光合作用的原理和应用.ppt

2.叶绿体的功能 下图是恩格尔曼的实验示意图，据图思考：,极细光束照射,完全曝光,(1)恩格尔曼的实验中好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中，说明氧气是由 在光照条件下释放出来的。 (2)在叶绿体的 中，含有多种进行光合作用的酶，说明光合作用的有关生化反应在 中进行。 (3)据此推断：叶绿体是绿色植物进行 的场所。,光合作用,叶绿体,类囊体和基质,叶绿体,美国科学家恩吉尔曼的实验,1为什么选用水绵做为实验材料？ 2为什么选用黑暗并且没有空气的环境？ 3为什么先用极细光束照射水绵，而后又让水绵完全曝露在光下？,因为水绵不仅有细而长的带状叶绿体，而且螺旋分布于细胞中，便于进行观察和分析研究。,先用极细光束，用好氧细菌检测，能准确判断水绵细胞中释放氧的部位；后用完全曝光的水绵与之做对比，从而证明了实验结果完全是光照引起的，并且氧是由叶绿体释放出来的。,为了排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性。,二 光合作用的原理和应用,第五章 细胞的能量供应和利用,第4节 能量之源光与光合作用,人们对光合作用的认识是一个漫长的渐进的过程，请阅读教材，完成下面内容，理解光合作用的实质。,（一）光合作用的探究历程,结论：水分是植物建造自身的原料。,17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验,结论：植物可以更新空气,1.普利斯特利的实验 (1)实验过程 点燃的蜡烛与绿色植物，密闭蜡烛不易熄灭。 小鼠与绿色植物，密闭小鼠不易窒息。,(2)实验结论：植物可以 因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。 (3)不足之处：没有考虑到 的影响。实验缺少 ，说服力不强。,更新,光照,空白对照,1779年，荷兰的英格豪斯,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。,到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。,水,二氧化碳,氧气,光,？,光能,化学能,储存在什么物质中？,德国梅耶,2.英格豪斯的实验 (1)实验过程：500多次植物更新空气的实验。 (2)实验结论：只有在 下，植物的 部分才能更新空气。 (3)不足之处：没有阐明植物吸收和释放的气体的本质，后来人们才明确植物在光下放出的是 ，吸收的是 。 3.梅耶 根据能量守恒定律推理，植物把 能转换成 能储存起来。,化学,阳光照射,绿叶,氧气,二氧化碳,光,4.萨克斯的实验 (1)实验过程,(2)实验结论：光合作用的产物除氧气外，还有 。 (3)实验讨论 把绿叶先在暗处放置24小时的目的是_ _。 该实验如何形成对照的？ 答案 树叶一半遮光，一半曝光，形成了对照。 本实验除上述结论外，还证明了 。,光合作用需要光照,淀粉,消耗掉叶片中原有的淀粉，防止干扰实验结果,第一组,光合作用产生的O2来自于H2O。,H2180,C02,H20,C18O2,第二组,1802,02,美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）,结论,5.鲁宾和卡门的实验 (1)实验过程,(2)实验结论：光合作用释放的氧气来自 。 (3)该实验能否同时用8O标记H2O和CO2，然后检测产生氧气中的放射性？ 答案 不行。无法确定放射性是来自H218O，还是C18O2。,水,美国卡尔文,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。,6.卡尔文的实验 (1)实验过程：用 标记CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪其放射性。 (2)实验结论：探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即 循环。,卡尔文,14C,7.根据上述探究总结光合作用的概念 (1)场所： 。 (2)能量来源： 。 (3)反应物： 。 (4)产物： 。 (5)实质：合成 ，储存 。 (6)反应式： 。,能量,叶绿体,光能,二氧化碳和水,有机物和氧气,有机物,归纳提炼,产物是葡萄糖的光合作用反应式(标明了各元素的去向),H2O,类囊体膜,酶,光反应阶段,光、色素、酶,叶绿体内的类囊体薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为ATP中活跃的化学能,场所：,条件：,能量变化,物质变化,进入叶绿体基质，参与暗反应,供暗反应使用,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,叶绿体基质 多种酶,糖类,卡尔文循环,暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,H 、ATP、酶,场所：,条件：,能量变化,物质变化,CO2,五碳化合物 C5,CO2的固定,三碳化合物 2C3,叶绿体基质 多种酶,糖类,H,（二）光合作用的过程,光合作用是一个非常复杂的过程，包括一系列的化学反应，下图是光合作用的图解，结合该图和教材内容分析：,1.写出各种物质的名称或者符号 ； ； ； ； ； ； 。 2.写出反应过程的名称 ： ；： ；： ；： ；： 。,C3的还原,叶绿体中的色素,O2,H,ATP,2C3,CO2,(CH2O),光反应,暗反应,水的光解,CO2的固定,3.光合作用的过程 (1)光反应 场所：在 上进行。 条件：必须有 、叶绿体中的 和酶。 过程 能量转变：光能 中活跃的化学能。,ATP,ATP,类囊体的薄膜,光,色素,H,O2,(2)暗反应 场所：在 中进行。 条件：需要多种酶参与。 过程,(CH2O),叶绿体基质,C5,2C3,能量转变：ATP中 的化学能 中稳定的化学能。,(CH2O),活跃,4.光反应和暗反应的联系 光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系。光反应为暗反应提供 和 ；暗反应为光反应提供 和 。,Pi,H,ATP,ADP,多种环境因素对光合作用有着重要的影响，其中光照的影响最为重要。 1.光合作用强度的表示方法,一 探究光照强弱对光合作用强度的影响,O2,CO2,（三）光合作用原理的应用,2.探究光照强弱对光合作用强度的影响 (1)实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多。,(2)实验流程 打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出 (直径1 cm) 抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶 片内气体(O2)等 小圆形叶片沉水底：将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗 处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部 沉到水底,强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入20 mL富含 的清水，各放入10片小圆形叶片， 用强、中、弱三种光照分别照射 观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量 (3)实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量 ，说明在一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度 。,不断增强,CO2,越多,3.结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分析：,(1)说出各点代表的生物学意义 A点：光照强度为 ，只进行 。 B点：光合作用强度 呼吸作用强度，为光补偿点。 C点：是光合作用达到 值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。,最大,零,细胞呼吸,等于,(2)说出各线段代表的生物学意义 OA段： 强度。 AB段：随光照增强，光合作用增强，但仍比呼吸作用弱。 BD段：_ _。 DE段：_ _。,光合作用强度继续随光照强度的增强而增加，而且光合作用强度大于呼吸作用 光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加,呼吸作用,归纳提炼,1.除了光照强度对光合作用有一定影响外，光谱成分也对光合作用强度有影响。红光和蓝紫光有利于光合作用，绿光不适合光合作用。太阳光中各种色光均衡，对植物最有利。 2.光合作用速率或称光合作用强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行光合作用生成有机物的量(通常用释放多少O2或消耗多少CO2来表示)。包括表观（净）光合作用速率和真正（实际）光合作用速率，它们和光照强度的关系如下图：,活学活用,1.通过实验测得一片叶子在不同光照强度下CO2吸收和释放的情况如图1所示。图2所示细胞发生的情况与图1曲线中AB段(不包括A、B两点)相符的一项是( ),二 其他环境因素对光合作用强度的影响、光合作用原理的应用,1.除光照外，其他环境因素也会影响光合作用 (1)温度：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度，据此请在坐标系中画出温度和光合作用强度的关系曲线(一般植物的适宜温度在35 左右)。,(2)二氧化碳浓度 在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而 ；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也 。 (3)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响 的合成；缺少Mg会影响 的合成。,叶绿素,增加,不再增加,ATP,内部因素对光合作用也有着重要的影响，主要包括色素的种类和含量、酶的数量、C5的含量等。如叶龄对叶片光合能力的影响就是内部因素综合作用的结果。,小贴士,(4)多因素对光合速率的影响,图甲中，当光照强度低于P点时，三条曲线重合，说明此时限制光合速率的因素是 ；当光照强度高于Q点时，此时限制光合速率的因素主要是 。 综合上述坐标曲线可知：P点之前时，限制光合速率的因素应为 所表示的因素，随其不断加强，光合速率不断提高。当到Q点之后时，要想提高光合速率，可采取适当提高 。,除横坐标之外的其他因素,光照强度,温度,横坐标,2.将下列生产实例和利用的光合作用原理连接起来,提高农作物光合作用强度的措施,1、适当提高光照强度、延长光照时间,3、适当提高CO2浓度,4、白天适当提高温度，晚上适当降温,5、适当增加植物体内的含水量,6、适当增加N、Mg等元素的含量,2、合理密植,（四）化能合成作用 (1)自养生物和异养生物 自养生物：绿色植物等能将 等无机物合成糖类等有机物的生物称为自养生物。 异养生物：人、动物、真菌和大多数的细菌，只能利用现成的 来维持自身的生命活动，属于异养生物。,有机物,二氧化碳和水,(2)化能合成作用 自然界中少数种类的细菌，能够利用体外环境中的某些_氧化时所释放的 来制造 ，这种合成作用叫做化能合成作用，这些细菌也属于 生物。 实例：硝化细菌 硝化细菌能 过程中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。,利用氨氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸,无机物,能量,有机物,自养,2.一般来说，光照增强，光合作用增强。但在夏天光照最强的中午，光合作用反而下降。其原因是( ) A.蒸腾作用太强，体内水分不足 B.酶的活性降低 C.气孔关闭，氧释放不出，抑制光反应 D.气孔关闭，CO2不足 问题导析 光照增强 作