光合作用与细胞呼吸.ppt

与细胞呼吸,一、光合作用的发现： 人类对光合作用的认识经历了一个漫长的阶段，大约用了近200多年的时间，才对光合作用的生理过程有了一些认识。 18世纪中期以前，人们一直认为植物体内全部营养来自土壤，并不认为能从空气中获得什么。1771年，英国科学家普利斯特通过实验指出植物可以更新空气。1864年，德国科学家萨克斯通过实验成功的证明了绿色叶片在光合作用中产生淀粉。1880年，德国科学家恩吉尔曼设计实验证明叶绿体是进行光合作用的场所，氧由叶绿体释放出来。20世纪30年代美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究证明光合作用释放的氧全部来自水。 在以后的研究中对光合作用的机理有了更深入的了解，相信在21世纪光合作用的研究将对解决人类的粮食、能源、环境等问题做出更大的贡献。,叶绿素b,叶绿素a,叶黄素,胡萝卜素,二、叶绿体中的色素,例题：对海洋岩礁上的藻类植物调查时发现，一般在浅水处生长着绿藻，稍深处是褐藻，再深一些的水域中则以红藻为主，直接影响海洋中藻类植物分布的主要因素是（ ） A阳光 B温度 C海水含盐量 D海水含氧量,解析：影响海洋植物分布的因素主要是阳光，不同颜色的光，对海水的穿透能不同，蓝紫光的穿透能力最强，红光穿透能力最弱，故深一些的水域内生长着红藻（主要吸收蓝紫光）。答案：A,三、光合作用的过程,光能在叶绿体中的转换,O2,H2O,e,H+,NADP+,NADPH,ADP+Pi,ATP,(CH2O),光能转化成电能,水在光下分解,电能转换成活跃的化学能,NADPH的形成ATP的形成,CO2的固定,CO2还原及糖类等有机物的形成,活跃的化学能转换成稳定化学能,光能在叶绿体中的转换,光化学反应,一般的酶促反应,多种酶,叶绿体的基质中,叶绿体囊状结构,CO2的固定、C3的还原、 C5的再生,水的光解 ATP的形成,光、色素、酶,1、光反应是暗反应的基础，暗反应是光反应的继续。,光能-活跃 的化学能,活跃的化学能 -稳定的化学能,2、光反应为暗反应提供了NADPH和ATP。,3、暗反应利用光反应的NADPH和ATP进行C3的还原。,完成了自然界中规模巨大的物质转变，为绿色植物本身及为人类和动物直接或间接地制造了有机物。,物质来源（绿色工厂）,完成了自然界中规模巨大的能量转变，是一切生物所需能量的最终来源。,能量来源（能量转换器）,四、光合作用的意义,氧气来源（空气净化器）,从根本上改变了地球环境，并不断净化环境，保持大气中O2和CO2含量的基本稳定。,三个来源,30亿20亿年前，蓝藻制造O2，使进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。 O2可形成O3，可滤去紫外线，减轻其对生物的破坏，使水生生物开始逐渐在陆地生活，进而形成广泛分布的各种动植物。,一个进化,五、影响光合作用因素,6CO2 +12H2O,光能,叶绿体,C6H12O6+6H2O+6O2,原 料,条 件,产 物,怎样才能提高光合作用效率？请同学们讨论。,增加CO2 浓度,增加水分供给,延长光照时间,增加矿质元素,增强光照强度,增加光照面积,提高栽培植物产量的途径,延长光合作用的时间：延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间。通过轮作、间作套种等措施，就能在一年内巧妙地搭配作物，从时间和空间上更好地利用光能。如在前茬作物旺盛生长时，即在行间播种或栽植后茬作物，这样当前茬作物收获时，后茬作物已长大。如麦套棉、豆套薯、粮菜果蔬间混套种等有不少成功的经验。 在小面积的栽培试验中，或要加速重要的材料与品种的繁殖时，可采用生物灯或日光灯作人工光源，以延长照光时间。,1、光能的合理利用（提高光能利用率）,增加光合作用的面积：如改变株型、合理密植等。 近年来国内外培育出的水稻、小麦、玉米等高产新品种，差不多都是秆矮，叶挺而厚。种植此类品种可增加密植程度，并耐肥抗倒，因而能提高光能利用率。 合理密植，就是使栽培植物群体得到合理发展，使之有最适的光合面积，最高的光能利用率，并获得最高收获量的种植密度。种植过密，一方面下层叶子受到光照少，成为消费器官；另一方面，通风不良，造成冠层内CO2浓度过低而影响光合速率；此外，密度过大，还易造成病害与倒伏，使产量大减。,2、保持适宜的环境温度（提高光合作用效率）,叶绿素的生物合成、光反应和暗反应是一系列酶促反应，受温度影响。叶绿素形成的最低温度约2，最适温度约30,最高温度约40。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素解体慢，这也是低温保鲜的原因之一。,大田作物间的CO2浓度虽然目前还难以人为控制(主要靠自然通风来提供)，然而，通过增施有机肥，实行秸秆还田，促进微生物分解有机物释放CO2以及深施碳酸氢铵(含有50%CO2)等措施，也能提高冠层内的CO2 浓度。 在大棚和玻璃温室内，可通过CO2发生器(燃烧石油)，或石灰石加废酸的化学反应，或直接施放CO2气体进行CO2施肥。,3、适当提高二氧化碳浓度,例题：下图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入ADP，磷酸盐、叶绿体等，实验时按图示控制进行，并不断测定有机物合成率，用此数据绘成曲线。请你用已学的光合作用知识，解释曲线形成的原因。,因为没有CO2，只进行光反应，所以无有机物积累,因为AB段为暗反应提供了ATP和H，加之CO2供给，暗反应能够进行，有 机物合成率上升,因无光不能进行光反应，随着光反应产物的消耗，暗反应逐渐减弱，有机物合成率逐渐降低,AB段,BC段,CD段,2、有关光合作用的计算,难点热点,注意以下几条基本原理：,（1）有光和无光条件下，植物都进行呼吸作用,（2）光合作用实际产氧量 = 实测的氧气释放量 +呼吸作用耗氧量,（3）光合作用实际CO2消耗量 = 实测的CO2消耗 量 + 呼吸作用CO2释放量,（5）计算时，应该先列出光合作用和呼吸作用的 反应时，然后列出方程予以计算。,（4）光合作用葡萄糖净生产量 = 实际光合作用 葡萄糖生产量 - 呼吸作用葡萄糖消耗量。,阳生植物,难点热点,3、识图,衡量光合作用强弱的指标是光合速率。光合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收CO2毫克数表示。一般测定光合速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内。所以测定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差数，叫做表观光合速率或净光合速率。一般所说的光合速率就是指净光合速率。 真正光合速率表观光合速率呼吸速率,释放能量,生命活动,有氧呼吸,分解有机物,呼吸 （吸入氧气）,无氧呼吸,细胞呼吸,一、细胞呼吸的概念,细胞呼吸是生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放能量的总过程。又叫生物氧化。,二、细胞呼吸的类型,（一）有氧呼吸,（二）无氧呼吸,（一）有氧呼吸,热量,24H,6CO2,ATP,ATP,12H2O,热量,热量,ATP,有氧呼吸过程,第一阶段 发生在细胞质基质中,第二阶段 发生在线粒体中,第三阶段 发生在线粒体中,丙酮酸 2C3H4O3,葡萄糖 C6H12O6 酶,20H,有氧呼吸主要场所：,能量去向：1mol C6H12O6彻底氧化分解共释放 2870kJ的能量,一部分以热能形式散失(1709kJ/mol约60%) 另一部分转移到ATP中(1161kJ/mol,约40%),总反应式：,概念：,细胞在O2的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出CO2和H2O，同时释放出大量能量的过程。,小结,线粒体,（二）无氧呼吸的过程,与有氧呼吸第一阶段相同,葡萄糖的初步分解,C6H12O6,酶,+4H + 能量,场所：细胞质基质,（少量）,2CH3COCOOH,丙酮酸不彻底分解,场所：细胞质基质,CH3COCOOH,酶,C3H6O3(乳酸),+ 能量,A.乳酸,例：高等动物、乳酸菌、高等植物的某些器官（马铃薯块茎、甜菜块根等）,CH3COCOOH,C2H5OH(酒精),+ 2CO2 + 能量,B.酒精,例：大多数植物、酵母菌,酶,有氧呼吸与无氧呼吸过程的联系,葡萄糖,丙酮酸,有氧条件,(线粒体),无氧条件,(细胞质的 基质中),CO2+H2O+能量(大量),C2H5OH(酒精)+CO2+能量(少量),C3H6O3(乳酸)+能量(少量),(细胞质的基质),（1）从葡萄糖到丙酮酸，这个阶段完全相同。,（2）从丙酮酸开始沿着不同渠道形成不同产物。,C6H12O6+6H2O+6O2,酶,6CO2+12H2O+能量,2870KJ,C6H12O6,酶,酶,2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量,2C3H6O3（乳酸）+能量,226KJ,196.65KJ,C6H12O6,有氧呼吸,无氧呼吸,（三）、有氧呼吸与无氧呼吸的区别,主要在线粒体内,需氧分子参加,CO2 H2O,较多能量,细胞质基质内,不需氧分子参加,C3H603,较少能量,CO2,C2H5OH,有氧呼吸和无氧呼吸的相同之处： 1都在细胞质内,由葡萄糖的先分解成丙酮酸 2都是在酶的催化下进行的； 3都有能量释放。,细胞呼吸意义,1、为生命活动提供能量,2、为体内其他化合物合成提供原料,细胞呼吸的中间产物丙酮酸，在酶的作用下，可以转化为甘油、氨基酸、色素、植物激素等各类物质。,影响细胞呼吸的外界因素主要有：温度、氧气、二氧化碳、机械损伤等病害。 （1）温度对细胞呼吸的影响 主要是对呼吸酶的活性的影响。细胞呼吸对温度的变化很敏感，最适温度一般为2530 ，在最低点和最适点之间，呼吸速率随温度的升高而加快，超过最适点，呼吸速率将随温度的升高而下降。 （2）氧气对细胞呼吸的影响 氧气是有氧呼吸所必须的，而对无氧呼吸有抑制作用。氧气浓度在一定范围内会促进有氧呼吸的增加，在氧分压较低时，呼吸强度与氧分压成正比，即细胞呼吸随着氧分压的增加而增加。氧分压增至一定程度时，对细胞呼吸就没有促进作用，此时的氧分压为氧饱和点。,（3）二氧化碳对细胞呼吸的影响 CO2是细胞呼吸的最终产物，对细胞呼吸有很大影响。超过大气正常含量的高浓度CO2使呼吸速率显著降低。当CO2浓度有所增高时，不仅抑制有氧呼吸，对无氧呼吸也有抑制作用。CO2的这种对细胞呼吸的抑制作用，在贮藏果实、种子、蔬菜等方面有重要意义。 （4）机械损伤对细胞呼吸的影响 对一些植物的叶子甚至只要简单地摩擦或弯曲，都会使它们的细胞呼吸增强。在采收、包装、运输和贮藏多汁果实和蔬菜等植物产品时，应尽可能防止机械损伤。,概念： 植物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解， 并且释放能量的总过程。,类型：,有氧呼吸,无氧呼吸,场所：,有氧呼吸：细胞质基质,线粒体,无氧呼吸：细胞质基质,过程：葡萄糖,丙酮酸,有氧:二氧化碳+水+能量,无氧:酒精+二氧化碳+能量或乳酸+能量,实质：,物质变化：有机物被分解,能量变化：有机物中的能量释放出来,热能,形成ATP,意义：,为植物体的生命活动提供能量,体内其它化合物的合成提供原料,生物呼吸作用,联系： 光合作用为有氧呼吸进行提供物质基础 （氧气和有机物）；有氧呼吸为光合作用的 进行提供原料（二氧化碳），为光合作用产 物的运输提供能量。,1、进行的部位不同： 进行光合作用的细胞器是叶绿体,而进行有氧呼吸的场所有细胞质的基质和线粒体；,2、所需要的条件不同： 光合作用需要光、多种酶和色素参与，有氧呼吸需要多种酶有光和无光下都能进行；,3、物质转化的形式恰好相反；,4、能量的转化形式不同： 光合作用是将光能转化为化学能储存在有机物中；而呼吸作用是分解有机物释放能量，一部分储存在ATP中，大部分热能形式散失。,呼吸作用和光合作用的比较,注意以下几条基本原理： 光合作用、呼吸作用的速率一般为一段时间内CO2 、O2和葡萄糖的变化量计算。 在有光和无光条件下，植物都能够进行呼吸作用。 净生产量=实际光合作用量呼吸作用量。 计算时，应该先列出光合作用和呼吸作用的反应式，然后列出方程予以计算。,有关光合作用和呼吸作用的计算,1、根据光合作用反应式进行有关物质的计算 2、根据光合作用反应式进行有关能量的计算 3、光合作用与呼吸作用的综合计算,光合作用实际产O2量 实测O2释放量呼吸作用耗O2量 光合作用实际CO2消耗量 实测CO2消耗量呼吸作用CO2释放量 光合作用C6H12O6净生产量 光合作用实际C6H12O6生产量 呼吸作用C6H12O6消耗量,光合作用的指标是光合速率,通常以每小时每平方分米叶面及吸收CO2毫克数表示。 真正光合速率=表观(净)光合速率+呼吸速率,例1、将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答： （1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 mg。 （2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是 mg。 （3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少） 。 （4）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措施是： 。,0,24.5,减少,延长光照时间降低夜间温度增加CO2浓度,例2、下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答： （1）该植物的呼吸速率为每小时释放CO2 mg/dm2。 （2）b点表示光合作用与呼吸作用速率 。,（3）若该植物叶面积为10dm2，在光照强度为25Klx条件下光照1小时，则该植物光合作用吸收CO2 mg/dm2；合成葡萄糖 mg。,5,相等,250,170.5,（4）若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长？为什么？,（5）若该植物为阴生植物，则b点应 向 移动。,不能正常生长。白天光照强度为b时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。,左,1、叶绿体的色素中含量最多的是 （ ） A、叶绿素a B、叶绿素b C、胡萝卜素 D、叶黄素,A,2、将小球藻置于什么光的照射下光合效率最高（ ）；在什么光的照射下，光合效率最低（ ）。 A、红光和蓝紫光 B、白光 C、红光和绿光 D、绿光,B,D,练习,3、花生种子和水稻种子相比，在播种时不可过深埋于土壤中的原因是（ ） A、幼苗不能顶出土面 B、土壤深处水分不足 C、花生萌发时需要更多的氧气 D、花生种子不耐寒,C,4、某种藻类和草履虫在光下生活于同一溶液中。已知草履虫每周消耗0.10mol葡萄糖，藻类每周消耗0.12mol葡萄糖。现在该溶液中每周葡萄糖的产量为0.25mol，这一溶液中每周氧的净生产量为（ ） A、0.03mol B、0.60mol C、1.32mol D、0.18mol,D,5、有关有氧呼吸的叙述中，正确的是（ ）,A、进行有氧呼吸植物不能进行无氧呼吸 B、有氧呼吸的全过程都在线粒体中进行。 C、有氧呼吸是高等生物所特有的呼吸方式。 D、有氧呼吸能将有机物彻底氧化分解,6、水稻育秧期间，如果苗床长期被水淹，会导致烂秧，是由于（ ）,A、水稻细胞吸水过多 B、无氧呼吸产生的乳酸过多 C、无氧呼吸产生的酒精过多 D、呼吸作用完全被抑制,D,C,8、与无氧呼吸相比，有氧呼吸的特点是：（ ） A、需要酶参加 B、分解有机物 C、释放能量 D、有机物彻底分解,7、在有氧呼吸过程中，CO2的产生和O2的参与发生在（ ）,A、第一阶段和第二阶段 B、第一阶段和第三阶段 C、第二阶段和第三阶段 D、O2参与才产生CO2，故都在第三阶段,C,D,9.光合作用产生的H和呼吸作用产生的H用于（ ） A、都还原O2 B、都还原CO2 C、前者还原O2，后者还原CO2 D、前者还原CO2 ，后者还原O2,D,10、下图是验证绿色植物进行光合作用的实验装置。先将这个装置放在暗室24小时，然后移到阳光下；瓶子内盛有NaOH溶液，瓶口封闭。,(1)数小时后摘下瓶内的叶片，经处理后加碘液数滴而叶片颜色无变化，证明叶片中 ，这说明 。 (2)瓶内放