高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》二 光合作用的原理和應(yīng)用課堂教學ppt課件

這是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細胞》二 光合作用的原理和應(yīng)用課堂教學ppt課件，共41頁。PPT課件主要包含了葉綠體，CO2，CH2O，ATP，水的光解，NADPH和ATP，CH2O+O2，CO2+H2O，單位時間，原料消耗等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.光合作用的概念。閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,從物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化兩個角度,闡明光合作用的概念,寫出光合作用的化學反應(yīng)式。 (1)場所:綠色植物的________中。 (2)物質(zhì)變化:___和______轉(zhuǎn)化為有機物和____。 (3)能量轉(zhuǎn)化:______轉(zhuǎn)化為儲存在有機物中的化學能。 (4)化學反應(yīng)式。
CO2+H2O ________+O2
新知一　光合作用的概念和部分探索實驗
2.探索光合作用原理的部分實驗。 分析、討論教材“思考·討論：探索光合作用原理的部分實驗”,說出探究歷程中各位科學家的實驗過程及結(jié)論。 (1)19世紀末,科學界普遍認為:
(2)1928年,科學家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用,而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化為糖。 (3)1937年,希爾(英國)。
①研究過程: H2O O2 ②結(jié)論:____________________________________________。 (4)1941年,魯賓(美國)和卡門(美國)。 ①研究過程: 向植物提供
②結(jié)論:__________________________。 (5)1954年,阿爾農(nóng)(美國)發(fā)現(xiàn),在光照下,葉綠體可合成_____,這一過程總是與_________相伴隨。
光合作用釋放的氧氣來自水
離體葉綠體在適當條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣
新知二 光合作用的過程
2.聯(lián)系。
(1)光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供______________。 (2)暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供_________________。 3.總化學反應(yīng)方程式:_________
___________。
ADP、Pi和NADP+
新知三　光合作用原理的應(yīng)用
閱讀教材相關(guān)內(nèi)容,闡明光合作用強度的概念,列舉影響光合作用強度的因素,關(guān)注光合作用原理的應(yīng)用。 1.光合作用強度。 (1)概念:植物在_________內(nèi)通過光合作用制造_____的數(shù)量。 (2)表示方法:用一定時間內(nèi)_________或________的數(shù)量來定量表示。
糖類
2.影響光合作用強度的因素。 影響因素
閱讀教材本節(jié)最后一段內(nèi)容,說出化能合成作用的概念,舉例說明化能合成作用的過程。 1.概念。 生物體利用體外環(huán)境中的______________________的能量來制造有機物的過程。 2.硝化細菌的化能合成作用過程(如下圖所示)。
某些無機物氧化時所釋放
3.化能合成作用與光合作用最主要的區(qū)別是什么? 提示:能量來源不同。化能合成作用的能量來源于無機物氧化時所釋放的能量,光合作用的能量來源于光能。
1.希爾的實驗?zāi)芊裾f明光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水?能否說明水的光解與糖的合成不是同一個化學反應(yīng)? 提示:不能。不能。 2.魯賓和卡門的實驗中若只標記H2O中的O或只標記CO2中的O進行實驗,能否證明光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自水?為什么?
探究一　光合作用的概念和部分探索實驗
提示:不能。由于受技術(shù)手段的限制,不能證明O2中的O全部被標記。若只標記H2O中的O,不能證明光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自水。若只標記CO2中的O,則不能證明氧氣中氧元素的來源。 3.嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。 提示:
【例1】下列關(guān)于探究光合作用原理實驗的敘述,錯誤的是(　　)A.恩格爾曼利用水綿和好氧細菌為材料,證明光合作用 的場所是葉綠體B.希爾證明離體葉綠體在適當條件下可以發(fā)生水的光 解,產(chǎn)生氧氣C.魯賓和卡門用18O分別標記H2O和CO2,證明光合作 用產(chǎn)生的氧來自水D.阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)水的光解過程產(chǎn)生ATP答案:D
【例2】下圖為探究光合作用中氧氣來源的實驗示意圖,圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之比是(　　)
A.1∶2　　　　　　 B.2∶1C.8∶9 D.9∶8解析:氧氣中氧元素來源于水,所以A物質(zhì)是16O2, B物質(zhì)是18O2,即A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量之比為16∶18=8∶9。答案:C
1.光反應(yīng)階段。 (1)在下圖中用線段和箭頭標出光反應(yīng)的物質(zhì)和能量變化。
探究二 光合作用的過程
答案:如圖所示。 (2)根據(jù)標出的過程總結(jié)光反應(yīng)的條件和產(chǎn)物。 提示:條件有光照、色素和酶;產(chǎn)物有O2、NADPH和ATP。
2.暗反應(yīng)階段。 (1)請接著在上圖中標出暗反應(yīng)中CO2的固定和C3的還原過程。 答案:如圖所示。 (2)若用14C標記CO2中的C,則能在光合作用過程中的哪些物質(zhì)中檢測到放射性?請標出14C的轉(zhuǎn)移途徑。 提示:14CO2→2C3(只有一個14C)→(14CH2O)。
3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的聯(lián)系。 通過分析光反應(yīng)和暗反應(yīng)的物質(zhì)、能量變化,概述二者之間存在怎樣的聯(lián)系? 提示:光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH、ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+。 4.通過以上分析,歸納光合作用的實質(zhì)。 提示:合成有機物,儲存能量。
生命觀念——物質(zhì)與能量觀 (1)光合作用過程中,物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化密不可分。光反應(yīng)階段,光能被葉綠體內(nèi)類囊體薄膜上的色素捕獲后,將水分解為O2和H+等,形成ATP和NADPH,從而使光能轉(zhuǎn)化為ATP中的化學能。 (2)NADPH和ATP驅(qū)動在葉綠體基質(zhì)中進行的暗反應(yīng),將CO2轉(zhuǎn)化為儲存化學能的糖類。
【例3】(2022·廣東普寧)如圖為葉綠體結(jié)構(gòu)與功能示意圖,下列說法正確的是(　　) A.結(jié)構(gòu)A中的能量變化是光能轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADPH和ATP中活躍的化學能B.供給14CO2,放射性出現(xiàn)的順序為CO2→C5→甲→C3C.結(jié)構(gòu)A釋放的O2可進入線粒體中,參與有氧呼吸第二階段的反應(yīng)D.如果突然停止CO2的供應(yīng),短時間內(nèi)C3的含量將會增加
解析:光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中的化學能屬于光反應(yīng)階段的能量變化,發(fā)生在結(jié)構(gòu)A(葉綠體基粒)中,A項正確;供給14CO2,CO2首先與C5進行固定,形成C3,然后C3還原為有機物,故放射性出現(xiàn)的順序應(yīng)為CO2→C3→甲(有機物),B項錯誤;結(jié)構(gòu)A(葉綠體基粒)釋放的O2可進入線粒體中,參與的是有氧呼吸第三階段的反應(yīng),C項錯誤;如果突然停止CO2的供應(yīng),會導(dǎo)致C3的來源減少,而去路正常,故短時間內(nèi)C3的含量將會降低,D項錯誤。答案:A
【母題延伸】光反應(yīng)階段中,H2O中的H是如何成為NADPH中的H的?提示:H2O被分解產(chǎn)生H+,H+與NADP+結(jié)合形成NADPH?！纠?】正常生長的綠藻光照培養(yǎng)一段時間后,用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩住,此后綠藻細胞的葉綠體內(nèi)不能發(fā)生的現(xiàn)象是(　　)A.O2的產(chǎn)生停止B.ATP含量上升C.C5的生成減慢D.C3的還原減慢答案:B
【方法規(guī)律】光照與CO2濃度變化對C3、C5、ATP、(CH2O)合成量的影響 由于各種因素的變化,如溫度的高低變化、光照的強弱變化、CO2多少的變化會影響C3、C5、ATP、(CH2O)這些物質(zhì)的含量,通過下圖,遵照化學平衡的原理進行分析,可以獲得它們之間變化的關(guān)系(如下表所示)。
1.請結(jié)合圖解分析光照強度、CO2濃度、溫度等對光合作用的影響與應(yīng)用。 (1)光照強度。 ①A點:光照強度為0,此時只進行_________,CO2釋放量表示此時的_____________。?
探究三　光合作用原理的應(yīng)用
②AB段:光照強度增大,光合作用強度逐漸_________,CO2的釋放量逐漸減少(有一部分用于光合作用),此時細胞呼吸強度________光合作用強度。? ③B點:_______點,此時細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用。? ④BC段:隨著光照強度不斷增大,光合作用強度不斷______,在C點時______ ,C點對應(yīng)的光照強度稱為________。?
(2)CO2濃度。 CO2濃度對光合作用速率影響的分析,如圖所示。 圖中所示的光合速率為__________光合速率;A點為　　　__________,此時__________速率等于_________速率。?
(3)溫度。
光合作用是在酶催化下進行的,溫度直接影響酶的活性。 AB段:隨溫度的升高,光合作用強度逐漸　　　　。 BC段:與光合作用有關(guān)的酶活性　　　　,光合作用強度　　　　。
(4)礦質(zhì)元素。 礦質(zhì)元素是參與光合作用的　　　、　　　、____　 　、　　 等物質(zhì)的組成元素。如果缺乏,會影響光合作用強度。 2.植物在進行光合作用的同時,還會進行細胞呼吸。我們觀測到的光合作用指標,如O2的產(chǎn)生量是光合作用實際產(chǎn)生的總O2量嗎?為什么? 提示:不是。該指標是光合作用實際產(chǎn)生O2量與細胞呼吸消耗O2量的差值。
3.結(jié)合影響光合作用強度的因素思考,大田中應(yīng)如何提高作物的光合作用強度,提高產(chǎn)量。 提示:(1)合理密植、間作套種。 (2)大田要“正其行,通其風”。 (3)施用農(nóng)家肥,與雞舍連通等。 (4)根據(jù)植物的需肥規(guī)律,適時、適量地增施肥料。
凈光合速率及其表示方法 (1)凈(表觀)光合速率:綠色植物組織在有光的條件下,光合作用與細胞呼吸同時進行時,測得的實驗容器中O2的增加量或CO2的減少量。 (2)呼吸速率:綠色植物組織在黑暗條件下,測得的實驗容器中O2的減少量或CO2的增加量。 (3)真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
(4)常用表示方法。
①光合作用產(chǎn)生O2量=實測的O2釋放量+細胞呼吸消耗O2量 ②光合作用固定CO2量=實測的CO2吸收量+細胞呼吸釋放CO2量 ③光合作用產(chǎn)生的有機物量=有機物的積累量(增重部分)+細胞呼吸消耗的有機物量
(5)凈光合速率與真正光合速率的關(guān)系。
【例5】下列有關(guān)植物光合作用的應(yīng)用的敘述,錯誤的是(　　)A.雨天的大棚中，適當增加人工光照有助于提高光合作 用強度B.冬季晴天的中午在大棚中，適當增加CO2的供應(yīng)有助 于提高光合作用強度C.夏季雨天的農(nóng)田,升高溫度有助于提高光合作用強度D.立秋后的農(nóng)田,適當施用農(nóng)家肥有助于提高光合作用 強度
解析:夏季雨天光照強度較弱,此時限制光合作用的主要因素是光照強度,因此升高溫度不能明顯提高光合作用強度,反而使細胞呼吸增強,增加有機物的消耗,C項錯誤。 答案:C【母題延伸】 用大棚種植作物時,白天適當提高溫度,夜間適當降低溫度,有利于產(chǎn)量的提高。試說明原因。 提示:白天適當提高溫度可增強光合作用,增加有機物的產(chǎn)量;夜間適當降低溫度,可減弱細胞呼吸,減少有機物的消耗。
【例6】某綠色植物的CO2吸收量隨光照強度的變化如下圖所示。下列敘述正確的是(　　)A.曲線AB段表示綠色植物沒有進行光合作用B.曲線BC段表示綠色植物細胞呼吸不斷增強C.B點時植物光合作用強度等于細胞呼吸強度D.A點代表黑暗條件下,綠色植物無氧呼吸強度
解析:圖中A點光照強度為0,只能進行細胞呼吸,AB段隨著光照強度的增加,光合作用逐漸增強,但仍小于細胞呼吸,A項錯誤;曲線BC段表示綠色植物光合作用不斷增強,B項錯誤;B點為光補償點,此時植物光合作用強度等于細胞呼吸強度,C項正確;A點代表黑暗條件下,綠色植物的細胞呼吸強度,D項錯誤。答案:C
【方法規(guī)律】 解答光合作用相關(guān)曲線的基本步驟 (1)明標:即明確橫坐標和縱坐標所表示的含義。 (2)找點:即找出曲線中的起點、止點、頂點、交點和轉(zhuǎn)折點等關(guān)鍵點。例如,光照強度或CO2濃度對光合作用強度影響的曲線中,在光照強度為0時,曲線與縱坐標的交點表示細胞呼吸所釋放的CO2量或消耗的O2量;曲線與橫坐標的交點為光(或CO2)補償點,即表示光合作用強度與細胞呼吸強度相同時的光照強度(或CO2濃度)。
(3)析線:即找出曲線上升、下降或波動等變化趨勢,并找出變化的原因。例如,夏季一天中的光合作用曲線,往往會呈現(xiàn)“M”形變化,其“午休”效應(yīng)出現(xiàn)的原因是溫度過高導(dǎo)致部分氣孔關(guān)閉,使得CO2供應(yīng)不足。 (4)找因:在受多種因素影響時,找出曲線的限制因素。方法是對縱坐標或橫坐標畫垂線,或者只看某一條曲線的變化,從而將多因素轉(zhuǎn)變?yōu)閱我灰蛩?進而確定限制因素。