能量來源光和光合作用

關于能量來源光和光合作用第1頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五葉綠素的提取和分離實驗AVSEQ06.avi教案\AVSEQ06.avi第2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五注意事項1.稱取的新鮮綠葉,盡量去除葉脈,滿足有充分的葉綠素.2.研磨時要加入CaCO3,因為它能調節(jié)液體的PH,防止葉綠素被破壞.3.研磨時要注意加入石英砂,因為這樣可充分研磨破壞葉表皮,色素能被充分提取.迅速研磨是防止溶劑揮發(fā)。4.盛放濾液的小試管口加綿塞是防止溶劑揮發(fā)和色素分子被氧化。第3頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五5.濾紙預先干燥處理是使層析液在濾紙條上的擴散的速度快。6.濾紙條的一端剪去兩角是防止層析液在濾紙條的邊緣擴散過快。7.濾液細線要直、細、齊使分離的色素帶平整、不重疊。8.濾液細線干燥后重復畫2—3次使分離的色素帶清晰，便以觀察。9.濾液細線不能觸及層析液，防止色素直接溶解到燒杯內的層析液中第4頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五一、捕獲光能的色素和結構對大多數(shù)生物，活細胞所需能量的最終源頭是_______。太陽能捕獲光能的色素類胡蘿卜素葉綠素胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b(占1/4)(占3/4)濾紙上色帶的排列順序如何？寬窄如何？說明什么？第5頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五葉綠體中的色素提取液四種色素對光的吸收葉綠素主要吸收___________類胡蘿卜素主要吸收________藍紫光藍紫光、紅光思考1、春夏葉片為什么是綠色？而秋天樹葉為什么會變黃？2、P97問題探討？第6頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五葉綠體的結構外膜內膜基?；|類囊體捕獲光能的色素分布在___________類囊體的薄膜上第7頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五葉綠體的功能討論1、恩格爾曼實驗的結論是什么？2、此實驗設計有什么巧妙之處？3、以上資料可以得出什么結論？O2是由葉綠體產(chǎn)生的,葉綠體是綠色植物光合作用的場所實驗材料選擇水綿和好氧細菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便以觀察，用好氧細菌可確定釋放氧氣的部位；沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；用極細的光束照射，葉綠體上可分為光照多和光照少的部位。相當于一組對比實驗；臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證實驗的結果。葉綠體是進行光合作用的場所。第8頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五總結葉綠體的功能

葉綠體是進行光合作用的場所。它內部的巨大膜表面上，分布了許多吸收光能的色素分子，還有許多進行光合作用的酶。

第9頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五二、光合作用的原理和應用光合作用的定義綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程。光合作用的探究歷程（P101－102）第10頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五結論：水分是植物建造自身的原料。17世紀海爾蒙特栽培的柳樹實驗第11頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？第12頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1779年，荷蘭的英格豪斯普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。到1785年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧氣光？光能化學能儲存在什么物質中？德國梅耶第13頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1864年，德國薩克斯實驗黑暗處理一晝夜讓一張葉片一半曝光一半遮光綠葉在光下制造淀粉。用碘蒸氣處理這片葉，發(fā)現(xiàn)曝光的一半呈深藍色，遮光的一半則沒有顏色變化。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？結論第14頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五第一組光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O。H2180C02H20C18O2第二組180202美國魯賓和卡門實驗（同位素標記法）結論光合作用產(chǎn)生的有機物又是怎樣合成的？第15頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五美國卡爾文用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)?？偨Y光合作用的反應式CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能葉綠體反應物、條件、場所、生成物糖類第16頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五光合作用過程光反應暗反應劃分依據(jù):反應過程是否需要光能光反應在白天可以進行嗎？夜間呢？暗反應在白天可以進行嗎？夜間呢？有光才能反應有光、無光都能反應第17頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP光反應階段光、色素、酶葉綠體內的類囊體薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能轉變?yōu)榛钴S的化學能貯存在ATP中[H]場所：條件：物質變化能量變化進入葉綠體基質，參與暗反應供暗反應使用第18頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的還原葉綠體基質多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖類卡爾文循環(huán)第19頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五暗反應階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP[H]、ADP+Pi葉綠體的基質中

ATP中活躍的化學能轉變?yōu)樘穷惖?/p>

有機物中穩(wěn)定的化學能2C3(CH2O)酶糖類[H]、ATP、酶場所：條件：物質變化能量變化CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3葉綠體基質多種酶糖類ATP[H]第20頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五葉綠體中的色素光合作用的過程光反應階段暗反應階段光能co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氫O2固定還原多種酶參加催化(CH2O)[氨基酸,脂肪]酶第21頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五光反應階段與暗反應階段的比較類囊體的薄膜上葉綠體的基質中需光、色素和酶不需光、色素;需多種酶光能轉變?yōu)锳TP中活潑的化學能ATP中活潑的化學能轉化為糖類等有機物中穩(wěn)定的化學能水的光解：2H2O

光

4[H]+O2光ADP+PiATP酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的還原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶ATPADP+Pi酶第22頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五6、光合作用原理的應用

（1）影響光合作用的因素內因：葉齡、葉的結構外因：光照（時間、光質、光強）、CO2、溫度、水、礦質元素等（1）光照強度（影響ATP和[H]的量）（2）CO2濃度（影響C3的量）（3）溫度（影響酶的活性及氣孔的關啟）（4）PH值（影響酶的活性和礦質元素的吸收，特別是Mg2+的吸收）（5）呼吸強度（影響有機物的積累）第23頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1.光強圖26是光強-光合速率關系的模式圖。暗中葉片不進行光合作用，只有呼吸作用釋放CO2(圖26中的OD為呼吸速率)。隨著光強的增高，光合速率相應提高，當?shù)竭_某一光強時，葉片的光合速率等于呼吸速率，即CO2吸收量等于CO2釋放量，表觀光合速率為零，這時的光強稱為光補償點。

圖26光強-光合曲線圖解

A.比例階段；B.比例向飽和過渡階段；C.飽和階段(1)光強-光合曲線

第24頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五在低光強區(qū)，光合速率隨光強的增強而呈比例地增加(比例階段，直線A)；當超過一定光強，光合速率增加就會轉慢(曲線B)；當達到某一光強時，光合速率就不再增加，而呈現(xiàn)光飽和現(xiàn)象。開始達到光合速率最大值時的光強稱為光飽和點，此點以后的階段稱飽和階段(直線C)。比例階段中主要是光強制約著光合速率，而飽和階段中CO2擴散和固定速率是主要限制因素。圖26光強-光合曲線圖解

A.比例階段；B.比例向飽和過渡階段；C.飽和階段第25頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五不同植物的光強-光合曲線不同，光補償點和光飽和點也有很大的差異。光補償點高的植物一般光飽和點也高，草本植物的光補償點與光飽和點通常要高于木本植物；陽生植物的光補償點與光飽和點要高于陰生植物；C4植物的光飽和點要高于C3植物。圖27不同植物的光強光合曲線第26頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五在自然條件下，植物或多或少會受到不同波長的光線照射。如，陰天不僅光強減弱，而且藍光和綠光所占的比例增高。樹木的葉片吸收紅光和藍光較多，故透過樹冠的光線中綠光較多，由于綠光是光合作用的低效光，因而會使樹冠下生長的本來就光照不足的植物利用光能的效率更低，“大樹底下無豐草”就是這個道理。水層同樣改變光強和光質。水層越深，光照越弱，例如，20米深處的光強是水面光強的二十分之一，如水質不好，深處的光強會更弱。水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于藍、綠部分，深水層的光線中短波長的光相對較多。所以含有葉綠素、吸收紅光較多的綠藻分布于海水的表層；而含有藻紅蛋白、吸收綠、藍光較多的紅藻則分布在海水的深層，這是海藻對光適應的一種表現(xiàn)。

2.光質第27頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五3.光照時間對放置于暗中一段時間的材料(葉片或細胞)照光，起初光合速率很低或為負值，要光照一段時間后，光合速率才逐漸上升并趨與穩(wěn)定。從照光開始至光合速率達到穩(wěn)定水平的這段時間，稱為“光合滯后期”或稱光合誘導期。一般整體葉片的光合滯后期約30～60min，而排除氣孔影響的去表皮葉片，細胞、原生質體等光合組織的滯后期約10min。將植物從弱光下移至強光下，也有類似情況出現(xiàn)。另外，植物的光呼吸也有滯后現(xiàn)象，在光呼吸的滯后期中光呼吸速率與光合速率會按比例上升(圖29)。第28頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五(二)CO21.CO2-光合曲線

光下CO2濃度為零時葉片只有光、暗呼吸,釋放CO2。圖中的OA部分為光下葉片向無CO2氣體中的CO2釋放速率,通常用它來代表光呼吸速率。在比例階段，光合速率隨CO2濃度增高而增加，當光合速率與呼吸速率相等時，環(huán)境中的CO2濃度即為CO2補償點(圖中C點)；當達到某一濃度(S)時，光合速率便達最大值(Pm)，開始達到光合最大速率時的CO2濃度被稱為CO2飽和點。圖30葉片光合速率對細胞間隙CO2濃度響應示意圖曲線上四個點對應濃度分別為CO2補償點(C)，空氣濃度下細胞間隙的CO2濃度(n)，與空氣濃度相同的細胞間隙CO2濃度(350μl·L-1左右)和CO2飽和點(S)。Pm為最大光合速率；CE為比例階段曲線斜率，代表羧化效率；OA光下葉片向無CO2氣體中的釋放速率，可代表光呼吸速率。第29頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五(三)溫度

光合過程中的暗反應是由酶所催化的化學反應，因而受溫度影響。在強光、高CO2濃度時溫度對光合速率的影響要比弱光、低CO2濃度時影響大(圖32)，這是因為在強光和高CO2條件下，溫度成了光合作用的主要限制因素。圖32不同CO2濃度下溫度對光合速率的影響

a.在飽和CO2濃度下；b.在大氣CO2濃度下

第30頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五(四)水分

水分虧缺會使光合速率下降。在水分輕度虧缺時，供水后尚能使光合能力恢復，倘若水分虧缺嚴重，供水后葉片水勢雖可恢復至原來水平，但光合速率卻難以恢復至原有程度(圖33)。因而在水稻烤田，棉花、花生蹲苗時，要控制烤田或蹲苗程度，不能過頭。圖33向日葵在嚴重水分虧缺時以及在復水過程中葉水勢、光合速率、氣孔阻力、蒸騰速度的變化水分對光合作用的影響有直接的也有間接的原因。直接的原因是水為光合作用的原料。但是用于光合作用的水不到蒸騰失水的1%，因此缺水影響光合作用主要是間接的原因第31頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五（五）礦質營養(yǎng)礦質營養(yǎng)在光合作用中的功能：

1.葉綠體結構的組成成分如N、P、S、Mg是葉綠體中構成葉綠素、蛋白質、核酸以及片層膜不可缺少的成分。

2.電子傳遞體的重要成分如PC中含Cu，F(xiàn)e-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含F(xiàn)e，放氧復合體不可缺少Mn2+和Cl-。

3.磷酸基團的重要作用構成同化力的ATP和NADPH，光合碳還原循環(huán)中所有的中間產(chǎn)物，合成淀粉的前體ADPG，以及合成蔗糖的前體UDPG，這些化合物中都含有磷酸基團。

4.活化或調節(jié)因子如Rubisco，F(xiàn)BPase等酶的活化需要Mg2+；Fe、Cu、Mn、Zn參與葉綠素的合成；K+和Ca2+調節(jié)氣孔開閉；K和P促進光合產(chǎn)物的轉化與運輸?shù)取５?2頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1、適當提高光照強度、延長光照時間2、合理密植3、適當提高CO2濃度4、適當提高溫度5、適當增加植物體內的含水量6、適當增加礦質元素的含量

（2）提高農(nóng)作物光合作用強度的措施

第33頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五①圖中A點含義：

；②B點含義：

；③C點表示：

；④若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表

植物。

光照強度為0，只進行呼吸作用光合作用與呼吸作用強度相等，稱為光補償點光合作用強度不再隨光照強度增強而增強，稱為光飽和點陰生第34頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五圖中A點表示：

。CO2濃度達到植物所需的最大值，光合速率不再上升第35頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五①光合作用是在

的催化下進行的，溫度直接影響

；②B點表示：

；③BC段表示：

；

酶的活性酶此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降第36頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五若白天光照充足，下列哪種條件對農(nóng)作物增產(chǎn)有利

A.晝夜恒溫25℃B.白天溫度25℃，夜間溫度15℃C.晝夜恒溫15℃D.白天溫度30℃，夜間溫度15℃

D用下述容積相同的玻璃罩分別罩住大小、生長狀況相同的天竺葵，光照相同的時間后，罩內O2最少的是[]A．綠色罩B．紅色罩C．藍色罩D．紫色罩A下列措施中，不會提高溫室蔬菜產(chǎn)量的是（）

A、增大O2濃度B、增大CO2濃度

C、增強光照D、調節(jié)室溫A第37頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五（01浙江）下圖表示野外松樹（陽生植物）光合作用強度與光照強度的關系。請分析回答：(1)當光照強度為b時，光合作用強度____。(2)光照強度為a時，光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出CO2的量。如果白天光照強度較長時期為a，植物能不能正常生長？為什么？(3)如將該曲線改繪為人參（陰生植物）光合作用強度與光照強度關系的曲線，b點的位置應如何移動，為什么？最大不能左移第38頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五（06四川）將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調節(jié)小室CO2濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度（以CO2

吸收速率表示），測定結果如下圖。下列相關敘述，正確的是（）A．如果光照強度適當降低，a點左移，b點左移B．如果光照強度適當降低，a點左移，b點右移C．如果光照強度適當增強，a點右移，b點右移D．如果光照強度適當增強，a點左移，b點右移D第39頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五(07北京理綜)科學家研究CO2

濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到實驗結果如右圖。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是（）A．光照強度為a時，造成曲線II和III光合作用強度差異的原因是CO2

濃度不同B．光照強度為b時，造成曲線I和II光合作用強度差異的原因是溫度的不同C．光照強度為a～b，曲線I、II光合作用強度隨光照強度升高而升高 D．光照強度為a～c，曲線I、III光合作用強度隨光照強度升高而升高D第40頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五例6(05上海）回答有關光合作用的問題。下圖表示當影響光合作用的因素X、Y和Z變化時，光合作用合成量和光強度的關系。

（1）圖中X1、X2、X3的差異是由于某種原因_________影響了光合作用的________所導致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加為X1，最常采取的簡便而有效的措施________________________（2）圖中Y1、Y2、Y3的差異是由于_______________影響了光合作用的__________所致。（3）圖中Z1、Z2、Z3的差異表現(xiàn)在光合作用中________反應的不同，如果Z因素代表植物生長發(fā)育期，則代表幼苗期、營養(yǎng)生長和現(xiàn)蕾開花期的曲線依次是__________。Z3、Z2、Z1

二氧化碳和溫度暗反應施放干冰，增加二氧化碳濃度（或燃燒柴草）或適當升溫光波長（或光質）光反應光反應和暗反應第41頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五化能合成作用自養(yǎng)生物以光為能源，以CO2和H2O（無機物）為原料合成糖類（有機物），糖類中儲存著由光能轉換來的能量。例如綠色植物。異養(yǎng)生物只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌?；芎铣勺饔美铆h(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。光能自養(yǎng)生物化能自養(yǎng)生物所需的能量來源不同（光能、化學能）第42頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于_______和____________;形成的________和__________提供給暗反應。2.光合作用的實質是：把______和_______轉變?yōu)橛袡C物，把_______轉變成_______,貯藏在有機物中。3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧氣是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。水的光解形成ATP[H]ATPCO2H2O光能化學能暗反應光反應光反應暗反應練一練第43頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五下圖是光合作用過程圖解，請分析后回答下列問題：①圖中A是______,B是_______,它來自于______的分解。②圖中C是_______，它被傳遞到葉綠體的______部位，用于_________。③圖中D是____，在葉綠體中合成D所需的能量來自______④圖中G________,F是__________,J是_____________⑤圖中的H表示_______，H為I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基質用作還原劑，還原C3ATP色素吸收的光能光反應[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖類第44頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五1、在光合作用的暗反應過程中，沒有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、與光合作用光反應有關的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A3、將植物栽培在適宜的光照、溫度和充足的C02條件下。如果將環(huán)境中C02含量突然降至極低水平，此時葉肉細胞內的C3化合物、C5化合物和ATP含量的變化情況依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C第45頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五4、光合作用的過程可分為光反應和暗反應兩個階段，下列說法正確的是（）

A.葉綠體類囊體膜上進行光反應和暗反應

B.葉綠體類囊體膜上進行暗反應，不進行光反應

C.葉綠體基質中可進行光反應和暗反應

D.葉綠體基質中進行暗反應,不進行光反應D5、光合作用過程中，產(chǎn)生ADP和消耗ADP的部位在葉綠體中依次為()①外膜②內膜③基質④類囊體膜

A．③②B．③④

C．①②D．④③B第46頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五6、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.③④②①⑤7、在暗反應中，固定二氧化碳的物質是（）Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧氣ＤＢ第47頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五8、在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過一段時間后，分析18O放射性標記，最先（）A、在植物體內的葡萄糖中發(fā)現(xiàn)B、在植物體內的淀粉中發(fā)現(xiàn)C、在植物體內的淀粉、脂肪、蛋白質中均可發(fā)現(xiàn)D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn)D第48頁，共52頁，2023年，2月20日，星期五9、某科學家用含有14C的CO2來追蹤光合作用中的C原子，14C的轉移途徑是（）

A、CO2葉綠體ATPB、CO2葉綠素ATPC、CO2乙醇糖類

D、CO2三碳化合物糖類D10、在光合作用過程中，能量的轉移途徑是A