时光合作用解析.pptx

第第11课时课时能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用1阐明光合作用的基本过程。（阐明光合作用的基本过程。（）2分析影响光合作用速率的环境因素。（分析影响光合作用速率的环境因素。（）【考点要求考点要求】回顾所学知识，思考：回顾所学知识，思考：1.叶绿体中含有几种光合色素？它们的颜色、含量、吸叶绿体中含有几种光合色素？它们的颜色、含量、吸收光谱分别是什么？收光谱分别是什么？2.这些色素分布在叶绿体的什么位置？这些色素分布在叶绿体的什么位置？3.光合色素可以通过什么方式被提取和分离？原理分别光合色素可以通过什么方式被提取和分离？原理分别是什么？是什么？4.怎样使绿叶被研磨得更加充分？怎样防止研磨中色素怎样使绿叶被研磨得更加充分？怎样防止研磨中色素被破坏？被破坏？5.选材、制备滤纸条和进行色素分离时要注意什么？选材、制备滤纸条和进行色素分离时要注意什么？6.经过分离后，滤纸条上从上往下有几条色素条带？颜经过分离后，滤纸条上从上往下有几条色素条带？颜色分别是什么？色分别是什么？一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）吸收吸收红光红光和和蓝紫光蓝紫光吸收吸收蓝紫光蓝紫光1、捕获光能的色素、捕获光能的色素含量约占含量约占3/4含量约占含量约占1/4色素 捕获光能的色素存在于哪种细胞器中？捕获光能的色素存在于哪种细胞器中？2、捕获光能的结构、捕获光能的结构叶绿体叶绿体（1）分布）分布能够进行光合作用的植物细胞能够进行光合作用的植物细胞（2）形态）形态 一般呈扁平的椭球形或球形一般呈扁平的椭球形或球形（3）结构）结构外膜外膜内膜内膜（4）功能）功能光合作用的场所光合作用的场所基粒基粒 由类囊体堆叠形成，含色素由类囊体堆叠形成，含色素和酶和酶基质基质含多种与暗反应含多种与暗反应相关的酶相关的酶外外膜膜基基粒粒基质基质内内膜膜光合作用的反应物、产物、场所和条件是光合作用的反应物、产物、场所和条件是什么？能用一个化学反应式来表示吗？什么？能用一个化学反应式来表示吗？化学反应式：CO2+H2O (CH2O)+O2叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体光能光能光能光能2.光合作用的过程光合作用的过程 光合作用：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化光合作用：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着能量的有机物，并且释放出氧气的碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。过程。光合作用的意义：光合作用的意义：1、将无机物转化为有机物；、将无机物转化为有机物；2、将将光能转化为储存在有机物中的化学能；光能转化为储存在有机物中的化学能；3、维持大气中、维持大气中O2和和CO2含量的相对稳定；含量的相对稳定；4、对生物的进化具有重要、对生物的进化具有重要作用。作用。光合作用包括一系列化学反应，可以根据是否需要光能分为两个阶段：1.光反应阶段2.暗反应阶段光反应暗反应场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化联系联系类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质光、色素、酶、水光、色素、酶、水多种酶、多种酶、H、ATP、CO2光能转化成光能转化成ATP、H中活中活跃的化学能跃的化学能ATP、H中活跃的化学能中活跃的化学能转化成有机物中稳定的化转化成有机物中稳定的化学能学能 光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供H和和ATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADP和和Pi水的光解水的光解 2H2O4H+O2ATP的合成的合成 ADP+Pi ATP 光能光能 酶酶光能光能 酶酶 酶酶ATP、HCO2的固定的固定 CO2+C5 2C3C3的还原的还原 2C3 (CH2O)+C51.1.元素去向元素去向 (1)氧元素氧元素 H2O O2 CO2 (CH2O)(2)碳元素：碳元素：CO2C3(CH2O)(3)氢元素：氢元素：H2O(CH2O)2.2.光照强度和光照强度和COCO2 2浓度变化对光合作用的影响浓度变化对光合作用的影响(1)光照强光照强弱弱 CO2供应不变供应不变H减少减少ATP减少减少O2产生量减少产生量减少C3还原减弱还原减弱CO2固定正常进行固定正常进行 C3含量上升含量上升 C5含量下降含量下降(2)光照不变光照不变 减少减少CO2供应供应 CO2固定减弱固定减弱 C3还原仍正常进行还原仍正常进行C3含量下降含量下降C5含量上升含量上升H相对增加相对增加ATP相对增加相对增加两种物质转化速度变慢，两种物质转化速度变慢，O2产生量减少产生量减少改变条件改变条件C3C5HH和和ATPATPCO2浓度浓度不变不变减小光照强度减小光照强度增加增加减少减少减少减少增大适宜光照增大适宜光照减少减少增加增加增加增加光照强度光照强度不变不变减少减少CO2供应供应减少减少增加增加增加增加增加增加CO2供应供应增加增加减少减少减少减少外界条件改变对外界条件改变对C3、C5、H和和ATP含量的影响含量的影响（短时间内）：（短时间内）：影响光合作用强度的因素有哪些？CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶绿体叶绿体(色素、酶）色素、酶）Mg、N等矿质元素等矿质元素酶的活性受温度等影响酶的活性受温度等影响光照强度、光质、光照时间；光照强度、光质、光照时间；反应物反应物作为反应物和反应介质；作为反应物和反应介质；水分水分气孔关闭气孔关闭CO2供应供应内因：内因：外因：外因：光（强度、光质）光（强度、光质）CO2浓度浓度温度温度矿质元素矿质元素水分水分 酶的活性酶的活性色素含量色素含量影响光合作用强度的因素：影响光合作用强度的因素：光照强度光照强度吸吸吸吸收收收收量量量量CO2b释释释释放放放放量量量量CO2(1)(1)光照强度光照强度aca点：光照强度为点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量代量代表表细胞呼吸的强度细胞呼吸的强度。b点：细胞呼吸释放的点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，强度等于细胞呼吸强度，b点所示光照强度称为点所示光照强度称为光补偿点光补偿点。c点：点：光照强度达到一定程度时，光合作用强度不再增加，光照强度达到一定程度时，光合作用强度不再增加，此时的光照强度称为此时的光照强度称为光饱和点。光饱和点。AB段：段：A点：点：C点：点：B点：点：BC段：段：只进行细胞呼吸只进行细胞呼吸光合作用强度光合作用强度细胞呼吸强度细胞呼吸强度光合作用强度达到光合作用强度达到最大值最大值（光补偿点）（光补偿点）光饱和点光饱和点DD点：点：指出右图曲线中各点及线指出右图曲线中各点及线段的含义（从光合作用与段的含义（从光合作用与细胞呼吸的强度来分析）细胞呼吸的强度来分析）假设日出时间为假设日出时间为5点，日落时间为点，日落时间为19点，请画出点，请画出一个密闭玻璃温室内一昼夜间一个密闭玻璃温室内一昼夜间CO2浓度的变化曲线浓度的变化曲线，并解释各点和区段的含义。并解释各点和区段的含义。FG段：段：AD段、段、HI段：光合速率段：光合速率小于小于呼吸速率呼吸速率正午温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，正午温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应供应量减少，导致光合作用强度明显减弱。量减少，导致光合作用强度明显减弱。正午过后温度有所降低，蒸腾作用减弱，气孔逐渐开放，正午过后温度有所降低，蒸腾作用减弱，气孔逐渐开放，CO2供应量增加，导致光合作用强度有所增强。供应量增加，导致光合作用强度有所增强。GH段：段：光合速率光合速率大于大于呼吸速率呼吸速率DH段：段：光合速率光合速率等于等于呼吸速率呼吸速率D点、点、H点：点：（2）CO2浓度浓度在一定范围内，光合作用速率随在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增浓度的增加而增大，但加而增大，但CO2浓度增加浓度增加到一定程度后，光到一定程度后，光合作用速率不再增加。合作用速率不再增加。光光合合速速率率0CO2浓度浓度A BA:CO2补偿点，光合作用吸收的补偿点，光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的量与呼吸作用释放的CO2量相等时的量相等时的CO2浓度浓度B:CO2饱和点（光合速率不再增加时外界的饱和点（光合速率不再增加时外界的CO2浓度）浓度）CO2浓度与光浓度与光合速率的关系：合速率的关系：CO2吸吸收收速速率率1.温室栽培时利用干冰适当提高温室栽培时利用干冰适当提高CO2的浓度；的浓度；2.大田栽培时大田栽培时“正其行，通其风正其行，通其风”、增施农家肥、增施农家肥等增大等增大CO2浓度，提高光合速率。浓度，提高光合速率。应用：应用：左移左移左移左移右移右移右移右移右移右移左移左移已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别是25、30，图示曲线表示该植物在，图示曲线表示该植物在25时光合作用强度与时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调到光照强度的关系。若将温度调到30(原光照强度和原光照强度和CO2浓度浓度不变不变)，图中相应点的移动分别是，图中相应点的移动分别是()Aa点上移，点上移，b点左移，点左移，m值上升值上升Ba点不移，点不移，b点左移，点左移，m值不变值不变Ca点下移，点下移，b点右移，点右移，m值下降值下降Da点下移，点下移，b点不移，点不移，m值上升值上升AB光照强度光照强度0吸吸收收CO2阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物C阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低释释放放CO2阳生植物和阴生植物的光补偿点、光饱和点比较：阳生植物和阴生植物的光补偿点、光饱和点比较：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。（3 3）温度）温度应用：应用：温室栽培时白天适当提高温度，以提高光合作用的速率温室栽培时白天适当提高温度，以提高光合作用的速率N：酶、酶、H和和ATP的重要组成成分的重要组成成分P：H和和ATP的重要组成成分的重要组成成分Mg：叶绿素的重要组成成分叶绿素的重要组成成分 （4 4）必需元素）必需元素必需元素浓度必需元素浓度光光合合作作用用速速率率应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提应用：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。高农作物产量。在一定浓度范围内，增大必需元素的供在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但超过一定应，可提高光合作用速率，但超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。植物渗透失水而萎蔫。（5）水分）水分水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒介；缺水会直接影响光合作用。介；缺水会直接影响光合作用。水分是植物蒸腾的对象。缺水水分是植物蒸腾的对象。缺水气孔关闭气孔关闭CO2进入受阻进入受阻间接影响光合作用间接影响光合作用应用：根据作物需水规律合理灌溉应用：根据作物需水规律合理灌溉植物夏季正午植物夏季正午“午休午休”O光照强度光照强度COCO2 2吸收吸收COCO2 2释放释放ABCOCO2吸吸收收量量COCO2 2浓度浓度ABO光光合合作作用用速速率率10 20 30 40 50 温度温度ABCO光光合合作作用用速速率率叶龄叶龄ABC单一因素对光合作用的影响O必需元素浓度必需元素浓度光光合合作作用用速速率率P点：此点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的点：此点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：此时横坐标所示的因素不再是影响光合速率的因子，点：此时横坐标所示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素为其它因子。影响因素为其它因子。多因素对光合作用的影响光照强度超过光饱和点以后，限制光合作用光照强度超过光饱和点以后，限制光合作用强度继续增加的内、外因素分别是什么？强度继续增加的内、外因素分别是什么？内因是色素含量、酶的数量和活性，外因是内因是色素含量、酶的数量和活性，外因是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。浓度等除光照强度之外的环境因素。植植物物在在进进行行光光合合作作用用的的同同时时也也在在进进行行着着呼呼吸吸作作用用。真真正正光光合合速速率率（总总光光合合速速率率）是是指指单单位位时时间间内内植植物物在在光光照照下下制造的有机物的总量。制造的有机物的总量。净净光光合合速速率率（表表观观光光合合速速率率）是是指指在在单单位位时时间间内内净净增增的有机物量（的有机物量（总量扣除呼吸作用消耗量）。总量扣除呼吸作用消耗量）。真正光合速率真正光合速率(总光合速率总光合速率)、净光合速率、净光合速率(表观光合速表观光合速率率)、呼吸速率的关系：、呼吸速率的关系：真正光合速率净光合速率呼吸速率真正光合速率净光合速率呼吸速率2.真正光合速率与净光合速率、呼吸速率的关系真正光合速率与净光合速率、呼吸速率的关系 绿色植物在光下同时进行光合作用与细胞呼吸，单位时绿色植物在光下同时进行光合作用与细胞呼吸，单位时间内间内CO2吸收量吸收量代表代表净光合速率净光合速率。植物在黑暗环境中的植物在黑暗环境中的CO2释放量代表呼吸速率。释放量代表呼吸速率。净光合净光合速率速率真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的表示方法：真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的表示方法：叶肉细胞在不同光照强度下的四种生理状态：叶肉细胞在不同光照强度下的四种生理状态：强光照射，光合作用速率强光照射，光合作用速率细胞呼细胞呼吸速率吸速率中性光照，光合作用速率中性光照，光合作用速率细胞呼吸速率细胞呼吸速率弱光照射，光合作用速率弱光照射，光合作用速率 细胞呼吸强度细胞呼吸强度图图(2)：光合作用强度细胞呼吸强度：光合作用强度细胞呼吸强度图图(3)：光合作用强度：光合作用强度 细胞呼吸强度细胞呼吸强度图图(4)：植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用：植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用光合作用的探究历程光合作用的探究历程 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17791779英格豪斯英格豪斯17851785年年18451845梅耶梅耶18641864萨克斯萨克斯18801880恩格尔曼恩格尔曼19391939鲁宾、卡门鲁宾、卡门2020世纪世纪4040年年代代卡尔文卡尔文植物可以更新空气植物可以更新空气(更新空气中何种成更新空气中何种成分当时未知分当时未知)只有在光照下植物才可以更新空气只有在光照下植物才可以更新空气植物进行光合作用时将光能转换成化植物进行光合作用时将光能转换成化学能学能绿叶进行光合作用产生淀粉绿叶进行光合作用产生淀粉O2由叶绿体释放出来，叶绿体是光由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所合作用的场所光合作用释放的氧全部来自水光合作用释放的氧全部来自水阐明阐明CO2中的中的C转化成有机物中转化成有机物中C的的途径途径绿叶在光下放出和吸收的气体分别绿叶在光下放出和吸收的气体分别是是O2和和CO2 萨克斯的实验萨克斯的实验一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光绿叶光合作用的产物除氧气外还有淀粉绿叶光合作用的产物除氧气外还有淀粉曝光曝光遮光遮光碘蒸气碘蒸气呈深蓝色呈深蓝色无颜色变化无颜色变化碘蒸气碘蒸气黑暗黑暗12h绿叶绿叶（1）暗处理的目的？）暗处理的目的？（2）是否为对照实验？）是否为对照实验？（3）自变量、因变量？）自变量、因变量？（4）实验结论：）实验结论：鲁宾和卡门的实验：鲁宾和卡门的实验：光合作用产生的氧气全部来自水，而不是光合作用产生的氧气全部来自水，而不是CO2（4）实验结论：）实验结论：（1）实验方法？）实验方法？（2）是否为对照实验？）是否为对照实验？（3）自变量、因变量？）自变量、因变量？叶绿体功能的实验验证叶绿体功能的实验验证隔绝空气水绵和好氧细菌的装片氧气是由氧气是由叶绿体通过光合作用叶绿体通过光合作用释放的，释放的，叶绿体是叶绿体是光合作用的场所光合作用的场所；光合作用需要光照光合作用需要光照。黑暗，用极细光束照射黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下实验结果：实验结果：好氧细菌集中于叶绿体好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位被光束照射的部位好氧细菌分布于叶绿体好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位所有受光部位实验结论：实验结论：本实验的实验方法有什么巧妙之处？本实验的实验方法有什么巧妙之处？2.2.条件控制及对照设置好条件控制及对照设置好:(1)(1)没有空气的黑暗环境没有空气的黑暗环境排除排除了氧气和光的了氧气和光的干扰干扰；(2)(2)极细的光束极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对照实验。少的部位，相当于一组对照实验。该实验的巧妙之处：该实验的巧妙之处：1.1.实验材料好实验材料好:(1)(1)水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察;(2)(2)用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。化能合成作用化能合成作用 少数种类的细菌（如少数种类的细菌（如硝化细菌硝化细菌），不能进行），不能进行光合作用，但能够利用体外环境中的某些无机物光合作用，但能够利用体外环境中的某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做叫做化能合成作用。化能合成作用。2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 能量能量 CO2+H2O (CH2O)硝化细菌的化能合成作用硝化细菌的化能合成作用根据获取有机物方式的不同，可以将生物分为：根据获取有机物方式的不同，可以将生物分为：自养生物自养生物异养生物异养生物光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物（绿色植物、（绿色植物、光合细菌、蓝藻）光合细菌、蓝藻）（硝化细菌）（硝化细菌）（人、动物、真菌及大多数细菌）（人、动物、真菌及大多数细菌）光合作用产生的糖类等有机物又是怎样合成光合作用产生的糖类等有机物又是怎样合成的呢？的呢？美国科学家卡尔文等用小球藻做实验：用美国科学家卡尔文等用小球藻做实验：用14C标记的标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪其，供小球藻进行光合作用，追踪其放射性，最终探明了放射性，最终探明了CO2中的中的C在光合作用过程在光合作用过程中转化成有机物中中转化成有机物中C的途径。这一途径又被称为的途径。这一途径又被称为卡尔文循环。卡尔文循环。1说出叶绿体的结构和功能，简述叶绿体色素的种说出叶绿体的结构和功能，简述叶绿体色素的种类和作用。类和作用。2评述光合作用的发现史。评述光合作用的发现史。3概述光合作用的实质和意义。概述光合作用的实质和意义。4阐明光反应、暗反应阶段的能量变化和物质变化，阐明光反应、暗反应阶段的能量变化和物质变化，及两个阶段的相互关系。及两个阶段的相互关系。5解释光照、温度、二氧化碳浓度等的变化对光合解释光照、温度、二氧化碳浓度等的变化对光合作用速率的影响。作用速率的影响。【考点精析考点精析】波长（波长（nm）用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。好氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。实验结论：实验结论：叶绿体主要吸收叶绿体主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光用于光合作用。用于光合作用。轮作：轮作：在同一块田地上有顺序地在季节间和年度在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物，间轮换种植不同作物，延长光合作用时间。延长光合作用时间。合理密植：合理密植：增加光合作用面积增加光合作用面积在生产上的应用如果改变某一因素，使光合作用增大，而呼如果改变某一因素，使光合作用增大，而呼吸作用不受影响，则补偿点吸作用不受影响，则补偿点;若改变某一若改变某一因素，使呼吸作用增大，则补偿点。因素，使呼吸作用增大，则补偿点。吸吸吸吸收收收收量量量量CO2b释释释释放放放放量量量量CO2ac光照强度光照强度 在光照等适宜条件下，将培养在在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为浓度为1%环境中的某植环境中的某植物迅速转移到物迅速转移到CO2浓度为浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中的环境中，其叶片暗反应中C3和和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。（1 1）图中物质）图中物质A A是是_（2 2）在）在COCO2 2浓度为浓度为1%1%的环境中，物质的环境中，物质B B的浓度比的浓度比A A的低，原因是的低，原因是_；将；将COCO2 2浓度从浓度从1%1%迅速降低到迅速降低到0.003%0.003%后，后，物质物质B B浓度升高的原因是浓度升高的原因是_。（3 3）若使该植物继续处于）若使该植物继续处于COCO2 2浓度为浓度为0.003%0.003%的环境中，暗反应的环境中，暗反应中中C C3 3和和C C5 5化合物浓度达到稳定时，物质化合物浓度达到稳定时，物质A A的浓度将比的浓度将比B B的的_（低、高）。（低、高）。（4 4）COCO2 2浓度为浓度为0.003%0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比照强度比COCO2 2浓度为浓度为1%1%时的时的_（高、低），其原因（高、低），其原因_。