能量之源-光合作用原理及应用

1、 光与光合作用 高中生物必修一2、叶绿体中的色素有哪些？分布在哪里？、叶绿体中的色素有哪些？分布在哪里？ 1主要吸收什么光？主要吸收什么光？1、叶绿体有哪些部分组成？、叶绿体有哪些部分组成？叶片中的叶肉细胞叶片中的叶肉细胞绿叶绿叶叶肉细胞叶肉细胞亚显微结构模式图亚显微结构模式图 叶绿体叶绿体亚显微结构模式图亚显微结构模式图外膜外膜内膜内膜基粒基粒内囊体膜内囊体膜基质基质叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素b叶黄素叶黄素(蓝绿色）蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（橙黄橙黄色）色）（黄（黄 色）色）（含量占（含量占3/4）（含量占（含量占1/4）叶绿体结构模式图叶绿体结构模式图基粒基粒( (色

2、素色素) )功能功能: :吸收传递转化光能吸收传递转化光能, ,用于光合作用用于光合作用.胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素a吸收：吸收： 红橙光红橙光 蓝紫光蓝紫光吸收；吸收； 蓝紫光蓝紫光 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，利用用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存能量的转化成储存能量的有有机物机物，并且释放出，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。总反应式：总反应式：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能光能叶绿体叶绿体五年以后五年以后16481648年海尔蒙特实验年海尔蒙特实验穿孔的铁板盖在花盆上，只允许气体和水进入穿孔的铁板盖在花

3、盆上，只允许气体和水进入植株植株 m = 2.5 kg植株植株 m = 82.5 kg土壤减少了土壤减少了100g结论：认为植物生长主要是吸收了水结论：认为植物生长主要是吸收了水普里斯特利实验普里斯特利实验绿色植物可以更新空气绿色植物可以更新空气,没有发现光的作用没有发现光的作用结论：植物可以更新空气结论：植物可以更新空气格 豪斯? ?格 豪斯光照一段时间光照一段时间置于暗处一段时间置于暗处一段时间结论：只有有阳光照射下植物才能更新空气结论：只有有阳光照射下植物才能更新空气结论：绿色叶片光合作用产生淀粉结论：绿色叶片光合作用产生淀粉 极极 细细 光光 束束黑暗中黑暗中光照下光照下氧由叶绿体释放

4、出来，叶绿体是光合作用的场所氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所结论：结论：第一组第一组光合作用产生的光合作用产生的O 来自于来自于H O。而而不是来自于不是来自于H18OC02H OC18O第二组第二组1800光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？实验用到了什么方法？实验用到了什么方法？ 同位素标记法同位素标记法美国卡尔文美国卡尔文用用1414C C标记标记1414COCO2 2，供小球藻，供小球藻进行光合作用，探明了进行光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C的去向，称为卡的去向，称为卡尔文循环。尔文循环。CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶

5、绿体叶绿体反应物、条件、反应物、条件、场所、生成物场所、生成物糖类糖类特殊的特殊的叶绿素叶绿素a a光反应光反应类囊体膜类囊体膜糖类等有机物糖类等有机物暗反应暗反应基质基质条件：光、 色素、 酶场所：物质变化水的光解：ATP的合成：叶绿体基粒的类囊体薄膜上H2O H+O2光、酶叶绿体中的色素ADPPi ATP光、酶叶绿体光能能量转变：ATP中活跃的化学能产物：H、O2、ATP光反应阶段光反应阶段条件： 不需光，需多种酶场所：基质中物质变化CO2的固定： CO2C5 2C3酶C3的还原：ATP中活跃的化学能C3+H (CH2O)+C5酶ATPADP+Pi能量转变：有机物中稳定的化学能产 物： C

6、H2O 、 ADP 、 Pi暗反应阶段暗反应阶段光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应阶段与暗反应阶段的比较类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中光光、色素、色素、酶酶酶酶、H 、ATP(有无光均可有无光均可)光能光能ATP中中活跃的化学能活跃的化学能糖类等有机物中糖类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能1. 水的光解水的光解1. CO2的固定的固定2. C3的还原的还原2. ADP合成合成ATP3. ATP水解水解1.下下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中B是是， 它来自于它来自于的分解。的分解。图中图中C是是，它被

7、传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的 部位，用于部位，用于 。图中图中D是是，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D所需的能量来自所需的能量来自 图中的图中的H表示表示， H为为I提供提供。光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质C3的还原的还原ATP色素吸收的色素吸收的光能光能光反应光反应H和和ATP请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？H ATP还原受阻C3 C5 CO2 固定停止C3 C5 能量变化：能量变化：最基本的物质代谢和能量代谢

8、最基本的物质代谢和能量代谢物质变化：物质变化：整个光合作用过程中的物质变化和整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？能量变化分别是什么？简单无机物简单无机物复杂有机物复杂有机物光能光能有机物中的化学能有机物中的化学能温度温度pH强度强度频率频率浇水浇水Mg2+施肥施肥空气空气中的中的浓度浓度影响影响光合作用强度光合作用强度的因素的因素1.光照光照2.CO2.CO2 2浓度浓度3.3.温度温度/PH/PH4.4.必需矿物质元素必需矿物质元素5.5.水分水分光照时间：光照时间：光照强度：光照强度： 光质：光质：白光白光 红光、蓝紫光红光、蓝紫光 绿光绿光（光的成分）（光的成分）时间越长，

9、产生的光合产物越多时间越长，产生的光合产物越多在一定光照强度范围内，增加在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。光照强度可提高光合作用速率。1 1、光合作用的原料；、光合作用的原料；2 2、植物体内各种生化反应的介质；、植物体内各种生化反应的介质；3 3、影响气孔的开闭。、影响气孔的开闭。光合作用是在酶的催化下进行的，光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性温度直接影响酶的活性在一定在一定CO2浓度范围内，增加浓度范围内，增加CO2浓度可提高光合作用速率。浓度可提高光合作用速率。增加光能利用率的方法光能利用率光能利用率提高光合提高光合作用效率作用效率光照强度、光质、日变

10、化光照强度、光质、日变化CO2浓度浓度温度温度水水矿质元素矿质元素影响光合作用的外因CO2吸收量吸收量CO2释放量释放量O光照强度光照强度呼吸速率呼吸速率真正光合速率真正光合速率净光合速率净光合速率ABC AD段代表植物的真正光合速率，段代表植物的真正光合速率， OA段代表植物的呼吸速率，段代表植物的呼吸速率， OD段代表植物的净光合速率，段代表植物的净光合速率，关系式：关系式： 真正光合速率真正光合速率 =呼吸速率呼吸速率+ +净光合速率净光合速率D光照强度光照强度mg/dmmg/dm2 2hh图中图中A A点含义：点含义： ；B B点含义：点含义： ；C C点表示：点表示： ； 光照强度为

11、光照强度为0 0，只进行呼吸作用，只进行呼吸作用光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点CO2浓度浓度应用：农作物增产措施应用：农作物增产措施（2 2）温室栽培，晴天适当增加）温室栽培，晴天适当增加 COCO2 2浓度浓度施有机肥（农家肥）施有机肥（农家肥）施用施用NHNH4 4HCOHCO3 3肥料肥料（1 1）合理密植使农田通风良好）合理密植使农田通风良好 “ “正其行，通其风正其行，通其风” ” 光合速率光合速率0 0COCO2 2浓度浓度A AB

12、BCOCO2 2发生器发生器 温度温度酶活性酶活性1 1、温度、温度NADPHNADPH、ATPATP生成量生成量暗反应暗反应（CHCH2 20 0）生成量生成量光反应光反应主主次次2 2、温度是、温度是影响气孔开闭影响气孔开闭的因素之一的因素之一温度温度应用：应用：农作物增产措施农作物增产措施晴天：晴天：白天适当升温，晚上适当白天适当升温，晚上适当 降温以保持较高的昼夜温差降温以保持较高的昼夜温差连续阴雨天：连续阴雨天：白天和晚上均降温白天和晚上均降温1 1、适时播种；、适时播种；2 2、温室栽培：、温室栽培：3 3、防止、防止“午休午休”现象现象实验假设实验假设实验步骤实验步骤实验结果实验

13、结果实验结论实验结论在一定范围内随光照强度的增强，在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强光合作用强度也增强案例：案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响实验假设实验假设实验步骤实验步骤取生长旺盛的绿叶，用打孔器取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片打出小圆片3030片。片。将小圆形叶片置于注射器内，将小圆形叶片置于注射器内， 抽拉出小圆形叶片内的气体，抽拉出小圆形叶片内的气体， 重复几次。重复几次。叶叶圆圆片片实验假设实验假设实验步骤实验步骤取生长旺盛的绿叶，用打孔器取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片打出小圆片3030片。片。将小圆形叶片置于注射器内

14、，将小圆形叶片置于注射器内， 抽拉出小圆形叶片内的气体，抽拉出小圆形叶片内的气体， 重复几次。重复几次。叶叶圆圆片片实验假设实验假设实验步骤实验步骤将气体逸出的小圆形叶片，放入将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处黑暗处盛有清水盛有清水的烧杯中待用。的烧杯中待用。取取3 3只小烧杯只小烧杯( (培养皿培养皿) )，分别倒入，分别倒入20mL20mL富含富含COCO2 2的的清水。清水。分别向分别向3 3只小烧杯中各放入只小烧杯中各放入1010片小圆形叶片，然后片小圆形叶片，然后分别对这分别对这3 3个实验装置进行强、中、弱三种光照。个实验装置进行强、中、弱三种光照。实验假设实验假设实验步骤实验步骤

15、30cm30cm60cm60cm90cm90cm观察并记录同一时间段内各实验装置观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶中小圆形叶片浮起的数量片浮起的数量。实验假设实验假设实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm实验结果实验结果实验结论实验结论A A中上浮叶圆片最多，其次是中上浮叶圆片最多，其次是B B，C C中最少。中最少。光合作用的强度受光照强度的影响，光合作用的强度受光照强度的影响，在在一定光照强度范围内一定光照强度范围内，随光照强度升高，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。光合作用速率逐渐增强。CO2 +H2O光能光能叶绿体叶绿体（CH2O）+O2原料原料条件

16、条件产物产物增加增加COCO2 2 浓度浓度增加水分供给增加水分供给延长光照时间延长光照时间控控 制制 温温 度度增强光照强度增强光照强度增加光照面积增加光照面积增加矿质元素增加矿质元素1 1 若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A.A.昼夜恒温昼夜恒温25 25 B. B.白天温度白天温度2525，夜间温度，夜间温度1515 C. C.昼夜恒温昼夜恒温15 15 D. D.白天温度白天温度3030，夜间温度，夜间温度1515 D2 2 用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光

17、照相同的时间后，罩内相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O O2 2最少的是最少的是 A A绿色罩绿色罩 B B红色罩红色罩C C蓝色罩蓝色罩 D D紫色罩紫色罩A3 3 下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A A、增大、增大O O2 2浓度浓度 B B、增大、增大COCO2 2浓度浓度 C C、增强光照、增强光照 D D、调节室温、调节室温A化能合成作用化能合成作用自养生物自养生物 以以光光为能源，以为能源，以CO2和和H2O（无机物无机物）为原料合成）为原料合成糖类（糖类（有机物有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量），糖类中储存着由光能转换

18、来的能量。例如。例如绿色植物绿色植物。异养生物异养生物 只能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生来维持自身的生命活动。例如命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌人、动物、真菌及大多数的细菌。化能合成作用化能合成作用 利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量无机物氧化时所释放的能量来来制造有机物。少数的制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌细菌，如硝化细菌。光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光能、化学能）所需的能量来源不同（光能、化学能）（四）化能合成作用（四）化能合成作用 自然界中的某些细菌，能够利用环境中的自然界中的某些细

19、菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。机物，这种合成作用称化能合成作用。 2NH2NH3 3 + 3O+ 3O2 2 硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO2 2 + 2H+ 2H2 2O + O + 能量能量2HNO2HNO2 2 + O+ O2 2硝化硝化细菌细菌2HNO2HNO3 3 + + 能量能量COCO2 2 + H+ H2 2O O硝化细菌硝化细菌（CHCH2 2O O ）+ O+ O2 21 1、某科学家用含有、某科学家用含有1414C C的的COCO2 2来追踪光合作用中的来追踪光合作用

20、中的C C原子，原子，1414C C的转移途径是（的转移途径是（ ） A A、COCO2 2 叶绿体叶绿体 ATPATP B B、COCO2 2 叶绿素叶绿素 ATPATP C C、COCO2 2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、COCO2 2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D2 2、在光合作用过程中，能量的转移途径是、在光合作用过程中，能量的转移途径是A A、光能、光能 ATP ATP 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 B B、光能、光能 叶绿素叶绿素 ATP ATP 葡萄糖葡萄糖 C C、光能、光能 叶绿素叶绿素 COCO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP COATP CO2 2 葡萄糖

21、葡萄糖 B3 . 一株绿色植物在单位时间内一株绿色植物在单位时间内,使光合产物最多的使光合产物最多的 光照是光照是 ( ) A.红光红光 B.蓝紫光蓝紫光 C.绿光绿光 D.白光白光D4.4.光反应的主要产物是下列哪一组光反应的主要产物是下列哪一组 ( )( ) A.H A.H、ATPATP、O O2 2 B.H B.H、ADPADP、H H2 2O O C.H2 C.H2、ADPADP、O O2 2 D.H D.H、ADPADP、O2O2A5 . 光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段光合作用可分为光反应和暗反应两个阶段,下列下列 叙述正确的是叙述正确的是 ( ) A.光反应不要酶光反应不要酶

22、 , 暗反应需要多种酶暗反应需要多种酶 B.光反应储存能量光反应储存能量 , 暗反应消耗能量暗反应消耗能量 C.光反应固定光反应固定CO2 , 暗反应还原暗反应还原CO2 D.光反应消耗水光反应消耗水 , 暗反应消耗暗反应消耗ATPD6 6将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C0C02 2条件下条件下。如果将环境中。如果将环境中C0C02 2含量突然降至极低水平，此时叶肉含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的细胞内的C C3 3化合物、化合物、C C5 5化合物和化合物和ATPATP含量的变化情况依含量的变化情况依次是次是A. A. 上升；下降；上升上升；下降；上升 B. B. 下降；上升；下降下降；上升；下降 C. C. 下降；上升；上升下降；上升；上升 D. D. 上升；下降；下降上升；下降；下降C7、光合作用过程中