第五节光合作用(浙科)

资料：（1）地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨的有机物。（2）地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7.11*1018千焦。当前1页，总共86页。第五节光合作用当前2页，总共86页。自养生物以二氧化碳和水为原料，通过叶绿体，利用光能合成糖类等有机物，这些有机物为其自身的生长、发育和繁殖提供物质和能量举例：植物、藻类、蓝藻、光合细菌、硫细菌、铁细菌等

当前3页，总共86页。异养生物直接或间接依靠自养生物的光合产物生活举例：人、动物、真菌和大部分细菌当前4页，总共86页。一、光合作用概述：

1、概念：光合作用是指以CO2和H2O为原料，通过叶绿体，利用光能合成糖类等有机物质，同时释放O2。2、总反应式：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能叶绿体当前5页，总共86页。外膜内膜叶绿体基质基粒含有多种与光合作用有关的酶和少量的DNA由类囊体堆叠而成，在类囊体薄膜上存在着与光合作用有关的酶和色素色素酶3、场所：主要是叶绿体当前6页，总共86页。基质基粒酶色素外膜内膜类囊体叶绿体结构（光合膜）当前7页，总共86页。色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a叶绿素b叶黄素胡萝卜素吸收可见的太阳光2、叶绿体中的色素当前8页，总共86页。

1、实验原理提取：色素能溶解在95%乙醇（丙酮）中分离：色素在层析液中溶解度不同，使四种色素随层析液在滤纸上扩散的速度不同而分离四、色素的提取和分离——纸层析法当前9页，总共86页。色素的提取实验当前10页，总共86页。返回色素的分离实验当前11页，总共86页。当前12页，总共86页。2、叶绿体中的色素插滤纸条层析液培养皿胡萝卜素(橙黄色)叶黄素（黄色）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）实验：叶绿素的提取和分离实验结果分析当前13页，总共86页。胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b当前14页，总共86页。叶绿体中的色素种类及含量色素叶绿素类胡萝卜素叶绿素a

（蓝绿色）叶绿素b

（黄绿色）叶黄素（黄色）胡萝卜素(橙黄色)3/41/4当前15页，总共86页。叶龄0含量叶绿体中色素的含量曲线图：叶绿素（镁元素）类胡萝卜素当前16页，总共86页。为什么绝大多数植物叶片是绿色的?为什么有些植物叶片在不同时期颜色不同呢？思考:由于叶绿素的含量大大超过类胡罗卜素，而使类胡罗卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色由于叶绿素比类胡罗卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡罗卜素的颜色显示出来当前17页，总共86页。色素的功能叶绿素主要吸收蓝紫光和红橙光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光色素吸收、传递、转换光能当前18页，总共86页。可见光透过三棱镜可见光透过色素提取液当前19页，总共86页。400500600700波长/nm叶绿体色素吸收光谱叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素当前20页，总共86页。1、叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，下面有关叶绿体的叙述正确的是()A.叶绿体中的色素都分布在类囊体的膜上B.叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上A练一练当前21页，总共86页。2、把叶绿体色素溶液放在自然光源和三棱镜之间，从镜的另一侧观察连续光谱中变暗的主要区域（）A．红光和蓝紫光区域B．黄光和蓝紫光区域C．绿光和红光区域D．黄光和绿光区域A练一练当前22页，总共86页。练一练3．用有机溶剂提取、纸层析法分离叶绿体色素的实验，不能证实的是()A.叶绿体色素溶解在有机溶剂中B.在层析液中叶绿体色素的溶解度是不相同的C.在光下叶绿体色素主要反射绿光和黄光D.叶绿体色素分布在叶绿体囊状结构的薄膜上D当前23页，总共86页。

4、在“色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较淡，分析其原因可能是①加入的丙酮太多②用无水乙醇代替丙酮③层析液没及滤液细线④研磨时没有加入CaCO3

⑤研磨时没有加入SiO2

⑥取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少A、①③B、②④⑤C、①③④⑤⑥D、③④⑤⑥C练一练当前24页，总共86页。6、某同学在做“叶绿体中色素的提取和分离”实验时，操作情况如下所述：①将5g新鲜完整的菠菜叶，烘干后放在研钵中，加无水乙醇、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨。②用毛细吸管吸取少量滤液，沿滤纸上的铅笔线处小心均匀地画出一条滤液细线，并连续迅速地重复画2—3次。③把画好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散。结果实验失败，请指出其错误所在：a.

，b.

，C.

。①不应用完整叶片而应剪碎②不应连续迅速重复画线，而应干后重复画线③不应摇晃，以免层析液没及滤液细线练一练当前25页，总共86页。光合作用（第二课时）当前26页，总共86页。五、光合作用的过程：当前27页，总共86页。叶绿体中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解O22C3C5三碳糖多种酶参加催化CO2还原固定C5的再生五、光合作用的过程：当前28页，总共86页。e-高能电子低能电子e-光系统Ⅰ+H++NADP+NADPH（强还原剂）ADP+PiATP能量光系统Ⅱ低能电子e-高能电子e-叶绿素、类胡萝卜素复合体½O2

+2H+H2O2e-一、光反应过程图当前29页，总共86页。光反应小结进行部位条件物质变化能量变化基粒类囊体薄膜上光、H2O、色素、酶水的光解：H2O2H++1/2O2+2e-ATP合成：ADP+PiATPNADPH的生成：H++2e-+NADP+NADPH光

酶光能光能——电能——ATP、NADPH中的化学能

酶当前30页，总共86页。核酮糖二磷酸三碳糖磷酸二、碳反应当前31页，总共86页。多种酶参加催化1个CO2①CO2的固定；②C3的还原。提供NADPH提供ATP还原2个三碳糖磷酸三碳糖离开卡尔文循环三碳糖再生为3个RuBP2个3-磷酸甘油酸1个RuBP固定（C5）（C3）二、碳反应③C5的再生当前32页，总共86页。注意：1、碳反应在叶绿体基质中进行，首先一个CO2和一个五碳分子（RuBP）形成2个三碳分子（3－磷酸甘油酸），2、接着每个三碳分子接受NADPH和ATP形成1分子三碳糖，3、三碳糖在叶绿体内可形成淀粉、蛋白质和脂质，大部分在叶绿体外形成蔗糖。当前33页，总共86页。碳反应总结：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATPNADPH

、ADP+Pi条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、

ATP和NADPH中的化学能转变为糖类等

有机物中的化学能2C3

三碳糖（或糖类）酶NADPH、ATPC5的再生：5C3

3C5

酶NADPH

、ATPADP+Pi当前34页，总共86页。问题探讨碳反应的产物又是如何被植物体利用的呢？CO2三碳糖淀粉脂质氨基酸蛋白质三碳糖其他代谢细胞呼吸蔗糖当前35页，总共86页。光反应阶段碳反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基质中光、色素和酶ATP、NADPH、多种酶光能转换成电能再变成化学能（ATP、NADPH中）ATP、NADPH中的化学能变成糖类等有机物中的化学能光反应为碳反应提供NADPH和ATP碳反应为光反应提供NADP+和ADP和PiCO2的固定：CO2＋C52C3酶ADP+PiC3

C5

酶ADP+Pi2C32三碳糖2H2OO2+4H++4e-光色素NADP++2e+H+

NADPH酶ADP+Pi+电能ATP

酶C3的还原：ATPNADPH

、C5的再生：NADPH

、ATP酶当前36页，总共86页。叶绿体中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解O22C3C5三碳糖多种酶参加催化CO2还原固定C5的再生五、光合作用的过程：（小结）当前37页，总共86页。叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化条件C3C5NADPH和ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供应不变增加下降减少或没有减少或没有突然光照CO2供应不变减少增加增加增加光照不变停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变CO2供应增加增加减少减少增加光照、CO2供应不变、(CH2O)运输受阻增加减少增加减少当前38页，总共86页。１.下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（）C18O2AH2OCO2BH218O光照射下的小球藻ＤA.１：２B.２：１

C.９：８D.８：９练一练当前39页，总共86页。2、如果要测定藻类植物是否完成了光反应，最好是检测其（）A.葡萄糖的形成B.淀粉的形成C.O2的释放D.CO2的吸收量C练一练当前40页，总共86页。4.为证实“光是进行光合作用必需条件”，某同学制订了下列实验方案：(1)实验目的：(略)(2)实验材料和用具：(略)(3)实验方法和步骤：①取一株生长正常的盆栽绿色植物，将其放暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。②饥饿一段时间后，自暗室内取出，光照2小时，使其充分进行光合作用。③取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。④将已脱绿的叶片取出，平铺在培养皿中，用碘—碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案有几项明显错误，请指出并改正。

当前41页，总共86页。【解析】这位同学的实验方案有三处错误：1、在步骤①中，暗室用红色安全灯是错误的，因为植物能够吸收红光进行光合作用，从而使叶片内贮藏的有机物消耗掉的方案失败；2、葡萄糖与碘酒没有特异的颜色反应，步骤④中检测的应该是淀粉；3、这一实验方案最大的缺陷是设计不严密，没有对照组，因此在步骤①中，应选择两株生长状况相同的植物，一株遮光一株曝光，其他实验步骤相同。当前42页，总共86页。叶绿体中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解O22C3C5三碳糖多种酶参加催化CO2还原固定C5的再生光合作用的过程：（回顾）当前43页，总共86页。3.下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中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图中的H表示——，H为I提供——光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水ＮＡＤＰH基质C3的还原ATP色素吸收的光能光反应ＮＡＤＰH和ATP练一练当前44页，总共86页。光反应阶段碳反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基质中水、光、色素和酶ATP、NADPH、多种酶、CO2光能转换成电能再变成活跃的化学能（ATP、NADPH中）活跃的化学能变成稳定的化学能光反应为碳反应提供NADPH和ATP碳反应为光反应提供NADP+和ADP和PiCO2的固定：CO2＋C52C3酶ADP+PiC3

C5

酶ADP+Pi2C32三碳糖2H2OO2+4H++4e-光色素NADP++2e+H+

NADPH酶ADP+Pi+电能ATP

酶C3的还原：ATPNADPH

、C5的再生：NADPH

、ATP酶当前45页，总共86页。叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化条件C3C5NADPH和ATP(CH2O)合成量停止光照CO2供应不变增加下降减少或没有减少或没有突然光照CO2供应不变减少增加增加增加光照不变停止CO2供应减少增加增加减少或没有光照不变CO2供应增加增加减少减少增加光照、CO2供应不变、(CH2O)运输受阻增加减少增加减少当前46页，总共86页。

光合作用（第三课时）当前47页，总共86页。光合速率(光合强度)：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（如释放多少O2、消耗多少CO2、合成多少淀粉）表观（净）光合速率、真正（总）光合速率表观光合速率=真正光合速率—呼吸速率六、影响光合速率的环境因素当前48页，总共86页。六、影响光合速率的环境因素

6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2原料条件产物怎样才能提高光合速率？

CO2浓度

水分

光照

矿质元素

温度当前49页，总共86页。光合作用的影响因素及其应用：光照强度温度CO2浓度矿质元素水光反应ATPNADPH光合作用酶的活性碳反应C3的量酶色素ATP膜光反应反应介质当前50页，总共86页。1、光白光蓝紫光、红光绿光最强：次之：最弱：（1）光质不同波长的光当前51页，总共86页。红光区蓝紫光区不同光质对光合速率的影响当前52页，总共86页。（2）光强度光照强度0吸收量CO2C2ABC1当前53页，总共86页。AB光照强度0吸收CO2C2C1abcA点：黑暗时，只进行细胞呼吸CO2O2当前54页，总共86页。AB段：弱光下，光合作用小于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2当前55页，总共86页。B点：光补偿点，光合作用等于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2当前56页，总共86页。BC1段：强光下，光合作用大于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2当前57页，总共86页。（2）光强度B：光补偿点C2：光饱和点光照强度0吸收量CO2C2ABC1cabb(总光合量)=

a(净光合量)

+c(呼吸作用)光补偿点：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等时的光强度。光饱和点：光合作用达到最强时所需的最低的光强度。当前58页，总共86页。光合速率与光强度的关系1.对植物而言，光照越强越好吗?2.请在图上画出阴生植物胡椒光合速率的曲线?102010505-放出吸收O2(mg/dm2h)光照强度(klx)ABCDE当前59页，总共86页。2、温度——影响酶的活性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当前60页，总共86页。

将生长状况相同的水稻幼苗分成若干组，分别置于不同日温和夜温下生长，其他条件相同且适宜。一段时间后测定统计每组幼苗的平均高度，结果如下：日温(℃)夜温(℃)11172330—33.2cm19.9cm2330.7cm24.9cm15.8cm1716.8cm10.9cm—温室栽培中，白天可适当提高温度，夜间适当降低温度，适当提高昼夜温差，从而提高作物产量（有机物积累量）。当前61页，总共86页。3、影响光合作用的因素——CO2CO2浓度光合速率0A当前62页，总共86页。1.如何提高大田和温室中的CO2含量?

CO2浓度在1%以内时，光合速率会随CO2浓度的增高而增高。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CO2发生器等。2.请在图上画出更弱光强度下光合速率的曲线?CO2浓度光合速率0AB当前63页，总共86页。光合速率的日变化:两个时间段为何光合速率不同？当前64页，总共86页。H2O是光合作用的原料。在一定范围内,H20越多，光合速率越快，但到A点时，即H2O达到饱和时，光合速率不再增加。4、影响光合作用的因素——H2O当前65页，总共86页。N：酶及NADPH和ATP的重要组分P：磷脂、NADPH和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分5、矿质元素：当前66页，总共86页。综合因素和主要因素：

光照强度、温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的，但在某些情况下会有一个起限制性的主要因素。如：夏季早晨和正午光合作用下降，主要因素分别是光照强度、CO2等。当前67页，总共86页。当前68页，总共86页。提高农作物产量的措施：延长光合作用时间：增加光合作用面积：增加光能利用率提高光合作用效率控制光照强弱控制CO2供应控制必需矿质元素供应适时适量施肥提高复种指数温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施有机肥，使用CO2发生器阴生植物阳生植物当前69页，总共86页。提高农作物光合强度的措施：

注意多用一些适当、适量、合理等字眼1、适当提高光照强度、延长光照时间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、合理密植当前70页，总共86页。八、光合作用和需氧呼吸的比较：光合作用需氧呼吸区别实质合成有机物分解有机物，释放能量与光的关系在光下才能进行与光无关，每时每刻进行条件光、酶、色素酶、O2进行的时间绿色植物在光下进行只要是活细胞时刻在进行反应部位叶绿体细胞溶胶、线粒体物质变化CO2+H2O转变成有机物有机物分解成CO2+H2O能量转换光能电能化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能联系光合作用为所有生物提供有机物和O2，需氧呼吸为光合作用提供CO2和水当前71页，总共86页。光合作用的正常进行要受多种因素的影响，一个生物兴趣小组研究了CO2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是()D当前72页，总共86页。1、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练一练当前73页，总共86页。

3、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练一练当前74页，总共86页。4、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、CO2B5、与光合作用光反应有关的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A练一练当前75页，总共86页。7、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D8、在光合作用过程中，能量的转移途径是A、光能ATP叶绿素葡萄糖B、光能叶绿素ATP葡萄糖C、光能叶绿素CO2葡萄糖D、光能ATPCO2葡萄糖B练一练当前76页，总共86页。以下箭头各表示什么过程：.CO2O2abdcfehg当前77页，总共86页。

1、测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：A.植物体内葡萄糖的生成量B.植物体内叶绿体的含量C.二氧化碳的吸收量D.植物体内水的消耗量当前78页，总共86页。(09浙江理综)下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是A、无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜B、CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中C、光合作用过程中光能转变成化学能，细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATPD、夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量D当前79页，总共86页。3、如图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响。下列有关叙述中不正确的是A．曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3浓度升高B．曲线中b点转向d点时，叶绿体中C5浓度升高C．在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合效率D．曲线中C点产生的限制因素是叶绿体中酶数量A当前80页，总共86页。（2008江苏高考生物试卷）下列关于叶绿体和光合作用的描述中，正确的是A．叶片反射绿光故呈绿色，因此日光中绿光透过叶绿体的比例最小B．叶绿体的类囊体膜上含有自身光合作用所需的各种色素C．光照下叶绿体中的ATP主要是由光合作用合成的糖经有氧呼吸产生的D．光合作用强烈时，暗反应过程直接将3个CO2分子合成一个三碳化合物B当前81页，总共86页。

回答有关光合作用的问题。如图表示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。当前82页，总共86页。(1)图中Xl、X２、X３的差异是由于