第五节光合作用.ppt

1、第一阶段:糖酵解 场所：细胞溶胶,丙酮酸,有氧呼吸,2CH3COCOOH6H2O 6CO2202ATP,2CH3COCOOH6H2O 8NAD 2FAD +2ADP+2Pi 6CO28NADH +H+ + 2FADH2 2ATP,电子传递链在内膜中,由3个蛋白质复合体组成(每个有一种以上电子传递体) , +26ADP+26Pi 10NADH+10H+2FADH2 + 6 O2 26ATP 12H2O 10NAD 2FAD,第二阶段: 柠檬酸循环,场所：线粒体基质、嵴,第三阶段：电子传递链中水的形成,场所：线粒体内膜,有氧呼吸,总反应式： C6H12O6 6O 2 6H2O 6CO2 12H2O

2、 能量 三个步骤 1、C6H12O6 2C3H4O3+4H 2、2C3H4O3 6H2O 6CO220H 3、6O2+24H12H2O,酶,在无氧或缺氧条件下，葡萄糖不能充分水解，葡萄糖经过糖酵解形成丙酮酸后，便形成乙醛和CO2，乙醛再被NADH还原成乙醇,1.乙醇发酵,2NAD +,无氧呼吸,2.乳酸发酵,在无氧或缺氧条件下，葡萄糖不能充分水解，葡萄糖经过糖酵解形成丙酮酸后，如果在乳酸脱氢酶的催化下，就会被NADH还原成乳酸。,第二阶段： 两种方式,高等植物、酵母菌,玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根、乳酸菌、高等动物和人,第一阶段：与有氧呼吸第一阶段相同,（2ATP,场所：细胞溶胶,场所：细胞溶

3、胶,无氧呼吸,细 胞 呼 吸,9,自养生物: 以CO2和水为原料合成糖类等有机物，为自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量. （植物、藻类、某些细菌）,异养生物： 直接或间接依靠自养生物的光合产物生活。 （人、动物、真菌、大部分细菌）,光合作用,光合作用概述,H2O中O氧化为O2,CO2还原为糖,吸能反应:太阳能有机物的化学能,不是细胞呼吸的逆反应，比细胞呼吸更复杂,在叶绿体中进行,光合作用的发现,18世纪中期以前：,植物所需营养物质都从土壤中获得,与空气无关.,1771年：,英国普里斯特利实验指出植物可以更新空气.,1864年:,德国萨克斯实验证明 光合作用中产生了淀粉 光合作用需要光,水绵是

4、常见的淡水藻类，每条水绵由许多个结构相同的长筒状细胞连接而成。水绵最明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。,美国科学家恩格尔曼,1880年，恩格尔曼用水绵作为实验材料进行了一个著名的验证光合作用进行场所的实验。,极 细 光 束,黑暗中,光照下,德国恩吉尔曼实验证明,氧是由叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所.,光合作用实质的认识开始于20世纪,英国的布莱克曼,光强高-光合强度与温度成正比,光强弱-光合强度与温度无关,推断出光合作用分为光反应与碳反应,A,B,1.光合作用的场所-叶绿体 1）叶绿体基粒：类囊体（囊状结构）堆叠； 2）叶绿体基质； 3）色素、酶；,光合作用的

5、条件：,类胡萝卜素,叶绿素b,叶黄素,(蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,（含量占3/4）,（含量占1/4）,叶绿体中的色素,叶绿体结构模式图,(色素),功能:吸收传递转化光能,用于光合作用.,阳光：地球上一切能量的最终来源,色素吸收的光谱与光合作用效率：,叶绿体色素,吸收可见的太阳光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光,纸层析法分离色素：,色素分子结构：,N、Mg是构成叶绿素的重要矿质元素,碳氢链,类胡萝卜素,胡萝卜素：C40H56,叶黄素：C40H56O2,影响叶绿素合成的因素 外因：光照（主因，合成需光，过强破坏） 温度（低温合成受阻，秋叶变红变黄） 矿质元

6、素(N、Mg、Fe等) 内因：遗传（白化、花斑、银边）,缺N老叶发黄,海棠,吊兰,植物组织培养中如何控制光照？,叶绿素提取液透射光下为翠绿色 因叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光而几乎不吸收绿光故绿光透出,叶绿素提取液在反射光下为红棕色 因叶绿素分子吸收光能成激发态，溶液中无电子受体及电子传递链，电子由激发态回到基态多余的能量以红光形式放射出去,绿色植物叶片透光、反光均为绿色 原因阳光下的植物光合作用，吸收的光能被传递转化掉，几乎未被吸收的绿光经细胞透明物质透射或反射出来,叶绿素光照下的颜色,光合作用的原理和应用,1.定义：光合作用是指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

7、物，并释放出氧气的过程。,CO2+H2O,光能,叶绿体,（CH2O）+O2,2.反应式：,特殊的 叶绿素a,类囊体膜,糖类等有机物,基质,光反应：涉及到两种叶绿素蛋白质复合体（光系统和光系统）,光能电能,电能活跃的化学能,在“Z”链的起点,H2O是最终的电子供体 在“Z”链的终点,NADP+是电子的最终受体,光反应中发生的变化主要有3个,、水的光解 H2O1/2O2 +H+ + 2e 、光能转变成活跃的化学能 ADP + Pi ATP 3、生成强还原剂 NADP+ + 2e + H+ NADPH(高能化合物）,光,水光解与氧释放,Hill(希尔)反应 (1937)。离体叶绿体(类囊体)加到有适

8、宜氢受体(A)的水溶液中,照光后即有O2放出,并使氢受体(A)还原。,证明：、叶绿体是光合作用的细胞器 、光合作用释放的氧来自于水,A,B,碳反应,叶绿体基质,碳反应（卡尔文循环）分个阶段,、CO2的固定 CO2C5（RuBP)2 C3,、碳的还原,C3+ ATP+NADPH 三碳糖磷酸,从3-磷酸甘油酸到3-磷酸甘油醛（三碳糖磷酸）过程中，由光反应生成的ATP与NADPH均被利用掉。CO2一旦被还原到3-磷酸甘油醛 这是CO2 进入卡尔文循环后形成的第一个糖。3-磷酸甘油醛等三碳糖可进一步变化。,、 RuBP的再生,碳反应： CO2 +C5 （RuBP） C3 C5 （RuBP） +个三碳糖

9、,三碳糖 1、叶绿体内合成其他化合物的原料 2、叶绿体外转变成蔗糖,淀粉、蛋白质、脂质,光反应发生在类囊体膜上 碳反应发生在叶绿体的基质中,连接纽带ATP和NADPH,（三）光合作用中的能量变化：,光反应：,碳反应：,光能转换成电能,电能转换成活跃的化学能,活跃的化学能转换成稳定的化学能,（四）光合作用中的物质变化：,光反应：,暗反应：,光反应：,3.物质变化：,4.能量变化：光能 ATP、NADPH中的化学能,水的光解：H2O H + 1/2O2,ATP的形成：ADP+Pi+能量 ATP,NADPH的形成：NADP+ + 2e + H+ NADPH,光,酶,酶,1.条件光、色素、酶；,2.场

10、所类囊体薄膜,暗反应：,3.物质变化：,4.能量变化：ATP、NADPH中的化学能 有机物中稳定的化学能,CO2的固定：CO2+C5 2C3,酶,CO2的还原：2C3 + NADPH + ATP （CH2O）+ C5 + H2O + NADP+ +ADP + Pi,酶,1.条件酶、ATP、NADPH;,2.场所基质,光合作用反应式中氧与水,1.光合产生的O2全来自参加反应的水（有氧呼吸的O2呢） 2.水既是光合原料也是产物（能产水的代谢呢） 3. 证明H2O是光合作用原料的有力证据是同位素标记法 4.切割中脉法证明水是光合作用原料实验设计缺陷： 水是酶促反应溶剂和蒸腾介质 当原料水成为光合限因

11、时，水也已成为CO2原料供应的间接限因和酶促反应溶剂的直接限因 综上三个变量，因而不能体现水是否是光合的原料 自然折断中脉的叶片，断点到叶尖之间仍能检测到缓慢光合作用 单因子对照才能避免无关因素干扰,光合作用中 的物质运输：,呼吸作用与光合作用 呼吸作用与光合作用比较,吸能反应,放能反应,叶肉细胞,活细胞,叶绿体,细胞质基质、线粒体,光、光合作用酶、色素,有光或无光、呼吸作用酶,贮存能量,释放能量,将无机物合成有机物,将有机物分解,光合作用为呼吸作用提供物质能量，呼吸作用为光合作用提供CO2；共同维持自然界的碳循环,光合作用意义,1、光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的 生存提供了物质和能量

12、来源。,光合作用的实质： 物质把CO2和H2O转变成有机物； 能量把光能转变成有机物中的化学能。,最基本的物质代谢和能量代谢,2、维持大气中O2和CO2含量的相对稳定。,3、对生物的进化具有重要作用（有氧呼吸型；陆生生物）,提高农作物产量,1区分：光能利用率与光合效率 2除此之外还有什么高产措施吗？,影响光合外因及农业应用,环境因素影响光合速率,又称光合强度,指一定量的植物在单位 时间内进行多少光合作用 (如释放多少氧气),表观光合速率:外界环境中吸收的CO2量,真正光合速率: 外界环境中吸收的CO2量 + 呼吸作用释放的CO2量,最重要的影响因素:光强度温度空气中的CO2浓度,光合作用与呼吸

13、作用关系,（一）表观光合速率与真正光合速率：,光合作用实际产氧量=实测氧气释放量呼吸作用耗氧量,光合作用实际二氧化碳消耗量 =实测二氧化碳消耗量呼吸作用二氧化碳释放量,光合作用实际葡萄糖生产量 =光合作用葡萄糖净生产量呼吸作用葡萄糖消耗量,2. 光补偿点和光饱和点的含义,.阳生植物与阴生植物对光照强弱需求不同,思考：阴生植物的光合曲线应怎样画？,表观光合速率与真正光合速率：,1. 产生原因：光合作用的同时必定进行呼吸作用,、温度,光合作用有最适温度,最适温度因植物种类而异,光合速率,、二氧化碳浓度,1%,大气中二氧化碳浓度0.035%,各因素对光合作用的影响是综合的,任一因素的减弱都可能限制光

14、合作用,叶绿体中色素的提取和分离实验,2、实验用具 新鲜的绿叶（菠菜叶）,1、实验原理,提取：色素能溶解在丙酮溶液中,分离：色素在层析液中溶解度不同，使四种色素 随层析液在滤纸上扩散的速度不同而分离,3、实验方法、步骤 、提取色素,研磨 过滤 收集,要求：充分、迅速研磨,目的,药品,充分研磨：破坏细胞膜和叶绿体膜,迅速研磨：减少丙酮挥发,加CaCO3：保护叶绿素,加丙酮：溶解色素,加SiO2：研磨充分,：单层尼龙布（因滤纸会吸收色素）,：小试管要密封,纸层析法,、分离色素,制备滤纸条：剪去两角使扩散均匀，防止边 缘毛细现象 画滤液细线：直、细、齐（防止色素带重叠） 层析分离,层析液不能没及滤液

15、细线：防止色素溶于层析液,加盖：防止挥发,洗手：丙酮有毒,（二）光合作用与呼吸作用的计算：,(1). C6H12O6、 O2、 CO2的关系：,(2). 消耗O2与释放CO2的关系：,Mol量： 1 6 6,分子量：180 192 264,消耗糖时：Mol量 Mol量,消耗脂时：Mol量 Mol量,消耗糖时：Mol量 Mol量,体积： 1 1,（三）光合作用与呼吸作用实验条件的控制：,1. 在密闭的装置中需有吸收CO2 的药剂,才能测出O2的变化量,2. 在黑暗条件下才能测出植物的呼吸作用强度,3. 在光下只能测出植物的表观光合作用强度,4. 有了空白对照才能校正误差,例：,叶绿体,线粒体,O

16、2释放,CO2吸收,O2吸收,CO2释放,O2扩散,CO2扩散,光合作用,呼吸作用,光反应,暗反应,第三阶段,第二阶段,A：,e,f,O2吸收,CO2释放,（AB）：,c,d,e,f,O2吸收,CO2释放,O2扩散,CO2扩散,B：,状态：只有呼吸作用,状态：呼吸作用光合作用,c,d,O2扩散,CO2扩散,状态：呼吸作用=光合作用,（BC）：,a,O2释放,b,CO2吸收,c,d,O2扩散,CO2扩散,状态：光合作用呼吸作用,a与d呼吸作用强度等同；a-b只呼，呼光；b光=呼 ； b-c光 呼 ； c光=呼；c-d呼光;只呼；,生产实践表明：在一定范围内，提高CO2浓度，能提高光合作用。如下图

17、是对某农作物实验的结果，请据图分析并回答：(Lx:勒克斯，光照强度的单位。A、B、C、D、E为曲线上的点，a、m、n为坐标轴上的点)(1)曲线I表明_。(2)当CO2浓度为400 mgL1时，光合作用最强的相应处是 _ 。曲线的最强光合作用需要的最低CO2浓度是 _ (3)m点表示_。如果提高光照强度，则m点的位置将_移动。(4)图中AB段和CD段影响光合作用的主要限制因子分别是 _ 和 _ 。n点时的CO2浓度下，该农作物有机物代谢的量变关系是_(5)若将该农作物放置于a点条件下5h，再移入E点条件下_h，实验前后的植物有机物含量不变，若将植物体放在含H18O2的环境下，一段时间后，植物周围

18、的空气中有没有可能出现C18O2？为什么？_,(1)光强为70Lx下，在CO2浓度较低范围内，随CO2浓度的增加，光合作用逐渐增强；超过一定浓度后，光合作用强度增加幅度减小，继续提高CO2浓度则光合作用强度不再增加,700Lx光照,500mgL1,向右,CO2浓度,光照强度,2.5,有可能，有氧呼吸第二阶段,光合作用利用的CO2与呼吸作用产生的 CO2量相等,(3)在光照强度为70Lx下，光合作用达到最强时，CO2浓度的最小值,图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。图4表示该植物在不同温度（15和25）下，某一光强度时氧气释放量和时间的关系，请据图回答（注：呼吸商=呼吸放出的

19、CO2量呼吸消耗的O2量）,当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，则它们分别是在光强度为_和_千勒克司下的测定值。 若该植物的呼吸商为0.8，在25条件下，1小时内呼吸作用放出的CO2量为_毫升。 若该植物的呼吸为0.8，在25、4千勒克司光强度下，该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外，每小时还应从外界吸收CO2_毫升。 在4千勒克司光强度下，25时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15时的_倍，这主要是因为_。,4,2.5,16,54,1.4,阳光穿过森林的空隙，在地上投下“光斑”，它们随着太阳的运动和枝叶的摆动而移动。下图显示了在“光斑”照耀前后一株生

20、长旺盛的植物光合作用过程中CO2吸收速率和O2释放速率的情况。请据图分析回答：,图中A点表示,(2)图中A点说明,光反应速率等于暗反应速率,氧气的释放速率等于二氧化碳的吸收速率,光,增加,（4）当“光斑”移开时，植物细胞的内的C3含量将如何变化？,下图表示环境因素对小麦光合作用速率的影响，除图中所示因素外，其他因素均控制在适中范围。请据图回答以下问题：,图中P点，限制小麦光合作用速率的因素为 ； 图中Q点，限制小麦光合作用速率的因素为 。,光照强度,CO2浓度,分别分析,1、单独分析每条曲线,2、作辅助线,叶绿体,线粒体,O2释放,CO2吸收,O2吸收,CO2释放,O2扩散,CO2扩散,光合作

21、用,呼吸作用,光反应,暗反应,第三阶段,第二阶段,在科学研究中常用呼吸商表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸商的装置如图。,关闭活塞，在25下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x和y（mm）。x和y值反映了容器内气体体积的减少。请回答,（1）装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是 。 （2）x代表 ，y代表 。 （3）若测得x=200，y=30，则该发芽种子的呼吸商是 。 （4）为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别放入 。设对照的目的是 。,吸收呼吸产生的CO2,消耗O2的体积,消耗O2和释放CO2

22、的体积之差,死的发芽种子和蒸馏水,用于校正装置1和2内因物理因素引起的容积变化,0.85,能源物质,3、乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐渐减少，影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。,下图中的甲、乙两图为昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题： 1、甲图中C点和E点(外界环境中C02浓度变化为零)，植株处于何种生理状态？ 2、根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点,4、乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能

23、是因为,呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量,BF,D,E,光照强度逐步减弱,ATP,H,温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应,甲,乙,A、CO2浓度下降从de段开始，说明植物进行光合作用是从d点开始的 B、bc段较ab段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱 C、ef段CO2浓度下降不明显，是因为气孔关闭，叶片对CO2的吸收减少 D、g点CO2浓度最低，说明此时植物积累有机物最多,将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制右图曲线，下列有关说法不正确的是,A,图1表示的反应过程进行的场所是_ 请据图1回答： 在有光条件下，停止供给CO2时，二磷酸核酮糖 的浓度变化如图2的_；磷酸甘油酸的浓度变化如图2的_。 在CO2存在条件下，将植物从暗处移到明处后，磷酸甘油醛的浓 度变化如图2的_,(04年上海高考题)下面是有关光合作用的问题。,读图能力(模式图与曲线图),获取新知识的能力,叶绿体基质,D,C,B,当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的