第四节能量之源—光与光合作用(公开课)

1、第四节第四节 能量之源能量之源光合作用光合作用张张 泷泷一、探究实验：绿叶中色素的提取和分离一、探究实验：绿叶中色素的提取和分离1、实验结果：、实验结果：种类种类颜色颜色含量含量叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素 ( (占总量占总量3/4)3/4)类胡萝卜素类胡萝卜素( (占总量占总量1/41/4) )(蓝绿色蓝绿色)( (黄绿色黄绿色) )(橙黄色橙黄色)(黄色黄色)分子式分子式(C55H72O5N4Mg)(C40H56)(C40H56O2)(C55H72O5N4Mg)注意：在滤纸条上距离最近的两条色素带和距离最远注意：在滤纸条上距离最近的两条色素带和距

2、离最远的两条色素带的两条色素带?代表：层析液的代表：层析液的溶解度溶解度不同，越靠上的溶解度越大。不同，越靠上的溶解度越大。代表：色素的代表：色素的含量含量色素带数量的代表什么？色素带数量的代表什么？色素带宽窄的代表什么？色素带宽窄的代表什么？色素带位置的代表什么？色素带位置的代表什么？代表：色素的代表：色素的种类种类2、色素与吸收光谱、色素与吸收光谱温室的顶棚用红色玻温室的顶棚用红色玻璃还是绿色玻璃？璃还是绿色玻璃？3、荧光现象、荧光现象叶绿素溶液在叶绿素溶液在透射光透射光下呈绿色，但下呈绿色，但在在反射光反射光下呈红色，此为荧光现象下呈红色，此为荧光现象二、光合作用的探究历程二、光合作用的

3、探究历程1、实验者2、实验过程及现象3、实验结论特别指出恩格尔曼P100萨克斯P102鲁宾和卡门P102O2叶绿体叶绿体H2O有机物有机物阳光阳光CO2 + H2O（CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把二氧化碳和水转，把二氧化碳和水转化成储存着能量的化成储存着能量的有机物有机物，并且放出，并且放出氧氧的过程。的过程。CO2三、光合作用概念三、光合作用概念1、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类囊体薄膜类囊体薄

4、膜叶绿体基质叶绿体基质光、色素、酶、水等光、色素、酶、水等多种酶多种酶、CO2 、H、ATP光能光能转化为转化为ATP中中活泼活泼的化学能的化学能ATP中中活泼的化学能活泼的化学能转化为糖转化为糖类等类等有机物有机物中中稳定的化学能稳定的化学能水的光解：水的光解：2H2O 光光4H+O2ATP合成：合成：ADP+Pi +光能光能 ATP酶酶C3的还原：的还原：2C3 （CH2O）+ C5+H2O H，ATP酶酶联联 系系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供H和和ATP；2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供、暗反应是光反

5、应的继续，暗反应为光反应的进行提供ADP和和Pi；CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3酶酶四、光合作用的原理四、光合作用的原理7C2、光合作用反应方程式及元素去向、光合作用反应方程式及元素去向6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体叶绿体b、H的转移：的转移：H2O H C6H12O6 H2O c、C的转移：的转移： CO2 C3 糖糖类类a、O的转移：的转移：H2O O2光合作用的原理光合作用的原理四、光合作用的原理四、光合作用的原理3.条件条件骤变骤变时物质含量的变化时物质含量的变化CO2浓度不变浓度不变光反应HATPO2C3C5（CH2O）光照光照减弱减弱

6、 光照光照增强增强H2OCO2HO2酶多种酶ADP+ PiADP+ PiATPATPC52C3（CH2O）H2O水的光解水的光解形成形成ATPATPCOCO2 2的固定的固定C3C3的还原的还原积累、积累、增加增加消耗、消耗、减少减少四、光合作用的原理四、光合作用的原理3.条件骤变时物质含量的变化条件骤变时物质含量的变化光照不变光照不变暗反应 C3C5HATPO2（CH2O）CO2浓度浓度减少减少 CO2浓度浓度增加增加H2OCO2HO2酶多种酶ADP+ PiADP+ PiATPATPC52C3（CH2O）H2O水的光解水的光解形成形成ATPATPCOCO2 2的固定的固定C3C3的还原的还原

7、积累、积累、增加增加消耗、消耗、减少减少CO2固定过程减慢，固定过程减慢， C3形成量减少形成量减少;而而C3的还原过程仍在进行的还原过程仍在进行。下图是改变下图是改变CO2浓度后与浓度后与光合作用有关的光合作用有关的 C5和和C3在在细胞内的变化曲线，请回细胞内的变化曲线，请回答：答：（3）光照强度和）光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用的速度，浓度的变化均影响光合作用的速度，但前者主要影响光合作用的但前者主要影响光合作用的 ，后者主要影响光合，后者主要影响光合作用的作用的 。C3光反应光反应暗反应暗反应（1）曲线）曲线a表示的化合物是表示的化合物是 ，曲线曲线b表示的化合物表示的化合物

8、是是 ；（2）在）在CO2浓度降低时，浓度降低时，曲线曲线a表示的化合物的含表示的化合物的含量迅量迅速下降的原是速下降的原是： C5植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 O2的产生量的产生量 五、影响光合作用强度的因素及应用：五、影响光合作用强度的因素及应用：2、观测指标：、观测指标：（一）光合作用强度：（一）光合作用强度：1、概念：、概念：有机物的合成（产生）量有机物的合成（产生）量 CO2的固定量的固定量将植物置于光下，植物将植物置于光下，植物消耗消耗的的CO2，产生产生的的O2，制造制造的葡萄的葡萄糖糖 呼吸作用呼吸作用实际光合速率？实际

9、光合速率？光照强度光照强度ABC光补偿点光补偿点COCO2 2释放速率释放速率COCO2 2吸收速率吸收速率o o纵坐标的值实指纵坐标的值实指净光合速率净光合速率A点点对应的纵坐对应的纵坐标的绝对值实指标的绝对值实指呼吸速率呼吸速率光饱和点光饱和点最大最大净光合净光合速率速率呼吸速率呼吸速率最最大大光光合合速速率率（二）、曲线分析（二）、曲线分析其大小主其大小主要受温度要受温度影响影响A B C D时间时间ABCCOCO2 2吸收速率吸收速率o o纵坐标的值实指纵坐标的值实指净光合速率净光合速率A点点对应的纵坐对应的纵坐标的绝对值实指标的绝对值实指呼吸速率呼吸速率最大最大净光合净光合速率速率呼

10、吸速率呼吸速率最最大大光光合合速速率率（二）、曲线分析（二）、曲线分析其大小主其大小主要受温度要受温度影响影响S1S2S3呼吸消耗呼吸消耗( (有机物有机物) )量量 = =( (有机物有机物) )储存量储存量 = =( (有机物有机物) )制造量制造量 = =S1 + S2S3-S1 S3 + S2酵母菌酵母菌或或植物的植物的非绿色器官非绿色器官呼吸速率随呼吸速率随O2浓度浓度的变化的变化A点点:只进行无氧呼吸只进行无氧呼吸C点及以后点及以后:只进行有氧呼吸只进行有氧呼吸AC之间之间:无氧呼吸无氧呼吸+有氧呼吸有氧呼吸B点对应的氧浓度下，点对应的氧浓度下，无氧呼无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸又很

11、微吸受到抑制，有氧呼吸又很微弱，弱，消耗的有机物最少消耗的有机物最少补充：光合作用与呼吸作用的主要补充：光合作用与呼吸作用的主要影响因素分析影响因素分析O O2浓度浓度ACO2释放速率释放速率0无氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸BCab总曲线总曲线O2的吸收速率1.内部因素内部因素植物种类不同植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）同一植物在不同部位的叶片（叶龄）（三）、影响光合作用强度的因素：（三）、影响光合作用强度的因素：二、影响光合作用强度的因素：二、影响光合作用强度的因素：1.内部因素内部因素植物种类不同植物种类不同同一植物在不

12、同的生长发育阶段同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）同一植物在不同部位的叶片（叶龄）二、影响光合作用强度的因素：二、影响光合作用强度的因素：1.内部因素内部因素植物种类不同植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同的生长发育阶段同一植物在不同部位的叶片（叶龄）同一植物在不同部位的叶片（叶龄）OAOA段：段：ABAB段：段：BCBC段：段：幼叶幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断提高不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断提高 壮叶壮叶，叶片面积、叶绿体和叶绿素都处

13、于稳定状态，叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。光合速率也基本稳定。 老叶老叶，随着叶龄的增加，叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。率也随之下降。 应用：应用：栽培作物培养时栽培作物培养时适当摘除老叶适当摘除老叶和发黄的叶和发黄的叶，可降低有机物消耗。，可降低有机物消耗。 温度温度pH强度强度波长波长浇水浇水Mg2+施肥施肥空气空气中的中的浓度浓度施肥施肥外部因素外部因素光（光强、光质）、温度、光（光强、光质）、温度、COCO2 2浓度浓度、矿质元素、水等、矿质元素、水等光照强度光照强度O2的的产产生生量量OA光照光照强度

14、强度温度、温度、CO2光合作用随着光照强度的变化而变化。一定范围内，随着光合作用随着光照强度的变化而变化。一定范围内，随着光照逐步增强光合作用也随着加快；但是光照增强到一定光照逐步增强光合作用也随着加快；但是光照增强到一定程度，光合作用速度不再增加。程度，光合作用速度不再增加。B真光合作用光照光照(1)描述曲线：描述曲线： 点的描述点的描述 线段的描述线段的描述 (2)点的移动描述点的移动描述8 例如：若图示为阳生植物，则阴生植物，例如：若图示为阳生植物，则阴生植物，A、B、C 点如何点如何移动？若呼吸速率增加，光补偿点如何移动？缺移动？若呼吸速率增加，光补偿点如何移动？缺Mg时时B点点如何移

15、动？如何移动？(3)改变：若将纵坐标改为改变：若将纵坐标改为O2的吸收量，则曲线如何变化？的吸收量，则曲线如何变化？(4)应用：应用：(5)计算：计算：0吸收光 照 强 度abcd释放CO2CO2f若上图示植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为若上图示植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和和30，该曲线表示该植物在，该曲线表示该植物在25时光合作用强时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到度与光照强度的关系。若将温度提高到30的条件下的条件下（原光照强度和（原光照强度和CO2浓度不变），理论上图中相应点的浓度不变），理论上图中相应点的移动分别是：移动分别是：c点点 ；a点点 ；f点

16、点 。下移下移右移右移 左下移左下移温度改变时，光补偿温度改变时，光补偿点和光饱和点的变化点和光饱和点的变化 若温度不变，若温度不变，CO2浓度改变则浓度改变则c、a、f如何移动？如何移动？ c不动：不动：a不动：不动：f右上移动右上移动:29例例.将一新鲜叶片放在特殊的装置内，给予不同强度的光照（其他条件保持不将一新鲜叶片放在特殊的装置内，给予不同强度的光照（其他条件保持不变），测得氧气释放速率如下表所示。下列对该数据的分析，错误（变），测得氧气释放速率如下表所示。下列对该数据的分析，错误（ ） A.该叶片呼吸作用吸收该叶片呼吸作用吸收O2的速率是的速率是0.2 L/cm2叶面叶面minB.

17、当光照强度为当光照强度为2 klx时，光合作用释放时，光合作用释放O2与呼吸作用与呼吸作用 吸收吸收O2的速率基本相等的速率基本相等C.当光照强度为当光照强度为8 klx时，光合作用产生时，光合作用产生O2的速率为的速率为0.8L/cm2叶面叶面minD.当光照强度超过当光照强度超过10 klx，光合作用速率不再提高，光合作用速率不再提高光照强度光照强度（klx） 02468101214O2（L/cm2叶面叶面min） -0.200.20.40.81.21.21.2CO2饱和点饱和点CO2补偿点补偿点光合作用速率COCO2 2浓度浓度光照强度改变时，光照强度改变时， CO2补偿点和补偿点和CO

18、2饱和点的变化饱和点的变化光反应增强，单位时间产生更多的光反应增强，单位时间产生更多的 ，单位时间还原单位时间还原CO2量量 ，对，对CO2利用率利用率 ，光，光合速率合速率 ，因此光合速率可以在更，因此光合速率可以在更 的的CO2浓度浓度下与细胞呼吸速率相等，即下与细胞呼吸速率相等，即CO2补偿点补偿点 。 ATP和和NADPH 增大增大 增大增大 增大增大 低低 降低降低COCO2 2浓度浓度2、点的移动、点的移动b点之后的限制因素是点之后的限制因素是 ，而增强光照，而增强光照，光反应光反应 ，植物暗反应固定的，植物暗反应固定的CO2 ，因此，因此CO2饱和点饱和点 。 光照强度、温度光照

19、强度、温度 增强增强 增多增多 右上移右上移 COCO2 2浓度浓度将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以作用的强度（以CO2吸收速率表示）吸收速率表示）,测定结果如测定结果如图。下列相关叙述，正确的是图。下列相关叙述，正确的是 ( )A.如果光照强度适当降低，如果光照强度适当降低，a点左移，点左移，b点左移点左移B.如果光照强度适当降低，如果光照强度适当降低，a点左移，点左移，b点右移点右移C.如果光照强度适当增加，如果光照强度适当增加，a点右移，点右

20、移，b点右移点右移D.如果光照强度适当增加，如果光照强度适当增加，a点左移，点左移，b点右移点右移D小结：一般来说，改小结：一般来说，改变条件，利于光合作变条件，利于光合作用的进行时，光补偿用的进行时，光补偿点和点和CO2补偿点要补偿点要左左移移，光饱和点和，光饱和点和CO2饱和点要饱和点要右移右移温度温度酶活性酶活性1 1）温度）温度2 2）温度是影响气孔开闭的因素之一）温度是影响气孔开闭的因素之一光合作用强度光合作用强度应用：应用：农作物增产措施农作物增产措施a a 适时播种适时播种: :b b 温室栽培：温室栽培：盛夏的中午，温度高，气盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺孔大多关

21、闭，植物因为缺少少COCO2 2而光合作用强度下降。而光合作用强度下降。晴天：晴天：白天适当升温，晚上适当降温以保持白天适当升温，晚上适当降温以保持 较高的昼夜温差较高的昼夜温差连续阴雨天：连续阴雨天：白天和晚上均降温白天和晚上均降温“午休午休”现象现象4、必需元素的影响、必需元素的影响： 1、描述曲线：、描述曲线：2、分析下降原因：、分析下降原因：3、应用：、应用：5、水分的影响：、水分的影响：1、影响、影响2、应用、应用6 6、多因子对光合作用速率的影响、多因子对光合作用速率的影响P P点：点：Q Q点：点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随

22、该因子的不断加强，光合速率不断提高随该因子的不断加强，光合速率不断提高 横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法示中的其他因子的方法 10、D高考调研 48面3、43.与光合作用有关的其他曲线解读与光合作用有关的其他曲线解读光合作用的实际量光合作用的实际量 2 4 6 8 叶面积指数叶面积指数O物质的量物质的量呼吸量呼吸量干物质量干物质量A A、OAOA段，随叶面积指数的增加，光合作用实际量增加；过段，随叶面积指数的增加，光合作用实际量增加；过A A点后，

23、点后，随着叶面积指数的增加，光合作用实际量不再增加随着叶面积指数的增加，光合作用实际量不再增加B B、OBOB段，随叶面积指数的增加，干物质量增加，过段，随叶面积指数的增加，干物质量增加，过B B点后随叶面点后随叶面积指数的增加干物质量减少积指数的增加干物质量减少C C、由曲线、由曲线OCDOCD可以看出，叶面积指数是影响呼吸作用酶活性的重可以看出，叶面积指数是影响呼吸作用酶活性的重要因素要因素D D、D D点以后随着叶面积指数的增加，植物将不能生活下去点以后随着叶面积指数的增加，植物将不能生活下去叶面积指数是指单位土地面积上植物叶面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片

24、的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大，如图表示叶面积交错重叠程度越大，如图表示叶面积指数与光合作用和呼吸作用的关系，指数与光合作用和呼吸作用的关系，下列说法不正确的是下列说法不正确的是_C7e e光合作用的日变化光合作用的日变化光合作用的日变化光合作用的日变化31111、下图表示的是一昼夜北方某作物植株下图表示的是一昼夜北方某作物植株COCO2 2吸收量的变吸收量的变化。甲图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对化。甲图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对两图的相关原因分析两图的相关原因分析不正确不正确的是的是 A A甲图中有机物积累最多的是甲图中有机物积累最多的是G G

25、点，两图中点，两图中B B点植物干重点植物干重均低于均低于A A点时的干重点时的干重B B植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可增加积表示，适当提高温度可增加OAOA的绝对值的绝对值C C两图中两图中DEDE时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少D D甲图中甲图中E E点与点与G G点相比，叶绿体中的点相比，叶绿体中的ATPATP含量较多含量较多C C1212、请你预期一天内、请你预期一天内大棚中大棚中COCO2 2浓度变化浓度变化的最的最可能情况是图中哪条曲线所示可能情况是图中哪

26、条曲线所示 变式：变式：时间时间A A1313、下列有关说法、下列有关说法不正确不正确的是的是A.HA.H点点COCO2 2浓度最低，说明此时植物积累有机物最多浓度最低，说明此时植物积累有机物最多 B.BCB.BC段较段较ABAB段段COCO2 2浓度增加减慢，是因为低温使植物浓度增加减慢，是因为低温使植物 呼吸作用减弱呼吸作用减弱C.FGC.FG段段COCO2 2浓度下降不明显，是因为气孔关闭，叶片浓度下降不明显，是因为气孔关闭，叶片 对对COCO2 2的吸收减少的吸收减少D.COD.CO2 2浓度下降从浓度下降从DEDE段开始，说明植物进行光合作用段开始，说明植物进行光合作用 是从是从D

27、D点开始的点开始的D D化能合成作用化能合成作用 自然界中的某些细菌，能够利用环境中的自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。机物，这种合成作用称化能合成作用。 2NH2NH3 3 + 3O+ 3O2 2 硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO2 2 + 2H+ 2H2 2O + O + 能量能量2HNO2HNO2 2 + O+ O2 2硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO3 3 + + 能量能量COCO2 2 + H+ H2 2O O硝化细菌硝化细菌（CHCH2 2O O ）+ O+ O2 2

28、化学能化学能1515、将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作、将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响用与呼吸作用的影响( (其余的实验条件都是理想的其余的实验条件都是理想的) )，实验以，实验以C02C02的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：下列对该表数据分析正确的是下列对该表数据分析正确的是A A昼夜不停地光照，温度在昼夜不停地光照，温度在3535时该植物不能生长时该植物不能生长B B昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是昼夜不停地光照，该植物生长的最适宜温度是3030C. C. 每天交替进行每天交替进行1212小时光照、小时光照、1212小时黑