光合原理和应ppt课件

1、第5章 细胞的能量供应和利用二、光协作用的原理和运用二二 光协作用的原理和运用光协作用的原理和运用一光协作用的探求历程一光协作用的探求历程1 1、海尔蒙特实验、海尔蒙特实验2 2、普利斯特利实验、普利斯特利实验17711771年年6 6、美国鲁宾和卡门实验、美国鲁宾和卡门实验19391939年年7、卡尔文循环3 3、17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯4 4、18641864年，德国萨克斯实验年，德国萨克斯实验5 5、恩格尔曼水绵实验、恩格尔曼水绵实验18801880年年结论：结论：1 1、海尔蒙特实验、海尔蒙特实验水分是植物建造本身的原料水分是植物建造本身的原料前往前往1结论

2、：结论：2 2 、普利斯特利实验、普利斯特利实验17711771年年植物可以更新因蜡烛熄灭或小白鼠呼吸而植物可以更新因蜡烛熄灭或小白鼠呼吸而变得污浊的空气变得污浊的空气前往前往1当时有人反复了普利斯特利的实验，却得到当时有人反复了普利斯特利的实验，却得到了完全相反的结论，以为植物也能使空气变了完全相反的结论，以为植物也能使空气变得污浊，为什么？得污浊，为什么？3 3、17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只需在光照下才干胜普利斯特利的实验只需在光照下才干胜利；植物体只需绿叶才干更新污浊空气。利；植物体只需绿叶才干更新污浊空气。结论：结论： 1785年：年：绿叶在

3、光下放出的是绿叶在光下放出的是O2，吸收的是，吸收的是CO21845年：年： 梅耶根据能量转换和守恒定律指出，植梅耶根据能量转换和守恒定律指出，植物在进展光协作用时，把光能转换成化物在进展光协作用时，把光能转换成化学能储存起来学能储存起来前往前往1在暗处放置在暗处放置24小时小时一半曝光，一半遮光一半曝光，一半遮光碘蒸气处置碘蒸气处置结论：结论：绿叶在光下的产物除绿叶在光下的产物除了氧气还有淀粉了氧气还有淀粉 4 4、18641864年，德国萨克斯实验年，德国萨克斯实验前往前往1 3 萨克斯的实验萨克斯的实验18641864年德国科学家萨克斯年德国科学家萨克斯J.Von SashsJ.Von

4、Sashs利用碘液检验利用碘液检验淀粉的方法研讨光协作用产物。淀粉的方法研讨光协作用产物。 绿色叶片中光协作用中产生了淀粉；绿色叶片中光协作用中产生了淀粉；1864年,德国科学家萨克斯(J.von Sachs)1为什么对天竺葵先进展暗处置？为什么对天竺葵先进展暗处置？2为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？ 3这个实验的阐明什么问题？这个实验的阐明什么问题？答：为了将叶片内原有的淀粉耗尽。答：为了将叶片内原有的淀粉耗尽。答：为了进展对照。答：为了进展对照。 答：结果证明绿叶在光下制造了淀粉。答：结果证明绿叶在光下制造了淀粉。科学家经过追踪同位素标志的化合物

5、，可科学家经过追踪同位素标志的化合物，可以弄清化学反响的详细过程。这种方法叫以弄清化学反响的详细过程。这种方法叫做同位素标志法。做同位素标志法。 同位素标志法研讨同位素标志法研讨C18O2 CO2H2OH218O光照下光照下的的球藻悬球藻悬液液O218O2AB同位素同位素18O标志标志H2O和和CO2H2 18O和和C18O2结论：光协作用释放的氧气来自水结论：光协作用释放的氧气来自水 光协作用释放的光协作用释放的O2究竟是来自究竟是来自H2O ，还是，还是CO26 6、美国鲁宾和卡门实验、美国鲁宾和卡门实验19411941年年前往前往1同位素可用于追踪物质的同位素可用于追踪物质的运转和变化规

6、律。用同位运转和变化规律。用同位素标志的化合物，化学性素标志的化合物，化学性质不会改动。质不会改动。 前往前往光协作用氧来源的探求7、美国卡尔文循环、美国卡尔文循环 用用14C标志的标志的CO2供小球藻实供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明验，追踪检测其放射性。探明CO2中的中的C的转移途径。的转移途径。卡尔文循环：卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O)CO2 C3 (CH2O)前往前往1 (有机物有机物)年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下植物可以更新空气植物可以更新空气184

7、51845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是是光合作用的场所光合作用的场所19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧来自水氧来自水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳来自碳来自COCO2 2一光协作用的探求历程一光协作用的探求历程光协作用概念光协作用概念 绿色植物经过叶绿体，利用光能，把绿色植物经过叶

8、绿体，利用光能，把CO2CO2和水和水转化成储存着能量的有机物，并释放转化成储存着能量的有机物，并释放O2O2的过的过程程CO2H2O CH2OO2光能光能叶绿体叶绿体糖类糖类光协作用过程光协作用过程光反响阶段需光光反响阶段需光 暗反响阶段有光无光均可暗反响阶段有光无光均可 光光 反反 应应 条件：条件：叶绿体叶绿体中的色中的色素素光能光能H2O水在光下分解水在光下分解O2H 过程：过程： 场所：场所：H2OHO2ADP+Pi+光能光能ATPADP+Pi酶酶ATP水的光解：水的光解：ATP的构成：的构成：暗暗 反反 应应CO2C5 固固 定定2C3H供氢供氢酶酶(CH2O) 糖类糖类 场所：场

9、所： 条件：条件： 过程：过程：多种酶多种酶参与催化参与催化还还 原原ATP供能供能ADP+PiCo2+ Co2+ C5C52c3 Co2的固定：的固定：2c3(CH2O)C5ATP ADPC3的复原：的复原：H色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定复复原原酶酶光反响光反响暗反响暗反响光协作用总过程：光协作用总过程： 光反响阶段与暗反响阶段的比较光反响阶段与暗反响阶段的比较 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的薄膜上类囊体的

10、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光能转变为光能转变为ATP中活中活泼的化学能泼的化学能ATP中活泼的化学能转化中活泼的化学能转化为有机物中稳定的化学能为有机物中稳定的化学能 水的光解：水的光解：2H2O 光光 4H+O2光光ADP+Pi ATP酶酶CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3C3的复原：的复原：2C3 CH2O H，ATP酶ATP ADP+Pi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ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供、暗反应是光反应的继

11、续，暗反应为光反应的进行提供合成合成ATP的原料的原料ADP和和Pi3、两者、两者相互独立又同时进行相互独立又同时进行，相互制约又密切联系相互制约又密切联系 光协作用的过程光协作用的过程1 请分析光下的植物忽然停顿光照后，其体内请分析光下的植物忽然停顿光照后，其体内的的C5化合物和化合物和C3化合物的含量如何变化？化合物的含量如何变化？停顿停顿光照光照光反响光反响停顿停顿2 请分析光下的植物忽然停顿请分析光下的植物忽然停顿CO2的供应后，其的供应后，其体内的体内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量如何变化？化合物的含量如何变化？H H ATPATP复原复原受阻受阻C3 C3 C5 C5 CO

12、2 CO2 固定固定停顿停顿C3 C3 C5 C5 光协作用的本质光协作用的本质1、物质转化：、物质转化：2、能量转化：、能量转化：无机物无机物有机物有机物光能光能有机物中稳有机物中稳定的化学能定的化学能ATP中活泼中活泼的化学能的化学能光能糖类等有机物ATP各项生命活动光协作用光协作用呼吸作用呼吸作用水解水解光协作用是生物界最根本的物质代谢和能量光协作用是生物界最根本的物质代谢和能量代谢，绝大多数生物所需能量之源。代谢，绝大多数生物所需能量之源。光协作用的意义光协作用的意义 1 1、光协作用是在上进展的。、光协作用是在上进展的。 、光协作用分为、光协作用分为 和和 两个阶段。两个阶段。、光协

13、作用释放氧气来自于。、光协作用释放氧气来自于。、光协作用中的构成于反响阶段。、光协作用中的构成于反响阶段。、光反响为暗反响提供和。、光反响为暗反响提供和。、光反响阶段能量变化是、光反响阶段能量变化是 。9 9、暗反响阶段能量变化是、暗反响阶段能量变化是 转化为转化为 。、光反响场所是、光反响场所是 ， 暗反响场所是暗反响场所是 。、二氧化碳中碳的转移途径是。、二氧化碳中碳的转移途径是。自养生物：可以直接把从外界环境摄取的自养生物：可以直接把从外界环境摄取的无机物转变成为本身的组成物质，并储存无机物转变成为本身的组成物质，并储存了能量的一类生物了能量的一类生物 异养生物：不能直接利用无机物制成有

14、异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变本钱身的组成物质，并储存了能物转变本钱身的组成物质，并储存了能量的一类生物量的一类生物 可以利用体外环境中的某些无机物氧化可以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时所释放的能量来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌菌化能合成作用化能合成作用2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2+O2 2HNO3+2HNO2+

15、O2 2HNO3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O26CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2能量能量六六. .光协作用与呼吸作用的区别：光协作用与呼吸作用的区别：光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用原料原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物产物产物O2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物CO2、H2O等等能量能量转换转换贮藏能量的过程贮藏能量的过程光能光能活跃的化学能活跃的化学能稳稳定的化学能定的化学能释放能量的过程释放能量的过程稳定的化学能稳定的化学能活跃活跃的化学能的化学能发生发生部位部位有叶绿体的细胞、叶绿体有叶绿体的细胞、叶绿体活细胞、

16、线粒体、细活细胞、线粒体、细胞质胞质发生发生条件条件光照下才可发生光照下才可发生光下、暗处都可发生光下、暗处都可发生探求实验探求实验环境对光协作用强度的影响环境对光协作用强度的影响 光协作用强度光协作用强度 可以经过测定一定时间内原料耗费或产物可以经过测定一定时间内原料耗费或产物生成的数量来定量的表示生成的数量来定量的表示提出问题提出问题作出假设作出假设设计实验设计实验进展实验进展实验分析结果，得出结论分析结果，得出结论表达与交流表达与交流在一定范围内随光照强度的加强，光协作在一定范围内随光照强度的加强，光协作用强度也加强用强度也加强案例：案例：探求光照强弱对光协作用强度的影响探求光照强弱对光

17、协作用强度的影响实验步骤实验步骤取生长旺盛的绿叶，用打孔器取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片打出小圆片3030片。片。将小圆形叶片置于注射器内，将小圆形叶片置于注射器内， 抽拉出小圆形叶片内的气体，抽拉出小圆形叶片内的气体， 反复几次。反复几次。叶叶圆圆片片实验步骤实验步骤将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水 的烧杯中待用。的烧杯中待用。取取3 3只小烧杯只小烧杯( (培育皿培育皿) )，分别倒入，分别倒入20mL20mL富含富含CO2CO2的的 清水。清水。分别向分别向3 3只小烧杯中各放入只小烧杯中各放入1010片小圆形叶片，然后片小圆形

18、叶片，然后分别对这分别对这3 3个实验安装进展强、中、弱三种光照。个实验安装进展强、中、弱三种光照。实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm察看并记录同一时间段内各实验安装中小圆形叶察看并记录同一时间段内各实验安装中小圆形叶片浮起的数量。片浮起的数量。ABC实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm实验结果实验结果实验结论实验结论A A中上浮叶圆片最多，其次是中上浮叶圆片最多，其次是B B，C C中最少。中最少。光协作用的强度受光照强度的影响，在一光协作用的强度受光照强度的影响，在一定光照强度范围内，随光照强度升高光协定光照强度范围内，随光照强度升

19、高光协作用速率逐渐加强。作用速率逐渐加强。光协作用原理的运用光协作用原理的运用1 1影响光协作用的要素影响光协作用的要素外因：光照、外因：光照、CO2、温度、水、矿质元、温度、水、矿质元素等素等内因：植物种类、发育时期、不同部位内因：植物种类、发育时期、不同部位叶片、叶片不同发育时期色素、酶叶片、叶片不同发育时期色素、酶光协作用强度表示方法光协作用强度表示方法1 1、单位时间内光协作用产生有机物、单位时间内光协作用产生有机物糖的糖的 数量即植物分量或有机物的添数量即植物分量或有机物的添加量。加量。2 2、单位时间内光协作用吸、单位时间内光协作用吸收收C02C02的量的量( (或实验或实验 容器

20、内容器内CO2CO2减少量减少量) )。3 3、单位时间内光协作用放出、单位时间内光协作用放出0202的量的量( (或实验容或实验容 器内器内0202添加量添加量) )。光照时间：光照时间：光照强度：光照强度：时间越长，产生的光合产物越多时间越长，产生的光合产物越多 在一定光照强度范围内，添加在一定光照强度范围内，添加光照强度可提高光协作用速率。光照强度可提高光协作用速率。光照光照 光反响光反响光照强度光照强度光照强度光照强度光合速率光合速率0 0光强光强NADPHNADPH、ATPATP 暗反响暗反响C3C3复原复原CH20CH20光强光强CO2CO2吸收吸收CO2CO2释放释放A A 0

21、0B B C C 净光净光合量合量呼吸呼吸量量总总光光合合量量只进展呼吸作用只进展呼吸作用光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点光照强度光照强度 真光合量净光合量真光合量净光合量+ +呼吸量呼吸量 光协作用速率光协作用速率=呼吸作用速率呼吸作用速率到达最大光合速率所需到达最大光合速率所需的最小光照强度的最小光照强度光照强度光照强度光合速率光合速率0 0光强光强光强光强CO2CO2吸收吸收CO2CO2释放释放A A0 0B BC C阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点光反响光反响光照强度光照强度NADPHNADPH、ATPATP 暗反响暗反响C3C3复原复原CH20CH20

22、从海的不同深度采集到从海的不同深度采集到4 4种类型的浮游植物种类型的浮游植物、和和，测定了每种类型的光，测定了每种类型的光协作用，如以下图所示。在最深处采集到的协作用，如以下图所示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物？是哪种类型的浮游植物？ 光照强度光照强度光合速率光合速率据光照强度可制定的据光照强度可制定的农作物增产措施农作物增产措施光照强度光照强度(1)(1)白天：适当加强光照，延伸光照白天：适当加强光照，延伸光照(2)(2)阴雨天：适当补光阴雨天：适当补光(4)(4)种植时：种植时： 合理密植合理密植 增大光合面积增大光合面积(3)(3)间作套种时农作物的种类间作套种时农作物的种类

23、搭配，林带树种的配置搭配，林带树种的配置 光反响光反响光照强度光照强度NADPHNADPH、ATPATP 暗反响暗反响C3C3复原复原CH20CH20光合面积光合面积 光合面积光合面积 运用：合理密植、修剪，运用：合理密植、修剪，合理施肥、浇水，防止合理施肥、浇水，防止徒长。中下层叶片所受徒长。中下层叶片所受的光照往往在光补偿点的光照往往在光补偿点以下，白白耗费有机物，以下，白白耗费有机物，呵斥不用要的浪费。呵斥不用要的浪费。 C3C3的生成的生成CO2CO2浓度浓度暗反响暗反响C3C3复原复原CH20CH20光合速率光合速率0 0CO2CO2浓度浓度A A B B CO2CO2浓度浓度如如C

24、02 C02 浓度低于浓度低于0.005%0.005%，光协作用不能进展，大气中，光协作用不能进展，大气中C02C02含量是含量是0.03%0.03%，如能提高到，如能提高到0.1%0.1%，产量可提高一倍！但浓，产量可提高一倍！但浓度提高到一定程度后，产量便不再提高度提高到一定程度后，产量便不再提高CO2浓度浓度运用：农作物增产措施运用：农作物增产措施2 2温室栽培，晴天适当添加温室栽培，晴天适当添加 CO2 CO2浓度浓度施有机肥农家肥施有机肥农家肥施用施用NH4HCO3NH4HCO3肥料肥料1 1合理密植使农田通风良好合理密植使农田通风良好 “正其行，通其风正其行，通其风 光合速率光合速

25、率0 0CO2CO2浓度浓度A AB BCO2CO2发生器发生器 温度温度酶活性酶活性1 1、温度、温度NADPHNADPH、ATPATP生成量生成量暗反响暗反响CH20CH20生成量生成量光反响光反响主主次次2 2、温度是影响气孔开闭的要素之一、温度是影响气孔开闭的要素之一温度温度运用：农作物增产措运用：农作物增产措施施晴天：白天适当升温，晚上适当晴天：白天适当升温，晚上适当 降温以坚持较高的昼夜温差降温以坚持较高的昼夜温差延续阴雨天：白天和晚上均降温延续阴雨天：白天和晚上均降温1 1、适时播种；、适时播种；2 2、温室栽培：、温室栽培：3 3、防止、防止“午休景象午休景象3、“午休景象午休

26、景象1212时左右温度高，蒸腾作用加强，气孔大量封锁，时左右温度高，蒸腾作用加强，气孔大量封锁，CO2CO2供应减少，光和作用强度减弱供应减少，光和作用强度减弱 H2OH2OH2O暗反响暗反响C3C3复原复原 CH20CH20【H H】的生成】的生成1 1、光协作用的原料；、光协作用的原料；2 2、植物体内各种生化、植物体内各种生化 反响的介质；反响的介质；3 3、影响气孔的开闭。、影响气孔的开闭。运用：根据作物需水规律合理灌溉；运用：根据作物需水规律合理灌溉； 预防干旱洪涝预防干旱洪涝OAOA段：在一定范围内，水段：在一定范围内，水越充足，光协作用速率越快越充足，光协作用速率越快 水水矿质元

27、素矿质元素矿质元素直接或间接矿质元素直接或间接影响光协作用。如可影响光协作用。如可促进叶片面积增大，促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，作为酶的激活剂等，提高光协作用速率。提高光协作用速率。 运用：根据作物的需肥规律，适时、运用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。适量地增施肥料，可提高农作物产量。 矿质元素矿质元素叶龄叶龄 OAOA段：段：ABAB段：段：BCBC段：段：幼叶，随幼叶的不断生幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断添加，叶绿素含量不断添加，光协作用速率不断提高光协作用速率不断提高 壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定形状，光合速率也根本稳定。于稳定形状，光合速率也根本稳定。 老叶，随着叶龄的添加，叶片内叶绿素被老叶，随着叶龄的添加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。破坏，光合速率也随之下降。 运用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及运用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶