考点4 光合作用.ppt

1、考点4 光合作用,知识点： 1.光合作用的发现 2.叶绿体中的色素 3.光合作用的过程 4.C3植物和C4植物的概念 及叶片结构的特点 5.光合作用的重要意义 6.提高农作物的光能利用率,1771年，英，普里斯特利的实验,1864年，德，萨克斯的实验,1880年，美，恩格尔曼的实验,20世纪30年代，美，鲁宾和卡门的实验,光合作用的发现,普里斯特利的实验,结论：植物可以更新空气,萨克斯的实验,放在暗处几小时， 目的是什么？,结论： 产物淀粉 条件光照,恩格尔曼的实验,隔绝空气,黑暗，用极细光束照射,完全暴露在光下,水绵和好氧细菌的装片,结论： 氧是由 叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所

2、。 光合作用需要光照,鲁宾和卡门的实验,鲁宾和卡门的实验,结论：光合作用释放的氧全部来自水。,场所 条件 产物 原料,光合作用的定义: 是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化为储存了能量的有机物，并释放氧气的过程。,光合作用的实质： 把无机物（CO2和H2O）转变为有机物，把光能转变为化学能，储存在有机物中,光合作用的反应方程式,CO2+H2O,光能,叶绿体,（CH2O）+O2,合成有机物，储存能量,1. 具有双层膜结构，属于生物膜 2. 均匀分布在真核生物的细胞质中 3. 但位置不是固定不变的： 随着光线的强弱会运动 4. 质体的一种，含DNA和RNA， 其DNA上有细胞质基因

3、,叶绿体,叶绿体,内膜,外膜,囊状结构薄膜,基粒,基质,5. 所有光合细胞都有囊状结构薄膜 原核生物的囊状结构薄膜伸展在细胞质中 真核生物的囊状结构薄膜集中在叶绿体中，并垛叠成基粒。 基粒结构能够更有效地收集光能和加速光反应,6. 叶绿体主要分布在叶肉细胞中， （例如：叶片的保卫细胞中有叶绿体，幼嫩的芽、茎也会有） C4植物的维管束鞘细胞中有叶绿体，但无基粒，有囊状结构薄膜 7.含有色素和光合酶系,叶绿体,内膜,外膜,囊状结构薄膜,基粒,基质,色素分布在囊状结构薄膜上， 酶分布在囊状结构薄膜和基质中,叶绿体,提问：如何提取和分离叶绿体中的色素？,二氧化硅 碳酸钙 丙酮 层析液,胡萝卜素,叶黄素

4、,叶绿素a,叶绿素b,叶绿体的色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,色素的作用 吸收、传递、转化光能,绝大多数色素吸收、传递光能 少数色素吸收、转化光能,绝大多数叶绿素a ,全部叶绿素b， 胡萝卜素，叶黄素 少数处于特殊状态下叶绿素a,1、叶绿素吸收的光能： 1）引起光合作用 2）转变成热能 3）以荧光等形式释放出能量,2、叶绿素的荧光现象： 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色。,3、叶绿素的化学性质不稳定： 1）寒冷或高温下，容易被破坏； 2）光照不足或温度低，

5、合成会受阻； 3）缺乏MgFeN等矿质元素，不能合成,4、类胡萝卜素的化学性质相对稳定,5、有些植物秋天叶片变红： 秋天降温，体内积累较多糖分以适应寒冷，体内可溶性糖增多，有利于形成红色的花青素，而叶绿体因寒冷而逐渐降解，而呈红色,关于叶绿体中的色素： 类型、颜色、在滤纸条上的位置、 在叶绿体中的分布、不同色素的作用、 吸收光波的不同,光合作用的过程,图中的A、B表示色素，请问它们分别代表什么色素？以及各自有何作用？,A：少数特殊状态的叶绿素a B：绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,光能在叶绿体中的转换,过程：,光反应,暗反应,1、特殊状态的叶绿素a，在光的照射下发生了什

6、么变化？,2、特殊状态的叶绿素a是怎么失去电子的？,失去电子，又得到电子,天线色素将吸收的光能，传递给作用中心色素少数特殊状态的叶绿素a，这使叶绿素a被激活，失去电子(e)。,4、失去电子的叶绿素a从哪里夺取电子？,从水分子中夺取电子，使水分子氧化生成氧分子和氢离子(H+)。,5、水分子光解的反应式？,2H2O O2 + 4H+ + 4e-,3、失去电子的叶绿素a是什么性质？,叶绿素a失去电子后，变成一种强氧化剂，需要获得电子，才能恢复稳态。,6、脱离叶绿素a的电子去哪里了？,脱离叶绿素a的电子，经过一系列的传递，最后传递给一种带正电荷的有机物 NADP+。,7、最终的电子供体和电子受体分别是

7、？,电子供体：H2O 电子受体：NADP+,8、2H2OO2+4H+4e- ，水的光解产生的电子和氢离子最终传递给什么物质，并生成了什么物质？写出物质变化的反应式。,9、在电子传递过程中还形成了什么物质？ 写出其反应式。,10、NADPH除了是携带一定能量的物质外，还具有什么性质？,NADPH是强还原剂。,11、NADPH用来还原什么？,NADPH在暗反应中可将CO2最终还原成糖类等有机物，自身则氧化成NADP+，继续接受脱离叶绿素a的电子。,12、电能转换成的活跃的化学能，贮存在什么物质中？,贮存在NADPH 和 ATP 中,13、活跃的化学能意味着什么?,意味着能量很容易释放，供暗反应阶段

8、合成有机物利用。,14、ATP和NADPH参与暗反应阶段的什么过程的反应？各自作用？,C3的还原 ATP：供能 NADPH：供氢、供能,15、在此过程中能量形式发生了什么变化以及场所在哪？,活跃的化学能 稳定的化学能 发生在：叶绿体基质,小 结:光能在叶绿体中的转换过程,O2,H2O,e,H+,NADP+,NADPH,ADP+Pi,ATP,(CH2O),光能转化成电能,水在光下分解,电能转换成活跃的化学能,NADPH的形成ATP的形成,CO2的固定,CO2还原及糖类等有机物的形成,活跃的化学能转换成稳定化学能,小 结:光能在叶绿体中的转换过程,光能电能活跃的化学能 （ATP、NADPH中）,活

9、跃的化学能 稳定的化学能,光反应为暗反应提供H和ATP,暗反应消耗了光反应的产物,促进光反应的进行,水的光解 合成ATP、NADPH,CO2的固定 三碳的还原,酶,光合作用的过程,C4植物：,光合作用时CO2中的C首先转移到C4里，然后再转移到C3中的植物，叫做C4植物。 例如：玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。,C3植物,光合作用时CO2中的C直接转移到C3里的植物，叫做C3植物。 例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。,C3植物和C4植物,C3植物和C4植物叶片结构特点,C3植物,C4植物,小,栅栏组织 海绵组织 排列疏松,“花环状”地围绕在维管束鞘细胞的外面 排列紧密,不含

10、,大,含没有基粒的叶绿体，叶绿体数多、个体大,含有,含有,C3植物和C4植物叶片结构特点比较：,C4途径,C3途径,C4植物和C3植物CO2固定的途径分别有几条？,C4植物有两条：C4途径和C3途径 C3植物有一条：C3途径,上述途径分别发生在什么细胞内？,C4植物的C4途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内 C4植物的C3途径发生在：维管束鞘细胞的叶绿体内 C3植物的C3途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内,C3,PEP C5,C3,C3途径,C3,C4途径 C3途径,C4 C3,C5,叶肉细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体 维管束鞘细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体,维管束鞘细胞的叶绿体,C3植物和C4植物光合

11、作用比较,光合作用的意义,（1）为生物生存提供了物质来源 （2）为生物生存提供了能量来源 （3）维持了大气中O2和CO2的相对稳定 ( 4 ) 对生物的进化有直接意义。,测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定： A.植物体内葡萄糖的生成量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的吸收量 D.植物体内水的消耗量,光合作用速率的测定方法,提高光合作用的速率,光合速率：每小时每平方分米叶面积所吸收的二氧化碳毫克数mgCO2 /(dm2 h),光照 温度 二氧化碳浓度 水分的供应 必需矿质元素,提问：在高温、光照强烈、干旱的条件下适合种植哪一种植物？,影响光合作用的因素分析,真正光合速率,净光

12、合速率,呼吸速率,一般测定单位时间内单位叶面积所消耗的二氧化碳量、生成的氧气量、生成的有机物的量(一般测到的光合速率为净光合速率),测定光合速率的方法,光 照,光质,光照强度,影响光合作用的因素(光照、CO2浓度、温度、矿质元素、水),最好是白光 (大棚塑料薄膜多为 无色；),光照时间,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,C,D,F,E,A、B表示,阴生植物和阳生植物呼吸作用强度,C、D表示,阴生植物和阳生植物在该光照强度时，真正光合速率=呼吸速率,CF、DE表示,阴生植物和阳生植物在较强光照时，真正光合速率呼吸速率，有利于有机物的积累,温度,温度主要影响暗反应阶段酶的活性,温度过高,昼

13、夜温差大,有利于积累有机物的原因,20,10,CO2浓度,如何增加温室里CO2浓度？,此曲线的含义?,多因子影响光合作用,矿质 元素,总之：光照主要影响光反应，温度和CO2浓度 主要影响暗反应,N,光合作用过程中各种酶、ATP、NADP+的组成成分,P,ATP、NADP+的组成成分；维持叶绿体膜的 结构和功能,k,参与糖类的合成与运输(运输到块根、块茎、种子等),Mg,叶绿素的组成成分,下图为植物在夏季晴天的一昼夜内CO2吸收量的变化情况，对此正确的是,该植物进行光合作用的时间区段是bg ce段与fg段光合速率下降的原因相同 影响bc段光合速率的外界因素只有光照强度 植物在a和h时刻只进行呼吸

14、作用，不进行光合作用,D,1.一天中CO2浓度最低的时间是_点； CO2浓度最高的时间是_点； 2.一天中植物有机物含量最低的是_点；有机物含量最高的是_点。,F,B,B,F,提高农作物的光能利用率,光能利用率？,单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能的比。,这块土地所接受的太阳能,提高农作物光能利用率的方法有： 1、延长光合作用时间 2、增加光合作用面积 3、提高光合作用效率,提高农作物的光合作用效率：,光合作用效率,绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量，与光合作用中吸收的光能的比值,提高光 合作用 效率,控制光 照强弱,阳生植物(如

15、水稻、玉米、向日葵)需强光照,阴生植物(如胡椒)不需太强光照(种于荫蔽处),提高CO2 的 浓 度,控制作物密度和水肥管理农田后期通风良好,增施有机肥(微生物分解有机物，释放CO2),适当施用碳酸氢铵(分解后释放CO2)肥料,使用CO2发生器或干冰(一般用于温室作物),供应必需矿质元素(N、P、K、Mg),光合作用吸收的光能,下图表示野外松树（阳生植物）光合作用强度与光照强度的关系。请分析回答： (1)当光照强度为b时，光合作用强度_。 (2) 光照强度为a时，光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出CO2的量。如果白天光照强度较长时期为a，植物能不能正常生长？为什么？ (3)如将该曲线改绘为人

16、参（阴生植物）光合作用强度与光照强度关系的曲线，b点的位置应如何移动，为什么？,最大,不能,左移,将某植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室 CO2 浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以 CO2 吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是（ ） A如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点左移 B如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点右移 C如果光照强度适当增强，a 点右移，b 点右移 D如果光照强度适当增强，a 点左移，b 点右移,D,科学家研究CO2 浓度、光照 强度和温度对同一植物光合 作用强度的影响，得到实验 结果如右图。请据图判 断下列叙述不正确的是（ ） A光照强度为a时，造成曲线II和III光合作用强度差异的原因是CO2 浓度不同 B光照强度为 b 时，造成曲线 I和 II光合作用强度差异的原因是温度的不同 C光照强度为ab，曲线 I、II光合作用强度随光照强度升高而升高 D光照强度为ac，曲线 I、III光合作用强度随光照强度升高而升高,D,从上图中可解读出哪些信息？ (1)曲线表示温度、光照强度随时间变化对光合作用和呼吸作用的综合影响； (2)在bd段时光合作用速率大于呼吸速率； (3)6点和18点时，呼吸速率超过光合速率； (4)曲线bcd围成的面积代表