[理化生]5-4 光合作用.ppt

5-4 能量之源 光与光合作用（第二课时） 本节聚焦： 人类是怎样认识到光合作用的？ 什么是光反应阶段？什么是暗反 应阶段？ 光合作用受那些因素影响？ 什么是化能合成作用？ 二、光合作用的原理和应用 1、光合作用的概念 指绿色植物通过叶绿体，利用光能 ，把二氧化碳和水转化成储存着能 量的有机物，并且释放出氧气的过 程。 2、光合作用的实质 合成有机物，储存能量 光合作用的探究历程 结论：植物的 物质积累不是 来自于土壤， 而是完全来源 于水。 17世纪 海尔蒙特 柳苗栽培实验 一段时间后 一段时间后 1771年普利斯特利实验 普利斯特利实验 结论：植物可以更新空气 有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结 果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？ 持这种观点的人，很可能是在无光条件下 做的这个实验。无光时，植物不进行光合 作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧 气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变 污浊了。 1779年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在 阳光照射下才能成功；植物体 只有绿叶才能更新空气。 到1785年，发现了空气的组 成，人们才明确绿叶在光下放出 的是O2，吸收的是CO2。 光 能 化 学 能 储存在什 么物质中 ？ 德国 梅耶 1864年，德国萨克斯实验 绿叶在光下制造淀粉。 思考：思考：目的是什么？目的是什么？ 为了使绿叶中原有的有机物消为了使绿叶中原有的有机物消 耗殆尽耗殆尽 使叶子中的叶绿素溶解，避 免遮挡反应的颜色。 光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？ 第一组 光合作用产生的O2来自于H2O。 H218O CO2 H2O C18O2 第二组 18O2O2 美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法） 光合作用产生的有机物又是怎样合成的？ 光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？ 美国卡尔文 用14C标记14CO2，供小球藻 进行光合作用，探明了 CO2中的C的去向，称为卡 尔文循环。 ADP+Pi ATP H2OO2 H 酶 光解 光反应： 色素 条件：光、酶、色素光、酶、色素 过程： 场所： 类囊体的薄膜上 物质H2O 光光 酶酶 H + + O2 ADP+Pi+光能 酶酶 ATP 能量 光能光能ATPATP中活跃化学能中活跃化学能 光能 暗 反 应 场所： 条件： 叶绿体基质 酶 ATP 酶酶 ADP+Pi +能量 物物 质质 能量能量 ： ATPATP中活跃的化学能转化为中活跃的化学能转化为糖类糖类中稳定的化学能中稳定的化学能 CO2+ C5 酶酶 2C3 酶 2C3 (CH2O) C5 H ATP C5 2C3 ADP+Pi ATP H 多种酶 酶 (CH2O) CO2 能 固定 还 原 酶 3.光合作用过程： （1 1） （2 2） 光反应阶段光反应阶段 暗反应阶段暗反应阶段 光合作用的第一阶段中的化学反应，必须有光才能进行 。 H 2 O 光水的光解： 2H+1/2O 2 ADP + Pi +能量ATP的形成： 酶 ATP 光合作用的第二阶段中的化学反应，有没有光都可以进行 。 场所：叶绿体类囊体的薄膜上场所：叶绿体类囊体的薄膜上 。 场所：叶绿体基质场所：叶绿体基质 2C3 + 12H C6H12O6 + C5 ATP 酶 酶 CO2的固定：CO2 + C5 2C3 CO2的还原： ATP的水解 ： 酶 ADP + Pi +能量 ATP 光能 活跃的化学能（ATP ） 活跃的化学能（ATP） 稳定化学能（C6H12O6） 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2OO2 H 多种酶 酶 (CH2O) CO2 光解 能 固定 还 原 酶 光反应 暗反应 光合作用总过程： 色素 光合作用的总反应式： 光能 叶绿体 CO2+H2O* （CH2O）+O*2 思考:生成的氧气中的氧来自哪里? 全部来自反应物中的水 CO2中C的转移途径： H2O中H转移途径： 其他元素： CO2+H2O 叶绿体 光能 (CH2O)+O2 CO2C3（CH2O ） H2OH（CH2O ） 光反应与暗反应的关系 光反应为暗反应提供还原剂H和能量ATP；暗 反应为光反应提供ADP和Pi; 没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有 机物无法合成。 总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段， 暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成 阶段。 光反应阶段暗反应阶段 进行 部位 条件 物质 变化 能量 变化 联系 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质中 光、色素和酶 不需光、多种酶、ATP、H 光反应为暗反应提供还原剂H和能量ATP 暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料 水的光解 2H2O4H+O2 合成ATP ADP+Pi ATP 光 酶 光能 CO2的固定CO2+C5 2C3 C3的还原 2C3 (CH2O) 酶 酶 ATP H 3、光反应阶段和暗反应阶段的比较 ATP中活 跃化学能 光 能 ATP中活 跃化学能 有机物 中稳定 化学能 三、化能合成作用及生物代谢类型 自然界中的某些细菌，能够利用环境中 的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有 机物，这种合成作用称化能合成作用。 2NH3 + 3O2 硝化 细菌 2HNO2 + 2H2O + 能量 2HNO2 + O2 硝化 细菌 2HNO3 + 能量 CO2 + H2O 硝化细菌 （CH2O ）+ O2 生物的代谢类型 区别：能量来源不同 光合作用 化 能 合 成 作 用 类型 共同点：将无机物合成有 机物，并储存能量 生物：光和自养型：绿色植物、光合细菌； 化能自养型：硝化细菌、铁细菌、 硫细菌等 异养型 动物和人类；营腐生、寄生生活的细 菌和真菌等。 自养型 同化作用的代谢型 异 化 作 用 的 代 谢 型 需氧型 厌氧型 兼性厌氧型 进行有氧呼吸，也能进行暂时 的、部分的无氧呼吸 只能进行无氧呼吸，氧气的存在 抑制其呼吸作用 （如乳酸菌、破伤风杆菌） 既能进行有氧呼吸，也能进 行无氧呼吸（如酵母菌） 影响光合速率的环境因素 CO2 + 2H2O* 光能 叶绿体 (CH2O)+ H2O + O2* 原料条件产物 光合速率(光合强度) 指一定量植物在单位时间内进 行多少光合作用(可用O2吸收量或CO2释放量表示)。 CO2浓度 水 分 光 照 温 度 影响光合速率的因素包括：CO2浓度、光照强度、温度 。 环境因素对光合作用强度的 影响（光照强度） 【实 验】 （1）实验假设：在一定范围内随光照强度的增强 ，光合作用也增强。 （2）实验步骤：打出小圆型叶片 抽出叶片空气 小圆型叶片沉入水底 （3）实验结果 小圆圆型叶 片 含CO2的 清水 光照强度 叶片浮起 的数量 甲10片20ml强多 乙10片20ml中中 丙10片20ml弱少 烧杯 项目 7.光合作用原理的应用： (1)增强光照强度和延长光照时间（增大光反 应）来增加光合产物。 (2)控制温度（影响暗反应）主要是增大昼夜 温差，促进合成、减少消耗，使有机物的积 累增加。 (3)增大田间CO2浓度，促进暗反应的进行。 (4)合理密植 光合作用中的两个易错点 净光合量=实际光合量-呼吸量 净光合速率=实际光合速率-呼吸速率 一、关于总光合量和净光合量 1、“实际光合量”与 “净光合量”的比较 项项目实际实际 光合量净净光合量 有机物 O2量 CO2量 植物（或叶片、叶绿 体） 量 植物（或叶片） 量；收 获植物所得的有机物量，一 段时间内干物质增加量 植物体或叶片 量； 植物体（或叶片） 量 ；植物所处外界环境中 氧气的 量 植物体（或叶片） （ 或 量）；叶绿 体 量 植物体（或叶片）从外 界 量；植物所处外界 环境中二氧化碳的 量 产生或制造 积累 产生或制造 叶绿体释放量 释放 增加 固定 同化 吸收 吸收 减少 （1）光照下，绿色植物同时有光合作用和呼吸 作用。其相对强度有以下三种： 2、光合作用与呼吸作用的联系 光合作用与呼吸作用强度相等(补偿点) 光合作用强度大于呼吸作用强度 光合作用强度小于呼吸作用强度 （光饱和点）（光补偿点） 光强度 A B CO2吸收值CO2释放值 黑暗中呼吸作用强度 净光合速率 实际光合速率 (1)影响光合速率的因素（光强度） 净光合速率 = 实际光合速率 - 呼吸速率 光合作用与呼吸作用强度相等(补偿点) 光合作用强度大于呼吸作用强度 光合作用强度小于呼吸作用强度 由此可得：当光合作用强度呼吸作用 时，存在以下关系 光合作用产生O2量=呼吸作用消耗O2 +植 物释放到外界环境中的O2量； 光合作用利用CO2量=呼吸作用产生的 CO2+从外界环境中吸收的CO2量； 光合作用产生的有机物量=呼吸作用消耗 的有机物量+植物积累的有机物量。 （2）黑暗中，绿色植物没有光合作用，只 有呼吸作用。 特别提醒：温度相同时，光照与黑暗条 件下植物的呼吸作用强度相等。 例1.右图中a曲线表示在一定光照强度、不同温度条件 下，某植物的光合作用量(单位时间内同化的C02量) ；b曲线表示同等条件下的呼吸作用量(单位时间内释 放出C02量)。依据检测结果，可获得的结论是（ ） A.在20时植物的总光合 作用速率最高 B. 在40时，有机物 积累的量呈负增长 C. 在25时植物的净 光合作用量最高 D. 在20与30时， 有机物积累的速度相同 B 例2下面甲图表示植物的部分细胞结构和相 关代谢情况，af代表O2或CO2，乙图表 示温度对该植物光合作用与呼吸作用的影 响请据图分析，下列说法正确的是： A甲图中可表示O2的字母是a、c、f，图中c 也可以表示葡萄 糖的去向。 B乙图中在5时光合作用制造的有机物量是呼吸消耗有机 物量的2倍。 C乙图中两条曲线交点表示净光合量与呼吸量相等，35时 光合作用实际吸收CO2为6.50 mgh D植物在20和25时有机物的积累量相等，植物长时间在 35条件下则不能生长 光合速率与光强度的关系 10 20 10 5 0 5 - 放出吸收 O2 (mg/dm2h) 光照强度 (klx) A B CD E 阳生植物 阴生植物 光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光 合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。 (2)影响光合速率的因素（温度） 呼吸作用 光合作用 温度 吸收或释放量 CO2 0 环境因素对光合速率的综合影响 较高光强度 CO2浓度 光合速 率 0 BA 较低光强度 光强度可以影响CO2饱和点的变化，同样道理， 温度，CO2浓度也可以影响光饱和点的变化。 光强度 、温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的。 上面甲、乙两图中： A、 B、 D、 B、D各点的含义？ 二.光合作用曲线变动分析 1. 1.曲线上特殊点的生物学意义曲线上特殊点的生物学意义 2.阴生植物