能量来源光和光合作用

关于能量来源光和光合作用第1页，共52页，2023年，2月20日，星期五叶绿素的提取和分离实验AVSEQ06.avi教案\AVSEQ06.avi第2页，共52页，2023年，2月20日，星期五注意事项1.称取的新鲜绿叶,尽量去除叶脉,满足有充分的叶绿素.2.研磨时要加入CaCO3,因为它能调节液体的PH,防止叶绿素被破坏.3.研磨时要注意加入石英砂,因为这样可充分研磨破坏叶表皮,色素能被充分提取.迅速研磨是防止溶剂挥发。4.盛放滤液的小试管口加绵塞是防止溶剂挥发和色素分子被氧化。第3页，共52页，2023年，2月20日，星期五5.滤纸预先干燥处理是使层析液在滤纸条上的扩散的速度快。6.滤纸条的一端剪去两角是防止层析液在滤纸条的边缘扩散过快。7.滤液细线要直、细、齐使分离的色素带平整、不重叠。8.滤液细线干燥后重复画2—3次使分离的色素带清晰，便以观察。9.滤液细线不能触及层析液，防止色素直接溶解到烧杯内的层析液中第4页，共52页，2023年，2月20日，星期五一、捕获光能的色素和结构对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_______。太阳能捕获光能的色素类胡萝卜素叶绿素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b(占1/4)(占3/4)滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？第5页，共52页，2023年，2月20日，星期五叶绿体中的色素提取液四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光思考1、春夏叶片为什么是绿色？而秋天树叶为什么会变黄？2、P97问题探讨？第6页，共52页，2023年，2月20日，星期五叶绿体的结构外膜内膜基粒基质类囊体捕获光能的色素分布在___________类囊体的薄膜上第7页，共52页，2023年，2月20日，星期五叶绿体的功能讨论1、恩格尔曼实验的结论是什么？2、此实验设计有什么巧妙之处？3、以上资料可以得出什么结论？O2是由叶绿体产生的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所实验材料选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便以观察，用好氧细菌可确定释放氧气的部位；没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位。相当于一组对比实验；临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验的结果。叶绿体是进行光合作用的场所。第8页，共52页，2023年，2月20日，星期五总结叶绿体的功能

叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用的酶。

第9页，共52页，2023年，2月20日，星期五二、光合作用的原理和应用光合作用的定义绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。光合作用的探究历程（P101－102）第10页，共52页，2023年，2月20日，星期五结论：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第11页，共52页，2023年，2月20日，星期五结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？第12页，共52页，2023年，2月20日，星期五1779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？德国梅耶第13页，共52页，2023年，2月20日，星期五1864年，德国萨克斯实验黑暗处理一昼夜让一张叶片一半曝光一半遮光绿叶在光下制造淀粉。用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？结论第14页，共52页，2023年，2月20日，星期五第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）结论光合作用产生的有机物又是怎样合成的？第15页，共52页，2023年，2月20日，星期五美国卡尔文用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。总结光合作用的反应式CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体反应物、条件、场所、生成物糖类第16页，共52页，2023年，2月20日，星期五光合作用过程光反应暗反应划分依据:反应过程是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光、无光都能反应第17页，共52页，2023年，2月20日，星期五H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上水的光解：H2O[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]场所：条件：物质变化能量变化进入叶绿体基质，参与暗反应供暗反应使用第18页，共52页，2023年，2月20日，星期五CO2

五碳化合物

C5

CO2的固定三碳化合物

2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP[H]糖类卡尔文循环第19页，共52页，2023年，2月20日，星期五暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、ADP+Pi叶绿体的基质中

ATP中活跃的化学能转变为糖类等

有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)酶糖类[H]、ATP、酶场所：条件：物质变化能量变化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ATP[H]第20页，共52页，2023年，2月20日，星期五叶绿体中的色素光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段光能co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氢O2固定还原多种酶参加催化(CH2O)[氨基酸,脂肪]酶第21页，共52页，2023年，2月20日，星期五光反应阶段与暗反应阶段的比较类囊体的薄膜上叶绿体的基质中需光、色素和酶不需光、色素;需多种酶光能转变为ATP中活泼的化学能ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能水的光解：2H2O

光

4[H]+O2光ADP+PiATP酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的还原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶ATPADP+Pi酶第22页，共52页，2023年，2月20日，星期五6、光合作用原理的应用

（1）影响光合作用的因素内因：叶龄、叶的结构外因：光照（时间、光质、光强）、CO2、温度、水、矿质元素等（1）光照强度（影响ATP和[H]的量）（2）CO2浓度（影响C3的量）（3）温度（影响酶的活性及气孔的关启）（4）PH值（影响酶的活性和矿质元素的吸收，特别是Mg2+的吸收）（5）呼吸强度（影响有机物的积累）第23页，共52页，2023年，2月20日，星期五1.光强图26是光强-光合速率关系的模式图。暗中叶片不进行光合作用，只有呼吸作用释放CO2(图26中的OD为呼吸速率)。随着光强的增高，光合速率相应提高，当到达某一光强时，叶片的光合速率等于呼吸速率，即CO2吸收量等于CO2释放量，表观光合速率为零，这时的光强称为光补偿点。

图26光强-光合曲线图解

A.比例阶段；B.比例向饱和过渡阶段；C.饱和阶段(1)光强-光合曲线

第24页，共52页，2023年，2月20日，星期五在低光强区，光合速率随光强的增强而呈比例地增加(比例阶段，直线A)；当超过一定光强，光合速率增加就会转慢(曲线B)；当达到某一光强时，光合速率就不再增加，而呈现光饱和现象。开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点，此点以后的阶段称饱和阶段(直线C)。比例阶段中主要是光强制约着光合速率，而饱和阶段中CO2扩散和固定速率是主要限制因素。图26光强-光合曲线图解

A.比例阶段；B.比例向饱和过渡阶段；C.饱和阶段第25页，共52页，2023年，2月20日，星期五不同植物的光强-光合曲线不同，光补偿点和光饱和点也有很大的差异。光补偿点高的植物一般光饱和点也高，草本植物的光补偿点与光饱和点通常要高于木本植物；阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物；C4植物的光饱和点要高于C3植物。图27不同植物的光强光合曲线第26页，共52页，2023年，2月20日，星期五在自然条件下，植物或多或少会受到不同波长的光线照射。如，阴天不仅光强减弱，而且蓝光和绿光所占的比例增高。树木的叶片吸收红光和蓝光较多，故透过树冠的光线中绿光较多，由于绿光是光合作用的低效光，因而会使树冠下生长的本来就光照不足的植物利用光能的效率更低，“大树底下无丰草”就是这个道理。水层同样改变光强和光质。水层越深，光照越弱，例如，20米深处的光强是水面光强的二十分之一，如水质不好，深处的光强会更弱。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于蓝、绿部分，深水层的光线中短波长的光相对较多。所以含有叶绿素、吸收红光较多的绿藻分布于海水的表层；而含有藻红蛋白、吸收绿、蓝光较多的红藻则分布在海水的深层，这是海藻对光适应的一种表现。

2.光质第27页，共52页，2023年，2月20日，星期五3.光照时间对放置于暗中一段时间的材料(叶片或细胞)照光，起初光合速率很低或为负值，要光照一段时间后，光合速率才逐渐上升并趋与稳定。从照光开始至光合速率达到稳定水平的这段时间，称为“光合滞后期”或称光合诱导期。一般整体叶片的光合滞后期约30～60min，而排除气孔影响的去表皮叶片，细胞、原生质体等光合组织的滞后期约10min。将植物从弱光下移至强光下，也有类似情况出现。另外，植物的光呼吸也有滞后现象，在光呼吸的滞后期中光呼吸速率与光合速率会按比例上升(图29)。第28页，共52页，2023年，2月20日，星期五(二)CO21.CO2-光合曲线

光下CO2浓度为零时叶片只有光、暗呼吸,释放CO2。图中的OA部分为光下叶片向无CO2气体中的CO2释放速率,通常用它来代表光呼吸速率。在比例阶段，光合速率随CO2浓度增高而增加，当光合速率与呼吸速率相等时，环境中的CO2浓度即为CO2补偿点(图中C点)；当达到某一浓度(S)时，光合速率便达最大值(Pm)，开始达到光合最大速率时的CO2浓度被称为CO2饱和点。图30叶片光合速率对细胞间隙CO2浓度响应示意图曲线上四个点对应浓度分别为CO2补偿点(C)，空气浓度下细胞间隙的CO2浓度(n)，与空气浓度相同的细胞间隙CO2浓度(350μl·L-1左右)和CO2饱和点(S)。Pm为最大光合速率；CE为比例阶段曲线斜率，代表羧化效率；OA光下叶片向无CO2气体中的释放速率，可代表光呼吸速率。第29页，共52页，2023年，2月20日，星期五(三)温度

光合过程中的暗反应是由酶所催化的化学反应，因而受温度影响。在强光、高CO2浓度时温度对光合速率的影响要比弱光、低CO2浓度时影响大(图32)，这是因为在强光和高CO2条件下，温度成了光合作用的主要限制因素。图32不同CO2浓度下温度对光合速率的影响

a.在饱和CO2浓度下；b.在大气CO2浓度下

第30页，共52页，2023年，2月20日，星期五(四)水分

水分亏缺会使光合速率下降。在水分轻度亏缺时，供水后尚能使光合能力恢复，倘若水分亏缺严重，供水后叶片水势虽可恢复至原来水平，但光合速率却难以恢复至原有程度(图33)。因而在水稻烤田，棉花、花生蹲苗时，要控制烤田或蹲苗程度，不能过头。图33向日葵在严重水分亏缺时以及在复水过程中叶水势、光合速率、气孔阻力、蒸腾速度的变化水分对光合作用的影响有直接的也有间接的原因。直接的原因是水为光合作用的原料。但是用于光合作用的水不到蒸腾失水的1%，因此缺水影响光合作用主要是间接的原因第31页，共52页，2023年，2月20日，星期五（五）矿质营养矿质营养在光合作用中的功能：

1.叶绿体结构的组成成分如N、P、S、Mg是叶绿体中构成叶绿素、蛋白质、核酸以及片层膜不可缺少的成分。

2.电子传递体的重要成分如PC中含Cu，Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含Fe，放氧复合体不可缺少Mn2+和Cl-。

3.磷酸基团的重要作用构成同化力的ATP和NADPH，光合碳还原循环中所有的中间产物，合成淀粉的前体ADPG，以及合成蔗糖的前体UDPG，这些化合物中都含有磷酸基团。

4.活化或调节因子如Rubisco，FBPase等酶的活化需要Mg2+；Fe、Cu、Mn、Zn参与叶绿素的合成；K+和Ca2+调节气孔开闭；K和P促进光合产物的转化与运输等。第32页，共52页，2023年，2月20日，星期五1、适当提高光照强度、延长光照时间2、合理密植3、适当提高CO2浓度4、适当提高温度5、适当增加植物体内的含水量6、适当增加矿质元素的含量

（2）提高农作物光合作用强度的措施

第33页，共52页，2023年，2月20日，星期五①图中A点含义：

；②B点含义：

；③C点表示：

；④若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表

植物。

光照强度为0，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强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点阴生第34页，共52页，2023年，2月20日，星期五图中A点表示：

。CO2浓度达到植物所需的最大值，光合速率不再上升第35页，共52页，2023年，2月20日，星期五①光合作用是在

的催化下进行的，温度直接影响

；②B点表示：

；③BC段表示：

；

酶的活性酶此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降第36页，共52页，2023年，2月20日，星期五若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利

A.昼夜恒温25℃B.白天温度25℃，夜间温度15℃C.昼夜恒温15℃D.白天温度30℃，夜间温度15℃

D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，光照相同的时间后，罩内O2最少的是[]A．绿色罩B．红色罩C．蓝色罩D．紫色罩A下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）

A、增大O2浓度B、增大CO2浓度

C、增强光照D、调节室温A第37页，共52页，2023年，2月20日，星期五（01浙江）下图表示野外松树（阳生植物）光合作用强度与光照强度的关系。请分析回答：(1)当光照强度为b时，光合作用强度____。(2)光照强度为a时，光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出CO2的量。如果白天光照强度较长时期为a，植物能不能正常生长？为什么？(3)如将该曲线改绘为人参（阴生植物）光合作用强度与光照强度关系的曲线，b点的位置应如何移动，为什么？最大不能左移第38页，共52页，2023年，2月20日，星期五（06四川）将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO2

吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是（）A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移C．如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移D．如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移D第39页，共52页，2023年，2月20日，星期五(07北京理综)科学家研究CO2

浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如右图。请据图判断下列叙述不正确的是（）A．光照强度为a时，造成曲线II和III光合作用强度差异的原因是CO2

浓度不同B．光照强度为b时，造成曲线I和II光合作用强度差异的原因是温度的不同C．光照强度为a～b，曲线I、II光合作用强度随光照强度升高而升高 D．光照强度为a～c，曲线I、III光合作用强度随光照强度升高而升高D第40页，共52页，2023年，2月20日，星期五例6(05上海）回答有关光合作用的问题。下图表示当影响光合作用的因素X、Y和Z变化时，光合作用合成量和光强度的关系。

（1）图中X1、X2、X3的差异是由于某种原因_________影响了光合作用的________所导致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加为X1，最常采取的简便而有效的措施________________________（2）图中Y1、Y2、Y3的差异是由于_______________影响了光合作用的__________所致。（3）图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中________反应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长和现蕾开花期的曲线依次是__________。Z3、Z2、Z1

二氧化碳和温度暗反应施放干冰，增加二氧化碳浓度（或燃烧柴草）或适当升温光波长（或光质）光反应光反应和暗反应第41页，共52页，2023年，2月20日，星期五化能合成作用自养生物以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。异养生物只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。化能合成作用利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。光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）第42页，共52页，2023年，2月20日，星期五1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______和____________;形成的________和__________提供给暗反应。2.光合作用的实质是：把______和_______转变为有机物，把_______转变成_______,贮藏在有机物中。3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧气是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。水的光解形成ATP[H]ATPCO2H2O光能化学能暗反应光反应光反应暗反应练一练第43页，共52页，2023年，2月20日，星期五下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于_________。③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______④图中G________,F是__________,J是_____________⑤图中的H表示_______，H为I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类第44页，共52页，2023年，2月20日，星期五1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（）

A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、与光合作用光反应有关的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A3、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C第45页，共52页，2023年，2月20日，星期五4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（）

A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应

B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应

C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应

D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应D5、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的部位在叶绿体中依次为()①外膜②内膜③基质④类囊体膜

A．③②B．③④

C．①②D．④③B第46页，共52页，2023年，2月20日，星期五6、光合作用过程的正确顺序是（）①二氧化碳的固定②氧气的释放③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）Ａ．三碳化合物Ｂ．五碳化合物Ｃ．［Ｈ］Ｄ．氧气ＤＢ第47页，共52页，2023年，2月20日，星期五8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（）A、在植物体内的葡萄糖中发现B、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D、在植物体周围的空气中发现D第48页，共52页，2023年，2月20日，星期五9、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（）

A、CO2叶绿体ATPB、CO2叶绿素ATPC、CO2乙醇糖类

D、CO2三碳化合物糖类D10、在光合作用过程中，能量的转移途径是A