生物课件高一生物光合作用课件4.ppt

第五节光合作用,导入:,上一节我们主要学习了呼吸作用,包括需氧呼吸和厌氧呼吸,不管是哪种呼吸方式,其原料都是糖类或其他有机物,那么自然界中的糖类是如何而来的呢?,光合作用,那么光合作用的过程是如何进行的?其原料又是什么?又有哪些因素可以影响光合作用呢?它与呼吸作用有什么区别和联系呢?,第五节光合作用,一、自养生物与异养生物,二、光合作用概述,四、光合作用的过程,三、叶绿素的提取与分离,五、影响光合作用的因素,六、光合作用计算,一、自养生物与异养生物,1、自养生物,常见生物：,植物、藻类某些细菌（如硝化细菌、铁细菌等）,能够以二氧化碳和水为原料，能过叶绿体，利用光能制造有机物，为其生长、发育和繁殖提供能量和物质的生物。,2、异养生物,自己不能制造有机物，只能利用现成的有机物维持生活的生物。,如：,人、动物、真菌和大部分细菌。,问题一：是不是所有的植物都可以进行光合作用呢？,问题二：是不是植物的所有部位都可以进行光合作用呢？,不是如菟丝子，它是寄生生活，不能进行光合作用。,不是，主要是植物的绿色叶片（叶肉细胞），不见光的部位不行，如根部、茎的形成层。,返回,二、光合作用概述,1、光合作用与呼吸作用的关系2、叶绿体结构3、光合作用O2中O的来源4、光合作用总反应式及概念5、光合作用过程,1、光合作用与呼吸作用的关系,（1）物质变化,细胞呼吸是将葡萄糖中的碳氧化成二氧化碳，游离的氧气，则被还原成水中的氧。,C6H12O6+6O26CO2+6H2O,氧化,还原,光合作用刚好相反，是将CO2还原为糖，将H2O中的O氧化为O2。,6CO2+6H2OC6H12O6+6O2,氧化,还原,光合作用和呼吸作用都是氧化、还原过程。,（2）能量变化,细胞呼吸是一个放能反应，它将贮存在葡萄糖中的化学能释放出来，供细胞利用。,光合作用是一个吸能反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，将能量贮存在糖分子内。,（3）反应场所,细胞呼吸主要在线粒体中进行。光合作用全部在叶绿体中进行。,2、叶绿体结构,外膜,内膜,基粒,基质,基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，称光合膜。,分布：主要存在绿色植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。功能：绿色植物进行光合作用的细胞器。,3、光合作用O2中O的来源,6CO2+12H218OC6H12O6+618O2+6H2O,同位素示踪法:,6C18O2+12H2OC6H1218O6+6O2+6H218O,4、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,5、光合作用过程,两个阶段,第一阶段：,第二阶段：,称光反应，直接需要光的,称碳反应，是二氧化碳转变成糖的过程。,光反应只有有光的时候才能反应，而碳反应不需要光，所以前称暗反应，这是不准的，因为在黑暗中，暗反应只能进行很短的时间，少了光反应为其提供的有关物质，所以光反应和碳反应的关系为相辅相承的。,光反应是在叶绿体类囊体膜中发生的的，利用光能使水氧化成氧气，同时产生ATP和NADPH。,暗反应是在叶绿体基质中进行的，利用光反应产生的ATP和NADPH，将CO2转变成糖类等有机物。,三、叶绿素的提取与分离,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,新鲜的绿色叶片，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。,实验过程,1、提取色素：,取适量菠菜叶，加95%乙醇，再加少许二氧化硅和碳酸钙，迅速研磨成匀浆。,二氧化硅作用：碳酸钙作用：,研磨充分,防止色素破坏,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34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,类胡萝卜素,叶绿素b,叶黄素,(蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,（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:吸收传递转化光能,用于光合作用.,光合作用的场所叶绿体,、色素的吸收光谱,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,叶绿素色素,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,、树片的颜色,为什么植物叶片一般呈绿色？为什么秋天叶片发黄？为什么有的叶片呈其他颜色，如红色等？,例1、分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜叶，并按下表所示添加试剂，以研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。,问：（1）A处理得到的溶液颜色是原因是（2）B处理得到的溶液颜色是原因是（3）C处理得到的溶液颜色是原因是,黄绿色,几乎无色,深绿色,部分叶绿素受到破坏,叶绿色不溶于水,大量叶绿素溶于乙醇中,例2、在叶绿体中的色素提取得分离实验中，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过程中（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,四、光合作用的过程,光反应阶段,碳反应阶段,条件：,光反应阶段,场所：,过程,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体膜上,水的光解：,ATP的生成：,一、光能在叶绿体中的转换,光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：光能转化为电能电能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能。光能转化为电能及电能转化为跃的化学能属于光合作用的光反应阶段，活跃的化学能转化为稳定的化学能属于光合作用的碳反应阶段。,光能转化为电能,叶绿体内类囊体薄膜上的四种色素可分类两类：绝大多数的叶绿素a和全部叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素是吸收光能的色素；(B色素)少数处于特殊状态的叶绿素a(A色素)是将光能转化为电能的色素。,当光能被色素吸收并传递给特殊的叶绿素后，这种转化就开始了。,光能被色素吸收并传递给特殊的叶绿素a，这些叶绿素a被激发，失去一对电子。这一对电子经一系列物质(D物质)的传递,最后传递到NADP+(辅酶),得到一对电子的NADP+从溶液中得到一个H+成为NADH(还原型辅酶)。,失去一对电子的叶绿素a具有强氧化性。从水分子中夺取电子恢复到初始状态。水则分解为O2和H+。在光下，通过叶绿素a源源不断地失去电子和夺取电子，形成连续的电子流(电流),光能转化成了电能。水和NADP+则不断地转化为NADPH和O2。,叶绿体中色素,吸收,传递光能,少数特殊状态叶绿素a,释放电子,激发状态叶绿素a,得电子,特殊状态叶绿素a,H2O,H+O2,NADP+H+2eNADPH,ADP+Pi+电能ATP,光能转化为活跃的化学能,光能转化为电能的同时，得到电子的NADP+还原成为NADPH，ADP与Pi合成ATP，将电能转化为活跃的化学能贮存起来。,光反应中物质变化,2H2O4H+4e-+O2,酶,光反应中能量变化,光能,电能,活跃的化学能,光反应产物,ATP、NADPH、O2,碳反应阶段,发生在叶绿体基质中,是将二氧化碳还原为糖的过程,此过程又称卡尔文循环.,碳反应阶段,C-PCCCC-P,CO2,C-P2CC,C-PCC,RuBP五碳糖,3-磷酸甘油酸,ATPADP,NADPHNADP+,C-PCC,三碳糖,叶绿体基质中进行,三碳糖转移到叶绿体外,C-PCC,从叶绿体中转移出来的三碳糖,蔗糖,细胞呼吸,其他代谢,碳反应中的产物三碳糖，在叶绿体内能作为合成淀粉、蛋白质、和脂质的原料，但大部分的是运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。,H2O,CO2,类囊体,三碳化合物,五碳化合物,三碳化合物,脂肪,蛋白质,糖类,酶,光合作用图解,CO2的固定,C3的还原,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,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,光合作用怎样进行？,碳反应是物质变化：,3CO2+3RuBP6C3(三碳分子)C3+ATP+NADPH三碳糖+ADP+NADP+5C33RuBP,碳反应是能量变化：,活跃的化学能稳定的化学能,ATP中三碳糖中,比较光合作用中光反应和碳反应的主要区别,光合作用的过程,对比项目,光反应阶段,碳反应阶段,所需条件,场所,物质变化,能量变化,光、酶、色素,酶、不需光,叶绿体类囊体膜上,叶绿体基质中,水的光解,ATP的生成,CO2的固定,C3的还原,光能转变为化学能储存在ATP中,ATP中的化学能转化为糖类等有机物中储存的化学能,光反应,碳反应,叶绿体基粒,水的光解:,ATP的生成:,H2OH+O2,光,酶,ADP+PiATP,光,酶,能量变化,光能电能活跃的化学能,光反应和碳反应之间的联系：,光反应是碳反应的基础，为碳反应提供H和ATP。光反应停止，碳反应也随即终止。同时，如果碳反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。,下降,下降,下降,下降,下降,下降,下降,下降,上升,上升,上升,上升,上升,上升,上升,上升,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：,把简单的无机物转变为复杂的有机物,能量变化：,把光能转变成储存在有机物中的化学能,1、光合作用中光反应阶段为碳反应阶段提供了（）AO2和C3化合物B叶绿体色素CH20和O2DH和ATP,D,练一练,2、在光合作用的碳反应过程中，没有被消耗掉的是（）A、HB、五碳化合物C、ATPD、二氧化碳,B,3在光照充足的环境里，将黑藻放在的水中，一段时间后最先出现在4在光合作用光反应中叶绿素分子把吸收的光能储存在葡萄糖叶绿素三碳糖5光合作用过程中不属于碳反应的是ACO和C结合C3接受ATP释放的能量CH2O的氢传递给NADP+DNADPH的氢传给C36、要测定藻类是否完成了光反应，最好检测AG的形成B淀粉的形成C氧气的释放D二氧化碳的吸收,氧气,C,C,C,7、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,能力提高题：,1、科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有ADP、磷酸盐以及含NADPH的载体等物质的深夜中，并在其他条件都适宜的情况下，进行光合作用的有关实验。根据实验结果绘成如图，请根据曲线各段特点回答：,有机物生成量,时间,有光照无CO2,无光照有CO2,a,b,c,d,(1)ab段由于缺乏CO2，使光合艇过程中的不能进行。因此无有机物生成。(2)bc在提供了CO2之后，由于ab段已积累了大量的所以有机物能够合成(3)Cd在无光照条件下，由于光合作用过程中的无法进行,又由于ab段所积累的物质被,使有机物生成量逐渐下降至零,碳反应,NADPH和ATP,光反应,逐渐用完,、如图是改变光照和CO2浓度后与光合作用有关的五碳分子和三碳分子在细胞内的变化曲线。,物质含量,时间,物质含量,时间,光,暗,A,B,A,B,1%CO2,0.03%CO2,（1）曲线A表示的化合物是，在无光照条件时，其量迅速下降的原因是，（2）曲线B表示的化合物是，在CO2浓度降低时其量迅速下降的原因是，（3）光强度和CO2浓度变化均影响光合作用的速度，但前者主要影响过程，后都主要影响过程。,C5,C3,光照停止，产生的ATP和NADPH停止，且C3不能还原成C5,C5继续固定形成C3,固定过程减慢，C3分子减少,且C3分子还原仍在进行,光反应,碳反应,五、影响光合作用因素,1、光合速率,又称光合强度，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）。,如在某温度某光照强度下，每100平方厘米叶片吸收的二氧化碳为44mg，则光合作用强度可表示为44mgCO2/100cm2小时。,表观光合速率：真正光合速率：,人们测得从外界吸收的CO2的量。,植物从外界吸收CO2的量，加上呼吸作用释放的CO2量。,真正光合速率=,表观光合速率（净光合速率）+,呼吸作用,2、影响光合作用因素,主要是光强度、温度和二氧化碳浓度,光强度,A点含义：,没有光，只进行呼吸作用,B点含义：,CO2吸收等于放出,即光合作用等于呼吸作用,此时没有有机物的积累.,光补偿点,C点含义：,此时光合作用强度达最大值，不再随光照强度增大而增强。,光饱和点,光饱和点,光补偿点,呼吸作用,表观光合作用（净光合作用）,真正光合作用（实际光合作用）,如果植物长期处于B点，没有有