高中生物光合作用

1、生物的新陈代谢植物的新陈代谢 植物的光合作用 植物的呼吸作用 植物对水分的吸收利用 植物的矿质营养光合作用：光合作用：光合作用的发现光合作用的发现光合作用的过程光合作用的过程光合作用条件：光、色素、酶、温度、原料等光合作用条件：光、色素、酶、温度、原料等光合作用场所光合作用场所光合作用实质光合作用实质光合作用意义光合作用意义练习题练习题光合作用的发现光合作用的发现18世纪中期世纪中期 以前：以前：植物植物所需所需营养物质营养物质都从土壤中获得都从土壤中获得,与空气无关与空气无关.1771年：年：英国普里斯特利实验指出英国普里斯特利实验指出植物可以更新空气植物可以更新空气.1864年年:德国萨克

2、斯实验证明德国萨克斯实验证明绿色叶片在光合作用中产绿色叶片在光合作用中产生了淀粉生了淀粉.1880年年:德国恩格尔曼实验证明德国恩格尔曼实验证明,氧是由叶绿体释放氧是由叶绿体释放出来的出来的,叶绿体是绿色植物进行光合作用的叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所场所.20世纪世纪30年代：年代：:美国鲁宾和卡门实验证明美国鲁宾和卡门实验证明光合作用释放的氧光合作用释放的氧全部来自水全部来自水.什么是光合作用？什么是光合作用？ 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转化成 储存着能量的储存着能量的有机物有机物，并且释放出，并

3、且释放出氧氧 的过程。的过程。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）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（含量占（含量占3/4）（含量占（含量占1/4）外膜内膜基质基粒叶绿体中的色素叶绿体中的色素叶绿体结构模式图叶绿体结构模式图(色素色素)功能功能:吸收吸收传递传递转化转化光能光能,用于用于光合光合作用作用.胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素a1、光合作用的场所、光合作用的场所 叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体中的色中的色素素光合作用的过程光合作用的过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段光能光能co22c3H2O水在光下分解水在光下分解C5AT

4、PADP+Pi酶酶供能供能H供氢供氢O2 固固 定定还还 原原多种酶多种酶参加催化参加催化(CH2O)光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：光能在叶绿体中的转换分为三个步骤：光能转化为电能光能转化为电能电能转化为活跃的化学能电能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能。活跃的化学能转化为稳定的化学能。光反应光反应暗反应暗反应光能转化为电能光能转化为电能叶绿体内类囊体薄膜上的叶绿体内类囊体薄膜上的四种色素可分类两类：四种色素可分类两类：绝大多数的叶绿素绝大多数的叶绿素a a和全部叶和全部叶绿素绿素b b、叶黄素、胡萝卜素是吸、叶黄素、胡萝卜素是吸收光能

5、的色素；收光能的色素；(B(B色素色素) )少数处于特殊状态的叶绿素少数处于特殊状态的叶绿素a a (A(A色素色素) )是将光能转化为电能的是将光能转化为电能的色素。色素。当光能被色素吸收并传递给特殊当光能被色素吸收并传递给特殊的叶绿素后，这种转化就开始了。的叶绿素后，这种转化就开始了。光能被色素吸收并传递给特殊的叶绿素光能被色素吸收并传递给特殊的叶绿素a a，这些叶绿素，这些叶绿素a a被激发，失去一对电子。被激发，失去一对电子。这一对电子经一系列物质这一对电子经一系列物质(D(D物质物质) )的传递的传递, ,最后传递到最后传递到NADPNADP+ +( (辅酶辅酶),),得到一对电子得

6、到一对电子的的NADPNADP+ +从溶液中得到一个从溶液中得到一个H H+ +成为成为NADPH(NADPH(还还原型辅酶原型辅酶)。失去一对电子的叶绿素失去一对电子的叶绿素a a具有强氧化性。从水分子具有强氧化性。从水分子中夺取电子恢复到初始状态。水则分解为中夺取电子恢复到初始状态。水则分解为O O2 2和和H H+ +。在光下，通过极少数叶绿素在光下，通过极少数叶绿素a a源源不断地失去电子源源不断地失去电子和夺取电子，形成连续的电子流和夺取电子，形成连续的电子流( (电流电流),),光能转化成了光能转化成了电能。水和电能。水和NADPNADP+ +则不断地转化为则不断地转化为O O2

7、2和和NADPHNADPH。光能转化为活跃的化学能光能转化为活跃的化学能光能转化为电能的同光能转化为电能的同时，得到电子的时，得到电子的NADPNADP+ +还原成为还原成为NADPHNADPH，ADPADP与与PiPi合成合成ATPATP，将电能，将电能转化为活跃的化学能转化为活跃的化学能贮存起来。贮存起来。NADPNADP+ + + 2e + H + 2e + H+ + NADPHNADPHADP + Pi ADP + Pi ATPATP酶酶酶酶H H2 2O O物质物质处于特殊处于特殊状态下的状态下的叶绿素叶绿素物质物质2e2eNADPNADP+ +2e2e光能光能H H+ + + O

8、+ O2 2NADPHNADPHADP + PiADP + PiATPATPH H2 2O O物质物质处于特殊处于特殊状态下的状态下的叶绿素叶绿素物质物质2e2eNADPNADP+ +2e2e光能光能H H+ + + O + O2 2NADPHNADPHADP + PiADP + PiATPATP2e2e2e2e光能光能H H+ + + O + O2 2NADPHNADPHADP + PiADP + PiATPATP活跃化学能转化为稳定化学能活跃化学能转化为稳定化学能在叶绿体基质中，在叶绿体基质中，COCO2 2与基质中的与基质中的C C5 5结合形成结合形成C C3 3，在有关酶的催化下，接

9、受在有关酶的催化下，接受ATPATP和和NADPHNADPH释放的能量并被释放的能量并被NADPHNADPH还原，形成糖类等富含能量的有机物，将活跃还原，形成糖类等富含能量的有机物，将活跃的化学能转化为稳定的化学能贮存在有机物中。的化学能转化为稳定的化学能贮存在有机物中。光合作用的过程光合作用的过程 C C3 3 植物和植物和C C4 4植物植物 1、C3 指的是_， C4 指的是_。 2、C3 植物指的是_ 3、C4 植物指的是_ _光合作用中光合作用中COCO2 2中中C C首先转移到首先转移到C C4 4中，然后才转中，然后才转移到移到C C3 3中的植物。中的植物。光合作用光合作用CO

10、CO2 2中中C C只被只被C C5 5固定转移到固定转移到C C3 3中的植物。中的植物。三个碳原子的化合物三个碳原子的化合物含四个碳原子的草酰乙酸含四个碳原子的草酰乙酸 C C3 3 植物和植物和C C4 4 植物的概念植物的概念C C3 3植物叶片结构植物叶片结构C C4 4植物叶片结构植物叶片结构水稻、小麦等大多数植物在暗反应中，水稻、小麦等大多数植物在暗反应中，一个一个COCO2 2被一个被一个C C5 5固定后形成两个固定后形成两个C C3 3化化学物，因此叫学物，因此叫C C3 3植物。植物。甘蔗、玉米、高梁、苋菜等少数植物甘蔗、玉米、高梁、苋菜等少数植物在暗反应中，一个在暗反应

11、中，一个COCO2 2首先被一个磷酸首先被一个磷酸丙酮酸固定形成丙酮酸固定形成C C4 4化学物，然后化学物，然后C C4 4化合化合物分解出物分解出COCO2 2再与再与C5C5结合形成两个结合形成两个C C3 3化化合物，因此叫合物，因此叫C C4 4植物。植物。含有含有“花环状花环状”环绕在维管束环绕在维管束鞘细胞外鞘细胞外含有无含有无基粒的基粒的叶绿体叶绿体大大含有含有排列疏松排列疏松不含不含小小C C4 4 植物植物C C3 3 植物植物叶绿体叶绿体排排 列列叶绿体叶绿体细胞大小细胞大小叶肉细胞维管束鞘细胞比较比较类型类型多种酶参加催化 C C3 3途径和途径和C C4 4途径途径

12、1、 C4植物光合作用特点示意图叶肉细胞中的叶绿体维管束鞘细胞中的叶绿体CO2C4C4CO2C3（PEP）（CH2O）NADPHNADP+ADP+PiATP C3 （丙酮酸）ADP+PiATP 2C3C52、C3植物和C4植物光合作用途径比较C3途径途径C4途径途径维管束鞘细维管束鞘细胞叶绿体胞叶绿体叶肉细胞叶绿体叶肉细胞叶绿体维管束鞘细胞叶维管束鞘细胞叶绿体绿体C4、2C3PEP（ C3 ） C5C3途径途径叶肉细胞叶叶肉细胞叶绿体绿体叶肉细胞叶绿叶肉细胞叶绿体体2C3C5C4植物C3植物暗反应暗反应途径途径C C3 3还原还原的场所的场所COCO2 2固定固定的场所的场所COCO2 2固定

13、固定后产物后产物COCO2 2的受体的受体项目种类 C C4 4植物先利用植物先利用PEPPEP与与COCO2 2结合成结合成C4C4化合物，然后化合物，然后C C4 4化化合物再分解将合物再分解将COCO2 2释放出来。这一变化有什么意义呢？释放出来。这一变化有什么意义呢？ 原来，原来，PEPPEP与与COCO2 2有很高的亲和力，它可以将大气中有很高的亲和力，它可以将大气中浓度很低的浓度很低的COCO2 2固定下来，再集中到叶绿体中供暗反应利固定下来，再集中到叶绿体中供暗反应利用。使植物具有更高的利用用。使植物具有更高的利用COCO2 2进行光合作用的能力，提进行光合作用的能力，提高了生物

14、的适应性。高了生物的适应性。注意注意:光反应和暗反应是一个整体光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系二者紧密联系,缺一不可缺一不可。光反应是暗反应的基础，光反应阶光反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量段为暗反应阶段提供能量（ATP）和还原剂和还原剂H；暗反应阶段产生的暗反应阶段产生的ADP和和Pi为光反为光反应阶段合成应阶段合成ATP提供原料。提供原料。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项目项目光反应阶段光反应阶段 暗反应阶段暗反应阶段场所场所条件条件物质变化物质变化能量变化能量变化基粒基粒(囊状结构的薄膜上囊状结构的薄膜上)叶绿体基质中叶绿体基质中需光需光

15、,色素和酶色素和酶不需光和色素不需光和色素;需多种酶需多种酶2H2O 光光 4H+O2CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3C3的还原：的还原：2C3 （CH2O） H，ATP酶光能转变为活泼的化光能转变为活泼的化学能，储存在学能，储存在ATP中中光光ADP+Pi ATP酶酶ATP中活泼的化学能转化为糖中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能类等有机物中稳定的化学能NADPNADP+ + + 2e + H + 2e + H+ + NADPHNADPH酶酶光合作用的反应式：光合作用的反应式：光能光能叶绿体叶绿体CO2+H2O* （CH2O）+O*2光合作用的实质光合作用的实质物质物质上

16、把上把CO2和和H2O转变成有机物转变成有机物能量能量上把光能转变成上把光能转变成有机物中的化学能有机物中的化学能最基本的物质代谢和能量代谢最基本的物质代谢和能量代谢光合作用的意义：光合作用的意义：1、光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生、光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生 存提供了存提供了物质物质来源和来源和能量能量来源。来源。（最基本的物质和能量代谢）（最基本的物质和能量代谢）2、光合作用维持大气中、光合作用维持大气中O2和和CO2含量的相对稳定。含量的相对稳定。3、对生物的进化具有重要作用。、对生物的进化具有重要作用。30亿亿20亿年前，蓝藻制造亿年前，蓝藻制造O2，使进行有氧

17、呼吸的生物得以，使进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。发生和发展。O2可形成可形成O3，可滤去紫外线，减轻其对生物的破坏，使水生生，可滤去紫外线，减轻其对生物的破坏，使水生生物开始逐渐在陆地生活，进而形成广泛分布的各种动植物。物开始逐渐在陆地生活，进而形成广泛分布的各种动植物。 提高农作物的光合作用效率提高农作物的光合作用效率 指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。作用中吸收的光能的比值。1、光合作用效率：2、光合作用反应式： CO2+H2O（CH2O）+ O2光能叶绿体3、提高光合作用效率（2 2）从

18、光合作用的条件看：）从光合作用的条件看： 增加光照，控制光照强弱（阳生植物和阴生植物）。增加光照，控制光照强弱（阳生植物和阴生植物）。 增加矿质元素的供应。增加矿质元素的供应。 控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜晚适当降低温度。控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜晚适当降低温度。（1 1）从光合作用的原料看：）从光合作用的原料看： 增加作物周围二氧化碳浓度（措施）。增加作物周围二氧化碳浓度（措施）。 合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。=有机物中的能量有机物中的能量吸收的光能吸收的光能影响光合作用的因素影响光合作用的因素

19、1，光照（主要影响光反应），光照（主要影响光反应）光照强度光照强度a2b2b1a1阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物真光合速率真光合速率=表观光合速率表观光合速率+呼吸速率呼吸速率光照时间光照时间光照面积光照面积c1c20-1-324光合速率光合速率光照强度光照强度CO2吸收量表示吸收量表示ABb1213b2437一册一册P57小字小字 ？强度相同的单质光照射同一植物光强度相同的单质光照射同一植物光合作用效率最强的是：合作用效率最强的是：？如果上述情况下再加上白光，则？如果上述情况下再加上白光，则光合效率最强的是：光合效率最强的是：2、温度（主要影响暗反应）：、温度（主要影响暗反应）：最低温度最

20、低温度最适温度最适温度ABC光合作用强度光合作用强度温度温度最高温度最高温度温度通过影响酶的活性来影响光合作用过程温度通过影响酶的活性来影响光合作用过程3、CO2（影响暗反应）（影响暗反应）光合作用强度光合作用强度CO2浓度浓度C5CO22C3（CH2O)ATPH多种酶多种酶参加催化参加催化光照停止、光照停止、CO2 不变不变光照不变、光照不变、CO2浓度减低浓度减低C3C5C3C54、矿质元素、矿质元素膜结构、膜结构、ATP、叶绿素、酶和蛋白质的组成元素、叶绿素、酶和蛋白质的组成元素；（DNA 、RNA的组成元素）的组成元素）膜结构、膜结构、ATP、NADP、（、（DNA 、RNA的组成元素

21、）的组成元素）叶绿素的组成成分及其合成酶的活化剂叶绿素的组成成分及其合成酶的活化剂5、水分、水分光合作用的原料光合作用的原料蒸腾作用，影响气孔开闭，从而影响蒸腾作用，影响气孔开闭，从而影响CO2的吸收的吸收N:P：Mg、Fe：光合效率光合效率时间3610131418夏日某晴朗一天植物光合作用日变化曲线夏日某晴朗一天植物光合作用日变化曲线巩固练习 1、光合作用中，糖类是在、光合作用中，糖类是在 阶段形成的，阶段形成的，O2是在是在 阶段形成的，阶段形成的，ATP是在是在 阶段形阶段形成的。成的。 2、某科学家用含有、某科学家用含有14C的的CO2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C原原子，这种

22、子，这种C原子的转移途径是（原子的转移途径是（ ） A、CO2 叶绿体叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素叶绿素 ATP C、CO2 乙醇乙醇 糖类糖类 D、CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应D3、在光合作用中，需消耗、在光合作用中，需消耗ATP的是（的是（ ）A、三碳化合物的还原、三碳化合物的还原 B、CO2的固定的固定 C、水在光下分解、水在光下分解 D、 叶绿素吸收光能叶绿素吸收光能4、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物质是（质是（ ）A、H和和ATP B、H和和O2C、O2和和ATP D、H和和H2OAA

23、5、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时的水中，过一段时间后，分析间后，分析18O放射性标记，最先（放射性标记，最先（ ）A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现 6、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、光能、光能 ATP 葡萄糖葡萄糖 B、光能、光能 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 C、光能

24、、光能 CO2 葡萄糖葡萄糖D、光能、光能 葡萄糖葡萄糖 淀粉淀粉 DA7、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（这是由于（ ） A、水分产生的、水分产生的H数量不足数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的、叶绿体利用的光能合成的ATP不足不足 C、空气中、空气中CO2量相对增多，而起抑制量相对增多，而起抑制 作用作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少、暗反应中三碳化合物产生的量太少8、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、增大、增大O2浓度浓度 B、增大、增大CO2浓度浓度 C、增强光照、增强光照 D、调节