会缩短得到四条色素带的时间【分析】析题图：滤纸条从上到下依次是：Ⅰ胡萝卜素、Ⅱ叶黄素、Ⅲ叶绿素a（最宽）、Ⅳ叶绿素b（第2宽），色素带的宽窄与色素含量相关．强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照．【解答】解：A、根据题图来看：强光照导致了该植物叶绿素含量降低，绿色变浅，A错误；B、强光照和正常光照相比，明显叶绿素含量降低，类胡萝卜素含量增加，可见强光照可抑制叶绿素的合成，促进类胡萝卜素的合成，B正确；C、四种色素在层析液中溶解度大小是I＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅳ，C错误；D、素分离过程中如果滤液线触及石油醚，色素会溶解在层析液，D错误。
人教版高中生物必修一优质课件：第五章第4节《能量之源——光和光合作用》(共73张PPT)
（三）光合作用的过程：
1、写出光合作用的总反应式： 2、根据是否需要光，光合作用的过程可以 概括地分为 光反应 和 暗反应 两个阶段。 3、读懂教材103页光合作用过程的图解 4、填表比较光合作用过程中的两个阶段
光合作用的反应式：
CO2+H2
O*
* （ CH O ） +O 2 2 叶绿体
光能
6CO2+12H2O
请分析光下的植物突然停止光照后，其体 内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？ C3 ↑ [H] ↓ 停止 光反应 还原 光照 停止 ATP↓ 受阻 C5 ↓
2C3 请分析光下的植物突然停止 CO2的供 供氢 应后，其体内的 C 化合物和 C 化合物 5 3 CO2 [H] 的含量如何变化？ 酶 供能 C↓ 5 C ATP 固定 3 CO2 ↓ （ CH O ） 停止 2 C5 ↑
恩格尔曼实验的巧妙之处
选材好。 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。 设计妙。 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，叶绿体上可分为有光照和无 光照的部位，相当于一组对照实验。
叶绿体的功能 叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜
开始时 5年后 实验前后 的差值 柳树的 2.3kg 76.7kg +74.4kg 质量 干土的 90.8kg 90.7kg －0.1 kg 质量
结论：植物的物质积累不是 来自于土壤，而是完全来源 于水。
直到18世纪中期，人们一直以 为只有土壤中的水分是植物建造自身 的原料，而没有考虑植物能否从空气 中得到什么。
2.暗反应阶段 场所： 叶绿体的基质中 [H] 、ATP 条件： 多种酶、
CO2的固定：CO2＋C5
第五章第四节
（08广东）提取光合色素，进行纸层析分离，对该实 验中各种现象的解释，正确的是
A.未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B.色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C.提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b
D.胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在提取液中的 溶解度最高
C
关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确 的是 A.可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素 B.叶绿体中色素能够分离的原因是在不同色素在层析液 中的溶解度不同 C.研钵中加入二氧化硅、碳酸钙和绿叶后直接用杵棒进 行研磨，不用作任何处理 D.滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠
ห้องสมุดไป่ตู้
B
（2011年江苏卷）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 变式：若改为蓝紫光照射光呢？
A
3、1779年，荷兰，英格豪斯： 植物在光和绿叶条件下才能更新空气 4、1785年，绿叶在光下放出氧气，吸收二氧化碳 5、1845年，德国，梅耶，光合作用把光能转化成化 学能储存。 6、1864年，德国，萨克斯
（置于暗处几小时）
证明：绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
6、1864年，德国，萨克斯 （1）暗处理的目的是？ 消耗叶片中的营养物质 （2）仅对实验用的叶片暗处理还是整个植株暗处理？ 整个植株暗处理，防止有机物运输影响显色反应。 （3）该实验的实验组和对照组分别是？ 实验组：曝光 对照组：遮光 （4）实验用叶片光合作用时留在植株上还是取下来 光合作用？ 留在植株上，保证其他生活条件正常。 （5）为了更好的观察颜色变化，碘蒸气处理前最好 经过什么处理？ 酒精脱色，使叶片含有的叶绿素溶解到酒精中
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
种类
叶绿素a 叶绿素b
胡萝卜素 叶黄素
色素本身的颜色 选择吸收光能
蓝绿色
红橙光 蓝紫光
黄绿色
橙黄色 黄色
蓝紫光
不同颜色的叶片
影响光合作用的因素之—光照强度
酶的活性而影响光合作用速率。
安溪第六中学
杨凌志
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
方法与步骤 4：分离色素
叶绿体色素分离后的结果
3、色素的种类
胡萝卜素（ 橙黄色） 类胡萝卜素
(1/3)
胡 爷
叶黄素（黄 色）
爱
叶绿素a(蓝绿色)
叶绿素
(2/3)
币
叶绿素b（黄绿色）
光谱仪测定的叶绿素的吸收光谱
实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜 素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。
光照强度
指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的能 量来量度，单位勒克斯（Lx）。
光合作用强度ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
指光合作用的强弱，也称“光合强度”、“光合 速率”。可以通过测定一段时间内原料消耗或产物生 成的数量来定量的表示。
定义：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的合成作用 。
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数 种类的细菌。
2NH3+3O2 2HNO2+O2
硝化细菌 硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量 C6H12O6+ 6O2+6H2O
6CO2+12H2O
能量 酶
实验：绿叶中色素的提取和分离
实验原理：
1）色素易溶于有机溶剂（用无水乙醇可将叶绿 体中的色素提取出来） 2）各种色素在层析液中的溶解度不同，随层析 液在滤纸条上的扩散速度不同而分离
实验材料：
新鲜的绿叶、无水乙醇、干燥的定性滤纸、 层析液
实验步骤演示
实 验 步 骤 归 纳 如 下：
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 (中和细胞中的 酸，防止镁从叶绿素 分子中移出)与10ml无 水乙醇。在研钵中快 速研磨。将研磨液进 行过滤。
第4节：光与光合作用
1854年,萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时
曝光 遮光
2小时
碘蒸汽
同位素标记法
12C、14C 1H、 3H 14N、15N
32S、35S
31P、32P
16O、18O
用同位素标记的化合物，化学性质不变，也可以参与生物 体内的生化反应。科学家通过特殊的放射性显影仪器追踪放 射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的过程。
A
B
光合作用过程分析：
ADP+ Pi
形成ATP
酶
2C3
多种酶
CO2
CO2的固定
ATP
水的光解
[H]
C3的还原
C5 H2 O
H2O O2
（CH2O）
CO2 + H2O
光能 叶绿体
(CH20) + O2
二、影响光合作用强度的因素
1、光照强度
2、二氧化碳浓度
3、温度
4、必需矿质元素 5、水分的供应 6、多因子对光合速率的影响