生物：5.4《能量之源——光与光合作用》课件(16)(新人教版必修1).ppt

光合作用光合作用 （复（复 习）习） 一、光合作用的意义一、光合作用的意义 1 1、制造有机物、制造有机物 2 2、转化并储存太阳能、转化并储存太阳能 3 3、使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定、使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定 4 4、对生物的进化具有重要作用、对生物的进化具有重要作用 -生物界生物界最基本最基本的物质代谢和能量代谢的物质代谢和能量代谢 基础知识回顾基础知识回顾 6CO2+12H2O C6H12O6+6O2 +6H2O 光 叶绿体 * CO2+H2O CH2O+O2 光 叶绿体 * 厌氧型厌氧型需氧型需氧型 水水 生生陆陆 生生 物质变化 ： 2H2O 4H+O2+ 4e- 光 能 色素、酶 NADP+H+2e- NADPH 电 能 酶 ADP+Pi ATP 电 能 酶 能量变化：光能 电能 光反应光反应 暗反应暗反应 能量变化 ： NADPH 、ATP中活跃的化学能转变成稳定的化学能 叶绿体叶绿体 基粒基粒 叶绿体叶绿体 基质基质 物质变化 ： CO2+C5 2C3 （CH2O）+H2O 酶 NADPHNADPH . . ATPATP 酶 C C3 3 植物植物 CO2 +PEP C4 CO2 2C3 （CH2O）+H2O 酶 C5、酶 丙酮酸 酶 酶 C C4 4 植物植物 NADPHNADPH . . ATPATP 吸收和传递光能： 大多数叶绿素a、全部的叶 绿素b、胡萝卜素和叶黄素 吸收和转化光能： 少数处于特殊状态的叶绿素 a 色素吸收光能 传递传递 少数叶绿素a e-e- NADP+H2O 最初电子供体最初电子供体最终电子受体最终电子受体 失去电子后形成强氧化 剂，从水中夺取电子 e- NADPH 、ATP中活跃的化学能 维管束鞘细胞内无叶绿体，维管束鞘细胞内无叶绿体， 全过程在叶肉细胞全过程在叶肉细胞内完成内完成 光反应及光反应及C C 4 4 途径在叶肉细胞内途径在叶肉细胞内 完成，而完成，而C C 3 3 途径在不含基粒的途径在不含基粒的 维管束鞘细胞内叶绿体维管束鞘细胞内叶绿体上完成上完成 思考：思考：光反应和暗反应之间的有何联系？ 二、过程二、过程 三C3植物和C4植物 C3植物 C4植物 14CO2 14C4 14C3 14C3 什么叫什么叫C C 3 3 途径？途径？ 光合作用中把CO2固定成C3化合物 的途径，叫做C3途径。 什么叫什么叫C C 4 4 途径？途径？ 光合作用中把CO2固定成C4化合物 的途径，叫做C4途径。 C C3 3 途径和途径和C C 4 4 途径途径 卡尔文将小球藻放置在含有未标记的CO2 的密闭容器中，然后注入14C标记的CO2，培养 相当短的时间后，将小球藻浸入热的乙醇杀死 ，提取产物进行分析。发现14C标记的CO2在几 秒钟之内就转变成三磷酸甘油酸(C3) 。而在时 间较长的光合作用后，卡尔文又找到了含有放 射性的C5和C6 这个实验证明了光合作用中由CO2转化的 第一个产物是什么？ 三磷酸甘油酸(C3) 在实验中，卡尔文发现在光照下C3和 C5很快达到饱和并保持稳定。但当把灯 关掉后，C3的浓度急速升高，同时C5的 浓度急速降低。如果在光照下突然中断 二氧化碳的供应，则C5就积累起来，C3 就消失。 今天你如何分析这种现象的产生？ COCO 2 2 NADPHNADPH NADPNADP + + ATPATP ADP+PiADP+Pi （CHCH 2 2 OO） 酶酶 C C5 5 2 2C C 3 3 在小麦体内该反应发生的场所在在小麦体内该反应发生的场所在 哪里？哪里？ 需要什么条件？需要什么条件？COCO 2 2 的受体是 什么?最初的产物是几碳化合物？ C C 3 3 植物：植物： 光合作用时CO2中的C直接转移到C3 里的植物，叫做C3植物。 例如：小麦、水稻、大麦、大豆、 马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。 澳大利亚科学家澳大利亚科学家MDHatchMDHatch和和 CRSlackCRSlack在研究在研究玉米、甘蔗玉米、甘蔗等原产热等原产热 带地区的绿色植物发现，当向这些植物带地区的绿色植物发现，当向这些植物 提供提供14 14CO CO 2 2 时，光合作用开始后的时，光合作用开始后的1 1s s内内 ，90%90%以上的以上的14 14C C出现在含有 出现在含有四个碳原四个碳原 子子的有机酸的有机酸草酰乙酸（草酰乙酸（C C 4 4 ）中，随中，随 着光合作用的进行，着光合作用的进行，C C 4 4 中的中的14 14C C逐渐减 逐渐减 少少，而，而C C 3 3 中的中的14 14C C逐渐增多 逐渐增多。 C C 4 4 植物的发现：植物的发现： C C 4 4 植物：植物： 光合作用时CO2中的C首先转移到C4里 ，然后再转移到C3中的植物。 例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。 部分C4植物 高梁 甘蔗 粟( 谷子,小米) 苋菜 玉米 第一节 光合作用 维管束鞘细胞不含叶绿体。 叶肉细胞都含有叶绿体。 C3植物 维管束鞘细胞比较大，含有没有基粒的叶绿体 ，数量多，个体大。叶肉细胞含正常的叶绿体 。 C4植物 （花环式 ） CO2 由上图可见： C4植物的光合作用中的C4途径发 生在叶肉细胞的叶绿体内， C3途径发生在维管 束鞘细胞的叶绿体内，两者共同完成CO2的固定 。 C4途径的意义 ： 同C3植物相比， C4植物大大 提高了固定CO2的能力。 四、影响光合作用的因素四、影响光合作用的因素 ：光照、温度、 CO2、矿质元素、水等等 在黑暗中呼吸所放出的CO2量 光补偿点 净 光 合 作 用 总光合作用 CO2 吸 收 量 CO2 释 放 量 光照强度 例：光强度对光合作用的影响 光饱和点 例：温度和CO2对光合作用强度的影响曲线 CO2补偿点 CO2饱和点 光合作用的强度 CO2的浓度 0 光合作用的强度 温度 C3 C5 C5 C3 123456 时间（min) 物 质 的 量 甲 光照黑暗 A B 123456 时间（min) 物 质 的 量 乙 A B 1%CO20.003%CO2 思考：思考： 甲乙两图中的AB曲线分别表示C3、C5中的哪一种？ 右图表示野外松树（阳生植物）光合作用强度与光照强度的关系。其中 的纵坐标表示松树整体表现出的吸收CO2和释放CO2量的状况。 请分析回答： 当光照强度为b时，光合作用强度 。 光照强度为a时，光合作用吸收CO2 的量等于呼吸作用放出CO2的量。 如果白天光照强度较长时期为a， 植物能不能正常生长？为什么？ 如将该曲线改绘为人参（阴生植物） 光合作用强度与光照强度关系的曲线，b点的位置应如何移动，为什么 ？ 20012001年年 考查影响光合作用的因素考查影响光合作用的因素 历年全国高考题目分析历年全国高考题目分析（ （0101年年0505年年 ） 降温 思考：若降低温度，曲线如何变化？思考：若降低温度，曲线如何变化？ 番茄种子播种在苗床上，在适宜的条件下，第6 天子叶展开，第9天幼叶出现。研究人员从种子到幼 苗形成期间每天测定其干重，并绘制成曲线。下面 四个曲线图中，正确的是 A B C D 20022002年年 考查产物（光合作用和呼吸作用的关系）考查产物（光合作用和呼吸作用的关系） A 20032003年年 考查影响光合作用的因素考查影响光合作用的因素 下列关于叶绿素合成和功能的叙述，错误的是 A 光是叶绿素合成的必要条件 B 低温抑制叶绿素的合成 C 矿质元素影响叶绿素的合成 D 提取的叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照 和CO2，可进行光合作用 D 20042004年年 考查过程考查过程 离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时， 如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中 C3化合物与C5化合物相对含量的变化是 A、C3化合物增多，C5化合物减少 B、C3化合物增多，C5化合物增多 C、C3化合物减少，C5化合物增多 D、C3化合物减少，C5化合物减少 C 14C 含 量 时间 C4化 合物 C3化 合物 14C 含 量 时间 C4化 合物 C3化 合物 14C 含 量 时间 14C 含 量 时间 C3化 合物 C4化 合物 C4化 合物 C3化 合物 ABCD 20052005年年 考查考查C C 4 4 植物植物C C4 4 、 C C3 3 途径途径 光照下，供给玉米离体叶片 的14CO2， 随着光合作用时间的延续，在光合作用固定CO2 形成的C3化合物和C4化合物中，14C含量变化示意 图正确的是（ ） 少量少量足量足量 时间 14C 含 量 少量14CO2足量14CO2 C4 C3 上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸 收和释放状况的示意图。亲据图回答问题： 1、图中DE段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以至光反应产生的 和 逐渐减少，从 而影响了暗反应 强度，使 化合物数 量减少，影响了CO2固定。 2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（ ） A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果 B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的有机物 C、温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2原料的供应 D、光照过强，气温过高，植物缺水严重而影响光合作用的进行 一天光合速率变化 B E D C A 光照强度逐步减弱 ATPNADPH 还原作用五碳 C 例例 题题 回答下列问题： （1）金鱼藻的呼吸速率随温度升高而升高，原因是_ （2）20条件下，用15klx的光强度连续照射11.3h，合成的葡 萄糖约为 mg，其中约有 mg用于呼吸作用。 （3）10条件下连续12h给以20klx的光照，再转入30条件下 连续8小时暗处理，则金鱼藻在20小时内，葡萄糖的净含量将增 加_mg。 将金鱼藻置于一烧杯中培养。在不同 温度下，金鱼藻光合速率（用每小时 O2净产量表示）与光照关系如图所示 。 呼吸速率（用每小时O2消耗量表示 ）与温度关系如下表： 温度 010203040 mgh 1 0.300.350.500.701.10 一定范围内,酶的活性随温度的升高而增强 90.0590.055.305.30 39.7539.75 光强度光强度klxklx 30 20 10 光合速率 mgh1 4 0 12 8 51015201 有限的粮食 众多的人口 你能想出哪些措施提高农作物的产量？ 培育优良品种 防治害虫 提高光能的利用率 降低呼吸消耗 提高农作物的光能利用率 在单位土地面积上，农作物通过光合 作用所产生的有机物中所含的能量， 与这块土地所接受的太阳能的比。 光能利用率: 有哪些措施能提高光能利用率？ CO2 + 2H2O* 光能 叶绿体 （CH2O）+ H2O + O2* 反应式 原料条件产物 怎样才能提高 光能利用率？ 增加CO2 浓度 增加水分 光照强度、 时间、面积 矿质元素 提高农作物的光能利用率 （一）光照强度的控制（一）光照强度的控制 光合速率光合速率 光强光强 阴生苔藓 阴生草木 阳生阳生草木草木 小麦小麦 玉米玉米 高粱 在在适宜温度和正常的适宜温度和正常的COCO 2 2 供应供应 下各种植物的光合速率下各种植物的光合速率 提高农作物的光能利用率 （一）光照强度的控制（一）光照强度的控制 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物 ：喜阳光充足环境喜阳光充足环境 ( (如：水稻、小麦、玉米等如：水稻、小麦、玉米等) ) ：喜潮湿、背阴环境：喜潮湿、背阴环境 ( (如：胡椒、三七、人参等如：胡椒、三七、人参等) ) 不同的农作物，对光照强弱的需求不同 提高农作物的光能利用率 A A B B 光照强度光照强度 光合速率光合速率 0 0 吸收吸收 COCO 2 2 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物 A A：光补偿点光补偿点B B：光饱合点光饱合点 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物 。 （一）光照强度的控制（一）光照强度的控制 提高农作物的光能利用率 光合速率光合速率 波长（波长（nmnm ） 400400500500600600700700 不同波长下不同波长下 菜豆的光合菜豆的光合 速率速率 植物在能量相等的不同单色光下，红光和蓝紫光 有利于提高光合作用效率，而黄绿光则不利于提高 光合作用效率； 在红光下，光合产物中糖类含量 较多，在蓝紫光下，光合产物中蛋白质和脂肪较多。 措施：在塑料大棚或人工光照的温室中，给 绿色植物开“光吧” （二）：不同光质的影响 OO a a b b c c d d e e 光合作用强度光合作用强度 COCO 2 2 浓度浓度 a a b b ： b b c c ： c c d d ： d d e e ： COCO 2 2 太低，太低，农作物消耗光合产物；农作物消耗光合产物； （三）二氧化碳的供应（三）二氧化碳的供应 随随COCO 2 2 的浓度增加，光合作用强度增强的浓度增加，光合作用强度增强 ； COCO 2 2 浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变； COCO 2 2 深度超过一定限度，将引起原生质体深度超过一定限度，将引起原生质体 中毒或气孔关闭，抑制光合作用。中毒或气孔关闭，抑制光合作用。 措施：措施： 空气中空气中COCO 2 2 含量一般占含量一般占330330mg/Lmg/L，与植物光合所需最与植物光合所需最 适浓度（适浓度（10001000mg/Lmg/L）相差太远。相差太远。 必须指出：必须指出：增加增加COCO 2 2 可以提高光合效率，但是无限制可以提高光合效率，但是无限制 地在全球范围内提高地在全球范围内提高COCO 2 2 浓度，会产生浓度，会产生“温室效应温室效应 ” （三）二氧化碳的供应（三）二氧化碳的供应 温室：温室：增施农家肥，增施农家肥，使用二氧化碳发生器。使用二氧化碳发生器。 大田：大田：确保良好通风；确保良好通风；增施有机肥料；增施有机肥料；深施深施 “ “ 碳铵碳铵” ” （四）必需矿质元素的供应（四）必需矿质元素的供应 哪些必需元素会影响光合作用？哪些必需元素会影响光合作用？ （1 1）N N：是各种酶以及是各种酶以及NADPNADP + + 和和ATPATP的重要的重要 组成成分。组成成分。 （2 2）P P：是叶绿体膜、是叶绿体膜、 NADPNADP + + 和和ATPATP的重要的重要 组成成分。组成成