能量之源——光与光合作用

1、第第4 4节节叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b( (蓝绿色蓝绿色) )( (黄绿色黄绿色) )胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素( (橙黄色橙黄色) )( (黄色黄色) )叶绿素叶绿素（约占（约占3/43/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（约占（约占1/41/4）叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素( (橙黄色橙黄色) )( (黄色黄色) )( (蓝绿色蓝绿色) )( (黄绿色黄绿色) )绿叶中的色素绿叶中的色素1 1用纸层析法分离叶绿体中的色素，在滤纸用纸层析法分离叶绿体中的色素，在滤纸条上，色素带从上至下，依次为：条上，色素带从上至下，依次为：a.a.叶绿素叶绿素b b胡

2、萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a b.b.叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素 c.c.叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素 d.d.胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b bd d 巩固与提高巩固与提高叶绿素溶液叶绿素溶液因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现反射回来，所以叶片才呈现绿色绿色。 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶片为什么往往是绿色的呢？叶绿素中的吸收光谱0400500600700 nm 50100叶绿素

3、叶绿素b b叶绿素叶绿素a a紫外光紫外光红外光红外光叶绿素叶绿素a和叶绿素和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光主要吸收蓝紫光和红光讨论：讨论：为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？用红色或蓝色的用红色或蓝色的塑料薄膜塑料薄膜挂红色或蓝色的挂红色或蓝色的灯管灯管1. 1. 在光照强度相同的情况下在光照强度相同的情况下, ,为绿色植物为绿色植物提供哪种光提供哪种光, ,对其光合作用最有利对其光合作用最有利, ,光合作光合作用的产物较多用的产物较多 a.a.红光红光 b.b.蓝紫光蓝紫光 c.c.白光白光 d.d.绿光绿光 2 2.在光照强度相同的情况下在光

4、照强度相同的情况下, ,为绿色植物为绿色植物提供哪种光提供哪种光, ,对其光合作用最有利对其光合作用最有利, ,光合作光合作用的产物较多用的产物较多a.a.红光红光 b.b.蓝紫光蓝紫光 c.c.橙光橙光 d.d.绿光绿光c cb b基粒基粒外膜外膜内膜内膜基质基质2、光合作用的场所类囊体类囊体(有色素和酶有色素和酶)(含有酶含有酶)双层膜双层膜, ,有与光合作用有关的酶有与光合作用有关的酶类囊体增大膜面积的结构类囊体增大膜面积的结构有少量的有少量的dnadna和和rnarna叶绿体叶绿体使用：使用： 水绵水绵好氧菌好氧菌水绵结构水绵结构5、恩吉尔曼实验1880年，(美）5.恩吉尔曼实验恩吉尔

5、曼实验黑暗、无黑暗、无空气空气 环境环境 极细光束极细光束照射照射完全暴光完全暴光好氧菌只集中在叶绿好氧菌只集中在叶绿体被光束照射到的地方体被光束照射到的地方好氧菌集中在叶绿体好氧菌集中在叶绿体所有受光部位所有受光部位光束完全暴光完全暴光极细光束照射极细光束照射氧气是叶绿体释放出来的。氧气是叶绿体释放出来的。叶绿体是光合作用的场所。叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光合作用需要光能光能结论结论: :恩吉尔曼实验1 1、为什么水绵是合适的实验材料？、为什么水绵是合适的实验材料？2 2、他是如何控制实验条件的？、他是如何控制实验条件的？水绵具有细而长的叶绿体，便于观察水绵具有细而长的叶绿体，便于

6、观察a a、选用黑暗、无空气的环境：、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和排除环境中光线和氧气的影响氧气的影响b b、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准准确判断释放氧气的部位确判断释放氧气的部位此实验在设计上有什么巧妙之此实验在设计上有什么巧妙之处？分以下几个问题：处？分以下几个问题：复习提问：n叶绿体有哪些结构特点与其功叶绿体有哪些结构特点与其功能相适应？能相适应？ 叶绿体内有许多基粒和类囊体，扩大受叶绿体内有许多基粒和类囊体，扩大受光面积光面积 类囊体膜上分布吸收光能的色素，便于类囊体膜上分布吸收光能的色素，便于吸收光能吸收光能 类囊体膜表面和基质

7、中含有许多与光合类囊体膜表面和基质中含有许多与光合作用有关的酶作用有关的酶光合作用的概念：n 光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利，利用用光能光能，把，把二氧化碳和水二氧化碳和水转化成储存能转化成储存能量的量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。 光合作用的光合作用的原理和应用原理和应用一：光合作用的探究历程二：光合作用的过程三，化能合成作用四：光合作用原理的应用干燥土壤干燥土壤90.8kg90.8kg小柳树小柳树2.25kg2.25kg只用雨水浇灌只用雨水浇灌五年后柳树长大五年后柳树长大16481648年海尔蒙特（比利时）实验年海尔蒙特（比

8、利时）实验实验前实验后变化土壤干重90.800kg90.743kg柳 树2.25kg76.70kg结论：结论：建造植物体的原料是水分建造植物体的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后称重土壤烘干后称重结论：植物可以更新因小白鼠呼吸或蜡烛燃烧 变得污浊的空气 1864年，萨克斯年，萨克斯(德德)的实验的实验（置于暗处几小时）（置于暗处几小时）思考：思考：目的是什么？目的是什么？一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽绿色绿色叶片叶片黑暗黑暗处理处理一半一半曝光曝光一半一半遮光遮光变蓝变蓝没有没有变蓝变蓝碘碘蒸蒸汽汽处处理理萨克斯的实验萨克斯的实验（18641

9、864年）年）过程：过程：绿色叶片在光的作用下产生了淀粉绿色叶片在光的作用下产生了淀粉, ,光合作用需要光光合作用需要光结论结论: :n光合作用的原料有水和二氧化光合作用的原料有水和二氧化碳，那么光合作用释放的氧气碳，那么光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？到底来自二氧化碳还是水？ 20世纪世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：同位素标记实验：结论：结论：光合作用产生的氧气全部来自水，光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自而不是来自coco2 2。20世纪世纪40年代（美国）卡尔文年代（美国）卡尔文n14co2，供小球藻进行光合作用，追踪放供小球藻进行

10、光合作用，追踪放射性射性探明：探明：co2中的碳在光合作用过程中转化中的碳在光合作用过程中转化成有机物中的碳成有机物中的碳反应条件：反应条件：反应场所：反应场所：反应物：反应物：生成物：生成物：能量变化：能量变化：光能等光能等叶绿体叶绿体coco2 2，h h2 2o o有机物，有机物，o o2 2光能光能化学能化学能co2+h2*o光能光能叶绿体叶绿体(ch2o) +*o2三、光合作用的过程三、光合作用的过程光合作用的过程光合作用的过程 1、光反应阶段、光反应阶段:光合作用第一阶光合作用第一阶段中的化学反应，必须有光才能进段中的化学反应，必须有光才能进行（行（叶绿体类囊体薄膜上叶绿体类囊体薄

11、膜上）2、暗反应阶段：、暗反应阶段：光合作用第二光合作用第二阶段，有光无光都能进行阶段，有光无光都能进行(叶绿体叶绿体基质中基质中）光合作用的过程：光合作用的过程：叶绿体中叶绿体中的色素的色素光光能能供氢供氢酶酶供能供能还还原原多种酶多种酶参加催参加催化化（chch2 2oo）adp+piadp+pi酶酶atpatp2c2c3 3固固定定coco2 2光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段h h2 2o oo o2 2hh水在光下分解水在光下分解场所：场所：叶绿体的类囊体薄膜叶绿体的类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质气孔光反应阶段光反应阶段光能光能 酶酶 色素色素在叶绿体在叶绿体类囊体的薄膜类囊

12、体的薄膜上进行上进行物质变化物质变化: :2h2h2 2o 4o 4h h+ o+ o2 2光光adp + pi + adp + pi + 能量能量 atp atp酶酶能量变化能量变化: : 光能光能atpatp中活跃的化学能中活跃的化学能 atpatp的合成的合成 ：水的光解水的光解 ：条件：条件：场所场所：酶、色素酶、色素暗反应阶段（暗反应阶段（co2co2的同化）的同化）多种酶，还原剂多种酶，还原剂h h 能量能量atp atp 叶绿体基质叶绿体基质物质变化物质变化：coco2 2 + c + c5 5 2c 2c3 3二氧化碳的固定：二氧化碳的固定：三碳化合物被还原三碳化合物被还原：a

13、tpatp中活跃化学能中活跃化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能能量变化：能量变化：场所：场所：条件：条件：酶酶2c3 酶酶atp、 h （ch2o） +c5 +h2o4、光反应阶段与暗反应阶段的比较、光反应阶段与暗反应阶段的比较项目项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区区别别场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量转化转化叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中需光、色素和酶需光、色素和酶需多种酶、需多种酶、hh、 能量能量atpatp光能光能转变为转变为atpatp中中活活跃的化学能跃的化学能atpatp中中活跃的化学能活跃的化学能转化为糖转化

14、为糖类等有机物中类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能水的光解水的光解atpatp的合成的合成联联 系系1 1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供供hh和和atpatp2 2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供供合成合成atpatp的原料的原料adpadp和和pipi3 3、两者、两者相互制约又密切联系相互制约又密切联系coco2 2的固定的固定c c3 3的还原的还原讨论：讨论：条件变化时，各种物质合成量的动条件变化时，各种物质合成量的动态变化。态变化。条件条件c3c5h和和at

15、p(ch2o)合成量合成量停止光照停止光照coco2 2供应不变供应不变光照不变光照不变 停止停止coco2 2供应供应增加增加 减少减少减少减少减少或减少或没有没有减少减少增加增加增加增加减少减少特别说明特别说明：光合作用的产物除糖光合作用的产物除糖类和氧外，还有氨基酸、脂肪等类和氧外，还有氨基酸、脂肪等有机物有机物hh2 2o + coo + co2 2 （chch2 2oo）+o+o2 2光能光能叶绿体叶绿体12h12h2 2o + 6coo + 6co2 2 c c6 6hh1212oo6 6+6h+6h2 2oo +6o+6o2 2光能光能叶绿体叶绿体c3与c4植物c4植物光合作用特

16、点示意图 绿色植物能够利用光能、以co2和h2o为原料合成糖类，糖类中储存着由光能转换的能量，以供自身利用。这类植物称为自养生物。思考：人、动物与植物最大的区别是什么？w植物能够将环境中的无机物合成自身物质，维持生命活动。（自养生物）w人和动物只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动。（异养生物）自养生物自养生物：光能自养型光能自养型：以光为能源，以以光为能源，以coco2 2和和h h2 2o o为原料合成有机物，并把光能转化成储存为原料合成有机物，并把光能转化成储存在有机物中的化学能（光合作用）在有机物中的化学能（光合作用）化能自养型化能自养型：利用某些无机物氧化释利用某些无机物氧化释

17、放的化学能将放的化学能将coco2 2和和h h2 2o o合成有机物（化能合成有机物（化能合成作用）合成作用）如：绿色植物，蓝藻、少数细菌如：绿色植物，蓝藻、少数细菌如：硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：硝化细菌、铁细菌、硫细菌等异养生物异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持生命活动只能利用环境中现成的有机物来维持生命活动如：人、动物、真菌如：人、动物、真菌(如蘑菇如蘑菇)、多数的细菌（乳酸菌、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等大肠杆菌）等能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化某些无机物氧化时所释放的能量时所释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌

18、、硫细菌、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类等少数种类的细菌的细菌化能合成作用化能合成作用2nh2nh3 3+3o+3o2 2 2hno 2hno2 2+2h+2h2 2o+o+能量能量硝化细菌硝化细菌2hno2hno2 2+o+o2 2 2hno 2hno3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6co6co2 2+6h+6h2 2o 2co 2c6 6h h1212o o6 6+ 6o+ 6o2 2能量能量6、光合作用原理的应用光合作用原理的应用（1 1）影响光合作用的因素）影响光合作用的因素光照强度光照强度 coco2 2 温度温度 、水、水 、 矿质矿质元素元素 等等（2 2）提

19、高农作物光合作用强度的措施）提高农作物光合作用强度的措施1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提高、适当提高coco2 2浓度浓度4 4、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度5 5、适当增加植物体内的含水量、适当增加植物体内的含水量6 6、适当增加矿质元素的含量、适当增加矿质元素的含量2 2、合理密植、合理密植在生活中的应用在生活中的应用清晨或夜间不在密林中锻炼清晨或夜间不在密林中锻炼（增大昼夜温差）（增大昼夜温差） 在光下，植物光合作用与呼吸作用同时进行在光下，植物光合作用与呼吸作用同时进行 植物黑暗条件下的耗植物

20、黑暗条件下的耗o2量或产生量或产生co2即为植物即为植物的呼吸作用强度；的呼吸作用强度； 光合作用光合作用(实际实际)产产o2量实测的量实测的o2释放量呼释放量呼吸作用耗吸作用耗o2量；量； 光合作用光合作用co2消耗量实测的消耗量实测的co2消耗量呼消耗量呼吸作用吸作用co2释放量；释放量； 光合作用葡萄糖净生产量光合作用光合作用葡萄糖净生产量光合作用(实际实际)葡葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量。萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量。 一般来说，用单位时间内光合作用从周围空气中一般来说，用单位时间内光合作用从周围空气中吸收吸收co2的量或单位时间内光合作用放出的量或单位时间内光合作用放出o2的量

21、的量来测定光合作用强度，测的是周围空气中气体的来测定光合作用强度，测的是周围空气中气体的变化，所以所测数据为净光合速率。变化，所以所测数据为净光合速率。光照强度与光光照强度与光合速率的关系合速率的关系a点：点：光照强度为光照强度为0 0，此时，此时只进行细胞呼吸，释放的只进行细胞呼吸，释放的coco2 2量量可表示细胞呼吸的强度可表示细胞呼吸的强度 ab段：段： 随光照强度增强，光合作用强度随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，也逐渐增强，coco2 2释放量减少，这是因为细释放量减少，这是因为细胞呼吸释放的胞呼吸释放的coco2 2有一部分用于光合作用，有一部分用于光合作用，此时此时细胞呼

22、吸强度大于光合作用强细胞呼吸强度大于光合作用强度度 b点：点： 细胞呼吸释放的细胞呼吸释放的coco2 2全部用于光合作全部用于光合作用，此时用，此时细胞呼吸强度等于光合作用强度细胞呼吸强度等于光合作用强度bc段：段： 随光照强度增强，光合作用强度随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，到也逐渐增强，到c c点以上不再增强点以上不再增强bc段：段：abab段：段：光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点呼吸速率：呼吸速率：co2co2的释放的释放/o2/o2的吸收的吸收量量/ /有机物的消耗量有机物的消耗量净光合速率：净光合速率：co2co2的吸收量的吸收量/o2/o2的释放量的释放量/ /有机物的生

23、成量有机物的生成量实际光合速率实际光合速率= =净光合速率净光合速率+ +呼吸速率呼吸速率 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。荫蔽一定值光补偿点、光饱和点光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物 下图表示的是光照强度与光合作用强度之下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过实测一片叶间关系的曲线，该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的子在不同光照强度条件下的co2 co2 吸收和释吸收和释放的情况。你认为下列四个选项中，能代放的情况。你认为下列四个选项中，能代表细胞中发生的情况与表细胞中发生的情况与 b

24、b点点 相符的是相符的是 c ca a点点b ba b：b c：coco2 2浓度超过一定限度，将引起原生质体浓度超过一定限度，将引起原生质体 中毒或气孔关闭，抑制光合作用。中毒或气孔关闭，抑制光合作用。coco2 2浓度对光合作用强度的影响浓度对光合作用强度的影响coco2 2浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；随随coco2 2的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；温度温度光合作用在酶的催化下光合作用在酶的催化下进行，温度直接影响酶进行，温度直接影响酶活性活性a b：光合速率随温度升高而增强，至：光合速率随温度升高而增强，至b点点 最大最大b c：随着温度升高，光合速率快速下降：随着温度升高，光合速率快速下降h2o 含水量含水量1 1、光合作用的原料；、光合作用的原