光作用与光合作用-课件-(77张).ppt

第四节能量之源 光与光合作用 一 捕获光能的色素和结构 问题探讨 有些蔬菜在棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管 并且在白天也开灯 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 可以提高光合作用强度 因为光合作用吸收最多的是红光和蓝紫光 光合作用对绿光吸收最少 光合作用需要色素去捕获光能 一 实验 绿叶中色素的提取和分离 实验原理 用无水乙醇提取色素用层析液分离色素目的要求 绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具 新鲜的绿叶 定性滤纸等 无水乙醇 层析液等 实验步骤 1 提取绿叶中的色素 SiO2 使碾磨充分CaCO3 防止色素被破坏无水乙醇 提取色素 2 制备滤纸条 减去两角的目的 防止层析液从边缘扩散速度太快 实验步骤 3 画滤液细线 实验步骤 滤液细线的要求 细 直 齐 使色素处于同一起跑线 重复2 3次 防止色素太少分离现象不明显 4 分离绿叶中的色素 实验步骤 注意 滤液细线不能触到层析液 防止色素溶解在层析液中 烧杯要盖上培养皿 试管要塞上棉塞 层析液易挥发且有毒 捕获光能的色素 类胡萝卜素 叶绿素 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 占1 4 占3 4 5 观察与记录实验结果 实验步骤 滤纸上色带的排列顺序如何 宽窄如何 说明什么 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 四种色素对光的吸收 叶绿素a b主要吸 胡萝卜素和叶黄素主要吸收 蓝紫光 红光 蓝紫光 叶绿体中的色素提取液 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素 叶绿素 小结 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 最少 较少 最多 较多 最大 较大 较小 最小 最快 较快 较慢 最慢 蓝紫光 蓝紫光红光 与光合作用有关的色素存在于哪呢 二 叶绿体的结构 结构 外膜 内膜 基粒 基质 形态 扁平的椭球形 基粒的类囊体的薄膜上 色素的分布 三 叶绿体的功能 总结 叶绿体的功能 叶绿体是进行光合作用的场所 它内部的巨大膜表面上 分布了许多吸收光能的色素分子 还有许多进行光合作用的酶 巩固练习 1 叶绿体是植物进行光合作用的细胞器 下面有关叶绿体的叙述正确的是 A 叶绿体中的色素都分布在囊状结构的膜上B 叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C 光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D 光合作用的酶只分布在外膜 内膜和基粒上 A 2 在一定时间内 同一株绿色植物在哪种光的照射下 放出的氧气最多 A 红光和绿光B 红光和蓝紫光C 蓝紫光和绿光D 蓝紫光和橙光 B 3 把新鲜叶绿素溶液放在光源与分光镜之间 可以看到光谱中吸收最强的是A红光部分B红橙光与蓝紫光部分C绿光部分D紫光部分 B 1 下列标号各代表 2 在 上分布有光合作用所需的和 在 中也分布有光合作用所需的 基质 酶 外膜 内膜 类囊体 基粒 色素 酶 ATP 糖类 脂肪 糖原 淀粉 太阳光能 复习巩固 第四节能量之源 光与光合作用 二 光合作用的原理和应用 一 光合作用的探究历程 五年后 1 1648年 海尔蒙特的柳树实验 柳树增重约82kg土壤减少约100g 水分是建造植物体的原料 结论 局限 忽略空气对植物的影响 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 植物可以更新空气 2 1771年 英国科学家普利斯特利 结论 为什么植物也能使空气变污浊 3 1779年 荷兰的科学家英格豪斯 500多次试验 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 即 可以更新空气的是O2 使空气变污浊的是CO2 4 1845年 德国科学家梅耶 光能 化学能 储存在什么物质中 光合作用 5 1864年 德国科学家萨克斯 黑暗处理一昼夜 用碘蒸气处理这片叶 发现曝光的一半呈深蓝色 遮光的一半则没有颜色变化 让一张叶片一半曝光一半遮光 绿叶在光下制造淀粉 结论 光合作用释放的O2来自CO2还是H2O 18O2 O2 6 1941年 美国鲁宾和卡门实验 同位素标记法 光照射下的小球绿藻悬浮液 光合作用产生的O2来自于H2O 结论 光合作用产生的有机物又是怎样合成的 7 20世纪40年 美国卡尔文 14CO2 小球藻 有机物的14C 卡尔文循环 结论 光合产物中有机物的碳来自CO2 小结 光合作用探究历程 植物可以更新空气 只有在光照下植物可以更新空气 植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来 绿色叶片光合作用产生淀粉 氧由叶绿体释放出来 叶绿体是光合作用的场所 光合作用释放的氧来自水 光合产物中有机物的碳来自CO2 CO2 H2O 光能 叶绿体 CH2O O2 概念 绿色植物通过 利用 把转化成储存着能量的 并且释放出的过程 叶绿体 光能 二氧化碳和水 有机物 氧气 从反应物 场所 条件 生成物总结光合作用的表达式和概念 二 光合作用过程 光反应 暗反应 1 根据反应过程是否需要光能分为 有光才能进行 有光 无光都能进行 色素分子 可见光 C5 2C3 ADP Pi ATP 2H2O O2 4 H 多种酶 酶 CH2O CO2 吸收 光解 供能 固定 还原 酶 光反应 暗反应 2 光合作用的过程 实质 3 光反应与暗反应的区别和联系 类囊体薄膜上 叶绿体的基质 需光 色素和酶 不需光 色素 需酶 稳定的化学能 光能活跃的化学能 光反应为暗反应提供ATP和 H 暗反应为光反应提供ADP和Pi 1 光下的植物突然停止光照后 C5化合物和C3化合物的含量如何变化 停止光照 光反应停止 2 光下的植物突然停止CO2的供应后 C5化合物和C3化合物的含量如何变化 H ATP 还原受阻 C3 C5 CO2 固定停止 C3 C5 思考与讨论 增加 减少 减少或没有 减少或没有 减少 增加 增加 增加 减少 增加 增加 减少或没有 增加 减少 减少 增加 增加 减少 增加 减少 三 化能合成作用 异养生物 人 动物 真菌 大部分细菌 营养类型 自养生物 光能自养生物 绿色植物 化能自养生物 利用环境中现成的有机物来维持生命活动 以CO2和H2O 无机物 为原料合成糖类 有机物 糖类中储存着的能量 光合作用 以光为能源 以CO2和H2O 无机物 为原料合成糖类 有机物 糖类中储存着由光能转换来的能量 例如 绿色植物 化能合成作用 利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O 无机物 合成糖类 有机物 如硝化细菌 光能自养生物 化能自养生物 能量来源 能量来源 光能 化学能 能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用 化能合成作用 例如 硝化细菌 硫细菌 铁细菌等细菌 1 叶绿体中的色素所吸收的光能 用于 和 形成的 和 提供给暗反应 2 光合作用的实质是 把 和 转变为有机物 把 转变成 贮藏在有机物中 3 在光合作用中 葡萄糖是在 中形成的 氧气是在 中形成的 ATP是在 中形成的 CO2是在 固定的 水的光解 形成ATP H ATP CO2 H2O 光能 化学能 暗反应 光反应 光反应 暗反应 基础巩固 4 下图是光合作用过程图解 请分析回答下列问题 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 H为I提供 当突然停止光照时 F G 增加或减少 2 水 H 基质 作为还原剂 还原C3 ATP 色素吸收的光能 光反应 H 和ATP 色素 C5化合物 C3化合物 糖类 增加 减少 1 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 2 与光合作用光反应有关的是 H2O ATP ADP CO2A B C D A 3 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 4 光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段 下列说法正确的是 A 叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应B 叶绿体类囊体膜上进行暗反应 不进行光反应C 叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D 叶绿体基质中进行暗反应 不进行光反应 D 5 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 6 光合作用过程的正确顺序是 二氧化碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能 水的光解 三碳化合物被还原A B C D 7 在暗反应中 固定二氧化碳的物质是 三碳化合物 五碳化合物 氧气 8 在光照充足的环境里 将黑藻放入含有18O的水中 过一段时间后 分析18O放射性标记 最先 A 在植物体内的葡萄糖中发现B 在植物体内的淀粉中发现C 在植物体内的淀粉 脂肪 蛋白质中均可发现D 在植物体周围的空气中发现 D 9 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 10 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 四 影响光合作用强度的因素 1 植物自身因素 遗传因素 叶龄 叶面积2 环境因素对光合作用的影响 1 光照 2 温度 3 二氧化碳浓度 4 水分 5 矿质元素 光合作用是在的催化下进行的 温度直接影响 AB段表示 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 1 温度 一定范围内 光合速率随温度升高而升高 应用 增加昼夜温差 保证有机物的积累 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 光合作用强度不再随光照强度增强而增强 阴生 2 光照强度 B 光补偿点 C 光饱和点 轮作 延长光合作用时间 间种 合理密植 增加光合作用面积 应用 适当增加光照强度 光合作用效率与光照强度 时间的关系 C点 温度过高 气孔关闭 影响了CO2的吸收 暗反应减弱 3 CO2的浓度 应用 大田中增加空气流动 温室中增施有机肥 OA段 AB段 B点以后 B 二氧化碳浓度过低 无法进行光合作用 随着二氧化碳浓度增加 光合速率逐渐增强 光合速率达到最大值 分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐 N 光合酶及ATP的重要组分P 类囊体膜和ATP的重要组分 K 促进光合产物向贮藏器官运输Mg 叶绿素的重要组分 5 矿质元素 4 水分 应用 合理灌溉 应用 合理施肥 分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐 4 AC段限制光合作用的主要因素是 光照强度 3 如果缺乏Mg元素B点 左移 右移 右移 5 CD段限制光合作用的主要因素是 温度 CO2浓度 1 B点的含义是 光合作用强度和呼吸作用强度相等 2 A点叶肉细胞中产生ATP的细胞器有 线粒体 例1下图表示植物有关生理作用与环境因素的关系 光照强度 或光强 土壤含水量 土壤含水量40 60 合理密植 来自于H2O 分别将C18O2和H218O提供给两组相同植物 分析两组植物光合作用释放的氧气 18O2仅在标记H218O组植物中产生 即可证明上述结论 甲 c 甲 五 呼吸作用与光合作用的比较 光合作用的场所 有氧呼吸的主要场所 都含有少量的DNA和RNA 都能半自主复制 含与光合作用有关的酶 含与有氧呼吸有关酶 片层膜堆叠成圆柱形 含色素和与光反应有关的酶 是一层光滑的膜 向内折叠形成嵴 与周围的细胞质基质分开 扁平的椭球形或球形 短棒状 主要存在于植物的叶肉细胞 动植物细胞中 有很多ATP合成酶 1 线粒体和叶绿体比较表 光 色素 酶 H2O和CO2 叶绿体 细胞质基质 线粒体 O2 酶 H2O C6H12O6 无机物转变成有机物 有机物氧化分解成无机物 ATP中活跃化学能 光能 糖类等有机物中稳定化学能 C6H12O6等有机物稳定的化学能 ATP中活跃化学能和热能 合成有机物 储存能量 分解有机物 释放能量 光合作用为呼吸作用提供物质 有机物 O2 呼吸作用为光合作用提供原料 CO2 2 光合作用与呼吸作用过程比较 有呼吸无光合 A 光合小于呼吸 AB 光合等于呼吸 B 光合大于呼吸 BC 3 关于光合作用与细胞呼吸的计算 光合速率 通常以吸收CO2mg h cm2表示真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 光合作用实际产O2量光合作用实际CO2消耗量光合作用C6H12O6净生产量 3 关于光合作用与细胞呼吸的计算 实测O2释放量 呼吸作用耗O2量 实测CO2消耗量 呼吸作用CO2释放量 光合作用实际C6H12O6生产量 呼吸作用C6H12O6消耗量 AB段 BC段 CDE段 C点 D点 E点 EF段 FG段 只进行呼吸作用 呼吸作用强度大于光合作用强度 呼吸作用强度小于光合作用强度 呼吸作用强度等于光合作用强度 呼吸作用强度大于光合作用强度 只进行呼吸作用 CO2吸收量最多 此时光合作用强度最大 分析下列各段的含义 呼吸作用强度等于光合作用强度 此时有机物积累量最多 ABC段 CD段 D点 DEFGH段 H点 HI段 只进行呼吸作用 呼吸作用强度大于光合作用强度 呼吸作用强度小于光合作用强度 呼吸作用强度等于光合作用强度 呼吸作用强度大于光合作用强度 光合作用逐渐消失 呼吸速率等于光合速率 CO2浓度最低 有机物积累最多 分析下列各段的含义 C C 1 植物的光合速率受光照强度 CO2浓度和温度等因素的影响 其中光照强度直接影响光合作用的 过程 CO2浓度直接影响光合作用的 过程 温度通过影响 影响光合速率 2 在温度为20 光照强度大于 千勒克斯时 光合速率不再增加 光反应 暗反应 酶的活性 L2 3 图中a点表示的含义 图中b c点的主要限制因素分别是 4 从图中可知 影响植物呼吸速率的主要因素是 5 根据图可推算出光照强度为L2千勒克斯 温度为10 20 30 时植物的实际光合速率分别是 mg 小时 单位面积 6 据图绘出30 条件下 植物O2吸收量与光照强度的关系 光合速率与呼吸速率相等时的光照强度 光照强度 温度 温度 4mg 小时 单位面积 7mg 小时 单位面积 8 例1 对某植物测得如下数据 若该植物处于白天均温30 晚上均温15 有效日照15h环境下 预测该植物1天24h中积累的葡萄糖为A 315mgB 540mgC 765mgD 1485mg 答案 C 净光合 呼吸 呼吸 净光合 1 选材方面 选用水绵为实验材料 水绵不仅具有细长的带状叶绿体 而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中 便于观察 分析研究 2 将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中 排除了光线和氧气的影响 从而确保实验正常进行 3 选用了极细光束照射 并且选用好氧细菌检测 从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位 4 进行黑暗 局部光照 和曝光对比实验 从而明确实验结果完全是光照引起的 恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处 光反应阶段 条件 光 色素 酶 场所 物质变化 水的光解 ATP的合成 基粒 类囊体膜 上 能量转变 产物 H O2 ATP 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中 暗反应阶段 条件 场所 物质变化 能量转变 产物 叶绿体的基质中 ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能 酶 CH2O ADP Pi CO2的固定 C3的还原 2C3 CH2O C5 酶 H ATP 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 光合作用的意义 延长光合作用时间 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照强弱 提高复种指数 轮作 温室中人工光照 合理密植间作套种 通风透光在温室中施有机肥 使用CO2发生器 阴生植物阳生植物 应用 提高农作物产量的措施 红光和蓝紫光 适时适量施肥 合理灌溉 保持昼夜温差 增加光合作用面积 控制H2O供应 控制必需矿质元素供应 控制CO2供应 控制温度 控制光质 1 适当提高CO2的浓度 温室大棚 2 增加光照时间和光照强度 3 白天适当增加温度 夜间适当降低温度 4 农作物间距合理 选择适当的光源等 5 合理施肥 提供必要的矿物质元素 6 合理灌溉 提供适当水分 应用 提高农作物产量的措施 A 例3 将该绿色植物置于密闭玻璃罩内 在黑暗条件下 罩内CO2含量每小时增加了25mg 在充足光照条件下 罩内CO2含量每