第四节能量之源---光与光合作用

1、第四节第四节能量之源能量之源-光与光合作用光与光合作用1 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构2 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用(一一)捕获光能的色素捕获光能的色素1、能量的最终来源：、能量的最终来源：2、捕获光能的色素：、捕获光能的色素：几乎全部几乎全部来源来来源来光能光能1）叶绿体中色素种类：）叶绿体中色素种类：2）色素对光的吸收：）色素对光的吸收：哪四种？含量哪四种？含量? 顔色？顔色？光光700400红光红光蓝紫光蓝紫光叶绿体中色素吸收光谱叶绿体中色素吸收光谱700700400400绿叶绿叶光光700400红光红光蓝紫光蓝紫光蓝紫光蓝紫光- 红光红光叶绿素叶绿素a叶绿素叶

2、绿素b(二二)叶绿体的结构叶绿体的结构1、分布：、分布：2、结构特点、结构特点 保证叶绿体保证叶绿体相对独立相对独立进行代谢活动进行代谢活动由由类囊体类囊体堆叠而成，增大膜面积，堆叠而成，增大膜面积，有利于有利于酶酶和和色素色素的附着。的附着。有有DNA、光合作用、光合作用酶酶植物植物的的叶肉细胞叶肉细胞和和幼嫩的茎幼嫩的茎光合作用的场所光合作用的场所3、功能：、功能：1）双层膜：）双层膜：2）基粒：基粒： 3）基质：基质： 极极 细细 光光 束束黑暗中黑暗中光照下光照下恩格尔曼实验示意图恩格尔曼实验示意图结结论论带状叶带状叶绿体绿体细胞质细胞质基质基质1)光光是光合作用的是光合作用的条件条件

3、;2)氧气氧气是由是由叶绿体叶绿体释放出来的释放出来的;3)叶绿体叶绿体是进行光合作用的是进行光合作用的场场所所（一）光合作用的探究过程（一）光合作用的探究过程是指绿色植物通过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有储存着能量的有机物机物，并且释放出，并且释放出氧氧的过程。的过程。1、定义：、定义：2、发现过程、发现过程(书书P101)二、光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用场所场所条件条件原料原料产物产物产物产物？蜡烛不熄灭蜡烛不熄灭小鼠不会死亡小鼠不会死亡1 1、普里斯特利实验、普里斯特利实验结论结论：植物能更新空气（

4、能产生氧气）植物能更新空气（能产生氧气）ABC不易熄灭不易熄灭易易熄灭熄灭2、英格豪斯的实验、英格豪斯的实验AB结论：结论：光光是植物光合作用的是植物光合作用的条件条件1）饥饿饥饿/暗暗处理处理(消耗掉叶片内储存的淀粉消耗掉叶片内储存的淀粉)光合作用能光合作用能产生产生淀粉，淀粉，需要需要光。光。3 3、萨克斯实验、萨克斯实验2）对照对照处理处理3）脱绿脱绿处理处理（酒精水浴加热溶解色素酒精水浴加热溶解色素）4）加）加碘液碘液5）观察现象）观察现象6）结论）结论过过程程结结果果4 4、鲁宾和卡门实验、鲁宾和卡门实验结论：结论： 释放的释放的氧气氧气来自来自水水方法：方法：同位素标记法同位素标记

5、法（追踪物质的运行追踪物质的运行和变化过程）和变化过程）例例1.下图是小球藻进行光合作用示意图，图中下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质物质A与物质与物质B的分子量之比是（的分子量之比是（ ）C18O2AH2OCO2BH218O光照光照射下射下的小的小球藻球藻A： B： ：例例2在光合作用实验中，如果所用的水中有在光合作用实验中，如果所用的水中有0.20%的水分子含的水分子含18O，二氧化碳中有，二氧化碳中有0.68%的二氧的二氧化碳分子含化碳分子含18O，那么，植物进行光合作用释放的，那么，植物进行光合作用释放的氧气中，含氧气中，含18O的比例为的比例为 （ ） A 0.20% B 0.

6、44% C 0.64% D 0.88%A A色素与酶色素与酶ADP+PiATP酶酶供能供能供氢供氢酶酶还原还原CO22C3固定固定C5多种酶多种酶参与参与光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段O2H2OH水在光下水在光下分解分解（二）光合作用的过程（二）光合作用的过程(CH(CH2 2O)O)糖类糖类H2O基粒基粒基质基质条条 件件 物质变化物质变化能量变化能量变化总反应式总反应式实实 质质类囊体薄膜类囊体薄膜上上(基粒基粒)叶绿体基质叶绿体基质中中（1）水的光解）水的光解(2) ATP形成形成ADP+Pi+光光能能 ATP 酶酶2H2O O2 + H（1） CO2的固定的固定CO2 +C5

7、 2C3酶酶（2）C3的还原的还原C3 (CH2O)酶酶ATP, H光光，色素色素，酶酶许多有关的许多有关的酶酶ATP的的活跃化学能活跃化学能转变成转变成(CH2O)中的中的稳定化学能稳定化学能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATP和和H，暗反应为光反应补充，暗反应为光反应补充ADP、Pi。 没有光反应就没有暗反应，反之依然。没有光反应就没有暗反应，反之依然。CO2+H2O* (CH2O) +O2* 光能光能叶绿体叶绿体反应部位反应部位光能光能转变成转变成ATP中的中的活跃化活跃化学能学能联联 系系思考：晚上能进行暗反应吗？思考：晚上能进行暗反应吗？无机物无机物 有机物，光能有机物，光能

8、化学能化学能思考：光合作用中思考：光合作用中H、C、O元素的转移途径元素的转移途径H H2 2O O中中H H的转移途径：的转移途径：H2 2O中中O的转移途径：的转移途径： CO2 2中中C、 O的转移：的转移：H2OH（CH2O）CO2C3（CH2O）H2OO2 CO2 + H2O* 光能光能叶绿体叶绿体（CH2O） + O2* 同位素标记法同位素标记法示踪示踪元素的转移途径元素的转移途径三、光照、三、光照、 CO2浓度变化对光合作用中浓度变化对光合作用中H、ATP、C3、C5及（及（CH2O）的影响）的影响(CH(CH2 2O)O)糖类糖类色素与酶色素与酶ADP+PiATP酶酶供能供能供

9、氢供氢酶酶还原还原CO22C3固定固定C5多种酶多种酶参与参与光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段O2H2OH水在光下水在光下分解分解2、其它条件适宜、其它条件适宜归纳：归纳：1、C3与与C5成成负相关负相关关系关系光光C3（CH2O）光光C3（CH2O）C3（CH2O）C3（CH2O）CO2CO2四、光合作用与呼吸作用的关系四、光合作用与呼吸作用的关系1 1从物质和能量的变化上来看，是正好相反的两从物质和能量的变化上来看，是正好相反的两个过程，但它们并个过程，但它们并不是简单的逆转不是简单的逆转。 光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用 区区 别别场所场所 条件条件 物质变化物质变化 能量变化

10、能量变化 联联系系叶绿体叶绿体细胞质基质、细胞质基质、线粒体线粒体光、色素等光、色素等酶酶光能光能 化学能化学能无机物无机物 有机物有机物有机物有机物 无机物无机物化学能化学能 其它能量其它能量光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用O2、有机物、有机物CO2、能量、能量2H的来源和去路（）光合作用：来源于 ，用于 _，形成 。呼吸作用：来源于 ，用于 _，形成 。 水的光解水的光解还原还原C3葡萄糖葡萄糖葡萄糖和丙酮酸的分解葡萄糖和丙酮酸的分解还原还原O2水水3、 ATP的来源和去路的来源和去路光合作用：光合作用：来源于 ，用于 ；呼吸作用：来源于 ，用于 _。 光反应阶段光反应阶段还原还原C3有氧

11、呼吸有氧呼吸三个阶段三个阶段各项生命各项生命活动活动1 1、温度：、温度：暗反应是酶促反应暗反应是酶促反应五、影响光合作用因素五、影响光合作用因素思考思考1：AB段、段、B点、点、BC段含义？段含义？思考思考2：温度由：温度由A升为升为B与由与由C降为降为B,光合作用光合作用强度如何变化？强度如何变化？应用：应用：冬天，温室载培时可适当提高温度；冬天，温室载培时可适当提高温度； 夏天，温室载培时可适当降低温度。夏天，温室载培时可适当降低温度。思考思考3：温度对呼吸作用的影响？：温度对呼吸作用的影响？呼吸作用呼吸作用T1T2思考：植物生长的最适温度、光合作用的最适思考：植物生长的最适温度、光合作

12、用的最适温度与呼吸作用最适温度三者有何关系？温度与呼吸作用最适温度三者有何关系？此时有机物的此时有机物的积累量积累量最大最大应用：应用：白天适当提高温度，晚上适当降低温度，白天适当提高温度，晚上适当降低温度，有利于有机物积累。有利于有机物积累。思考思考1：A点、点、AB段、段、B点含义？点含义？思考思考2：B点的限制因点的限制因素是什么？素是什么？外因：外因：内因：内因：光光 温度温度光反应光反应产物产物酶酶1 1、通风透光：、通风透光：充分利用光能，提供充足充分利用光能，提供充足C0C02 2量量2 2、增施农家肥：、增施农家肥：被微生物的分解，释放被微生物的分解，释放C0C02 23 3、

13、使用、使用C0C02 2发生器：发生器：释放较多的释放较多的C0C02 22 2、 COCO2 2浓度：浓度：光合作用的光合作用的原料原料应用：应用：3 3、水分、水分1 1）水是光合作用的）水是光合作用的原料原料。2 2）是体内各种化学反应的）是体内各种化学反应的溶剂溶剂。3 3）水分还能）水分还能影响气孔影响气孔的开闭，间接的开闭，间接影响影响CO2CO2进入。进入。应用：应用：及时灌溉及时灌溉 1 1） N N：是是酶、酶、ATPATP、叶绿素、叶绿素组成元素组成元素 2 2） P P：是是ATPATP、叶绿体膜、叶绿体膜的重要成分的重要成分 3 3） MgMg：是是叶绿素叶绿素的的组成

14、元素组成元素4.4.必需矿质元素的供应必需矿质元素的供应应用：应用：适时、适量增施肥料适时、适量增施肥料光照强度：光照强度： 光质：光质： 光照时间：光照时间：5、光：、光： （1）影响方面：）影响方面： （2 2）光照对植物的影响）光照对植物的影响光合作用是光化学反应光合作用是光化学反应（分（分阳生阳生和和阴生阴生植物）植物）主要吸收红光和蓝紫光主要吸收红光和蓝紫光轮作可延长光照时间轮作可延长光照时间思考思考1：A点、点、AB段、段、B点含义点含义思考思考2：B点的限制因素是什么点的限制因素是什么例例:如图所示如图所示A、B分别为某植物细胞二种细胞分别为某植物细胞二种细胞器器,af分别为某种

15、气体，据图回答。分别为某种气体，据图回答。1)当当A和和B只发生只发生c、d生理现象时，说明生理现象时，说明_ _ 。2）较强光照时）较强光照时,A发生了发生了a、b生理现象时，说明生理现象时，说明_。3）当）当B发生了发生了e、f生理现生理现象时，说明象时，说明_。光合作用强度光合作用强度 = 呼吸作用强度呼吸作用强度光合作用强度光合作用强度 呼吸作用强度呼吸作用强度光合作用强度光合作用强度 呼吸作用强度呼吸作用强度(光合作用光合作用O2生成量生成量 = 呼吸作用呼吸作用O2消耗量消耗量)(光合作用光合作用O2生成量生成量 = a + c )4）如图示只发生）如图示只发生e、f生理现象时，说

16、明？生理现象时，说明？光光合合作作用用产产O2量量CO2固定量固定量C6H12O6产量产量= =光光合合作作用用O2释放量释放量CO2吸收量吸收量C6H12O6积累量积累量+ +耗耗O2量量CO2生成量生成量C6H12O6消耗量消耗量呼呼吸吸作作用用总光合作用量总光合作用量 = = 净光合作用量净光合作用量 + + 呼吸作用量呼吸作用量 (实际实际/真正）真正） （测量测量/净净） CO2 CO2吸收量吸收量 CO2 CO2释放量释放量在黑暗中呼吸所在黑暗中呼吸所放出的放出的CO2CO2量量净净光光合合作作用用总总光光合合作作用用量量光合作用强度光合作用强度等等于于呼吸作用强度呼吸作用强度总光

17、合作用量总光合作用量 = = 净光合作用量净光合作用量 + + 呼吸作用量呼吸作用量d能够利用体外环境中的能够利用体外环境中的某些无机物氧化某些无机物氧化时所释放的能量时所释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌硝化细菌、硫细菌、铁细菌等等2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2

18、2能量能量六、化能合成作用六、化能合成作用例：下表是用红外线测量仪对某植物释放气体例：下表是用红外线测量仪对某植物释放气体进行测量获得的数据。进行测量获得的数据。300C一定光照一定光照10 h 黑暗黑暗5h150C黑暗黑暗5h释放释放CO2110 mg释放释放O2640 mg 释放释放CO2220 mg若该植物处于白天平均温度若该植物处于白天平均温度300C，晚上平均温度，晚上平均温度150C ，有效日照有效日照15。请计算。请计算（1）该植物一昼夜内共制造有机物）该植物一昼夜内共制造有机物_mg，白天积，白天积累有机物累有机物_mg ，一昼夜积累有机物，一昼夜积累有机物_mg 。（2）该植

19、物在夜晚维持生命活动需要）该植物在夜晚维持生命活动需要_KJ能量。能量87例题例题2：如图是验证水生植物进行光合作用的实验装置图，锥：如图是验证水生植物进行光合作用的实验装置图，锥形瓶中放入天然水和新鲜水草，瓶口用带有导管的橡皮塞塞形瓶中放入天然水和新鲜水草，瓶口用带有导管的橡皮塞塞紧。一段时间后紧。一段时间后U形管内左侧液面的高度变化和锥形瓶中液体形管内左侧液面的高度变化和锥形瓶中液体的的PH变化分别是变化分别是_、_。提示：提示：水中水中H2 CO3CO2 + H2O降低降低降低降低例题：如图所示各坐标中的纵轴表示水稻根对钾离子的吸收量，横轴分别例题：如图所示各坐标中的纵轴表示水稻根对钾离子的吸收量，横轴分别表示各种有关条件。请据图回答：表示各种有关条件。请据图回答：1）A与与B相比，说明水稻根对钾离子的吸收过程与相比，说明水稻根对钾离子的吸收过程与_有关。有关。2）从）从B来看，在一定范围内提高温度，可提高来看，在一定范围内提高温度，可提高_，从而使根代谢旺盛。从而使根代谢旺盛。3）从）从C来看，外界溶液钾离子子浓度达到一定水平后，再继续升