2012《分子与细胞》一轮复习―12光合作用

下列能量转变需经哪些生理过程才能实现？,光能,糖类等有机物中稳定的化学能,ATP中活跃的化学能,直接用于各种生命活动,光合作用,呼吸作用,ATP水解,说明色素的种类、功能和分布,说明光合作用的原理和本质,区别光反应和暗反应,列举说明影响光合作用的因素,第4节能量之源光与光合作用,区别光合作用和呼吸作用,简述化能合成作用,第五章细胞的能量供应和利用,地球上最重要的化学反应,第4节能量之源光与光合作用,二、光合作用的探究历程,一、光合作用的概念：,光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化为贮藏能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,2000多年前亚里士多德,植物增重来自土壤,一、光合作用的探究历程,五年后,17世纪40年代，海尔蒙特(荷兰),柳树增重80kg土壤减少0.1kg,植物增重主要来自水分,一、光合作用的探究历程,1771年，英普里斯特利,一、光合作用的探究历程,植物可以更新空气,一、光合作用的探究历程,1779年,荷兰科学家英格豪斯确定植物净化空气依赖于光。,1785年,证明参与光合作用气体是CO2。,一、光合作用的探究历程,光合作用过程需要CO2参与,1845年，德国科学家梅耶指出，植物光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。根据是?,一、光合作用的探究历程,1864年，德萨克斯,一、光合作用的探究历程,光合作用生成淀粉,1880年，德恩吉尔曼（C.Engelmann）:寻找光合作用的场所,一、光合作用的探究历程,水绵特点：由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成，叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。,1880年，德恩吉尔曼（C.Engelmann）,一、光合作用的探究历程,1880年，德恩吉尔曼（C.Engelmann）,叶绿体是进行光合作用的场所,2.条件控制及对照设置好:没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果，等等。,水绵实验的巧妙之处：1.实验材料好:水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察;好氧细菌,用好氧细菌可确定释放氧气多的部位.,原料/条件场所产物海尔蒙特(vanHelmont)普里斯特利（J.Priestley）英格豪斯（J.Ingen-housz）拉瓦锡（Laroisier,A.L.）萨克斯（J.vonSachs）恩吉尔曼（C.Engelmann）,H20,淀粉,叶绿体,（阳光）,O2,CO2,18,一、光合作用的探究历程,20c30s，美鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen),结论：光合作用产生的O2全部来自于H2O,20世纪0年代,美国科学家卡尔文(M.Calvin),(CH2O)+O2,14,CO2+H2O,14,一、光合作用的探究历程,发现卡尔文循环,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（CH2O），并且释放出氧的过程,光合作用,一、光合作用的探究历程,光能,叶绿体,一、光合作用的探究历程,光合作用的实质,上把CO2和H2O转变成有机物、释放O2,上把光能转变成有机物中的化学能,能量,物质,最基本的物质代谢和能量代谢,植物可以更新空气,黑暗,十几小时,曝光,遮光,碘,碘,呈深蓝色,无颜色变化,绿叶在光合作用中产生淀粉,水绵和好氧菌,黑暗,无空气,极细光束照射,完全曝光,好氧菌只向叶绿体被光束照的集中,好氧菌分布在叶绿体所有受光周围,叶绿体是光合作用的场所，氧是叶绿体释放的,向植物提供,H218O、CO2,H2O、C18O2,释放18O2,释放O2,光合作用释放的氧全部来水自,二、捕获光能的色素和结构,光合作用的场所叶绿体,叶绿体色素的提取和分离,1、实验原理：色素能溶解在无水乙醇（丙酮）中不同色素在层析液中的溶解度不同而扩散速度不同2、实验步骤：提取色素制滤纸条滤液划线纸上层析观察结果,叶绿体色素的提取和分离,3、实验结果4、如果实验结果看不清4条色素带，可能的原因是什么？5、如果看到4条不整齐的色素带，可能的原因是什么？,类胡萝卜素,叶绿素b,叶黄素,（含量占3/4）,（含量占1/4）,叶绿体中的色素,叶绿体结构模式图,(色素),功能:吸收光能,用于光合作用,色素,吸收可见的太阳光,叶绿素a表现为蓝绿色叶绿素b表现为黄绿色,胡萝卜素表现为橙黄色叶黄素表现为黄色,恩格尔曼的第二个水绵实验,你能得出什么结论？叶绿体主要吸收红光和蓝光用于光合作用，放出氧气。,好氧细菌,水绵,二、捕获光能的色素和结构,白光绿光,B,哪一株植物生长状况更好?,C,思考：为什么秋天的树叶会变黄？,常见的几种叶子,枫叶变红的原因？,1从叶绿体中提取色素，选取下列哪一种叶片效果最好（）A厚硬似革质的绿色叶片B衰老、黄绿色的叶片C新鲜、幼嫩、色浓绿的叶片D多浆汁或有特殊气味的绿色叶片2在叶绿体色素的提取实验中，研磨绿叶时要加入无水乙醇,其目的是（）A防止叶绿素被破坏B为了使叶绿素溶解在无水乙醇里C使各种色素充分溶解在无水乙醇里D使叶片充分磨碎3在圆形滤纸的中央点上粘叶绿体的色素滤液，进行色素分析，会得到近似同心环状的四个色素圈，排在外圈的色素呈（）A橙黄色B黄色C蓝绿色D黄绿色4叶绿体中的色素能够在滤纸上彼此分离的原因是（）A色素提取液中色素已经分层B阳光的照射使不同色素彼此分开C丙酮有使色素溶解并彼此分离的特性D各种色素在滤纸上的扩散速度不同,实验习题:,C,C,A,D,5对绿色植物光合作用最有效的一组光是（）A、红光和黄绿光B、黄光和蓝紫光C、红光和橙光D、红光和蓝紫光6.（1996上海高考题）关于叶绿体和线粒体的共同叙述中，不正确的是（）A、都是双层膜结构的细胞器B、所含酶的功能都相同C、都有基质和基粒D、都不存在于原核细胞中,D,B,三、光合作用的过程,根据是否需要光能，光合作用的过程可以分为两个阶段：光反应进行部位:叶绿体的类囊体的薄膜上暗反应进行部位：叶绿体基质,三、光合作用的过程,光反应阶段与暗反应阶段的比较,基粒(类囊体薄膜上),叶绿体基质中,需光,色素和酶,不需光,色素;需多种酶ATP和H,光能转变为活泼的化学能，储存在ATP中,ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,四、光合作用的意义,为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质；,为一切生物生命活动的进行提供所必需的能量；,维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。缓解温室效应,总之，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。,形成臭氧，保护地球生物,五、呼吸作用与光合作用的联系,CO2,O2,CO2,O2,CO2,O2,植物叶肉细胞,五、光合作用与呼吸作用的联系,主要在绿色植物的叶绿体中,活细胞中的细胞质基质和线粒体中,光照，色素，光合作用有关的酶,酶,无机物有机物,有机物无机物,光能ATP活跃化学能有机物稳定化学能,有机物稳定化学能ATP活跃化学能,（同化作用）,（异化作用）,光合作用为呼吸作用提供物质基础（有机物和O2）呼吸作用为光合作用提供物质基础（CO2、H2O）,小结,水的光解,H,ATP,CO2,H2O,光能,化学能,暗反应,光反应,光反应,暗反应,ATP合成,1.光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（）A、水分产生的H数量不足B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足C、空气中CO2量相对增多，而起抑制作用D、暗反应中三碳化合物产生的量太少2.(2006年江苏)有人设计实验探究有机肥是否能提高土壤肥力并优于化肥。实验分为两组，一组农田实施有机肥，一组农田施化肥。该实验设计缺少A施用有机肥和适量化肥的对照田B既不施用有机肥也不施用化肥的对照田C施用大量化肥和少量有机肥的对照田D施用少量化肥和大量有机肥的对照田,D,B,习题,（2006年上海）一个长着大量绿藻的池塘，一天内池水中CO2浓度变化正确的是（2006年上海）将酵母菌研磨成匀浆，离心后得上清液(细胞质基质)和沉淀物(含线粒体)，把等量的上清液、沉淀物和未曾离心的匀浆分别放入甲、乙、丙三个试管中，各加入等量葡萄糖溶液，然后置于隔绝空气的条件下。下列叙述正确的是A甲试管中最终产物为CO2和H2OB乙试管中不发生反应C丙试管中有大量的ATP产生D丙试管中无CO2产生,D,B,习题:,(06年广东)下表是探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用实验设计及结果。,根据实验结果，以下结论正确的是A.蔗糖被水解成非还原糖B淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖C淀粉酶活性在60比40高D淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性,BC,（2006年江苏理综卷3题）在开展生物学实践活动时，对照实验设计应遵循单一变量的原则为了研究光对大豆生长的影响，某小组设计了如下实验：在两只花盆里分别种相同数量的大豆苗，并进行如下处理在这一实验设计中，有一处不正确，需要改正为（）A乙花盆放在光亮处B甲花盆放在黑暗处C甲花盆的温度高于20D乙花盆浇充足的水（2006年江苏理综卷4题）光合作用的过程包括光反应和暗反应光反应能够为暗反应提供的物质是（）AH和ATPBC5化合物CH2O和O2DO2和C3化合物,D,A,光合作用,1、光照强度,4、CO2浓度,5、温度,6、矿质元素（合理施肥）,7、水（合理灌溉）,2、光质,六、说明影响光合作用的因素,3、光照面积,一天的时间,光合作用速率与光照强度、时间的关系,夏天一天中日照强度与光合作用速率的关系,一天的时间,光合作用速率与光照强度、时间的关系,夏天一天中日照强度与光合作用速率的关系,春天一天中日照强度与光合作用速率的关系,光照强度,CO2吸收量,O,呼吸作用,光补偿点（光合作用吸收的CO2呼吸作用放出的CO2）,受CO2、酶限制,受光影响,光饱和点,CO2释放量,n,影响光合作用的因素光照强度,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,影响光合作用的因素光照强度,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,影响光合作用的因素光照强度,白光绿光,B,哪一株植物生长状况更好?,C,影响光合作用的因素光质,呼吸量,影响光合作用的因素光照面积,套种、复种：延长光合作用时间,间种、合理密植：增加光合作用面积,合理利用光能的方法,光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在1035下正常进行光合作用。,影响光合作用的因素温度,当CO2浓度过小时，植物不能进行光合作用。CO2浓度增大时，光合作用直线上升。到达一定范围后，光合强度即不再增加（CO2饱和点）。当CO2超过饱和点时，再升高CO2浓度，光合作用不再增加，甚至降低，发生中毒现象。,CO2浓度,O,呼吸作用,CO2饱和点,二氧化碳的供应对光合效率的影响,a,b,O2吸收量,O2释放量,受光照强度、酶限制,受CO2浓度影响,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。,影响光合作用的因素CO2,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分,影响光合作用的因素矿质营养,H2O是光合作用的原料。在一定范围内,H20越多，光合速率越快，但到A点时，即H2O达到饱和时，光合速率不再增加。,影响光合作用的因素H2O,延长光合作用时间增加光合作用面积,增加光能利用率,提高光合作用效率,控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应,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,提高农作物产量的措施（光合作用原理的应用）,红光和蓝紫光,适时适量施肥,合理灌溉,保持昼夜温差,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：C6H12O66O26H2O6CO212H2O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,化能合成作用硝化细菌、铁细菌、硫细菌,自养生物：植物、光合细菌、化能自养细菌异养生物：动物、真菌、人、大多数细菌,2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HNO2+O22HNO3+能量,能量,硝化细菌的化能合成作用,CO2H2O(CH20),酶,酶,酶,QVwXYZ光强度（弱强）,mg.(100cm-2.h-1)CO2吸收量,12,8,4,0,-4,图一,1.图一是在一定的二氧化碳浓度和温度条件下，某阳生植物和阴生植物叶片中光强度与co2的吸收量的关系图，据图回答下列问题：（1）曲线B所表示的是_植物的受光强度和光合作用合成量的关系。（2）a、b点对应的光强度表示_.,阴生,阳生植物和阴生植物在此光强度下，光合作用合成量与细胞呼吸消耗量相等,A,B,光补偿点,练习,a,b,QVwXYZ光强度（弱强）,CO2mg.(100m-2.h-1)CO2吸收量,12,8,4,0,-4,图一,（3）将该阳生植物叶片先在光强度