1-5-4 能量之源-光与光合作用2(光合作用的原理和应用)
高三生物一轮复习 必修1 5-4 能量之源——光和光合作用
含光合色素
叶 绿 体 含光合酶
分布在类囊体的薄膜上， 即位于基粒上
位于基粒上 （少量） 位于基质中 （大量）
二、光合作用的探索历程
1642年 海尔蒙特
思考：1.分析实验前后柳苗和干土的重量有何 变化？ 柳树增重74.4kg，土壤只减少0.1kg 2.海尔蒙特通过此实验得出柳苗的增重只是来自于水， 你认为他忽视了哪些因素？ 忽视了空气、光照等因素
实验发现：植物只有在光下才 可以更新空气；植物只有绿叶 才能更新污浊的空气。
光照 产生气体 暗处 不产生气体
英根豪斯实验示意图
思考：英根豪斯当时为什么只得出植物在光下更新 空气，而没有得出产生了氧气？
受当时科学技术发展的制约（还未能搞清楚空气的成分）
1864年
萨克斯
思考：1.1864年萨克斯欲探究光合作用的产物中有 淀粉。现提供一盆正常生长的绿色植物，黑纸片，酒 精、碘液等材料，小组讨论后，请帮助他设计该实验， 叙述其实验过程。
酒精脱色
2.请与萨克斯的实验 （实验过程如右图)比 较，找出你实验中的不 足，并完善你的实验设 计方案。
暗处理几小时
滴加碘液 一 半 遮 光 一 半 曝 光
萨克斯实验示意图
①植物先进行暗处理几小时，目的是什么? 消耗掉营养物质
酒精脱色是脱掉绿叶中什么成分?
色素 避免对实验干扰
碘液染色的目的是什么? 检测是否有淀粉产生
反应式及元素去向
CO2+ H2O*
• • • • • • • • • •
光能 叶绿体
(CH2O)+O2*
1、氧：H2O-------O2 CO2---------(CH2O） 2、碳：CO2-----C3--------(CH2O) 3、氢：H2O-----[H]--------(CH2O) 联系呼吸作用看元素的去向： C:CO2----C3-----(CH2O)-----C3H4O3-----CO2 O:H2O------O2-------H2O H:H2O------[H]-------(CH2O)----[H]-----H2O 能量的转化 热能 光能-----ATP----------(CH2O）------ATP
5.4光合作用的原理和应用教案2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1
《光合作用的原理》教学设计一、教学内容分析《光合作用的原理》是人教版高中《生物学·必修1·分子与细胞》第5章“细胞的能量供应和利用”的第4节第2课时内容，分为光合作用的原理和应用两部分，根据学情计划分别用两个课时完成。
主要的目的是认识细胞生命活动中物质和能量的统一，探索该过程中发生的物质变化和能量转化。
结合本章第3节“细胞呼吸的原理和应用”，共同体现生命系统的物质与能量观。
二、学情分析授课对象是高一学生，学生通过对前面知识的学习已经了解了光合色素、叶绿体的结构、酶、ATP等相关知识，在初中阶段的学习已经对光合作用有了大体的认识，如“光合作用制造氧气，制造营养”，但是学生对光合作用详细的过程有待深入探究。
高中学生具备了一定的观察、认知能力以及小组合作能力，分析思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善。
所以在教学过程中，应创设学生活动的机会，并进行适当的引导，让学生成为学习活动的主体。
三、教学目标及重难点《普通高中生物学课程标准（2017年版）》明确要求学生能“从物质和能量的视角，探索光合作用，阐明光合作用过程中贯穿的物质和能量变化”。
因此，物质与能量观是“光合作用的过程”教学要向学生渗透和阐释的一项重要的生命观念。
依据上述要求，结合学生学情，制订本节课的教学目标如下。
（1）阐明光反应和暗反应阶段的物质和能量变化；认同细胞生命活动过程始终贯穿着物质和能量的变化，形成物质和能量观等生命观念。
（2）分析科学史资料，在问题串的驱动下不断进行小组合作探究，进行光合作用概念的模型建构，深化对概念的理解，培养搜集处理信息以及表达交流能力，发展科学思维。
（3）课外查阅资料和搜集信息，将课堂探究与课外探究相结合，对现实问题进行科学分析，学会科学解决现实生活中的问题，担负社会责任。
四、教学策略本节课通过分析科学家研究光合作用的科学史资料，在问题串的不断驱动下，引导学生自主建构光合作用的概念模型，理解光合作用的原理，提高学生解决问题的能力，发展学生的科学思维。
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。
1.5.4 能量之源--光与光合作用(二)光合作用的原理和应用
O2 4[H]
酶 还 原 能
2C3
固定
CO2
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
多种酶 C5 (CH2O)
光反应
暗反应
光反应和暗反应的比较
光反应 场所 条件 物质 变化 能量 变化
联系
基粒片层结构薄膜
暗反应
叶绿体基质中
光、色素、酶、水、ADP Pi [H]、ATP、酶、 CO2 、C5 色素、 [H]、ATP、 水的光解 ATP的生成 ATP的生成 CO2的固定 C3的还原 ATP中活跃的化学能→ ATP中活跃的化学能→ 中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能
条件 停止光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO 停止CO2供应 光照不变 CO2供应不变 O)运输受阻 (CH2O)运输受阻 C3
增加 减少 增加
C5
下降 增加 减少
［H］和ATP
O)合成 (CH2O)合成 量
减少或没有 减少或没有 减少
减少或没有 增加 增加
原料和产物的对应关系： 原料和产物的对应关系： C CO2 H2O （CH2O） H ） O CO2
光能
光合作用的过程
依据反应过程是否需要光能 依据反应过程是否需要光能
光反应 暗反应
有光才能反应 光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 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？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 有光、 有光、无光都能反应
光反应
H2O
水在光下分解
条件： O2 • 条件： 光、酶、色素 场所： 场所： 类囊体的薄膜上
例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间 的浓度（温室大棚）， ），增加光照时间 适当提高 和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。 和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。
潍坊一中学案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（二）二光合作用的原理和应用编制：王奉审核：王煦光课前预习学案预习目标：1．说明光合作用的概念。
2．理解光合作用的过程。
3．尝试探究影响光合作用强度的环境因素预习内容：一、根据光合作用的探索历程，用自己的话总结何为光合作用？能用一个化学反应式表示出来吗？二、阅读课本P103-104回答1.光合作用分和两个反应阶段，分类依据是。
2．光反应阶段：条件：场所：物质变化：能量变化：3．暗反应阶段：条件：场所：物质变化：能量变化：三、从光合作用的原料、条件分析有哪些外界的影响因素会影响光合作用的强度？预习疑惑（将预习中不明白的问题记录下来）课堂探究学案学习目标：1．光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系2．光合作用原理的应用重点难点：1．光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系2．光反应和暗反应中物质和能量的变化3．影响光合作用的因素教学过程：知识点一、光合作用的概念一、自主学习1．光合作用的概念：2．总结归纳光合作用的反应式：（原料、产物、场所和条件）知识点二、光合作用的过程一、自主学习：1．画出光合作用过程的图解：二、合作探究：2．将植物由光照状态转为黑暗后，叶绿体中的C3和C5会发生怎样的变化？由黑暗转为光照后，C3和C5又是怎样变化的？用曲线表示两种条件下二者的变化。
三、例题分析：例1．科学家用含有14C的二氧化碳追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是A．二氧化碳→叶绿素→ADP B．二氧化碳→叶绿体→ATPC．二氧化碳→乙醇→糖类D．二氧化碳→三碳化合物→糖类例2．右图为叶绿体亚显微结构简图，下列叙述中错误的是A．[1]、[2]均为选择透过性膜B．把光能转变为活跃的化学能在[3]上进行C．把活跃的化学能转变为稳定的化学能在[4]中完成D．与光合作用有关的酶只分布在[4]上例3．光照下正常生长的某绿色植物，若光照突然停止，其他条件不变，则短时间内叶绿体中C3合成量的变化为（横坐标为时间，纵坐标为合成量）知识点三、影响光合作用的因素一、合作探究1.光照强度①分析A、B、C、m、n所代表的的意义②AB段和BC段呼吸作用和光合作用的大小关系如何2、CO2浓度分析A、B点的所代表的意义：3、温度温度主要靠影响什么来影响光合作用的强度？请自己画出坐标图二、例题分析例4..下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2吸收和释放的情况。
光合作用的原理和应用课件
光反应的反应方程式为光合作用方程式， 从太阳光中获得能量。暗反应的能量来 自光反应释放的ATP。
光合作用的影响因素
光强度
植物需要足够的光照才能进 行光合作用。
二氧化碳浓度
光合作用需要充足的二氧化 碳供应。
温度
适宜的温度有利于酶的活性， 从而促进光合作用。
光合作用在生态系统中的作用
光合作用的原理和应用
光合作用是植物制造自己所需食物的过程。它的目的是将光能转化为化学能， 通过将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。
光合作用的原理和步骤
1
步骤
2
光合作用分为光反应和暗反应两个阶段，
ห้องสมุดไป่ตู้
其中光反应在光合体内进行，暗反应发
生在叶绿体质体中。
3
原理
光合作用利用叶绿素吸收光能并传递给 光合色素，产生高能电子。
光合作用是地球上所有生态系统的基础，植物通过光合作用产生的氧气和食 物维持了整个生态系统的平衡。
光合作用在农业和能源领域的应用
农业
光合作用为农作物提供能量，是农业生产的关键。
能源
利用光合作用原理，太阳能电池板可以转化太阳能 为电能。
结论
光合作用是地球上最重要的生物化学过程之一，不仅维持了生态系统的平衡， 还在农业和能源领域发挥着重要作用。
高中生物人教版必修一导学案：5.4-光合作用的原理和应用(二)
第五章第四节能量之源——光与光合作用（二）【教学目标】1.说明光合作用以及对它的相识过程。
2.简述出光合作用的原理、原料、产物、条件和反应场所。
【教学重点】1.光合作用的探究历程。
2.光合作用的过程、反应场所、原料、产物和反应条件。
【教学难点】1.光合作用的发觉及探讨历史。
2.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
【课时支配】 3课时第2课时【教学过程】导入：同学们，通过初中生物课的学习，我们已经知道，植物的每一片绿叶就似乎是一个“绿色工厂”，源源不断地生产着有机物，绿色植物生产有机物的过程是通过什么生理过程完成的呢？完成这项生理过程的场所是哪里？反应物、生成物以及反应条件分别是什么？带着这些疑问，我们今日来共同学习光合作用的相关学问点。
进而绽开本节内容。
自主学习一：请同学们细致默读课本P101--102页“光合作用的探究过程”部分内容。
完成下列填空：1.公元前3世纪，古希腊哲学家亚里士多德认为：植物生长所需的物质全来源于土中。
2.1648年，海尔蒙特（比利时）做了盆栽柳树称重试验，得出柳树生长所需的养分物质是从水中获得。
他没有相识到空气中的物质参加了有机物的形成。
3.1771年，英国的普里斯特利做了一个出名的试验，通过试验他得出了结论：_________________________________________________________。
但他并没有发觉光的重要性。
4.1779年，荷兰的英恩豪斯证明5.1785年，由于发觉了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是______________________，汲取的是_____________________________。
6.1804年，法国的索叙尔通过定量探讨进一步证明二氧化碳和水是植物生长的原料。
7.1845年，德国的梅耶依据能量转化与明确指出8.1864年，德国的萨克斯发觉光合作用产生淀粉。
他做了一个试验，通过试验，胜利的证明9.1880年，美国的恩格尔曼发觉叶绿体是进行光合作用的场所，氧是由叶绿体释放出来的。
光合作用的原理和应用ppt课件
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 硝化细菌 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 硝化细菌 2HNO3+能量
化能自养生物 （硝化细菌、铁细菌等）
光能自养生物 （如绿色植物、蓝细菌）
能量
6CO2+6H2O
六、影响光合作用强度的因素及其应用
六、影响光合作用强度的因素及其应用
内部因素1：叶龄
在一定范围内，随幼叶的不断 生长，叶面积不断增大，叶绿体 不断增多，叶绿素含量不断增加， 光合作用强度不断增加
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时 可降低其呼吸作用消耗有机物
六、影响光合作用强度的因素及其应用 内部因素2：叶面积指数
总光合 O2的产生/生成量
净光合
有机物的产生/制造量
CO2的吸收量 O2的释放量 有机物的积累/剩余量
呼吸
黑暗下CO2的释放量 O2的消耗/利用量(黑暗下O2的吸收量) 有机物的消耗量
六、影响光合作用强度的因素及其应用
实验原理
叶片含有空气上浮
抽气 叶片下沉 光合作用产生O2
O2充满细胞间隙
叶片上浮
B
C.鲁宾和卡门用同位素示踪的方法发现了光合作用中氧气来自水
D.阿尔农发现在光照下,叶绿体可合成ATP,并发现该过程总与水的光解相伴
2.下列叙述不正确的是( )
A.有氧呼吸过程中产生的[H]与氧气结合生成水分子，释放大量的能量
B.线粒体的内膜和基质中都能生成[H]
B
C.光合作用光反应阶段产生NADPH是在叶绿体的类囊体薄膜上完成的
光合作用2--光合作用的原理和应用
碳的转移途径：
（CH2O）
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H2O 光 A B C D G F CO2
E+Pi H I
J
水 色素 Ｏ2 ①图中A是______,B 是_______, 它来自于______ 的分解。 基质 部位，用 [H] ，它被传递到叶绿体的______ ②图中C是_______ 用作还原剂，还原C3 于____________________ 。 色素吸收 ATP，在叶绿体中合成D所需的能量来自的光能 ③图中D是____ ______ C3化合物 糖类 ④图中G________,F 是_____________ C5化合物 是__________,J 光反应 ， H为I提供__________ [H]和ATP ⑤图中的H表示_______
光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？ 如何来检测？
分泌蛋白的合成与运输 科学家用３Ｈ标记亮氨酸注射给豚鼠的胰腺细胞以 合成蛋白质。然后每隔一段时间进行检测和观察。
117分钟后
17分钟后
细胞外
高尔基体 内质网 核糖体
3分钟后
——同位素标记法
同位素标记法
放射性同位素可用于追踪物质的运 行和变化规律。用放射性同位素标记 的化合物，其化学性质不变。科学家 通过追踪放射性同位素标记的化合物 ，可以弄清化学反应的详细过程。这 种科学研究方法叫做同位素标记法
三、光合作用与呼吸作用
1．光合速率与呼吸速率
(1)呼吸速率的表示方法：植物置于黑暗环境中，测定 实验容器内CO2增加量、O2减少量或有机物减少量。 (2)净光合速率和真正光合速率： ①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收 量或有机物积累量表示。 ②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固
5.4.2能量之源—光与光合作用
光合作用的实质 物质变化：把简单的无机物转变 为复杂的有机物
能量变化： 把光能转变成储存在
有机物中的化学能
物质变化：无机物
能量变化： 光能
转变
有机物
转变
糖类等有机物中的 化学能
三个来源
光合作用的意义
完成了自然界中规模巨大的物质转变，为绿色 植物本身及为人类和动物直接或间接地制造了 有机物。
物质来源（绿色工厂）
§4
能量之源——光与光合作用
1940年，美国科学家鲁宾、卡门同位素标记 实验：
光合作用释放的氧气全部来自于水 20世纪40年代，美国科学家卡尔文的实验：
CO2中的碳在光合作用中转化成有机物 中碳的途径---卡尔文循环
二、光合作用的原理和应用
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把 CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并 释放出O2的过程。 表达式 CO2+H2O
C
D
2、某绿色植物呼吸和光合作用最适的T分别为250C和300C，开始的T为
25，当变为300C时，a、c、d分别怎样移动?(上图）
答：a点向上移，c点向左移，d点向上移
暗反应阶段
条件： [H] 、ATP、酶 酶 CO2的固定：CO2＋C5 物质变化 酶 C3的还原： 2C3
ATP [H] 、
场所： 叶绿体的基质中 2C3 (CH2O)
ADP+Pi 糖类
能量变化
ATP中活跃的化学能转变为糖叶绿体基质
ATP
[H]
CO2
五碳化合物
举例：
硝化细菌
2NH3+3O2 2HNO2+O2
硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量
人教版生物必修一第5章-第4节-能量之源光和光合作用(二)(课文填空)
第4节能量之源—光与光合作用二光合作用的原理和应用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。
一、光合作用的探究历程1.很可能是在无光条件下做的这个实验。
无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。
（对应教材“旁栏思考题”）同位素标记法同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。
用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。
科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。
这种方法叫做同位素标记法。
2.教材“思考与讨论”(1)光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。
光合作用的反应式是：.（对应教材“思考与讨论”第1题）(2)从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。
例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。
又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。
（对应教材“思考与讨论”第2题）二、光合作用的过程光合作用的过程，可以用化学反应式：来概括，其中的（CH2O）表示糖类。
光合作用的过程包括一系列化学反应。
根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。
光反应阶段光合作用第一个阶段中的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫做光反应阶段。
光反应阶段的化学反应是在类囊体的薄膜上进行的。
叶绿体中光合色素吸收的光能，有两方面用途：一是将水分解成氧和[H]，氧直接以分子的形式释放出去，[H]则被传递到叶绿体内的基质中，作为活泼的还原剂，参与到暗反应阶段的化学反应中去；二是在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi发生化学反应，形成ATP。
能量之源——光与光合作用(说课稿)
《能量之源-----光与光合作用》说课稿之阿布丰王创作刘琴林晓纯一说教材《能量之源——光与光合作用》是人教版必修模块1第五章第四节教学内容。
知识点多、知识前后联系紧密、内容抽象复杂是本节的特点。
在初中生物教材已经讲述了光合作用的基础知识，安插了《绿叶在光下制造淀粉》的实验，学生已初步形成光合作用的概念，高中生物必修（一）在此前提下进一步深入地学习，以光合作用发现史中的经典实验为载体引导学生学习绿叶中色素的种类和作用、叶绿体的结构和功能、光合作用的基本过程等内容。
让学生学会提取和分离叶绿体色素的方法。
本节是在学习完细胞呼吸后立即转入的难度较大的一节内容，在知识模块上给学生一个系统完整的体系，为以后学习第三模块中物质的循环和能量的流动打好基础！但是，由于学生对有机化学等知识还未学习到，对有关物理和化学知识不熟悉，还不克不及理解光合作用中的光能转化成不稳定的化学能，从不稳定的化学能转化成稳定的化学能的转变的过程，对于暗反应中的二氧化碳的固定，三碳酸的还原等的需要性的理解也有一定的难度。
因此指导学生学习好这一节课，对学习后面的生物学知识意义重大。
因此，结合课程尺度、教材、学生知识基础、理解水平和认知规律，我们将本节教学目标设计如下：1知识目标a说出绿叶中色素的种类和作用、叶绿体的结构和功能、光合作用原理的应用；b说明光合作用的基本过程以及对它的认识；c简述化能合成作用。
c收集影响光合作用的外界因素2技能目标a通过对光合作用光反应和暗反应阶段的学习，培养学生运用对比法学习的方法。
b 通过对光合作用过程动态演示的观察，培养学生观察能力。
c通过叙述光合作用的过程，训练学生的表达能力。
d通过运用物理和化学知识理解光合作用过程中物质和能量的变更过程，培养学生知识迁移能力以及学科间知识的综合能力。
e通过提取和分离叶绿体中色素，培养学生动手操纵能力。
f通过总结归纳光合作用过程中的主要反应以及光反应和暗反应两大阶段的区别和联系，培养学生归纳总结能力。
光合作用的原理和应用
光合作用的原理和应用
光合作用是植物生长中至关重要的过程，它是植物利用光能将二氧化碳和水转
化为有机物质的过程。
光合作用的原理涉及到许多生物化学反应和生理过程，同时也有着广泛的应用价值。
首先，光合作用的原理是植物利用叶绿体中的叶绿素吸收光能，通过光合电子
传递链和光合磷酸化反应，将光能转化为化学能，进而用于合成葡萄糖等有机物质。
在光合作用过程中，植物释放出氧气，这是维持地球大气中氧气含量的重要途径。
同时，光合作用也是维持生态系统中能量流动和物质循环的重要环节。
其次，光合作用的应用价值十分广泛。
首先，光合作用是植物生长的基础，通
过光合作用，植物能够合成有机物质，为自身生长提供能量和物质基础。
此外，光合作用也为人类提供了丰富的食物资源，包括谷物、蔬菜、水果等。
同时，光合作用也为人类提供了重要的能源资源，如木材、生物柴油等。
另外，光合作用还能够帮助净化环境，通过吸收二氧化碳和释放氧气，有助于改善大气环境。
总的来说，光合作用作为植物生长中的重要过程，不仅在原理上具有重要的生
物学意义，同时也有着广泛的应用价值。
通过对光合作用的深入研究和利用，可以更好地理解和促进植物生长，同时也有助于人类利用植物资源，改善环境质量。
光合作用的原理和应用，将在未来的生物科学研究和生产实践中发挥着重要的作用。
光合作用的原理和应用
5.4能量之源—光与光合作用光合作用的原理和应用（第1课时）【教学目标】1.光合作用的探究历程。
2.光合作用的概念、反应式。
3.光合作用的过程、实质。
【教学重点】1.光合作用的发现及研究历史。
2.光合作用的光反应、暗反应过程及相互关系。
【教学难点】光反应和暗反应的过程。
【教学过程】一．光合作用的探索历程1.1642年比利时海尔蒙特实验讨论得出结论：是植物建造自身的原料。
2.1771年英国普利斯特利实验实验过程及现象密闭玻璃罩+绿色植物+蜡烛(或小白鼠)→蜡烛（或小白鼠不易窒息死亡）密闭玻璃罩+蜡烛(或小白鼠)→蜡烛（或小白鼠易窒息死亡）讨论得出结论：植物可以更新。
3.1779年荷兰英格豪斯英格豪斯做了500多次实验，普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功,植物体只有绿叶才能更污浊的空气。
讨论得出结论：和在更新空气中不可缺少。
4.1785年，随着空气组成成分的发现，人们才明确绿叶在光下放出的气体是，吸收的是。
5.1864年德国萨克斯实验(1)实验过程及现象黑暗中饥饿处理的绿叶一半曝光用碘蒸气处理变，另一半遮光用碘处理。
(2)实验分析实验的关键是饥饿处理，目的是。
为了使实全效果更明显，在用碘之前应用对叶片进行脱绿。
讨论得出结论：光合作用的产物除氧气外还有。
6.1939年美国鲁宾、卡门实验(1)实验过程H218O+CO2→植物→； H2O+C18O2→植物→。
(2)实验分析设置了对照实验，自变量是标记物质（ H218O和C18O2）。
讨论得出结论：光合作用释放的氧气来自。
7.20世纪40年代美国卡尔文实验光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？讨论得出结论：探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径—。
二.光合作用的概念【分析】光合作用的场所？条件？原料？产物？能量转换？试写出光合作用的反应式。
概念:光合作用是指绿色植物通过，利用光能，把和转化成储存着能量的，并且释放的过程。
【思考】没有叶绿体，就不能时进行光合作用了吗？三．光合作用的过程（一）光反应阶段：【讨论】1、叶绿体的结构特点？光反应的场所？2、光反应中物质的变化是什么？能量的变化是什么？3、光反应产生的ATP和[H]的用途？1、场所：叶绿体的上。
光合作用原理和应用
活学活用
1.通过实验测得一片叶子在不同光照强度下CO2吸收和释放的情况 如图1所示。图2所示细胞发生的情况与图1曲线中AB段(不包括A、 B两点)相符的一项是( )
二 其他环境因素对光合作用强度的影响、光合作用原理的应用
1.除光照外，其他环境因素也会影响光合作用 (1)温度：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度，据此请在 坐标系中画出温度和光合作用强度的关系曲线(一般植物的适宜温 度在35 ℃左右)。
2.将下列生产实例和利用的光合作用原理连接起来
提高农作物光合作用强度的措施 1、适当提高光照强度、延长光照时间 2、合理密植
3、适当提高CO2浓度 4、白天适当提高温度，晚上适当降温 5、适当增加植物体内的含水量 6、适当增加N、Mg等元素的含量
（四）化能合成作用 (1)自养生物和异养生物 ①自养生物：绿色植物等能将 二氧化碳和水 等无机物 合成糖类等有机物的生物称为自养生物。 ②异养生物：人、动物、真菌和大多数的细菌，只能 利用现成的 有机物 来维持自身的生命活动，属于异养 生物。
最为重要。
1.光合作用强度的表示方法
单位时间内光合作用产生的有机物的量
单位时间内光合作用吸收
CO2
的量
单位时间内光合作用放出O2 的量
2.探究光照强弱对光合作用强度的影响 (1)实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水 中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细 胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内 小圆形叶片上浮的数量越多。
4.萨克斯的实验 (1)实验过程
(2)实验结论：光合作用的产物除氧气外，还有 淀粉。 (3)实验讨论 ①把绿叶先在暗处放置24小时的目的是_消__耗__掉__叶__片__中__原__ 有__的__淀__粉__，__防__止__干__扰__实__验__结__果___。 ②该实验如何形成对照的？ 答案 树叶一半遮光，一半曝光，形成了对照。 ③本实验除上述结论外，还证明了 光合作用需要光照 。
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• 1、光合作用发生的部位是叶绿体 。 ２、光合作用分为 光反应 和 暗反应 两个阶段。 ３、光合作用释放氧气来自于 水 物质。 ４、光合作用中的ＡＴＰ形成于 光 反应阶段。 ５、光反应为暗反应提供 ［Ｈ］ 和 ATP 物质。 叶绿体基质 ６、光反应场所 类囊体薄膜 暗反应场所是 。 ７、二氧化碳中碳的转移途径是 co2 c3 (CH2O) 。 ８、光反应阶段能量变化是 光能 ATP中活跃化学能 。 9、暗反应阶段能量变化是 ATP中活跃化学能
还原作用
• 光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是 CO2呢？ • 同位素标记法研究
1939年 美国 鲁宾 卡门
C18O2
O2 CO2
光照下 的 球藻悬 液
18O 2
H2O H218O 证实:光合作用释放的氧气来于水
• 光合作用产生的有机物中的碳 ，是否来自 CO2呢？
• 同位素标记法研究 20世纪４0年代,美国科学家卡尔文 (M.Calvin)
项目 光反应阶段
基粒(类囊体的 薄膜上) 需光,色素和酶
2H2O
光
暗反应阶段
叶绿体基质中 不需光,色素;需多种酶 CO2+C5
2 C3
[H]
场所 条件
物质变化
4[H]+O2 光 酶
酶
2C3
ADP+Pi
ATP
ATP ADP+Pi
酶 C5+（CH2O）
能量变化
ATP中活泼的化学能 光能转变为活泼的化 学能，储存在ATP中 转化为糖类等有机物 中稳定的化学能
合理密植 增加光合作用面积 间作套种 控制光照强弱 阴生植物 阳生植物 控制光质 红光和蓝紫光
控制温度 提高光合作用效率 保持昼夜温差 通风透光 在温室中施有机肥， 控制CO2供应 使用CO2发生器 控制必需矿质元素供应 适时适量施肥 控制H2O供应 合理灌溉
八、化能合成作用
• 人、动物和植物最大的区别是什么？
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所 光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2
1939
20世纪40代
鲁宾
卡门
卡尔文
二、光合作用的场所、动力、原料、产物：
通过以上的研究和探索，你知道 光合作用的 场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？ 2.动力：光 1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳 水 4.产物：糖类 氧气
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？
停止 光照 光反应 停止 [H] ↓ ATP↓ 还原 受阻 C3 ↑ C5 ↓
请分析光下的植物突然停止CO2的供 应后，其体内的C5化合物和C3化合物 的含量如何变化？ C3 ↓ 固定 CO2 ↓ 停止 C5 ↑
3.光反应和暗反应的比较
1771年普利斯特利实验
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气。
1779年，荷兰的英格豪斯
结论1：只有在光下 植物才能更新空气。
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功
结论2：植物体的绿叶 在光下才能更新空气。
1785年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2和O2。 结果
12. 下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温
）
13、在温室中栽培作物，如遇持续的 阴雨天气，为了保证作物的产量，对 温度的控制应当 A．降低温室温度，保持昼夜温差 B．提高温室温度，保持昼夜温差 C．提高温室温度，昼夜恒温 D．降低温室温度，昼夜恒温
1、图中D—E段CO2吸收量逐渐减少是因为 光照强度逐步减弱 ，以 ATP NADPH 至光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应 强度，使 五碳 化合物数量减少，影响了CO2固定。 2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（ C ） A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果 B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物 C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应 D 、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行
概念：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。
你能用一个化学反应式表示出来吗?
三、光合作用总反应式：
CO2 + H2 O
*
光能
叶绿体
（CH2O)+
*
O2
根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳 反应，应该生成什么产物？ 碳酸
为什么在植物光合作用的过程中产物不是 碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中 水和二氧化碳是否直接反应？ 不是直接反应的 那么光合作用的过程是怎样的？其全过程 分为几个阶段？ 全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应 两个阶段
碳的同位素
14 14
C
CO2
光能 叶绿体
14
14
CO2
CO2+ H2O
( CH2 O)+O2
一、光合作用探索历程
年代 1771 1779 1845 1864 1880
科学家
普利斯特利 英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼
结论
植物可以更新空气 只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
有机物中稳定化学能
10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累 起来的物质是 五碳化合物 。
11. 光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表 面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（ ） A、水分产生的[H]数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少
14、施用农家肥能提高温室作物光 合作用效率的理由中，正确的是 A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高
15.下图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对 CO2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：
120 100 80 60 40 20 0 5µ ã 7µ ã 9µ ã 11µ ã 13µ ã 15µ ã 17µ ã
结论： 光合作用过程需要CO2参与
• 1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能 储存起来。
• 光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？ • 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗 了H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？
1864年,德国植物学家萨克斯实验
绿色 叶片
• 自养生物
vs. 异养生物
化能合成作用
• 2NH3+3O2 2HNO2+O2 6CO2+6H2O 2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量
能量
(CH20)+6O2
硝化细菌的化能合成作用
化能合成作用
• 细菌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，这种合 成作用叫化能合成作用。 • 除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、 硫细菌属于进行化能合成作用的自养生 物。
五、光合作用的实质
物质变化：把简单的无机物转变
为复杂的有机物
能量变化： 把光能转变成储存在
有机物ห้องสมุดไป่ตู้的化学能
六、光合作用的意义:
物质转变和能量转变 在自然界中所起的作用
物质 全球自养植物每年可 合成 以生产(4～5)×1011吨 “绿色工厂” 有机物 能量 每年转化太阳能 “巨型能量转化站” 18 转化 3×10 千焦
＊CH
2O
1.光反应阶段
吸收、传递 和转换光能
色素、酶 条件 ： 光、 场所：基粒类囊体薄膜上 光、酶 水的光解：H2O 反应
叶绿体中的色素 光、酶
[H]+O2
ATP的合成：ADP＋Pi
产物： [H]、O2、ATP 能量转变： 光能
叶绿体
ATP
ATP中活跃的化学能
2.暗反应阶段
条件： 不需光，需多种酶 场所： 基质中 酶 CO2＋C5 2C3 CO2的固定： 过程 酶 C3+[H] (CH2O)+C5 C3的还原： ATP 产物： CH2O 、 ADP 、 Pi ATP中活跃 能量转变： 的化学能 ADP+Pi 有机物中稳 定的化学能
光反应 条件 场所 发生的 反应 产物 能量变化 关系
有光、色素 基粒的类囊体薄膜上 1.水的光解
暗反应
光反应、多种酶 基质中 1.CO2的固定 2.C3的还原 CH2O、ADP、Pi 稳定化学能
2.ATP的生成 [H]、ATP、O2
光能
ATP中活跃化学能
[H]、ATP
光反应
ADP、Pi
暗反应
光反应阶段与暗反应阶段的比较
环境 每年释放氧气 保护 5.35×1011吨
“自动空气净化器”
七、光合作用原理的运用
• 植物自身因素 • 环境因素对光合作用的影响
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素
1.影响光合作用效率的因素—光照强度
CO2
吸 收
C
阳生植物
阴生植物
CO2
释 放
0
B B：光补偿点
光照强度
A
C：光饱和点
• 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。
光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物
> 阴生植物
光合作用效率与光照强度、时间的关系
光照强度
B
D
光合作用效率
C
A
O
E
一天的时间
10 11 12 13 14 15