新光與光合作用課件

第四節(jié)能量之源——光與光合作用

一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)二、光合作用的原理和應(yīng)用一、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)綠葉中的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)葉綠素a(藍(lán)綠色)葉綠素b(黃綠色)(占1/4)(占3/4)葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光葉片為什么往往是綠色的呢？三、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能（1）分布主要分布在綠色植物的葉肉細(xì)胞（2）形態(tài)一般呈扁平的橢球形或球形（3）結(jié)構(gòu)基粒由類囊體堆疊而成,分布有色素和酶基質(zhì)含多種光合作用所需的酶，含有少量的DNA和RNA。增大膜面積的方式：類囊體堆疊成基粒葉綠體的結(jié)構(gòu)雙層膜注意色素和酶的分布（4）功能光合作用的場所1880年美國科學(xué)家恩格爾曼現(xiàn)象：分析：在沒有空氣的黑暗環(huán)境中好氧細(xì)菌只集中在被光線照射的葉綠體附近。光線照射部位進(jìn)行光合作用產(chǎn)生了氧氣。水綿+好氧細(xì)菌黑暗無空氣極細(xì)光束照射好氧細(xì)菌集中在葉綠體被光束照射的部位完全暴露光下好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、氧氣是葉綠體釋放出來的2、葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所3.光合作用需要光什么是光合作用？光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。場所條件產(chǎn)物原料葉綠體中的色素光能H2O〔H〕O2直接釋放出去為暗反應(yīng)階段提供還原劑為暗反應(yīng)階段提供能量光反應(yīng)階段:水在光下分解ADP+PiATP酶2.ATP的合成1.水的光解光能→ATP中活躍的化學(xué)能1、光反應(yīng)階段光、酶、色素?作用葉綠體類囊體的薄膜上物質(zhì)變化:2H2O→4〔H〕+O2光解ADP+Pi+能量→ATP酶能量變化:光能→ATP中活躍的化學(xué)能

ATP的合成：水的光解：條件：場所：作用？多種酶參加催化

2C3

CO2C5還原固定（CH2O）暗反應(yīng)階段

供氫酶〔H〕ATP供能酶固定固定光反應(yīng)階段1.二氧化碳的固定2.三碳化合物的還原：ADP+PiCO2+C5→2C3酶ATP中的活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能2C3ATP、

[H]

（CH2O）

+C5酶2、暗反應(yīng)階段多種酶、[H]、ATP葉綠體基質(zhì)物質(zhì)變化：

酶

CO2+C5→2C3二氧化碳的固定：三碳化合物的還原：ATP中活躍化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能能量變化：場所：條件：ATP的水解2C3酶ATP、

[H]

（CH2O）

+C5光合作用的過程比較光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段場所條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體類囊體的薄膜葉綠體的基質(zhì)中光、色素和酶ATP、[H]、多種酶水的光解ATP的合成CO2的固定C3的還原光能—ATP中活躍的化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能—有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi,促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行2C3CO2ATPADP+Pi（CH2O）酶C5供氫條件C3C5[H]和ATP停止光照，C02供應(yīng)不變光照不變，停止C02供應(yīng)增加減少減少減少增加增加

分析：條件改變時(shí)物質(zhì)量的變化4、光合作用過程的正確順序是（）①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤5、在暗反應(yīng)中，固定二氧化碳的物質(zhì)是Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧氣6、在光合作用的暗反應(yīng)過程中，沒有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2光合作用原理的應(yīng)用

影響光合速率的因素光合作用強(qiáng)度：光合速率植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類（或產(chǎn)生O2、消耗CO2）的量。

影響光合速率的因素外部因素光（光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、光的成分）溫度二氧化碳濃度水分的供應(yīng)必需礦質(zhì)元素

內(nèi)部因素植物自身的遺傳性（如陰生植物、陽生植物）葉齡葉面積指數(shù)又叫葉面積系數(shù)，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。即：葉面積指數(shù)=葉片總面積/土地面積。

CO2濃度2、CO2濃度對(duì)光合作用的影響光合作用強(qiáng)度一定的CO2濃度范圍內(nèi)，植物的光合強(qiáng)度隨CO2濃度的上升而增強(qiáng)，當(dāng)CO2濃度上升到某一數(shù)值之后，光合強(qiáng)度不再繼續(xù)提高CO2是光合作用的兩種原料之一應(yīng)用：適當(dāng)增加CO2濃度提高溫室作物的產(chǎn)量ABCO2補(bǔ)償點(diǎn)CO2飽和點(diǎn)EDB一天的時(shí)間O111210AC91413教材P106拓展題1光合作用強(qiáng)度光照增強(qiáng)光照減弱？夏天，植物的“午休”現(xiàn)象C點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度最大，氣溫太高，為防止水分過度蒸發(fā)，氣孔大量關(guān)閉，導(dǎo)致CO2供應(yīng)減少，光合作用減弱。光照強(qiáng)度溫度通過影響酶的活性來影響光合作用。3、溫度對(duì)光合作用的影響在一定范圍內(nèi)，隨溫度升高，光合速率增大；溫度過高會(huì)使酶活性下降，從而使光合速率減小。光合作用原理的應(yīng)用1.控制光照強(qiáng)度和延長光照時(shí)間2.控制溫度3.增加農(nóng)作物環(huán)境中CO2的濃度增施有機(jī)肥料、增加通風(fēng)、大棚內(nèi)圈養(yǎng)一些小型動(dòng)物、種植一些食用菌等。提高農(nóng)作物的光合產(chǎn)量4、合理施肥、合理灌溉，保證水分和礦質(zhì)元素的供應(yīng)白天提高溫度，增加光合速率夜晚降低溫度，降低呼吸速率合理密植（增大晝夜溫差）夏季夜晚大棚通風(fēng)？間作套種光合作用的原理的應(yīng)用光合作用強(qiáng)度：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類（或產(chǎn)生O2、消耗CO2）的量。實(shí)驗(yàn)探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響光照強(qiáng)度（光照時(shí)間、光的成分）、溫度、CO2濃度、水、礦質(zhì)元素等探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響光合速率探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響因變量：自變量：光照強(qiáng)度如何控制？調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離光合作用強(qiáng)度的大小觀測指標(biāo)？相同時(shí)間內(nèi)小葉片浮起的數(shù)量對(duì)葉片的處理：小圓形葉片，抽氣，放于黑暗盛有清水的燒杯中。葉片全部沉到水底。富含CO2的清水123結(jié)論：光合作用隨光照強(qiáng)度的增大而增強(qiáng)。探究光照強(qiáng)弱與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系：

該實(shí)驗(yàn)的變量是光照強(qiáng)弱，可通過改變光源與綠色植物之間的距離達(dá)到目的。最后通過觀察氣泡的產(chǎn)生數(shù)量說明光合作用強(qiáng)度大小。一直增大光照強(qiáng)度，光合作用會(huì)一直增強(qiáng)嗎？NO會(huì)受其它限制因素的影響。B：光補(bǔ)償點(diǎn)C2：光飽和點(diǎn)光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1cab光補(bǔ)償點(diǎn)：光合作用吸收的CO2和呼吸釋放CO2相等時(shí)的光照強(qiáng)度。光飽和點(diǎn)：光合作用達(dá)到最強(qiáng)時(shí)所需的最低光照強(qiáng)度。此時(shí)光合作用還會(huì)在增強(qiáng)嗎？黑暗中呼吸作用強(qiáng)度CO2釋放量對(duì)于植物的生長能不能在白天把光強(qiáng)始終調(diào)到B點(diǎn)？A點(diǎn)：AB段：B點(diǎn)：BC段：C點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放C02量代表此時(shí)的呼吸強(qiáng)度

隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用逐漸增強(qiáng)，C02的釋放量逐漸減少,因一部分用于光合作用

光補(bǔ)償點(diǎn),此時(shí)細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=細(xì)胞呼吸速率

隨光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用不斷增強(qiáng)

光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，光合作用不再增強(qiáng)

凈AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcA點(diǎn)：黑暗時(shí)，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸區(qū)別植物體的吸收或釋放與葉綠體的吸收和釋放CO2O2AB段：弱光下，光合作用小于細(xì)胞呼吸AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)，光合速率等于呼吸速率AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcO2CO2BC1段：強(qiáng)光下，光合速率大于呼吸速率AB光照強(qiáng)度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2下圖表示的是光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度之間關(guān)系的曲線，該曲線是通過實(shí)測一片葉子在不同光照強(qiáng)度條件下的CO2吸收和釋放的情況。你認(rèn)為下列四個(gè)選項(xiàng)中，能代表細(xì)胞中發(fā)生的情況與B點(diǎn)相符的是

CA點(diǎn)B表觀(凈)光合速率為測量值，常用O2的釋放量，CO2吸收量，有機(jī)物的積累量表示。實(shí)際光合速率為計(jì)算值，常用O2的產(chǎn)生量，CO2固定（同化）量，有機(jī)物的生成（產(chǎn)生）量表示。題中判斷方法：光合作用的計(jì)算：O2的產(chǎn)生量CO2的消耗量

光合作用C6H12O6產(chǎn)生量

真正光合速率=凈(表觀)光合速率+呼吸速率光合作用的計(jì)算：＝O2的釋放量＋呼吸作用的耗O2量＝CO2吸收量＋呼吸作用CO2的產(chǎn)生量＝光合作用C6H12O6積累量＋呼吸作用C6H12O6消耗量AB光照強(qiáng)度0吸收mg/dm2·hCO2陽生植物陰生植物B：光補(bǔ)償點(diǎn)C陰生植物的光飽和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)一般都低于陽生植物。C點(diǎn)的限制因素外因：內(nèi)因：溫度、CO2濃度色素含量、酶的數(shù)量等例：下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析回答：2．12時(shí)左右的溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度明顯減弱。光合速率與光照強(qiáng)度、時(shí)間的關(guān)系1．7～10時(shí)的光照不斷增強(qiáng)，所以光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。3．14～17時(shí)的光照不斷減弱，所以光合作用強(qiáng)度不斷減弱。光合作用的探究歷程1、1648年，海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)植物增重來自水分未考慮空氣的作用2、1771年，普里斯特利的實(shí)驗(yàn)?zāi)芨驴諝馕窗l(fā)現(xiàn)光的作用3、1779年，英格豪斯的實(shí)驗(yàn)只有在陽光下才能更新空氣4、1785年，才明確綠葉在光下放出的氣體是O2，吸收的是CO2。5、1845年，梅耶光能哪里去了？光能化學(xué)能

6、1864年，薩克斯的實(shí)驗(yàn)儲(chǔ)存在什么物質(zhì)中？7、1880年，恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)在哪里進(jìn)行？8、1939年，魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)O2來自H2O、CO2？9、20世紀(jì)40年代，卡爾文CO2轉(zhuǎn)換成有機(jī)物中C的途徑卡爾文循環(huán)1、海爾蒙特的實(shí)驗(yàn)（1648年）柳樹實(shí)驗(yàn)五年后植物增重主要來自水分忽略了空氣、礦物質(zhì)的影響柳樹2.5Kg土100Kg柳樹82.5Kg土99.9Kg結(jié)論：綠色植物具有更新空氣的能力（放出的氣體是O2，吸收CO2

）2、普里斯特利的實(shí)驗(yàn)（1771年）普利斯特利的的實(shí)驗(yàn)有時(shí)成功，有時(shí)失敗，可能的原因是什么？沒有考慮到光的作用。1864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)光照酒精脫色碘蒸汽處理為什么對(duì)植物進(jìn)行一晝夜的暗處理？為了將葉片中原有的淀粉耗盡為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？進(jìn)行對(duì)照一半曝光，一半遮光黑暗處理一晝夜用碘處理以前需要將葉片進(jìn)行脫色，方法是把葉片放入酒精再水浴加熱即可酒精脫色返回1939年魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)CO218O2H218OC18O2H2O光照射下的小球藻懸液結(jié)論：光合作用中釋放的O2全部來自H2O

AB用氧的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它分別成為H218O和C18O2。進(jìn)行兩組光合作用的實(shí)驗(yàn)：O2同位素標(biāo)記法——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7、化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量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)變成自身的組成物質(zhì)，并儲(chǔ)存了能量的一類生物如：綠色植物，藍(lán)藻、硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌等如：人、動(dòng)物、真菌(如蘑菇)、多數(shù)的細(xì)菌（乳酸菌、大腸桿菌）等自養(yǎng)生物：異養(yǎng)生物：酶CO2+H2O（CH2O)+O2光能葉綠體C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O

+能量

光合作用有氧呼吸熱能ATPATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能光合作用為細(xì)胞呼吸提供物質(zhì)和能量基礎(chǔ)，細(xì)胞呼吸為光合作用提供原料合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量分解有機(jī)物，釋放能量P53光照下活細(xì)胞任何時(shí)候光能轉(zhuǎn)換為生命動(dòng)力的過程光能光反應(yīng)ATP中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能各項(xiàng)生命活動(dòng)ATP中活躍的化學(xué)能利用細(xì)胞呼吸光合作用暗反應(yīng)直接的能量來源：ATP最終的能量來源：太陽的光能1、下列措施中，不會(huì)提高溫室蔬菜產(chǎn)量的是（）A、增大O2濃度B、增大CO2濃度C、增強(qiáng)光照D、調(diào)節(jié)室溫2、生長旺盛的葉片，剪成5mm見方的小塊，抽去葉內(nèi)氣體，做下列處理（見圖），這四個(gè)處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是3、光照增強(qiáng)，光合作用增強(qiáng)。但夏季的中午卻又因葉表面氣孔關(guān)閉而使光合作用減弱。這是由于（）A、水分產(chǎn)生的[H]數(shù)量不足B、葉綠體利用的光能合成的ATP不足C、空氣中CO2量相對(duì)增多，而起抑制作用D、暗反應(yīng)中三碳化合物產(chǎn)生的量太少CO2量減少，CO2固定受阻，C3減少4、若白天光照充足，下列哪種條件對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)有利

A.晝夜恒溫25℃B.白天溫度15℃，夜間溫度15℃C.晝夜恒溫15℃D.白天溫度25℃，夜間溫度15℃增大晝夜溫差下列關(guān)于光合作用和呼吸作用的敘述，正確的是（）A．光合作用和呼吸作用總是同時(shí)進(jìn)行B．光合作用形成的糖類能在呼吸作用中被利用C．光合作用產(chǎn)生的ATP主要用于呼吸作用D．光合作用與呼吸作用分別在葉肉細(xì)胞和根細(xì)胞中進(jìn)行【例8】給含氨(NH3)較多的土壤中耕松土，有利于提高土壤肥力，其原因是()

[名師點(diǎn)撥]土壤中的硝化細(xì)菌是好氧生物，給土壤中耕松土，能使土壤中氧增加，有利于硝化細(xì)菌將NH3逐步氧化為NO-2

和NO-3

，增加土壤肥力，NO-3可被植物根系吸收用于合成蛋白質(zhì)等物質(zhì)。

A．改善土壤通氣，根細(xì)胞呼吸加強(qiáng)B．可增加土壤中N2的含量C．改善土壤通氣，硝化細(xì)菌繁殖快，有利于土壤中硝酸鹽增加D．可促進(jìn)氨的擴(kuò)散[答案]C葉綠體中色素提取和分離實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)關(guān)鍵問題取葉要新鮮，濾液中含有較多的色素；加入二氧化硅：有助于研磨充分加入碳酸鈣：防止研磨中色素被破壞加入無水乙醇：為了溶解、提取色素研磨要迅速充分，防止乙醇揮發(fā)，同時(shí)可以得到色素濃度較大的濾液；尼龍布：過濾葉脈及二氧化硅等畫濾液細(xì)線