能量之源光與光合作用二光合作用的原理和應(yīng)用PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 能量之源光與光合作用二光合作用的原能量之源光與光合作用二光合作用的原 理和應(yīng)用理和應(yīng)用 第1頁/共26頁 綠色植物通過綠色植物通過葉綠體葉綠體，利用，利用光能光能，把，把 CO2和和H2O轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物有機(jī)物，并，并 釋放出釋放出O2的過程。的過程。 CO2H2O （CH2O）O2 光能光能 葉綠體葉綠體 第2頁/共26頁 第一組第一組 光合作用產(chǎn)生的光合作用產(chǎn)生的O2來自于來自于H2O。 H2180 C02 H20 C18O2 第二組第二組 180202 美國魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）美國魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法） 光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的

2、？光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的？ 第3頁/共26頁 美國卡爾文美國卡爾文 用用14 14C C標(biāo)記 標(biāo)記14 14CO2 CO2，供小球，供小球 藻進(jìn)行光合作用，探明了藻進(jìn)行光合作用，探明了 COCO2 2中的中的C C的去向，稱為卡的去向，稱為卡 爾文循環(huán)。爾文循環(huán)。 第4頁/共26頁 光合作用化學(xué)反應(yīng)式：光合作用化學(xué)反應(yīng)式： 光合作用過程光合作用過程 （1）光合作用分為哪幾個(gè)階段？分類依據(jù)是什么？）光合作用分為哪幾個(gè)階段？分類依據(jù)是什么？ （2）每個(gè)階段反應(yīng)的條件、場所、物質(zhì)變化、）每個(gè)階段反應(yīng)的條件、場所、物質(zhì)變化、 能量變化如何？能量變化如何？ 第5頁/共26頁 光合作用的過程光

3、合作用的過程 光反應(yīng)光反應(yīng) 暗反應(yīng)暗反應(yīng) 依據(jù)反應(yīng)過程依據(jù)反應(yīng)過程是否需要光能是否需要光能 光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？光反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？ 暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？暗反應(yīng)在白天可以進(jìn)行嗎？夜間呢？ 有光才能反應(yīng)有光才能反應(yīng) 有光、無光都能反應(yīng)有光、無光都能反應(yīng) 第6頁/共26頁 葉綠葉綠 體中體中 的色的色 素素 光能光能 H2O 水在光下分解水在光下分解 O2 H 過程：過程： 場所：場所： H2O HO2 ADP+Pi+光能 光能 ATP ADP+Pi 酶酶 ATP 第7頁/共26頁 CO 2 C5 固固 定定 2C3 H 供氫供氫 酶酶 (CH2O) 糖類糖類

4、場所：場所： 條件：條件： 過程：過程： 多種酶多種酶 參加催化參加催化 co2+ C5 2c3 2c3 (CH2O) C5 H ATP ATP ADP+Pi +能量能量 還還 原原 ATP 供能供能 ADP+Pi 第8頁/共26頁 色素分子色素分子 可見光可見光 C5 2C3 ADP+Pi ATP 2H2OO2 4H 多種酶多種酶 酶酶 (CH2O) CO2 吸收吸收 光解光解 能能 固定固定 還原還原 酶酶 光反應(yīng)光反應(yīng) 暗反應(yīng)暗反應(yīng) 光合作用總過程：光合作用總過程： 第9頁/共26頁 光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較 場所場所 條件條件 物質(zhì)物質(zhì) 變化變化 能量能量 變化變化 光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反

5、應(yīng) 聯(lián)系聯(lián)系 基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜葉綠體基質(zhì)中葉綠體基質(zhì)中 光、色素、酶、水、光、色素、酶、水、ADP PiADP Pi HH、ATPATP、酶、酶、 COCO2 2 、 、C C5 水的光解水的光解ATPATP的生成的生成COCO2 2的固定的固定 C C3 3的還原 的還原 光能光能ATPATP中活躍的化學(xué)能中活躍的化學(xué)能 ATPATP中活躍的化學(xué)能中活躍的化學(xué)能 有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 1、光反應(yīng)為暗反應(yīng)準(zhǔn)備了還原劑H和能量ATP； 2、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補(bǔ)充消耗掉的ADP和Pi。 第10頁/共26頁 葉綠體處不同條件下，葉綠體處不同條件下，C C3 3、C C

6、5 5、H H、ATPATP以及以及 (CH(CH2 2O)O)合成量的動(dòng)態(tài)變化合成量的動(dòng)態(tài)變化 條件條件C C3 3C C5 5H H和和ATPATP(CH(CH2 2O)O)合成合成 量量 停止光照停止光照 COCO2 2供應(yīng)不變供應(yīng)不變 光照不變光照不變 停止停止COCO2 2供應(yīng)供應(yīng) 光照不變光照不變 COCO2 2供應(yīng)不變供應(yīng)不變 (CH(CH2 2O)O)運(yùn)輸受阻運(yùn)輸受阻 增加增加下降下降減少或沒有減少或沒有減少或沒有減少或沒有 減少減少 增加增加 增加增加 減少或沒有減少或沒有 增加增加減少減少 增加增加 減少減少 第11頁/共26頁 原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系：原料和產(chǎn)物的對(duì)應(yīng)關(guān)系：

7、 （CH2O） C H OCO2 CO2 H2O O2H2O 能量的轉(zhuǎn)移途徑：能量的轉(zhuǎn)移途徑： 碳的轉(zhuǎn)移途徑：碳的轉(zhuǎn)移途徑： 光能光能 中中活躍活躍 的化學(xué)能的化學(xué)能 (CH2O)中中穩(wěn)穩(wěn) 定定的化學(xué)能的化學(xué)能 CO2C3（CH2O） 第12頁/共26頁 光合作用原理的應(yīng)用光合作用原理的應(yīng)用 影響影響光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度的因素？的因素？ COCO2 2的濃度，光照的長短與強(qiáng)弱；光的成分；溫的濃度，光照的長短與強(qiáng)弱；光的成分；溫 度的高低、必需礦物質(zhì)元素、水分等。度的高低、必需礦物質(zhì)元素、水分等。 例：適當(dāng)提高例：適當(dāng)提高CO2的濃度（溫室大棚），增加光照時(shí)間的濃度（溫室大棚），增加光照時(shí)間

8、 和光照強(qiáng)度，農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹?。和光照?qiáng)度，農(nóng)作物間距合理，選擇適當(dāng)?shù)墓庠吹取?第13頁/共26頁 自養(yǎng)生物：自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機(jī)物轉(zhuǎn)能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機(jī)物轉(zhuǎn) 變成為自身的組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類生物變成為自身的組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類生物 。 四、化能合成作用四、化能合成作用 異養(yǎng)生物：異養(yǎng)生物：不能直接利用無機(jī)物制成有機(jī)物，只能不能直接利用無機(jī)物制成有機(jī)物，只能 把從外界攝取的現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的組成物把從外界攝取的現(xiàn)成的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成自身的組成物 質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類生物。質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類生物。 第14頁/共26頁 能夠利用

9、體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋 放的能量來制造有機(jī)物的合成作用放的能量來制造有機(jī)物的合成作用 例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌 2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量 硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌 6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H12 12O O6 6+ 6O + 6O2 2 能量能量 第15頁/共26頁 光合作用與有氧呼

10、吸的比較光合作用與有氧呼吸的比較 第16頁/共26頁 第17頁/共26頁 光反應(yīng)暗反應(yīng)有氧呼吸 反應(yīng)場所 葉綠體基粒類囊 體薄膜上 葉綠體基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒 體 反應(yīng)條件 光、色素和酶ATP、 H、酶O2、酶 物質(zhì)變化 水的光解 ATP的合成 CO2的固定 CO2的還原 葡萄糖的初步分解 丙酮酸徹底分解 H的氧化 能量變化光能轉(zhuǎn)化為活 躍的化學(xué)能 活躍的化學(xué)能 轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的 化學(xué)能 穩(wěn)定的化學(xué)能轉(zhuǎn)化 為活躍的化學(xué)能 影響因子 光照強(qiáng)度、CO2濃度、T、礦質(zhì)元 素、H2O T、O2 總反應(yīng)式 第18頁/共26頁 影響光能利用率的因素在生產(chǎn)中的應(yīng)用：影響光能利用率的因素在生產(chǎn)中的應(yīng)用： 光能利用

11、率光能利用率 光合作用效率光合作用效率 ( 輪作輪作 ) ( 合理密植：間種、套種合理密植：間種、套種 ) 1、光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照強(qiáng)度、光質(zhì) 2、CO2濃度濃度 3、溫度、溫度 4、礦質(zhì)元素（、礦質(zhì)元素（ 合理施肥）合理施肥） 5、水（、水（ 合理灌溉）合理灌溉） （1）單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生糖的數(shù)量 （2）單位時(shí)間光合作用吸收二氧化碳的量 （3）單位時(shí)間光合作用放出的氧氣的量 第19頁/共26頁 用葡萄糖消耗量用葡萄糖消耗量（呼吸速率可在黑（呼吸速率可在黑 暗條件下測得）暗條件下測得） 第20頁/共26頁 若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表陰生植物。若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表陰生植

12、物。 BC段：段：隨光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，隨光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)， C點(diǎn)點(diǎn)為光飽和點(diǎn)為光飽和點(diǎn)。 A點(diǎn)點(diǎn):光照強(qiáng)度為光照強(qiáng)度為0此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的二氧化碳量此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的二氧化碳量 可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。 AB段：段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，二氧化碳釋放量逐漸減少，因隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，二氧化碳釋放量逐漸減少，因 細(xì)胞呼吸釋放二氧化碳一部分用于光合作用，細(xì)胞呼吸釋放二氧化碳一部分用于光合作用，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng) 度。度。 B點(diǎn)點(diǎn)細(xì)胞呼吸釋放的二氧化碳全

13、部用于光合作用，即光合作用細(xì)胞呼吸釋放的二氧化碳全部用于光合作用，即光合作用 強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。B點(diǎn)稱為光補(bǔ)償點(diǎn)點(diǎn)稱為光補(bǔ)償點(diǎn) (1)光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度 第21頁/共26頁 ( (2 2) )二氧化碳濃度二氧化碳濃度 曲線分析曲線分析 在一定濃度范圍內(nèi)，隨二氧化碳濃度的增加，植物的光合作用強(qiáng)在一定濃度范圍內(nèi)，隨二氧化碳濃度的增加，植物的光合作用強(qiáng) 度加強(qiáng)。度加強(qiáng)。 A A點(diǎn)：表示進(jìn)行光合作用所需二氧化碳的最低濃度。點(diǎn)：表示進(jìn)行光合作用所需二氧化碳的最低濃度。 B B點(diǎn)：表示二氧化碳飽和點(diǎn)，超過該濃度，光合強(qiáng)度不再增加。點(diǎn)：表示二氧化碳飽和點(diǎn)，超過該濃度，光合強(qiáng)度不再增加

14、。 應(yīng)用：對(duì)農(nóng)田里的農(nóng)作物應(yīng)合理密植，應(yīng)用：對(duì)農(nóng)田里的農(nóng)作物應(yīng)合理密植，“正其行，通其風(fēng)；對(duì)正其行，通其風(fēng)；對(duì) 溫室作物來說，應(yīng)增施農(nóng)家肥料或使用二氧化碳發(fā)生器。溫室作物來說，應(yīng)增施農(nóng)家肥料或使用二氧化碳發(fā)生器。 B B A A 光合作用強(qiáng)光合作用強(qiáng) 度度 第22頁/共26頁 ( (3 3) )溫度溫度 曲線分析曲線分析 光合作用是在多種酶的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性光合作用是在多種酶的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性 AB段：在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，光合作用逐漸增強(qiáng)段：在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，光合作用逐漸增強(qiáng) B點(diǎn)表示光合作用的最適溫度，此時(shí)光合速率最高；點(diǎn)表示光合

15、作用的最適溫度，此時(shí)光合速率最高； BC段表示段表示 ，超過了光合作用的最適溫度，隨溫度的升高，光，超過了光合作用的最適溫度，隨溫度的升高，光 合作用強(qiáng)度逐漸下降。合作用強(qiáng)度逐漸下降。 應(yīng)用：適時(shí)播種；溫室栽培中要保持晝夜溫差。應(yīng)用：適時(shí)播種；溫室栽培中要保持晝夜溫差。 光合作用強(qiáng)光合作用強(qiáng) 度度 第23頁/共26頁 ( (4 4) )必需礦質(zhì)元素供應(yīng)對(duì)光合作用的影響必需礦質(zhì)元素供應(yīng)對(duì)光合作用的影響 影響：礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。一定范圍影響：礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。一定范圍 內(nèi)內(nèi)N N 、P P、K K等礦質(zhì)元素越多，光合速率越快。等礦質(zhì)元素越多，光合速率越快。N N是構(gòu)成是構(gòu)成 葉綠素、酶葉綠素、酶 、ATPATP等的元素；等的元素；P P是構(gòu)成是構(gòu)成ATPATP等的元素，參與葉綠體膜的構(gòu)成等的元素，參與葉綠體膜的構(gòu)成 ；MgMg是構(gòu)成葉綠素的元素；是構(gòu)成葉綠素的元素；K K影響糖類的合成和運(yùn)輸。影響糖類的合成和運(yùn)輸。 應(yīng)用：合理施肥。應(yīng)用：合理施肥。 ( (5 5) )水對(duì)光合作用的影響水對(duì)光合作用的影響 影響：水盡管是光合作用的原料和化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，但是影響：水盡管是光合作用的原料和化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，但是 水對(duì)光合作用的影響在多數(shù)情況下是間接影響。水對(duì)光合作用的影響在多數(shù)情況下是間接影響。缺水（蒸騰作缺水（蒸