第五章細胞的能量供應和利用第4節光合作用與能量轉換（第2課時）1光合作用的概念及探索歷程光合作用原理的應用2光合作用原理的應用和影響因素探究一光合作用的概念及探索歷程綠色植物通過________，利用______，將________________轉化成儲存著能量的_________，并且釋放出________的過程。葉綠體光能二氧化碳和水有機物氧氣光合作用釋放的氧氣是來自原料中的水還是二氧化碳呢？我們先來分析科學家做過的一些實驗。CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O26CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體光合作用的概念及反應式【任務1】場所條件原料(1)概念:(2)反應式：過渡產物產物光合作用原理的探索實驗【任務2】1928年甲醛對植物有毒，甲醛不能通過光合作用轉化成糖

CO2O2C+H2O甲醛19世紀末甲醛→糖資料1O2水鐵鹽或其他氧化劑氧化劑被還原葉綠體離體葉綠體在適當條件下發生水的光解、產生氧氣的化學反應稱希爾反應。光合作用原理的探索實驗【任務2】希爾反應資料2(1)希爾實驗可以證明O2來自H2O，能否確定O2全部來自H2O？不能，沒有排除葉綠體中其他物質干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉移。(2)希爾實驗中并沒檢測到糖的生成。若向懸浮液中通CO2，光照條件下就能檢測到糖生成。說明光合作用生成

和生成

是兩個相對獨立的過程。氧氣糖(1)實驗中的自變量是什么？因變量如何檢測？(2)分析魯賓和卡門做的實驗，你能得出什么結論？同位素18O的標記的物質不同測定產生氧氣的相對分子質量光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來自H2O，而并不來源于CO2。光合作用原理的探索實驗【任務2】1941年美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）資料31954年，美國科學家阿爾農等用游離的葉綠體做實驗。在給葉綠體光照時發現，當向反應體系供給ADP、Pi時，體系中就會有ATP的產生。1957年，他發現這一過程總是與水的光解相伴隨。光照條件下，水光解的同時，ADP和Pi合成ATP。(2)根據資料中實驗，你可以得出什么結論？光合作用原理的探索實驗【任務2】阿爾農實驗資料42H2OO2+4NADPH+能量ADP+PiATP光能葉綠體(1)嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應的關系？光合作用過程的示意圖根據是否需要光能，這些化學反應可以概括地分為光反應和暗反應分析光合作用的過程【任務3】光、色素、酶葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：H2O1/2O2+2H+光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶場所：條件：物質變化:能量變化：光能轉變為NADPH、ATP中活躍的化學能NADP++H+

NADPHNADPH合成:酶分析光合作用的過程【任務3】(1)光反應類囊體膜酶色素實驗過程(2)連續60s取樣，將藻類細胞置于熱酒精中(3)分離溶解物中的分子三碳化合物多種產物：C3、C5、C6等5秒內60秒后請據此大致描述CO2轉化成有機物過程中，C的轉移途徑。CO2→C3

→C6C5(1)向藻類細胞光合作用的原料中加入14CO2(4)進行放射性顯影，以確定放射性的部位時間順序依次出現的放射性物質代表了暗反應過程中各種產物依次出現的順序實驗結果情境二光合作用產物除O2，還有糖類等有機物。20世紀40年代，科學家卡爾文等用小球藻作實驗材料，利用同位素示蹤法追蹤了CO2中C的轉移路徑。CO2葉綠體基質多種酶葉綠體的基質中場所：NADPH、ATP、酶條件：①CO2的固定：CO2＋C52C3酶②C3的還原：物質變化能量變化：2C3C5CO2的固定有機物(CH2O)C3的還原NADPHATP(2)暗反應階段核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）三磷酸甘油酸ATP和NADPH中活躍的化學能轉化為有機物中穩定的化學能ATP

ADP+Pi2C3(CH2O)酶糖類NADP+NADPH分析光合作用的過程【任務3】(3)嘗試構建光合作用過程模型光反應還原O2H2ONADPHATPADP+PiNADP+C3C5暗反應固定多種酶參加催化水在光下的分解類囊體膜上的色素光能CO2（CH2O）ATP、ADP分別從哪里轉移到哪里？ATP從類囊體薄膜轉移葉綠體基質,ADP從葉綠體基質轉移到類囊體薄膜分析光合作用的過程【任務3】(3)嘗試構建光合作用過程模型光反應還原O2H2ONADPHATPADP+PiNADP+C3C5暗反應固定多種酶參加催化水在光下的分解類囊體膜上的色素光能CO2（CH2O）寫出以下元素的轉移去向？分析光合作用的過程【任務3】①H:

;H2O→NADPH→(CH2O)②C:

;CO2→C3→(CH2O)③O:

;CO2→C3→(CH2O）H2O→O2光反應階段暗反應階段反應場所需要條件反應速度物質變化能量變化聯系葉綠體的類囊體薄膜上葉綠體基質較快較緩慢光、光合色素、酶ATP中活躍的化學能、NADPH的能量光能ATP、NADPH中活躍的化學能有機物中穩定的化學能水的光解,ATP、NADPH的生成CO2的固定；C3的還原光反應是暗反應的基礎，為其提供NADPH和ATP；暗反應為光反應提供ADP和Pi、NADP+

。(4)比較光反應階段和暗反應階段分析光合作用的過程【任務3】不需要光照、需要酶NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）CO2濃度不變，光照減弱光照不變，CO2濃度下降減少增加減少減少增加增加減少減少(5)分析外界條件的變化對相關物質含量的影響分析光合作用的過程【任務3】1.下列關于光合作用探究歷程的敘述，錯誤的是（）A．希爾的實驗說明水的光解產生氧氣，且氧氣中的氧元素完全來自水B．在恩格爾曼的實驗中，受到均勻光照，好氧菌分布在水綿帶狀葉綠體所有受光照部位C．魯賓和卡門的實驗中，改變水中H218O的所占比例，植物釋放的18O2的所占比例也隨之改變D．供給小球藻14CO2，葉綠體內的三碳化合物首先出現14CA對點訓練對點訓練對點訓練對點訓練對點訓練課堂檢測2.下列關于光合作用過程的敘述，錯誤的是（

）A．光合作用過程分為光反應和暗反應兩個階段B．光反應階段是在葉綠體類囊體的薄膜上進行的C．暗反應階段是在葉綠體基質中進行的D．暗反應階段，光能被轉化成ATP和NADPH中的化學能D對點訓練對點訓練對點訓練對點訓練對點訓練課堂檢測探究二光合作用的應用和影響因素光質光照強度光照時間光照面積酶色素溫度礦質元素CO2+H2O光能葉綠體（CH2O）+O2請根據光合作用反應式,從內、外因分析影響光合作用強度的因素有哪些？CO2濃度氣孔開閉情況水分光酶的種類、數量色素的種類和含量植物自身因素（遺傳特性、葉齡、葉面積指數）光（強度、時間、光質）ＣＯ2濃度礦質元素水分內因外因影響因素光合作用的強度：指植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數量。情境三如圖是探究光照強度對光合作用強度的影響裝置示意圖，探討下列問題情境三(2)實驗原理:探究環境因素對光合作用的影響【任務3】葉片含空氣上浮葉片下沉O2充滿細胞間隙，葉片上浮抽氣光合作用產生O2自變量：光照強弱因變量：光合作用強度相同時間小圓形葉片浮起的數量利用小燒杯與光源的距離來調節光照強度控制方法檢測方法無關變量(3)實驗變量:探究光照強度對光合作用強度的影響單位時間

,探究

與光合作用強度的關系①實驗葉片：同種、生長狀況相同、小圓形葉片大小相同、等量…②NaHCO3溶液：等量，相同濃度圓形葉片浮起數量的多少光照強度(1)實驗目的:(3)實驗過程:探究環境因素對光合作用的影響【任務3】器材:打孔器目的:制備圓形小葉片30片器材:注射器目的:使圓形小葉片內的氣體溢出條件:放在黑暗處原因:細胞間隙充滿水取3只小燒杯，分別倒入20mICO2緩沖液、10片圓形小葉片分別對這三個實驗裝置進行強、中、弱三種光照取材排氣沉水分組光照觀察不同光照強度處理下葉片漂起的狀況（室溫：25℃）一定光照強度范圍內,光合作用隨著光照強度的增加而增強。臺燈燈泡的功率（W）404040臺燈與燒杯的距離（cm）102030葉片漂起的數量5min00010min98715min109920min13101025min13109探究環境因素對光合作用的影響【任務3】(4)實驗結果：(5)實驗結論：光照強度0CO2吸收CO2釋放ABCE呼吸速率光補償點光飽和點D曲線模型:光照強度對光合作用強度的影響【任務3】B:

;D:

;AB:

;BC:

;A：

;(1)以下代表的生物學意義分別是什么?(2)OA段的含義是什么?其大小主要受哪種環境因素的影響?0A段代表呼吸作用強度。其大小主要受溫度的影響只進行呼吸作用光合作用強度<呼吸作用強度光合作用強度=呼吸作用強度光合作用強度>呼吸作用強度光合速率開始達到最大時外界的光照強度AC段限制因素：光照強度曲線模型:光照強度對光合作用強度的影響【任務3】(3)AC和CE段的限制因素分別是什么？光照強度0CO2吸收CO2釋放ABCE呼吸速率光補償點光飽和點CE限制因素：CO2濃度、溫度等）D(4)若光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃,這是在25℃測得的曲線,若溫度升至30℃,曲線中A點、B點將如何變化?A點下移,B點右移(5)若圖為陽陰生植曲線圖，請補充陰生植物曲線圖？曲線模型:光照強度對光合作用強度的影響【任務3】(6)通過實驗測得一片葉子在不同光照強度下氣體吸收和釋放的情況如右圖所示。那么曲線AB段(不包括A、B兩點)中哪些過程是存在的(用右圖字母表示)?c、d、e、f(7)凈光合速率是在光照條件下測量得出的，可以用CO2的吸收量、O2的釋放量、有機物的積累量來表示。若曲線圖中，A點對應的CO2釋放量為-2，C點對應的CO2吸收量為5，則C點時，真正的(總)光合速率是

。7曲線模型:光照強度對光合作用強度的影響【任務3】0CO2吸收CO2釋放ABCE呼吸速率光補償點光飽和點（限制因素：CO2濃度、溫度等）D凈光合速率總光合速率呼吸速率實際光合速率=凈光合速率+呼吸速率利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數種類的細菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2在自然界中，除了光合作用以外，還有其他制造有機物的方式嗎？放能電子顯微鏡下的一種硝化細菌（放大5000倍）化能合成作用1.如圖所示裝置可用來探究光照強度對光合作用強度的影響。根據該圖的材料及設置，下列說法錯誤的是（）A．葉圓片上浮說明葉肉細胞的光合作用強度等于呼吸作用強度B．可通過調整