总复习——光合作用.pptx

绿色植物的代谢绿色植物的代谢五、光合作用五、光合作用光合作用的意义：光合作用的意义：-生物界最基本的物质代谢和能量代谢生物界最基本的物质代谢和能量代谢 制造有机物制造有机物 将光能转化为化学能，储存在有机物中将光能转化为化学能，储存在有机物中 净化空气，维持大气中氧气与二氧化碳相对稳定净化空气，维持大气中氧气与二氧化碳相对稳定1、叶绿体色素的吸收光谱、叶绿体色素的吸收光谱（一）光合色素的种类与功能（一）光合色素的种类与功能叶绿素叶绿素色素色素吸收可见吸收可见的太阳光的太阳光叶绿素：叶绿素：主要吸收主要吸收红橙光红橙光 和和蓝紫光蓝紫光 类胡萝卜素：类胡萝卜素：主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光深化拓展：深化拓展：(1)色素的吸收光谱色素的吸收光谱叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。收。叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，但对其他波长的光并非不吸收，只是吸收量较少。吸收量大，但对其他波长的光并非不吸收，只是吸收量较少。(2)不同颜色温室大棚的光合效率不同颜色温室大棚的光合效率无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同无色透明大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。2、叶绿体色素的提取与分离、叶绿体色素的提取与分离程 序提取叶绿体色素分离叶绿体色素 原 理 方 法 步 骤 注 意 事 项不溶于水，易溶于酒不溶于水，易溶于酒精、石油醚、丙酮等精、石油醚、丙酮等有机溶剂。有机溶剂。不同的叶绿体色素在层不同的叶绿体色素在层析液中的溶解度不同，析液中的溶解度不同，随滤纸的扩散速度不同。随滤纸的扩散速度不同。材料准备：材料准备：研磨提取：研磨提取：收集滤液：收集滤液：滤液划线：滤液划线：层析分离：层析分离：色素离层：色素离层：分离方法：纸层析法分离方法：纸层析法 溶解度溶解度 扩散速度扩散速度（橙黄色橙黄色）（高高 ）（快快）（黄黄 色色）（蓝绿色蓝绿色）（黄绿色黄绿色）（低低 ）（慢慢）胡萝卜素胡萝卜素叶叶 黄黄 素素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b种种 类类颜颜 色色含含 量量%吸吸 收收 光光 谱谱类胡萝类胡萝卜素卜素胡胡萝萝卜卜素素叶黄素叶黄素8.017.0叶绿素叶绿素 叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b50.025.03.3.光合色素的种类与作用光合色素的种类与作用（3/4）（1/4）蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色橙黄色橙黄色黄黄 色色主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光主要吸收红主要吸收红光、蓝紫光光、蓝紫光叶绿体色素的作用：叶绿体色素的作用：吸收、传递光能吸收、传递光能四种色素四种色素 转化光能转化光能只有少数叶绿素只有少数叶绿素a (1)光照：光照：光是影响叶绿素合成的主要条件：一般植物在光是影响叶绿素合成的主要条件：一般植物在 黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。(2)温度：温度：最低最低24，最适，最适30，最高，最高40 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿 素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶片变黄。素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，而使叶片变黄。(3)必需元素：必需元素：叶绿素中含叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏等必需元素，缺乏N、Mg将将 导致叶绿素无法合成，叶片变黄。另外，导致叶绿素无法合成，叶片变黄。另外，Fe是叶绿素合成过是叶绿素合成过 程中某些酶的辅助成分，缺程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，叶也将导致叶绿素合成受阻，叶 片变黄。片变黄。4 4影响叶绿素合成的因素影响叶绿素合成的因素（二）光合作用场所（二）光合作用场所1.叶绿体的结构与功能的关系叶绿体的结构与功能的关系 (1)基粒中的类囊体增大了受光面积。基粒中的类囊体增大了受光面积。(2)类囊体的薄膜上分布着酶和色素，利于光反应的顺利进行。类囊体的薄膜上分布着酶和色素，利于光反应的顺利进行。(3)基质中含有与碳反应有关的酶。基质中含有与碳反应有关的酶。2功能验证功能验证1880年美国恩格尔曼的水绵实验年美国恩格尔曼的水绵实验(1)实验过程及现象实验过程及现象黑暗中黑暗中光照下光照下 氧是由叶绿体释放出来的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叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所(2)实验结论实验结论思考：恩格尔曼实验设计的巧妙之处在于？思考：恩格尔曼实验设计的巧妙之处在于？选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观选择水绵作实验材料，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌确定察；用好氧细菌确定O2释放的部位，便于观察。释放的部位，便于观察。没有空气的黑暗环境排除了没有空气的黑暗环境排除了O2和光的干扰。和光的干扰。设置了对照实验：设置了对照实验：自变量：光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光）自变量：光照（照光处与不照光处；黑暗与完全曝光）因变量：好氧细菌的分布因变量：好氧细菌的分布即时突破即时突破例：将培养有水绵的培养皿置于黑暗中一例：将培养有水绵的培养皿置于黑暗中一 段时间，并阻止氧气进入，此时只有段时间，并阻止氧气进入，此时只有 厌氧细菌厌氧细菌生长，当水绵被通过分光镜生长，当水绵被通过分光镜 获得的单色光光束照射时获得的单色光光束照射时(如图如图)，藻，藻 丝上细菌聚集最多的部位是丝上细菌聚集最多的部位是 ()A.1、3 B2、3 C3、4 D1、4解析：解析：该题是恩格尔曼实验的变形，恩格尔曼利用好氧细菌该题是恩格尔曼实验的变形，恩格尔曼利用好氧细菌检验光合作用是否进行，本题采用厌氧细菌。检验光合作用是否进行，本题采用厌氧细菌。1 1、4 4区域是叶区域是叶绿素吸收光最多，光合作用最强，产生绿素吸收光最多，光合作用最强，产生O O2 2最多的地方。最多的地方。答案：答案：B（三）光合作用的过程（三）光合作用的过程1、光合作用中的能量转换、光合作用中的能量转换（1 1）原初反应：）原初反应：光能光能叶绿素叶绿素a（特殊状态）（特殊状态）全部叶绿素全部叶绿素b、叶黄、叶黄素、胡萝卜素和绝素、胡萝卜素和绝大多数的叶绿素大多数的叶绿素a 叶绿素叶绿素a（递（递e物质）物质）4H+H2OO24e4e（递（递e物质）物质）2NADPH+2H+能能量量转转换换吸收吸收传递传递光能光能2NADP+光能光能电能电能（2）电子传递及光合磷酸化）电子传递及光合磷酸化 伴随电子传递及质子转移生成伴随电子传递及质子转移生成NADPH，同时偶联了，同时偶联了ATP合成（能量暂时储合成（能量暂时储存在存在NADPH和和ATP之中）之中）ADP+Pi02H20ATPNADPHNADP+e光光光光类囊体类囊体电能电能活跃的化学能活跃的化学能（3）光合碳同化）光合碳同化 利用利用ATP和和NADPH将将CO2还原成还原成糖（糖（ATP和和NADPH中的化学能转存于糖中）中的化学能转存于糖中）活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能2、光合作用的过程、光合作用的过程【探索一探索一】光合作用的发现过程？光合作用的发现过程？光合作用的发现光合作用的发现年代年代 科学家科学家 结论或结果结论或结果 1771年普里斯特利年普里斯特利（英）（英）植物可以更新空气植物可以更新空气1864年萨克斯年萨克斯（德）（德）绿色叶片在光合作用中产生淀粉绿色叶片在光合作用中产生淀粉1880年恩格尔曼年恩格尔曼（美）（美）氧是由叶绿体释放出来的氧是由叶绿体释放出来的叶绿体是绿色植物光合作用的场所叶绿体是绿色植物光合作用的场所20世纪世纪30年代鲁宾年代鲁宾和卡门和卡门（美）（美）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碘碘蒸蒸气气处处理理一一半半曝曝光光，一一半半遮遮光光在在暗暗处处放放置置几几小小的的叶叶片片18641864年年,(,(德德)萨克斯萨克斯(Julius von Sachs)(Julius von Sachs)的实验的实验这个实验证明这个实验证明:绿叶在光合作用中产生了淀粉绿叶在光合作用中产生了淀粉 证明证明：光合作用需要光：光合作用需要光结论：结论：COCO2 2是光合作用的原料之一。是光合作用的原料之一。证明证明：光合作用产生氧气：光合作用产生氧气美国科学家美国科学家鲁宾和卡门鲁宾和卡门 vv采用采用同位素标记法同位素标记法研究光合作用研究光合作用:vv第一组第一组:CO2+H218O(CH2O)+18O2vv第二组第二组:C18O2+H2O(CH218O)+O2证明证明:光合作用的氧全部来自水光合作用的氧全部来自水.CO2+H2O*(CH2O)+O2*光能光能 叶绿体叶绿体光合作用的概念及反应式光合作用的概念及反应式 光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着能量的转化成储存着能量的有机物有机物，并且释，并且释放出放出氧氧的过程。的过程。6CO6CO2 2 +12H+12H2 2O*CO*C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2*+6H+6H2 2OO光能光能叶绿体叶绿体【探索二探索二】光合作用的具体过程可以分为几个阶段？光合作用的具体过程可以分为几个阶段？光合作用的过程光合作用的过程光能光能叶绿素叶绿素aeNADP+eH2OHO2叶绿体叶绿体ATPNADPHH（CH2O）2C3CO2C5暗暗反反应应光光反反应应(类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上)(基质中基质中)ADP+Pi光合作用的过程光合作用的过程 光 H2O 氨基酸等 C3酸 光系统 2e 2e 2H+CO2 C5糖 光 光系统淀粉 光反应光反应类囊体膜类囊体膜碳反应碳反应叶绿体基质叶绿体基质光反应与暗反应的光反应与暗反应的比较比较能量能量变化变化物质物质变化变化叶绿体的基质中叶绿体的基质中类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上场所场所需多种酶催化需多种酶催化叶绿体色素叶绿体色素、光光、酶酶条件条件同化还原同化还原CO2为为(CH2O)实质实质暗反应暗反应光反应光反应项目项目光能光能 化学能化学能,放出放出O22H2O 4【H】O2 ADPPi能能 ATP固定固定:CO2 C5 2C3还原还原:2C3 (CH2O)【H】ATP 光能光能 活跃活跃化学能化学能(存于存于ATP中中)ATP中中活跃化学能活跃化学能 稳稳定化学能定化学能(存于有机物中存于有机物中)联系：光反应 暗反应【H】、ATPADP、Pi C3 C5C3 C5转化转化ADPATP减少减少 H 亦减少亦减少 光照光照 黑黑 暗暗 气孔关闭气孔关闭CO2吸收量明显吸收量明显 减少减少光合作用条件改变引起的物质光合作用条件改变引起的物质变化变化 叶绿体处于不同的条件下，叶绿体处于不同的条件下，叶绿体处于不同的条件下，叶绿体处于不同的条件下，C C3 3、C C5 5、HH 、ATPATP以及以及以及以及（CHCH2 2OO）合成量的动态变化：合成量的动态变化：合成量的动态变化：合成量的动态变化：条件条件C3C5H和和ATP（CH2O）合成量）合成量停止光照停止光照CO2供应不变供应不变提供光照提供光照CO2供应不变供应不变光照不变光照不变停止停止CO2供应供应光照不变光照不变CO2供应增加供应增加光照不变光照不变CO2供应不变供应不变（CH2O）运输）运输受阻受阻增加增加下降下降减少或没有减少或没有减少或没有减少或没有减少减少增加增加增加增加增加增加减少减少减少减少减少减少减少减少减少减少增加增加增加增加增加增加增加增加增加增加增加增加减少或没有减少或没有（四）影响光合作用的因素（四）影响光合作用的因素1.影响光合作用的植物体内部的因素是什么？影响光合作用的植物体内部的因素是什么？2、影响光合作用的主要环境因素有哪些？、影响光合作用的主要环境因素有哪些？适应性：阴生与阳生植物适应性：阴生与阳生植物结构适应：结构适应：C3与与C4植物植物CO2浓度、光照强度、温度、水分、浓度、光照强度、温度、水分、矿质营养、氧气矿质营养、氧气利用所学知识分析以下图片：利用所学知识分析以下图片：（1）光合作用与光照强度的关系：）光合作用与光照强度的关系：阴生植物与阳生植物的适应性相同吗？阴生植物与阳生植物的适应性相同吗？农田作物夏季晴天农田作物夏季晴天“午睡午睡”的主要影响的主要影响因素是什么？因素是什么？0光合作用强度光合作用强度光照强度光照强度阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物光合作用与光质的关系：光合作用与光质的关系：哪些颜色的光更有利于提高光合作用的效率？哪些颜色的光更有利于提高光合作用的效率？红光、蓝紫光红光、蓝紫光光照强度：光照强度：光光 质质：光照时间：光照时间：光合面积：光合面积：适当适当提高提高光照强度光照强度温度大棚使用温度大棚使用无色无色色透明玻璃色透明玻璃延长延长光合作用时间光合作用时间合理合理密植密植光照强度光合作用强度OBAC呼吸速率呼吸速率光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点ABCBAC光照强度光照强度光合速率光合速率O呼吸速率呼吸速率光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点真光合速率真光合速率净光合速率净光合速率（2）光合作用与）光合作用与CO2浓度的关系：浓度的关系：通常植物处于饥饿状态通常植物处于饥饿状态光照强度光照强度在生产实践中，通常采取哪些措施提高光合作在生产实践中，通常采取哪些措施提高光合作用效率，达到增产的目的？请说出采取这些措用效率，达到增产的目的？请说出采取这些措施的原理。施的原理。农田通风、增施农家肥、温室使用气肥；农田通风、增施农家肥、温室使用气肥；加大昼夜温差、满足必须矿质元素的供应。加大昼夜温差、满足必须矿质元素的供应。光合作用强度光合作用强度CO2含量含量1.5X10-3CO2含量含量3.2X10-4CO2含量含量7.0X10-50二氧化碳二氧化碳 ababcdc-CO2补偿点补偿点s-CO2饱和点饱和点 水：光合作用原料，良好溶剂，影响气孔开闭，间接影响CO2吸收 措施措施：合理灌溉。肥（矿质元素）N、Mg、Fe、Mn与叶绿素合成有关K、P影响糖类的合成与运输P参与叶绿体膜结构及能量的传递措施措施：合理施肥合理施肥合理施肥140120100806040200kg/hm2成成熟熟期期乳乳熟熟期期开开花花期期孕孕穗穗期期拔拔节节期期返返青青期期越越冬冬期期小麦对小麦对K的需要量的需要量140120100806040200kg/hm2成成熟熟期期乳乳熟熟期期开开花花期期孕孕穗穗期期拔拔节节期期返返青青期期越越冬冬期期小麦对小麦对P的需要量的需要量 温度：温度影响酶活性：措施措施：适时播种温室栽培 白天适当提高温度，夜间适当降低温度。呼吸速率呼吸速率真光合速率真光合速率净光合速率净光合速率光合作用受多种生态因素综合作用光合作用受多种生态因素综合作用温度、光照强度、温度、光照强度、CO2浓度的综合影响浓度的综合影响ABC呼吸作用与光合作用的比较光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用条件条件在光照下发生在光照下发生有光无光都发生有光无光都发生场所场所叶绿体叶绿体线粒体是有氧呼吸主要场所线粒体是有氧呼吸主要场所物质物质变化变化以以CO2和和H2O为原料，合成为原料，合成有机物，释放氧气，属于合有机物，释放氧气，属于合成代谢过程。成代谢过程。以有机物和以有机物和O2为原料，分解有为原料，分解有机物，产生机物，产生CO2和和H2O，属于，属于分解代谢过程。分解代谢过程。能量能量变化变化吸收光能，通过光合磷酸化吸收光能，通过光合磷酸化形成形成ATP，最终储藏在有机，最终储藏在有机物中，是个储能过程。物中，是个储能过程。分解有机物，释放能量，暂存分解有机物，释放能量，暂存在在ATP中或以热能散失，既是中或以热能散失，既是个放能，又是个储能过程。个放能，又是个储能过程。联系联系光合放氧用于呼吸；呼吸作用释放光合放氧用于呼吸；呼吸作用释放CO2被光合同化。被光合同化。交替使用的许多中间代谢产物。交替使用的许多中间代谢产物。在磷酸化反应中可以共用在磷酸化反应中可以共用ADP。例例科学家研究植物光照强度与光合速率（以氧气释放量表科学家研究植物光照强度与光合速率（以氧气释放量表示）的关系时，得到如下曲线。示）的关系时，得到如下曲线。在图中在图中b b点，植物进行光合作用释放点，植物进行光合作用释放的氧气量等于呼吸作用吸收的氧气量；的氧气量等于呼吸作用吸收的氧气量；c c点以后，光照强度增加，光合速率点以后，光照强度增加，光合速率不再增加。不再增加。有人做如下实验，将一些水生植物浸有人做如下实验，将一些水生植物浸在水族箱中，用太阳灯作为光源，通在水族箱中，用太阳灯作为光源，通过改变太阳灯与水族箱之间的距离来过改变太阳灯与水族箱之间的距离来改变光照强度，并以植物在光下单位改变光照强度，并以植物在光下单位时间内放出的气泡数（氧气量）表示时间内放出的气泡数（氧气量）表示光合速率。测得实验结果如下表：光合速率。测得实验结果如下表：光源与水族箱光源与水族箱间的距离间的距离由由75cm75cm逐渐逐渐移到移到45cm45cm由由45cm45cm逐渐逐渐移到移到15cm15cm由由15cm15cm逐渐移逐渐移到水族箱边到水族箱边单位时间内释单位时间内释放的气泡数放的气泡数几乎没有气几乎没有气泡泡气泡数量逐气泡数量逐渐增多渐增多没有明显变化没有明显变化请分析回答问题：请分析回答问题：（1）当太阳灯与水族箱的距离大于45cm时，光合作用释放的氧气量 （大、小、等）于呼吸作用吸收的氧气量。（2）当太阳灯与水族箱的距离从45cm逐渐移到15cm的过程中，光合速率变化相当于曲线图中 段的变化，此时影响光合速率的主要因素是 。（3）当太阳灯与水族箱的距离小于15cm时，此时影响光合速率主要因素可能是 。小BC光照强度CO2浓度4 4下图为植物光合作用过程图解。请回答下列问题：下图为植物光合作用过程图解。请回答下列问题：（1 1）图中色素分子分布在叶绿体的）图中色素分子分布在叶绿体的 上；上；表示表示COCO2 2的的 。（2 2）光反应的产物中，不参与暗反应的物质是）光反应的产物中，不参与暗反应的物质是 。（3 3）在光照下，若停止）在光照下，若停止COCO2 2供给，细胞内的供给，细胞内的C C3 3含量将会含量将会 。（4 4）在黑暗环境中，图中不能发生的反应是）在黑暗环境中，图中不能发生的反应是 。囊状结构薄膜囊状结构薄膜固定固定O2减少减少光反应和暗反应光反应和暗反应巩巩固固练练习习例例.科学家在研究光合作用的过程中做了如下实验科学家在研究光合作用的过程中做了如下实验.在培养在培养小球藻的试管内加入小球藻的试管内加入14C标记的标记的CO2,先先进行一定强度的光进行一定强度的光照后照后,再黑暗处理再黑暗处理,分别检测到小球藻体内的三碳化合物和分别检测到小球藻体内的三碳化合物和五碳化合物的放射性强度五碳化合物的放射性强度,得出的曲线如下图得出的曲线如下图.请据图回答请据图回答:光照光照黑暗黑暗每每种种化化合合物物放放射射性性强强度度加入加入14CO2时间时间 (s)III(1)三碳化合物和五碳化合物都是光合作用三碳化合物和五碳化合物都是光合作用 _阶段的产物阶段的产物.(2)曲线曲线I表示的是表示的是_的变化趋势的变化趋势.判断依据是判断依据是:黑暗处理黑暗处理 时时,由于光合作用的由于光合作用的_阶段终止阶段终止,不能提供不能提供_和和_,导导致小球藻内致小球藻内_积累积累.(3)理论上讲理论上讲,三碳化合物和五碳化合物的放射性出现较晚的是三碳化合物和五碳化合物的放射性出现较晚的是_.暗反应暗反应C3光反应光反应ATP【H】C3C5