2014年高中生物中图版必修1同步教学课件：3.2.3 光能的捕获和利用

第二章 细胞能量的来源与转变
例1 (2012·南昌高一检测)如图所示，图 甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一 株小麦叶片细胞内C3相对含量在一天24小时 内的变化，请据图分析：
第二章 细胞能量的来源与转变
(1)图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作 用或光合作用生成的物质，则A、B、C、D 依次为______________________________、 __________、____________、__________。 (2)在a中发生的过程称为光反应，a中参与此 过程的物质是____________。光合作用全过 程中能量转换过程是__________________。
第二章 细胞能量的来源与转变
要点突破讲练互动
光合作用的过程分析
第二章 细胞能量的来源与转变
由上述图解可以看出光合作用中光反应和暗
反应的区别与联系。
1．区别
项目
光反应
反应条件 光照、色素、酶
外界原料 产物 场所
反应速率 能量变化
水 O2、NADPH、
ATP 类囊体膜上
较快 光能→ATP中 活跃的化学能
第二章 细胞能量的来源与转变
(3)基质：在基粒之间充满着基质。与暗反应 有关的酶则分布在__基__质____中。在叶绿体中 还含有少量的DNA、RNA。 4．叶绿体中的色素
(1)叶绿素叶叶绿绿素素ab主要吸收红光和蓝紫光 (2)类胡萝卜素叶胡黄萝素卜素主要吸收蓝紫光
第二章 细胞能量的来源与转变
想一想 叶片呈现绿色的原因是什么？ 【提示】叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝 紫光，对绿光吸收最少，绿光被反射出来。
第二章 细胞能量的来源与转变
例如，当晴天无云而太阳光照强烈时，光合 作用便形成两个高峰，一个是在上午，一个 是在下午。中午前后光合作用强度下降，呈 现“午休”现象，其原因有三点：第一，水分 在中午供给不足，气孔关闭；第二，CO2供 应不足；第三，光合产物来不及运走，积累 在叶肉细胞的细胞质中，阻碍细胞内CO2的 运输。
第二章 细胞能量的来源与转变
【答案】 (1)H2O CO2 C3(三碳化合物) C5(五碳化合物) (2)色素和酶 光能→活跃化学能→稳定化学 能 (3)无光不进行光反应，C3不能被还原 (4)气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2 固定下降
第二章 细胞能量的来源与转变
【探规寻律】 C3和C5的含量变化 (1)停止光照 C3 含 量 上 升 ， C5 含 量 下 降 ， 原 因 是 缺 少 NADPH、ATP，C3还原被阻断，而CO2的 固定仍在继续消耗C5，产生一定量的C3。 (2)停止CO2的供应 C3含量下降，C5的含量会上升，原因是合成 C3的原料减少，不能合成C3，
四、光合作用过程
第二章 细胞能量的来源与转变
1．图中Ⅰ的名称是__光__反__应_____，Ⅱ的名称 是__暗__反__应____，Ⅰ＋Ⅱ总称为光合作用。
第二章 细胞能量的来源与转变
2．Ⅰ进行的场所是___类__囊__体__膜____，Ⅱ进行 的场所是____叶__绿__体__基__质______中。 3．图中的化学反应 (1)Ⅰ中的化学反应 ①水的光解：水分解成___O__2和__质__子__H__＋___。 ②ATP的合成：在有关酶的作用下，ADP 与Pi转化成ATP。 ③能量变化：光能→电能→活跃的化学能。
实验：向绿色植物分别提供H128O 和CO2、H2O和C18O2，释放 的氧气是18O2和O2
结论：光合作用释放的氧气 全部来自于水
第二章 细胞能量的来源与转变
三、叶绿体的结构 1．叶绿体的形态 高等植物细胞中叶绿体通常呈__扁__平__的__椭__球___ __形__或__球__形____，数目较多。 2．叶绿体与白色体或有色体的相互转变 将叶绿体长时间置于暗处,叶绿体则转变成不 含色素的白色体或只有类胡萝卜素的有色体, 但光照后又可恢复为具有叶绿素的叶绿体.
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【解析】 (1)CO2浓度降低时，C3化合物产 生减少而消耗继续,故C3化合物的浓度降低, 所以物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情 况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形 成 2 mol C3化合物，即C3化合物的浓度是C5化 合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到 0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗 量减少，故C5化合物的浓度升高。
பைடு நூலகம்二章 细胞能量的来源与转变
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最 大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时 的________(高、低)，其原因 ___________________________________。
第二章 细胞能量的来源与转变
关键点 【思路点拨】 本题主要考查外界环境对光 合作用的影响，解答本题的关键是： ①A、B物质的名称。 ②CO2参与光合作用的暗反应过程，是与C5 结合。 ③光反应为暗反应提供NADPH和ATP。
第二章 细胞能量的来源与转变
(3)图乙中AB段C3含量较高，其主要原因是 ___________________________________。 (4)E点C3含量极少，其原因是 ____________________________________。 【解析】 (1)水参与的是光反应,生成氧气; 二氧化碳参与暗反应形成三碳化合物，三碳 化合物被还原形成五碳化合物和糖类。 (2)光反应需要色素吸收光能，
暗反应 多种酶、NADPH、
ATP CO2
有机物和水
叶绿体基质 较缓慢
ATP中活跃的化学能→ (CH2O)中稳定的化学能
第二章 细胞能量的来源与转变
2.联系 (1)光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗 反应为光反应提供ADP和Pi。即两个反应阶 段相辅相成，密切联系。 (2)没有光反应，暗反应缺乏NADPH和ATP, 无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累 也不能正常进行。可见，二者相互制约。
结论：植物叶片在光合作用
中产生了_淀__粉___
第二章 细胞能量的来源与转变
↓
1880年 恩吉尔曼
实验：利用水绵在不同 光照条件下对_好__氧__细__菌___分 布影响
结论：氧气是_叶__绿__体___释放
出来的，__叶__绿__体__是光合作 用的场所
第二章 细胞能量的来源与转变
↓
1941年鲁 宾和卡门
第二章 细胞能量的来源与转变
例2 (2011·高考新课标全国卷) 在光照等 适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境 中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的 环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩 尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
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(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合 物)。 (2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度 比A的低，原因是_____________________， 将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物 质B浓度升高的原因是_____________。 (3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的 环境中,暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定 时,物质A的浓度将比B的______(低、高)。
第二章 细胞能量的来源与转变
而光反应产生的NADPH、ATP仍能还原C3, 双重因素导致C3的含量降低，C5仍在产生， 而C5的消耗减少，导致C5的含量上升。
第二章 细胞能量的来源与转变
影响光合作用的因素
1．光照强度：直接影响光反应速率，光反 应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗 反应速率，这是最主要的因素。 2．温度：影响光合作用过程，特别是暗反 应中酶的催化效率,从而影响光合作用强度. 3．CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2的 浓度高低直接影响暗反应速率。
第二章 细胞能量的来源与转变
并转化成ATP中活跃的化学能；同时ATP的 合成需要酶的参与。暗反应中能量是由活跃 的化学能转化成稳定的化学能。 (3)无光条件下，不能进行光反应，所以暗反 应中缺少NADPH、ATP，C3不能被还原。 (4)E点是在盛夏时，光照强烈，温度较高， 蒸腾作用散失水分较多，导致气孔关闭，气 体交换停止。
新知初探思维启动
一、光合作用的概念分析
项目 场所 反应物 能量来源 产物 实质
内容 绿色植物的__叶__绿__体____中
CO2和H2O 光能
有机物和氧气 合成有机物，贮存能量
第二章 细胞能量的来源与转变
二、光合作用的早期研究
1642年海尔蒙特→建造植物体的原料只是 __水____。
↓
实验：小鼠与__绿__色__植__物____
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3．叶绿体的亚显微结构 (1)表面具有两层膜。 (2)基粒：内部有许多绿色柱状的基粒，每个 基粒有数十个扁平囊状的类囊体。基粒间还 有基质类囊体与基粒的类囊体相连，从而使 各类囊体的腔彼此相通。与光反应有关的色 素和酶都分布在___类__囊__体__的__膜__上____。
第二章 细胞能量的来源与转变
【答案】 (1)C3化合物 (2)暗反应速率在 该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含 量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物 的分子数是C5化合物的2倍 当CO2浓度突 然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗 速率却减慢，导致C5化合物积累 (3)高 (4) 低 CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需 ATP和NADPH少
第二章 细胞能量的来源与转变
判一判 (1)叶绿素a在光能到电能的转换起重要作用. (√) (2)光反应形成的NADPH和ATP中都含有活 跃的化学能。(√) (3)暗反应只在无光条件下进行。(×) (4)光反应、暗反应是两个独立的过程。(×)
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五、影响光合作用的因素 从光合作用的原料、条件分析，影响光合作 用的因素有___光__照__强__度_____、CO2浓度、温 度、无机盐、水分、叶龄等。
1771年
放在同一个钟罩内，
普里斯特利 小鼠不易窒息而死
结论：植物可以更新空气
第二章 细胞能量的来源与转变
↓
英格豪斯证实：植物只有在___光___下，才能
“净化”空气
1864年 萨克斯
实验：绿色植物→_暗__处___放__置__→ 叶片一半曝光、一半遮光 →碘蒸汽处理→颜色变化 曝光那一面出现深蓝色
第二章 细胞能量的来源与转变
(2)Ⅱ中的化学反应 ①CO2的固定：CO2与C5结合形成_两__个__C__3_. ② C3 的 还 原 ： C3 接 受 ATP 的 能 量 并 被 NADPH还原，形成糖类和C5。 ③能量变化：活跃的化学能→_稳__定__化__学__能__. (3)总反应方程式： CO2＋H2O―叶光―绿能→体 (CH2O)＋O2
第二章 细胞能量的来源与转变
特别提醒 (1)暗反应有光、无光都能进行。 若光反应停止,暗反应可以持续一段时间内, 但时间不长，故一般认为晚上只进行细胞呼 吸，不进行暗反应。 (2)相同光照时间内，若光照和黑暗间隔处理 比一直光照有机物积累多，因为间隔处理 NADPH、ATP基本不积累，利用充分；但 一直光照会造成NADPH、ATP的利用不充 分而积累。
第二章 细胞能量的来源与转变
4．矿质元素:例如Mg是叶绿素的组成成分, N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组 成成分。 5．水分：水分是光合作用的原料之一，缺 少时可使光合作用强度下降。 6．光合作用强度的日变化：影响光合作用 的外界条件每天都在时时刻刻变化着,所以, 光合作用强度在一天中也有变化。
第二章 细胞能量的来源与转变
第三节 光能的捕获和利用
第二章 细胞能量的来源与转变
学习导航
1.说出人们对光合作用的认识过程。[重点] 2．提取和分离叶绿体色素。[重、难点] 3．阐明光合作用中光反应和暗反应物质和 能量转化的大致过程。[重点] 4．分析环境因素对光合作用速率的影响。 [重、难点]
第二章 细胞能量的来源与转变
第二章 细胞能量的来源与转变
(3)CO2浓度继续处于0.003%时，因光反应产 物NADPH和ATP的积累而抑制光反应过 程，足量的NADPH和ATP引起暗反应中C5 化合物的浓度又逐渐降低，而C3化合物的浓 度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3化合物 的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。(4)CO2浓 度较低时，暗反应减弱，需要的NADPH和 ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较 低的光照强度时就能达到最大光合速率。