光合作用1(2).ppt

光合作用 有位诗人这样说 绿色植物是窃取天火的普罗米修斯 它所吸收的光和热 不仅养育了地球上的其他生物 而且使巨大的涡轮机旋转 使诗人的笔挥舞 光合作用总反应式 6CO2 12H2OC6H12O6 6O2 6H2O 绿色植物通过叶绿体 利用光能 将二氧化碳和水 转变成糖类等有机物 同时释放氧气并储存能量的过程 原料 条件 场所 产物 实质 合成有机物 储存能量 光 叶绿体 鲁宾和卡门实验 同位素标记法 放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律 用放射性同位素标记的化合物 化学性质不会改变 科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物 可以弄清化学反应的详细过程 这种方法叫做同位素标记法 实验组 对照组 向绿色植物提供H2O C18O2 释放的氧是O2 结论 光合作用释放的氧全部来自水 向绿色植物提供H218O CO2 释放的氧是18O2 鲁宾和卡门实验 一 自养生物与异养生物 1 自养生物 能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成自身的组成物质 并且储存能量的生物 自养生物 光能自养型生物 植物 蓝藻等 化能自养型生物 某些细菌 硝化细菌 铁细菌和硫细菌等 2 异养生物 如 人 动物 真菌和大部分细菌 把从外界环境摄取而来的现有有机物转变成自身的组成物质 并且储存能量的生物 二 叶绿体结构 基粒上有许多类囊体 含有光合作用的色素 也称光合膜 绿叶中的色素 叶绿素a 蓝绿色 叶绿素b 黄绿色 胡萝卜素 橙黄色 叶黄素 黄色 功能 吸收 传递 转化光能 三 光合色素 基粒 类囊体 光合膜 叶绿体色素 吸收可见的太阳光 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光 三 绿叶中色素的提取与分离 原理 绿叶中的色素不溶于水 易溶于有机溶剂 如无水乙醇 丙酮 石油醚等 绿叶中的色素不止一种 它们都溶于层析液中 且溶解度不同 在滤纸上扩散速度不同 溶解度大 扩散速度快 提取原理 分离原理 材料用具 菠菜 干燥的定性滤纸 95 乙醇 层析液 二氧化硅 碳酸钙 研钵 小玻璃漏斗 尼龙布 毛细吸管 剪刀 试管 药匙 量筒 天平 2 过滤 在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布 将研磨液迅速倒入漏斗中 收集滤液到一个试管中 及时用棉塞将试管中塞紧 防止挥发 3 制备滤纸条并画线 4 点样 用毛细吸管吸取少量滤液 沿铅笔画的横线均匀画出一条细而直的滤液细线 待滤液干后再画一次 共画3 4次 重复画几次是使后来的色素带清晰 画线要细 直 齐 使色素带平整 不重叠 5 层析 层析液不能触及滤线 层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散 当扩散到细线时 色素便溶解在层析液中 并随着层析液一起向上扩散 而不同的色素溶解不同 扩散速度也不同 所以将不同色素分离开 6 观察实验结果 色素种类色素颜色色素含量溶解度扩散速度 胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b 橙黄色黄色蓝绿色黄绿色 最少较少最多较多 最高较高较低最低 最快较快较慢最慢 光合色素的分布正常叶片中 A 叶绿素和类胡萝卜素的分子比例约为3 1B 叶绿素a与叶绿素b的分子比例也约为3 1C 叶黄素与胡萝卜素约为2 1 分析 为什么植物春夏叶子翠绿 而深秋则叶片金黄 由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素 而使类胡萝卜素的颜色被掩盖 只显示出叶绿素的绿色 由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏 秋季低温使叶绿素大量破坏 而使类胡萝卜素的颜色显示出来 结合所做实验回答 1 研磨时为了研磨充分要加 加碳酸钙的目的是 2 滤纸条剪去两角是为了在层析中 3 画滤液细线要求一是二是 4 分离色素时要注意滤纸条要烧怀壁 一定不是要让层析液没及 二氧化硅 保护叶绿素分子不被破坏 层析液同步到达滤液细线 越细越齐越好 待干燥后再重复2 3次 斜靠 滤液细线 有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管 并且在白天也开灯 讨论 1 用这种方法有什么好处 不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗 2 为什么不使用发绿色光的灯管作补充光源 光合作用分为两个阶段 光反应 碳反应 直接需要光的 不直接需要光的 一 光反应 场所 类囊体膜上 光系统 叶绿素 类胡萝卜素蛋白质复合体 光能 叶绿素中低能电子激发并呈高能状态 色素缺失电子 失能电子进入光系统 ATP 水分解供电子 ADP Pi 获能 叶绿素 类胡萝卜素蛋白质复合体 光能 叶绿素中低能电子被激发并呈高能状态 色素缺失电子 NADP 与H 接受2个高能电子生成NADPH 光系统 提供电子 光系统 光反应发生的变化 2 光能被吸收并转化为ATP中的化学能 1 水在光下裂解为H O2和电子 3 水中的氢 H e 在光下将NADP 还原为NADPH 梅尔文 卡尔文 1961年诺贝尔化学奖获得者 通过化学分析 阐明光合作用中碳化合物的合成过程 即发现卡尔文循环 二 碳反应 场所 叶绿体基质 CO2 核酮糖二磷酸 酶 C6 酶 2C3 C3 ATP ADP Pi NADPH NADP H 三碳糖磷酸 如何再生核酮糖二磷酸 RuBp 生成一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环 3个CO2 6个三碳糖磷酸 1个保持用于糖的生成或其他 5个经一系列变化再生为3个RuBp 光反应 碳反应 需要水与光 产物是O2 ATP NADPH 需要CO2 ATP NADPH 产物是糖 NADPH 与NADH是同一类辅酶 都是氢载体 比NADH多一个磷酸基团 其氧化态为NADP 光能转换成ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能 光反应为碳反应提供NADPH和ATP 碳反应为光反应提供ADP Pi和NADP 水的光解H2O2 H 1 2O2合成ATPADP PiATP CO2的固定CO2 C52C3三碳的还原2C3三碳糖 光 酶光能 酶 酶ATP H 光反应和碳反应的比较 光合作用的过程 供氢 供能 还原 多种酶参加催化 2C3 C5 固定 CO2 光反应过程 暗反应过程 色素分子 可见光 C5 2C3 ADP Pi ATP 2H2O O2 4 H 多种酶 酶 CO2 吸收 光解 能 固定 还原 酶 光反应 碳反应 光合作用的过程 环境因素影响光合速率 光合速率 或称光合强度 是指一定量的植物 如一定的叶面积 在单位时间内进行多少光合作用 如释放多少氧气 消耗多少二氧化碳 影响因素 光强度 温度 空气中的二氧化碳浓度 矿质元素 一 光饱和现象 在其他条件都适宜的情况下 在一定范围内 光合速率随光照强度提高而加快 当光照强度高到一定数值后 光照强度再提高而光合速率不再加快 这种现象叫光饱和现象 开始达到光饱和现象的光照强度为光饱和点 随着光照强度减弱 光合速率减慢 当减弱到一定的光照强度时 光合作用吸收的二氧化碳与呼吸释放二氧化碳的量几乎相等 此时的光照强度为光补偿点 阴生植物的光饱和点与光补偿点一般都低于阳生植物 注意 1 光合作用与呼吸作用的关系 表观光合速率 不算呼吸作用放出的二氧化碳量 只算从外界吸收的二氧化碳量 即是在光下测定的二氧化碳的吸收量 真正光合速率 是指植物在光下实际把二氧化碳转化成有机物的量 即在单位时间 叶面积从外界吸收和自身呼吸释放二氧化碳的量 如何计算一天的光合积累量 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 光补偿点 光饱和点 阳生植物阴生植物 C B 2 二氧化碳浓度 二氧化碳含量很低时 绿色植物不能制造有机物 随着二氧化碳含量的提高 光合作用增强 当二氧化碳含量提高到一定程度时 光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强 二 二氧化碳的供应 B A CO2浓度 光合速率 0 A CO2补偿点 B CO2饱和点 a b c d e a b b c c d d e CO2太低 作物消耗光合产物 随CO2的浓度增加 光合作用强度增强 CO2浓度再增加 光合作用强度保持不变 CO2超过一定限度 将引起气孔关闭 抑制光合作用 如何提高空气中CO2的浓度 空气中的CO2一般占空气体积的0 03 330mg L 当植物旺盛生长时 所需的CO2就更多 1000mg L 若只靠空气中CO2本身的浓度差所造成的扩散作用满足不了CO2的需求 措施 温室 燃烧液化石油气 使用二氧化碳发生器 大田 确保良好通风 增施有机肥料 深施 碳铵 必须指出 增加CO2可以提高光合效率 但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度 会产生 温室效应 三 温度 呼吸作用 光合作用 净光合作用量 CO2的吸收或释放量 温度 四 必需矿质元素的供应 哪些必需元素会影响光合作用 1 N 是各种酶以及NADP 和ATP的重要组成成分 2 P 是叶绿体膜 NADP 和ATP的重要组成成分 3 K 在合成糖类 以及将其运输到块根 块茎和种子等器官过程中起作用 4 Mg 叶绿素的重要组成成分 不同光质的影响 红光和蓝紫光有利于提高光合效率 黄绿光不利于提高光合效率 在蓝紫光的照射下 光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多 在红光的照射下 光合产物中糖类的含量较多 小结 提高农作物光合速率的方法有 1 控制光照 2 控制温度 3 提供适量的必需矿质元素 4 提供适量的二氧化碳 5 提供适量的水分 绿色植物通过光合作用合成了自然界中生物赖以生存的糖类 那么 光合作用到底是怎样的一个过程呢 光合作用和呼吸作用一样 也是一个氧化还原反应 但是是一个有别于有养呼吸的氧化还原 总反应恰好与细胞呼吸相反 光合作用和细胞呼吸是可逆反应吗 光合作用场所 叶绿体 细胞呼吸场所 线粒体 基粒 外膜 内膜 基质 光合作用与细胞呼吸的联系 光合作用与呼吸作用的区别 光合作用和呼吸作用中的化学计算 光合作用反应式 6CO2 12H2O C6H12O6 6O2 6H2O 呼吸作用反应式 有氧 C6H12O6 6O2 6H2O 6CO2 12H2O无氧 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 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 一 新陈代谢的概念 新陈代谢 合成代谢 分解代谢 把从外界获得的营养物质转变成自身组成物质贮存能量 分解一部分自身组成物质 把分解的最终产物排出体外释放能量 活细胞中全部有序化学变化的总称 光能 体外环境物质氧化时所放出的能量 能用无机物制造有机物 绿色植物光合细菌 硫细菌铁细菌硝化细菌 摄取的有机物中储存的能量 摄取现成的有机物 人 动物和营寄生 腐生的菌类 都是从外界摄取物质 经过极其复杂的变化 转变成自身组成成分 并且储存能量 1 同化作用的类型 化能合成作用 硝化细菌 2NH3 3O22HNO2 2H2O 能量2HNO2 O22HNO3 能量 6CO2 6H2OC6H12O6 6O2 硝化细菌 硝化细菌 动物 植物 人以及绝大多数微生物 乳酸菌 破伤风杆菌 大肠杆菌等细菌以及动物体内的寄生虫等 必须生活在有氧的环境中 从环境中摄取氧气 分解自身成分 释放能量 维持生命活动 一般生活在缺氧的环境中 通过无氧呼吸分解自身成分获得能量 有氧时 生命活动将受到抑制 都必须不断分解有机物 释放能量 供生命活动的需要 2 异化作用的类型 1 在光合作用过程中 不属于碳反应的是A CO2与五碳化合物结合B 三碳化合物接受ATP释放的能量C H2O的氢传递给NADP D NADPH的氢传递给三碳化合物2 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3 对某植株作如下处理 甲 持续光照10min 乙 光照5s再黑暗处理5s 连续交替进行20min 若其他条件不变 则在甲 乙两种情况下植株所制造的有机物总量是A 甲多于乙B 甲少于乙C 甲和乙相等D 无法确定 课后习题 4 在光合作用的暗反应过程中 没有被消耗掉的是 A H B C5化合物C ATPD CO2 B 5 与光合作用光反应有关的是 H2O ATP ADP CO2A B C D A 6 将植物栽培在适宜的光照 温度和充足的C02条件下 如果将环境中C02含量突然降至极低水平 此时叶肉细胞内的C3化合物 C5化合物和ATP含量的变化情况依次是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 7 某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子 14C的转移途径是 A CO2叶绿体ATPB CO2叶绿素ATPC CO2乙醇糖类D CO2三碳化合物糖类 D 8 在光合作用过程中 能量的转移途径是A 光能ATP叶绿素葡萄糖B 光能叶绿素ATP葡萄糖C 光能叶绿素CO2葡萄糖D 光能ATPCO2葡萄糖 B 1 2003 江苏 生长旺盛的叶片 剪成5mm见方的小块 抽去叶内气体 做下列处理 如图 这四个处理中 沉入底部的叶片最先浮起的是 C 练习 2 2006年江苏理综卷4题 光合作用的过程包括光反应和碳反应 光反应能够为碳反应提供的物质是 A H 和ATPB C5化合物C H2O和O2 D O2和C3化合物 A 3 下图是光合作用过程图解 请分析后回答下列问题 图中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 图中的H表示 H为I提供 2 水 H 基质 C3的还原 ATP 色素吸收的光能 光反应 NADPH和ATP 4 光合作用过程中 产生ADP和消耗ADP的部位在叶绿体中依次为 外膜 内膜 基质 类囊体膜A B C D B 5 光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个阶段 下列说法正确的是 A 叶绿体类囊体膜上进行光反应和碳反应B 叶绿体类囊体膜上进行碳反应 不进行光反应C 叶绿体基质中可进行光反应和碳反应D 叶绿体基质中进行碳反应 不进行光反应 D 6 下图是小球藻进行光合作用示意图 图中物质A与物质B的分子量之比是 C18O2 A H2O CO2 B H218O 光照射下的小球藻 7 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 8 植物的生理活动受各种因素影响 下列叙述中不正确的是 A 曲线中ZW的出现 与环境中CO2浓度有关B 曲线表示植物缺Mg2 则Y点应向右移动C X点所表示的是细胞呼吸作用放出的CO2量D 曲线处于Y点时细胞中产生ATP的细胞器只有线粒体 9 将一株植物放在密闭的玻璃罩内 置于室外进行培养 假定玻璃罩内植物的生理状况与自然条件中相同 用CO2浓度测定仪测定该玻璃罩内CO2浓度的变化情况 绘制成如下曲线图 下列有关说法正确的是 A H点CO2浓度最低 说明此时植物对CO2的吸收最多 光合作用最强B CO2浓度下降从DE段开始 说明植物进行光合作用从D点开始C BC段较AB段CO2浓度增加减慢 是因为低温使植物呼吸作用减弱D FG段CO2浓度下降不明显 是因为温度过高抑制了酶的活性 10 利用小球藻培养液进行光合作用实验时 在其中加入抑制暗反应的药物后 发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降 主要原因是 A 叶绿素吸收光能的效率下降B H ATP等的积累 光反应速率减慢C 合成ATP所需酶的活性受到抑