植物生理学光合作用课件

第4节 能量之源光与光合作用,费县实验中学 宋立夫,学习目标：,1.光合作用的探究历程 2.光合作用的概念 3.光合作用的原理和过程,重点难点： 光合作用的原理和过程,二、光合作用的原理和应用,什么是光合作用？,光合作用是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。,车间,动力,一个人从小长大需要吃很多东西，那么，一粒种子从发芽到长成一棵高大的植物也需要养料吗？它需要的养料又是从哪里来的呢？一粒种子可以长成参天大树,植物是如何进行物质积累的?,一、光合作用的探索历程,每天浇水，5年后,实验一、17世纪40年代，海尔蒙特(J.B. van Helmont，荷兰),柳树增重74.47kg 土壤减少0.06kg,植物增重主要来自水分,不足：没有考虑到空气对光合作用的影响。,实验二、1771年 英国 普里斯特利,蜡烛 熄灭。,蜡烛 持续 燃烧。,小鼠 死亡。,小鼠 存活。,植物能够更新因燃烧或呼吸而变混浊的空气。,实验3 :1779年英格豪斯(荷兰),做了500多次植物更新空气的实验，结果发现: 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污浊的空气.,1785年,人们才明确绿叶在光下放出的是氧气,吸收的是二氧化碳.,1845年,德国科学家梅耶根据能量转换和守恒定律明确指出：植物进行光合作用时,把光能转化成化学能储存起来.,实验4 :1864年萨克斯(德国),实验,对照,暗处,曝光,消耗营养,碘蒸气处理,呈深蓝色,绿色叶片,绿色叶片,暗处,消耗营养,遮光,碘蒸气处理,无颜色变化,绿色植物的叶片在光合作用的产物除氧气外还有淀粉.,实验5 :1880年恩格尔曼(美国),实验,对照,将水绵和好氧细菌放在无空气的黑暗环境中,细光束照射水绵,好氧细菌集中在被照叶绿体部位,将水绵和好氧细菌暴露在光下,好 氧 细 菌 集中在叶绿体所有 受 光 部 位,氧是叶绿体所释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所.,实验6 : 1939年鲁宾和卡门(美国),实验,对照,向绿色植物提供H216O、 C18O2 ,释放的氧是16O2,向绿色植物提供H218O、C16O2 , 释放的氧是18O2,鲁宾和卡门做的同位素标记实验,光合作用产生的氧气全部来自于水，而不是来自CO2,这一实验证实了：,实验7: 20世纪40年代美国科学家卡尔文,实验,结论,用14C标记的CO2, 供小球藻进行光合作用,追踪检测其放射性,14,CO2 中的碳转化成有机物中的碳的途径卡尔文循环,卡尔文,CO2,总结光合作用的概念,反应物,产物,条件,场所,三、光合作用的过程,CO2+H2O,光能,叶绿体,（CH2O）+O2,光合作用分为两个阶段,光反应,暗反应,划分依据:反应过程是否需要光能,H2O,类囊体膜,酶,1.光反应阶段,酶,光,色素,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,色素和酶,CO2,糖类,五碳化合物 C5,蛋白质,脂质,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,基质 多种酶,CO2,糖类,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,基质 多种酶,H,2.暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,多种酶、,H 、ATP,光合作用的过程,光反应阶段,暗反应阶段,co2,2c3,水在光下分解,C5,ATP,ADP+Pi,酶,供能,H,供氢,O2,固 定,还 原,多种酶 参加催化,(CH2O),糖类蛋白质,脂肪,酶,整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？,物质变化：,无机物,能量变化：,光能,光合作用的实质：,有机物,储存在糖类等有机物中的化学能,小结,光、色素、酶、水,多种酶、ATP、H、CO2,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)+C5+H2O、 ATP的水解：,酶,酶 ATP H,光反应阶段和暗反应阶段的比较,6CO2+12H2O,光能,叶绿体,C6H12O6+6H2O+6O2,光合作用完整反映式(计算式),总结：光合作用,绿色植物通过叶绿体，利用光能把CO2和H2O合成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O,光能,叶绿体,CO2 +H2O ( CH2O )+ O2,光能,叶绿体,光合作用的实质（从物质和能量变化角度） 把无机物（CO2和H2O）转变为有机物，把光能转变为化学能，储存在有机物中,第4节 能量之源光与光合作用,费县实验中学 宋立夫,复习提问：,1.光合作用的概念。 2.用图解画出光合作用的基本过程？ 3.光合作用的光反应和暗反应的物质变化？,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， I表示_，H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,暗反应,学习目标：,1.光合作用的影响因素 2.光合作用的有关计算 3.光合作用的应用,重点难点： 光合作用的影响因素和有关计算,四、影响光合作用的因素,从原料看： CO2浓度、水,从条件看：光照强度、必需矿质元素的供应 、温度,1.光照：(光合作用的动力)光照强度、光照时间、光质,适当提高光照强度、延长光照时间,促进光反应，产生更多的 ATP 和 H,思考：如果其它条件正常，突然停止光照， C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？,C3,C5、ATP、H,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,图中A点含义： ； B点含义： ； C点表示： ； 若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表 植物。,光照强度为0，只进行呼吸作用,光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点,光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点,阴生,2.CO2浓度：光合作用的原料之一,适当提高空气中CO2浓度，促进暗反应进行,思考：夏天正午气孔关闭时C3、C5、 ATP、H的含量会怎么变化？,C3,C5、ATP、H,思考：如果其它条件正常，突然停止CO2供应，C3、C5、ATP、H的含量会怎么变化？,C3减少、C5增加、ATP增加、H增加,CO2浓度,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和点,ab: CO2太低，农作物消耗光合产物； bc: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； cd: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； de: CO2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。,光合作用,呼吸作用,.温度：影响酶活性,CO2 吸收或释放量,3、温度的影响,净光和作用,光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ； B点表示： ； BC段表示： ；,酶的活性,酶,此温度条件下，光合速率最高,超过最适温度，光合速率随温度升高而下降,4、必需矿质元素的供应,哪些必需元素会影响光合作用？,（1）N：是各种酶和ATP的重要组成成分。 （2）P：是叶绿体膜和ATP的重要组成成分。 （3）K：影响糖类的合成和运输 （4）Mg：叶绿素的重要组成成分。,5.H2O：原料之一 6.叶龄：,H2O/矿质元素,五、光合作用原理的应用,（1）影响光合作用的因素,CO2、水份、光照的长短与强弱、光质、温度、矿质元素等,（2）提高农作物光合作用强度的措施,3、适当提高CO2浓度,4、适当提高温度,5、适当增加植物体内的含水量,6、适当增加矿质元素的含量,2、合理密植,1.为生物生存提供了物质来源和能量来源； 2.维持了大气中O2和CO2的相对稳定； 3.对生物的进化有直接意义。 (1)使还原性大气氧化性大气 (2)使有氧呼吸生物得以发生和发展 (3)形成臭氧层，过滤紫外线， 使水生生物登陆成为可能,六、光合作用的意义,七、光合作用与细胞呼吸的联系,八、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式： 6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反应式： 有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O 无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2 (植物),实测CO2吸收量 光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量 实测O2释放量 光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量,有关光合作用的计算 光合作用强度表示方法,1、单位时间内光合作用产生有机物的量 2、单位时间内光合作用吸收CO2的量 3、单位时间内光合作用放出O2的量,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,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m = 实测的氧气 释放量m2+呼吸作用耗氧量m1,（3）光合作用实际CO2消耗量N = 实测的CO2 吸收量N2 + 呼吸作用CO2释放量N1,（5）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。,（4）实际光合作用葡萄糖生产量 = 光合作用 葡萄糖净生产量 + 呼吸作用葡萄糖消耗量。,【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定： A.植物体内葡萄糖的氧化量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其: A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧气的释放 D.CO2的吸收量,例3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。,图中A点表示： 。,CO2浓度达到植物所需的最大值，光合速率不再上升,1、若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A.昼夜恒温25 B.白天温度25，夜间温度15 C.昼夜恒温15 D.白天温度30，夜间温度15,D,2、用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状