生物能量之源——光与光合作用新人教必修实用教案

1、一、光合作用一、光合作用(gungh-zuyng)(gungh-zuyng)概述：概述： 1 1、概念：光合作用是指以、概念：光合作用是指以CO2CO2和和H2OH2O为原料，通过为原料，通过 叶绿体，利用光能合成糖类等有机物质叶绿体，利用光能合成糖类等有机物质(wzh)(wzh)， 同时释放同时释放O2O2。2 2、总反应式：、总反应式：6CO2+12H2O C6H12O6+6H2O+6O2光能光能叶绿体叶绿体第1页/共36页第一页，共36页。光反应阶段暗反应阶段进行进行部位部位条件条件物质物质变化变化能量变能量变化化联系联系叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基质中叶绿体基质中光

2、、色素和酶光、色素和酶ATPATP、 NADPH NADPH 、多种酶、多种酶光能转换成电能光能转换成电能(dinnng)(dinnng)再变再变 成活跃的化学能成活跃的化学能 （ATPATP、NADPHNADPH中）中）活跃活跃(huyu)(huyu)的化学能的化学能变成稳定的化学能变成稳定的化学能 光反应(fnyng)(fnyng)为碳反应(fnyng)(fnyng)提供NADPHNADPH和ATPATP碳反应为光反应提供NADP+和ADP和PiCO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶ADP+Pi2C3 C5 酶酶ADP+Pi2C3 三碳糖三碳糖C C3 3的还原的还原：ATP 、C5

3、的再生： 、ATP酶酶第2页/共36页第二页，共36页。叶绿体处不同条件叶绿体处不同条件(tiojin)(tiojin)下，下，C3C3、C5C5、NADPHNADPH、ATPATP以以及及(CH2O)(CH2O)合成量的动态变化合成量的动态变化条件条件C C3 3C C5 5NADPHNADPH和和ATPATP(CH(CH2 2O)O)合成量合成量停止光照停止光照COCO2 2供应不变供应不变增增加加下下降降减少或减少或没有没有减少或没有减少或没有突然光照突然光照COCO2 2供应不变供应不变减减少少增增加加增加增加增加增加光照不变光照不变停止停止COCO2 2供应供应减减少少 增增加加增加

4、增加减少或没有减少或没有光照不变光照不变COCO2 2供应增加供应增加增增加加减减少少减少减少增加增加光照、光照、COCO2 2供应不供应不变、变、(CH(CH2 2O)O)运输运输受阻受阻增增加加减减少少增加增加减少减少第3页/共36页第三页，共36页。光合速率光合速率(光合强度光合强度)：是指一定量的植物（如一定：是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如产的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用（如产生生(chnshng)多少多少O2、消耗多少、消耗多少CO2、合成多少、合成多少淀粉）淀粉）表观（净）光合速率表观（净）光合速率(sl)、真正（总）光合、真正（总）光合

5、速率速率(sl)表观光合速率表观光合速率 = 真正真正(zhnzhng)光合速率光合速率呼呼吸速率吸速率六、影响光合速率的环境因素六、影响光合速率的环境因素第4页/共36页第四页，共36页。O2O2的产生的产生(chnshng)(chnshng)量量CO2CO2的消耗量的消耗量光合作用光合作用C6H12O6C6H12O6产生产生(chnshng)(chnshng)量量光合速率，通常以吸收光合速率，通常以吸收CO2mg/hCO2mg/h* *cm2cm2表表示示真正真正(zhnzhng)(zhnzhng)光合速率光合速率= = 净净( (表观表观) )光合光合速率速率+ +呼吸速率呼吸速率九、光

6、合作用九、光合作用(gungh-zuyng)的计的计算：算：第5页/共36页第五页，共36页。基粒基粒基质基质(j zh)第6页/共36页第六页，共36页。（光饱和点）（光补偿点）光强度(qingd)ABCO2吸收(xshu)值CO2释放(shfng)值黑暗中呼吸作用强度表观光合速率真正光合速率 (1)影响光合速率的因素（光强度）影响光合速率的因素（光强度） 真正光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率第7页/共36页第七页，共36页。光照强度光照强度A A点：点：ABAB段：段：B B点：点：BCBC段：段：C C点：点：光照强度为光照强度为0 0时只进行时只进行细胞呼吸细胞呼吸(hx)(h

7、x)，释放，释放C02C02量代表此时的呼吸量代表此时的呼吸(hx)(hx)强度强度 随光照强度增强，光合作随光照强度增强，光合作用用(gungh-zuyng)(gungh-zuyng)逐逐渐增强，渐增强，C02C02的释放量逐的释放量逐渐减少渐减少, ,因一部分用于光因一部分用于光合作用合作用(gungh-zuyng) (gungh-zuyng) 光补偿点光补偿点, ,此时细胞呼吸此时细胞呼吸(hx)(hx)释放的释放的CO2CO2全全部用于光合作用，即光合作用速率部用于光合作用，即光合作用速率= =细胞呼吸细胞呼吸(hx)(hx)速率速率 随光照强度不断增强，光合作用不断增强随光照强度不断

8、增强，光合作用不断增强 光饱和点光饱和点, ,光照强度达到一定值时，光合作用光照强度达到一定值时，光合作用不再增强不再增强 净第8页/共36页第八页，共36页。（2）光强度）光强度(qingd)第9页/共36页第九页，共36页。A点：黑暗点：黑暗(hi n)时，时， 只进行细胞呼吸只进行细胞呼吸区别区别(qbi)植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放CO2O2第10页/共36页第十页，共36页。AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用光合作用(gungh-zuyng)小于细胞呼吸小于细胞呼吸O2CO2CO2O2第11页/共36页第十一页，共36页。B点：光补偿

9、点，点：光补偿点，光合作用光合作用(gungh-zuyng)等于细胞呼吸等于细胞呼吸O2CO2第12页/共36页第十二页，共36页。BC1段：强光下，段：强光下，光合作用光合作用(gungh-zuyng)大于细胞呼吸大于细胞呼吸O2CO2CO2O2第13页/共36页第十三页，共36页。1. 光合作用是不是细胞呼吸的逆反应？光合作用是不是细胞呼吸的逆反应？2. 氧气中的氧来自氧气中的氧来自(li z)哪里？哪里？第五节第五节 光合作用光合作用(gungh-zuyng)进行光合作用进行光合作用(gungh-zuyng)的生的生物有哪些？物有哪些？自养生物自养生物异养生物异养生物6CO2 + 12H

10、2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2光能光能叶绿体叶绿体第14页/共36页第十四页，共36页。1939年，美国(mi u)鲁宾和卡门的实验结论：光合作用释放的氧全部来自参加(cnji)反应的水。光合作用(gungh-zuyng)释放的O2是来自同是气体的CO2吗？同位素标记法AB第15页/共36页第十五页，共36页。1 1、实验、实验(shyn)(shyn)原原理理提取提取(tq)：色素能溶解在无水乙醇（丙酮）中：色素能溶解在无水乙醇（丙酮）中分离：色素在层析液中溶解度不同，使四种分离：色素在层析液中溶解度不同，使四种 色素随层析液在滤纸色素随层析液在滤纸(lzh)(lzh)上扩散的

11、速度不同而上扩散的速度不同而分离分离四、色素的提取和分离四、色素的提取和分离纸层析法纸层析法第16页/共36页第十六页，共36页。四、色素四、色素(s s)的提取和分离的提取和分离纸层析法纸层析法 1、提取色素：烘干、粉碎、研磨（碳酸钙、二氧化硅、无水乙醇），过滤（单层尼龙布）。 2、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液扩散速度太快），画铅笔线 3、画滤液细线：细、直、齐，重复几次。 4、分离(fnl)：用层析液，液面不能淹没滤液细线。第17页/共36页第十七页，共36页。第18页/共36页第十八页，共36页。胡萝卜素胡萝卜素(h lu bo s)叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b第19页

12、/共36页第十九页，共36页。橙黄色黄色(hungs)蓝绿色黄绿色主要(zhyo)吸收红光、蓝紫光主要(zhyo)吸收蓝紫光胡萝卜素，C40H56叶黄素，C40H56O2叶绿素a，C55H72O5N4Mg叶绿素b，C55H70O6N4Mg叶绿体中色素提取和分离的实验原理是什么？ 95%的乙醇，层析液（都是有机溶剂）。第20页/共36页第二十页，共36页。放在暗处几小时，目的(md)是什么？结论： 产物淀粉 条件(tiojin)光照萨克斯的实验萨克斯的实验(shyn)第21页/共36页第二十一页，共36页。恩格尔曼的实恩格尔曼的实验验(shyn)隔绝隔绝(gju)空气空气黑暗，用极细光束(gun

13、gsh)照射完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论：结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。的场所。 光合作用需要光照光合作用需要光照第22页/共36页第二十二页，共36页。光反应场所：叶绿体类囊体的薄膜上。条件：直接(zhji)需要光、色素、酶。光反应包括(boku)光系统和光系统。第23页/共36页第二十三页，共36页。叶绿体叶绿体中的色素中的色素H2OO2NADPHATPADP + Pi水的光解水的光解 H2O的光解；的光解； ATP的形成的形成(xngchng)。光反应(1)光能被吸收并转化(zhunhu)为A

14、TP中的化学能；(2)水在光下裂解为H+、O2和e-；(3)水中的氢（H+ + e-）在光下将NADP+还原为NADPH。第24页/共36页第二十四页，共36页。环境因素影响环境因素影响(yngxing)光光合速率合速率 CO2 + 2H2O* 光能叶绿体(CH2O)+ H2O + O2*原料条件产物怎样才能提高(t go)光合速率？ CO2浓度 水 分 光 照 矿质元素 温 度第25页/共36页第二十五页，共36页。光合速率(sl)与光强度的关系1. 对植物(zhw)而言，光照越强越好吗?2. 请在图上画出阴生植物胡椒光合速率(sl)的曲线? 10 2010 5 0 5- -放出吸收 O2(

15、mg/dm2h)光照强度 (klx) ABCDE第26页/共36页第二十六页，共36页。红光区 蓝紫光区不同(b tn)光质对光合速率的影响第27页/共36页第二十七页，共36页。 光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速率(sl)会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。 (2)影响光合速率的因素影响光合速率的因素(yn s)（温（温度）度）呼吸作用光合作用温度吸收或释放量CO20第28页/共36页第二十八页，共36页。 将生长状况相同(xin tn)(xin tn)的水稻幼苗分成若干组，分别置于不同日温和夜温下生长，其他条件相同(xin tn)(xin tn)且适宜。一段时间后测定

16、统计每组幼苗的平均高度，结果如下：日温日温() 夜温夜温()1117233033.2cm19.9cm2330.7cm24.9cm15.8cm1716.8cm10.9cm 温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜间温度，从而提高作物产量(chnling)（有机物积累量）。 影响影响(yngxing)光合速率的因素光合速率的因素（温度）（温度）第29页/共36页第二十九页，共36页。1. 如何提高(t go)大田和温室中的CO2含量? CO2浓度在1%以内时，光合速率会随CO2浓度的增高(znggo)而增高(znggo)。 农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有机肥。温室中可增施有机肥或使用

17、CO2发生器等。2. 请在图上画出更弱光强度下光合速率(sl)的曲线?(3)影响光合速率的因素（影响光合速率的因素（ CO2浓度）浓度）CO2浓度光合速率 0AB第30页/共36页第三十页，共36页。光强度AB（光补偿点）（光饱和点）CO2的吸收量CO2的释放量光照强度的影响(yngxing)温度(wnd)，CO2 一般(ybn)情况下，光强度达到B点后，限制光合速率的主要原因有哪些？第31页/共36页第三十一页，共36页。环境因素对光合速率的综合环境因素对光合速率的综合(zngh)影响影响较高光强度CO2浓度光合速率 0BA较低光强度 光强度可以(ky)影响CO2饱和点的变化，同样道理，温度，CO2浓度也可以(ky)影响光饱和点的变化。 光强度、温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的。第32页/共36页第三十二页，共36页。若降低环境中CO2浓度(nngd)，图中A点、B点将会如何移动？光强度AB（光补偿点）（光饱和点）CO2的吸收量CO2的释放量环境因素对光合速率环境因素对光合速率(sl)的综合影响的综合影响第33页/共36页第三十三页，共36页。计算：据测定，生产者在黑暗处每小时释放出44mgCO2，而在光照充足(chn