光合作用的过程.ppt

1、太阳光能 ATP中活跃化学能 葡萄糖中稳定的化学能 ATP中活跃的化学能 供生物体生命活动所需,光合作用,呼吸作用,第四节 能量之源-光与光合作用,一 捕获光能的色素和结构,（一）捕获光能的色素,玉米的白化现象,韭 黄,（一）捕获光能的色素,实验： 绿叶中色素的提取和分离,实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液) 目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类 材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸、无水乙醇、层析液等 方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录,方法与步骤：,1,2,3,4,5,1、称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少

2、许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。,要求：细、齐、直 重复2-3次,方法与步骤：,2、制备滤纸条 3、画滤液细线,层析液不能触及滤液线,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,方法与步骤：,4、分离色素,分离色素,讨论： 1、滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？ 2、滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？,（一）捕获光能的色素,最快,较快,较慢,最慢,最少,较少,最多,较多,最高,较高,较低,最低,讨论：为什么植物的叶片通常呈绿色？ 叶绿素为什么会表现为绿色？,可见光（380-780nm）透过三棱镜

3、可以呈现红橙黄绿青蓝紫七种颜色组成的光谱。,经过色素吸收后，光谱出现两条黑带。,说明：叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光。,叶绿素主要吸收：蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收：蓝紫光,光合色素的吸收光谱：,光照到物体表面后，该物体又将这种颜色的光反射出来，就是我们所见到的颜色。对植物而言，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射外，其他的基本上都被叶绿素分子吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。,1、用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作 用会有什么影响？ 2、为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？,用红色或蓝色的塑料薄膜挂红色或蓝色的灯管,问题探讨：,（二）叶绿体的结构,基 质,基 粒,

4、基粒类囊体,(1)叶绿体中的色素主要分布在囊状结构的腔内。 (2)光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中。 (3)叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光。 (4)液泡中色素吸收的光能用于光合作用。,判 断：,二 光合作用的原理和应用,光合作用的概念,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把 二氧化碳 和水 转化成储存能量的有机物，并释放出氧气的过程。,（一）光合作用的探索历程,1、公元前3世纪，古希腊，亚里士多德（Aristotle）,“植物生长在土壤中，植物生长发育所需的原料完全来自土壤。”,亚里士多德(Aristotle),植物增加的重量=土壤减少的重量,（一）光合作用的探索历程,2、1642年，比

5、利时，海尔蒙特（Helmont）,海尔蒙特当时的判断：水是建造植物的唯一原料。,柳树增重 74.47 kg 土壤减少 0.06 kg,只用纯净的雨水浇灌5年,3、1771年，英国，普利斯特利（Priestley）,（一）光合作用的探索历程,结论：植物可以更新空气。,4、1779年,荷兰，英格豪斯 (J.Ingen-housz),（一）光合作用的探索历程,结论1： 只有在光照下植物才能更新空气。,4、1779年,荷兰，英格豪斯 (J.Ingen-housz),（一）光合作用的探索历程,结论2： 植物体的绿叶在光下才能更新空气。,4、1779年,荷兰，英格豪斯 (J.Ingen-housz),（一

6、）光合作用的探索历程,在光照下，植物的绿叶可以更新空气。,1785年，发现了空气的组成后明确了绿叶在光下释放O2，吸收CO2。,5、1845，德国，梅耶（R.Mayer),（一）光合作用的探索历程,根据能量转换和守恒定律明确指出： 植物进行光合作用时，光能转化为化学能储存起来。,一半曝光，一半遮光,暗处理,6、1864年，德国，萨克斯（J. von Sachs）,（一）光合作用的探索历程,6、1864年，德国，萨克斯（J. von Sachs）,（一）光合作用的探索历程,结论： 绿叶在光合作用中产生了淀粉,为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？ 叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？ 这个实验得出什么

7、结论？,黑暗，隔绝空气，用极细的光束照射,7、1880年，美国，恩格尔曼（G.Engelman）,隔绝空气，完全暴露在光下,（一）光合作用的探索历程,A,B,C,好氧细菌集中在叶绿体被光束照射到的地方。,好氧细菌分散在叶绿体周围。,实验结果,氧气是由叶绿体在光下产生的； 叶绿体是光合作用的场所。,7、1880年，美国，恩格尔曼（G.Engelman）,（一）光合作用的探索历程,实验结论,CO2 + H2O （CH2O) + O2,光能,叶绿体,光合作用的反应式：,讨论： 氧气的来源,8、1930年，美国，尼尔（Niel）,紫色细菌：,CO2 + H2S （CH2O) + S,CO2 + H2O

8、 （CH2O) + O2,叶绿体,绿色植物：,你认为尼尔的假设是什么？为什么？ 类比推理,（一）光合作用的探索历程,光能,光能,预测1：若第一组为O2，第二组为18O2，则全部来自H2O,第一组,第二组,绿色植物 （如小球藻）,预测2：若第一组为18O2 ，第二组为O2 ，则全部来自CO2,预测3：若两组既有18O2、也有O2，则来自两者。,（一）光合作用的探索历程,9、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论：光合作用释放的氧气全部来自水,光合作用产生的有机物又是怎样合成的？,（一）光合作用的探索历程,9、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,CO2,H218O,C18O2,H2O,18O2,

9、O2,10、20世纪40年代，美国，卡尔文（M.Calvin) 放射性同位素标记法,（一）光合作用的探索历程,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用中转化成有机物中C的途径，这一途径称为卡尔文循环。,CO2 + H2O （CH2O) + O2,光能,叶绿体,光合作用的反应式：,6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2,光能,叶绿体,（二）光合作用过程,光和色素,酶,光反应,暗反应,类囊体薄膜,叶绿体基质,光、色素、酶,有无光皆可，多种酶,（二）光合作用过程,光反应为暗反应提供ATP和H, 暗反应为光反应补充ADP和Pi,光能活跃化学能稳定化学能,(

10、5)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体 基质、线粒体基质。 (6)光合作用产生的ATP可以用于主动运输。 (7)细胞呼吸过程产生的ATP不能用于暗反应C3的还原。 (8)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生。,判 断：,增加,减少,减少或没有,减少或没有,减少,增加,增加,增加,减少,增加,减少或没有,增加,增加,减少,减少,增加,条件骤变时叶绿体内各物质含量的变化,（三）光合作用原理的应用,一般,光合作用强度： 可通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。植物在光照下单位时间内通过光合作用有机物的生成量、CO2的消耗量和O2的生成量。,光合作用速率(光合速率）： 单位时

11、间、单位叶面积吸收的CO2的量或放出O2的量，称为光合作用速率，简称为光合速率。,一般测定光合速率的结果实际上是光合作用减去呼吸作用的差数，称为表观光合速率或净光合速率，即： 表观(净)光合速率 + 呼吸速率 = 总(真正)光合速率,光合作用原理的应用,（三）光合作用原理的应用,影响光合作用强度的因素 植物自身因素： 植物种类、不同生长阶段、酶的种类和数量、 叶面积指数、叶龄 环境因素： 光（强度、光质、时间长短）、温度、水分、 CO2浓度、矿质元素,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实验原理： 利用真空渗水法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程

12、中植物吸收CO2并排除O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关，O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量及时间长短，来比较光合作用的强弱。,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实验方法: 间接测O2生成速率，来比较不同光照强度和不同CO2浓度条件下光合作用的强度 。,材料用具: 新鲜腊梅叶片，打孔器，注射器，40W台灯，100ml烧杯，镊子，NaHCO3溶液，一次性纸杯，标签纸，清水等,实验步骤： 1.用打孔器打出大小相等的圆叶片若干片 （避开叶的主脉）,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实

13、验步骤： 2.用注射器连抽几次抽出叶片中的气体，使叶 片沉入水底,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实验步骤： 3.将气体逸出的叶片放入一次性杯中保存,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实验步骤： 4.将3个烧杯编号后，分别加入2个40mlNaHCO3溶液、1个40ml清水，并各放入10片抽去气体的叶片,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实验步骤： 5.按实验记录表进行操作,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实验步骤： 6.记录实验数据,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合

14、作用原理的应用,实验结果：,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,探究 环境中影响光合作用强度的因素,（三）光合作用原理的应用,实验反思： 实验变量梯度太大，组别少，因此误差大，应分别对不用因素进行探究，且应有平行试验。,实验结论： CO2浓度和光照强度对光合作用强度均有影响,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,1、光 光质,自然光,自然光,自然光,温室大棚一般使用无色透明玻璃,合理利用光能的方法：,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,1、光 光照面积,a 套种、复种： 延长光合作用时间,b 间种、合理密植： 增加光合作用面积,c

15、 防止营养生长过强,导致 叶面互相遮挡,呼吸强于 光合,影响生殖生长。,光照强度,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,1、光 光照时间（日变化）,温度升高，植物蒸腾作用加快，缺水气孔关闭CO2进入受阻间接影响光合作用,A,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,1、光 光照强度,（光补偿点）,（呼吸强度）,（光饱和点）,A点：光照强度为0, 只 进行 细胞呼吸, 释放的CO2量 表明呼吸强度,B点：光合作用强度等于呼吸 作用强度,呼吸释放的 CO2全部用于光合作用,C点：光合强度最大点，C点 以后限制光合作用的不 再是光照强度，CO2的 吸收量等于O2的释放

16、量,AB段：随光照增强,光合作用逐渐加强,此段呼吸强度光合强度,BC段：随光照增强,光合作用逐渐加强,此段光合强度呼吸强度,阳生植物,阴生植物,真正(总)光合速率 = 净(表观)光合速率 + 呼吸速率, ,产生(制造)有机物 积累有机物 消耗有机物,应用： 大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点， 至少要在光补偿点之上； 根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照 强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭 配等。 通过轮作,延长光合作用时间,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,1、光 光照强度,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,2

17、、CO2浓度,A点：CO2补偿点，光合作用强度等于呼吸作用强度是，进行光 合作用所需最低外界CO2浓度 B、B点：CO2饱和点，光合速率不再随CO2浓度的增加而增加 C点：细胞只进行呼吸作用,a-b: CO2太低，植物消耗光合产物； b-c: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； c-d: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； d-e: CO2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。,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,2、CO2浓度,应用： 多施有机肥或农家肥 大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、 增加产量 释放一定量的干冰或施“

18、碳铵” (NH4HCO3),（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,3、温度,应用措施： （1）大田中适时播种 （2）温室栽培植物时，冬天 适当增温，夏天适当降温；白 天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温以增加 昼夜温差；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。,水分,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,4、水分、矿质元素,应用： 合理灌溉,应用： 根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料。,（三）光合作用原理的应用,环境中影响光合作用强度的因素,D,练习： 右图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是( ),A t1

19、t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水 光解加快、O2释放增多 B t2t3，暗反应（碳反应）限制光合作用。若在t2时刻增加光 照，光合速率将再提高 C t3t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率 不变、暗反应增强的结果 D t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原 后的直接产物含量降低,（三）新陈代谢的基本类型,同化作用类型,自养生物：,以光、CO2、H2O等无机物为原料合成糖类等有机物，且有机物中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物、许多微生物。,异养生物：,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,

20、利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌、硫细菌、Fe细菌。,（三）新陈代谢的基本类型,异化作用类型,需氧型： 绝大多数的动物和植物都需要生活在氧充足的环境中。 厌氧型： 破伤风杆菌和寄生在动物体内的寄生虫等少数动物。 兼性厌氧型： 酵母菌,1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供给暗反应。,2.光合作用的实质是：把_和_转变为有机物，把_转变成_,贮藏在有机物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧气是在_中形成的，ATP是在_中形成的，CO2是在_固定的。,水的光解,形成ATP,H,ATP,CO2,H2O,光能,化学能,暗反

21、应,光反应,光反应,暗反应,练一练,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,6.某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ） A、CO2 叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类,D,5.

22、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是( ) A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降,C,几个易混淆的概念,光能利用率,光合作用效率,光合作用速率,光合作用强度,单位土地面积上植物光合作用积累的有机物中所含的化学能，占同一期间入射单位土地面积的光能量的百分率。光能利用率=光合作用制造的有机物中的能量/种植面积内所照射的光能。,一、光能利用率,、延长光照时间、增加光合作用面积和增加光合作用效率等。其中延长光照时间是延长全年内

23、单位土地面积绿色植物进行光合作用的时间。,提高光能利用率是发挥农作物增产潜力的有效途径,2、意义,1、概念,3、措施,、轮种、间种和套种。在一年内通过巧妙搭配各种农作物，在空间和时间上提高光能利用；增加光合作用面积是通过合理密植，通过控制叶面积指数，保证净光合速率最大，积累的光合产物最多。,二、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的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。光合作用效率=光合作用制造的有机物中的能量/光合作用中吸收的光能。molm2s-1（每秒每平方米叶面积吸收CO2微摩尔数）、moldm2h-1（每小时每平方分米叶面积吸收CO2微摩尔数）。,1、概念：,延长每天的光照时间、提高CO2浓度和温度，保证矿质元素的供应。,2、提高光合作用效率的措施,三、光合作用速率(光合速率）,单位时间、单位叶面积吸收的CO