光合作用的过程

1、二 光合作用的原理和应用,第二节 光合作用,俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据： 地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物； 地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7111018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。,绿色植物储存在有机物中的能量来自哪里呢？,一、光合作用的探究历程,结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。,+74.7kg,0.1 kg,1、17世纪中叶 比利时 海尔蒙特 柳苗栽培实验,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？,你认为什么情况

2、下会有相反的结论？,2、,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。,3、1779年荷兰人 英格豪斯实验,把带叶枝条放在水中,有氧气产生,没有氧气产生,说明植物在光下才能制造氧气,黑暗条件下,光照条件下,4、1864年德国科学家： 萨克斯的实验,置于暗处几小时目的？,为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽,绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；,同时证明光合作用需要有光照,4、1864年德国科学家： 萨克斯的实验,同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清楚化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记

3、法。,先了解一个概念 -同位素标记法,5、20世纪30年代 鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：,结论： 光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。,6、20世纪40年代 美国人，卡尔文,卡尔文循环,卡尔文循环,光合作用探索历程,植物可以更新空气,只有在光照下只有绿叶才可 以更新空气,绿叶通过光合作用产生淀粉,光合作用释放的氧气是来自水,光合作用产生的有机物的碳是 来自CO2,什么是光合作用呢？,光合作用的概念后面总结,二、光合作用的过程,1光反应,2暗反应,根据光合作用反应过程是否需要光能将光合作用的过程分为：,基质,基粒,外膜,内膜,基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，称光合膜。,

4、类囊体,先回忆光合作用的场所：叶绿体,酶在类囊体(基粒)的薄膜上和叶绿体基质中,色素在哪儿？有什么作用？,色素在类囊体（基粒）的薄膜上,酶在哪儿？,体现有什么的结构就有相对应的功能,H2O,类囊体膜,酶,酶,光、,色素、,叶绿体的类囊体膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,1.光反应阶段,条件 ：,场所：,物质变化：,能量变化：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,CO2,糖类,五碳化合物 C5,蛋白质,脂质,CO2的固定,三碳化合物 2C3,C3的还原,基质 多种酶,2暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,多种酶、,H 、ATP,色素分子,可见光,C5,2C3,

5、ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,光、色素和酶,不需光、多种酶、ATP、H,光反应为暗反应提供还原剂H和能量ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,水的光解 2H2O4H+O2 合成ATP ADP+Pi ATP,光,酶 光能,CO2的固定CO2+C5 2C3 C3的还原 2C3 (CH2O),酶,酶 ATP H,3、光反应阶段和暗反应阶段的比较,光反应与暗反应是一个整体，二者紧密联系、缺一不可,积极思维,光反应与暗反应是否一个在光下进行,一个在暗处进行? 夜晚植物能进

6、行光合作用吗？,4、光反应和暗反应之间的联系：,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP。光反应停止，暗反应也随即终止。暗反应是光反应的继续，暗反应水解ATP生成ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。,没有光反应就没有暗反应,没有暗反应也没有光反应,白天有光反应也有暗反应,晚上既没有光反应也没有暗反应,科学实验表明，绿色植物光合作用的产物除了糖类（CH2O)和O2外，还有蛋白质、脂质等。,绿色植物通过 吸收 ，将CO2和H2O合成为 并释放出 ，同时也将太阳能转化为 储存在 和其他有机物中，这一过程称为光合作用。,三、光合作用的概

7、念,叶绿体,光能,有机物,O2,化学能,糖类,四、光合作用的实质,物质转变：,把简单的无机物转变为复杂的有机物,能量转变：,把光能转变成储存在有机物中的化学能,完成了两个伟大的转变！,五、光合作用的总反应式：,光能,叶绿体,6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O,光能,叶绿体,思考:生成的氧气中的氧来自哪里?,全部来自反应物中的水,CO2+H2O,（CH2O）+O*2,动力,场所,CO2中C的转移途径： H2O中H转移途径：,总反应式：,CO2+H2O,叶绿体,光能,(CH2O)+O2,CO2,C3,（CH2O）,H2O,H,（CH2O）,六、光合作用的重要意义,1、包括人类在

8、内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源 2、维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定 3、促进生物进化 从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。,1、光合作用发生的部位是。,抢答题,、光合作用分为和两个阶段。,、光合作用释放氧气来自于物质。,、光合作用中的ATP形成于 反应阶段。,、光反应为暗反应提供和物质。,叶绿体,、光反应场所_， 暗反应场所是_。,光反应,暗反应,水,光,ATP,类囊体薄膜,叶绿体基质,抢答题,、光反应阶段能量变化是。,9、暗反应阶段能量变化是 .,10、若白天突然中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是。,、二氧化碳中碳的转

9、移途径是 。,co2,c3,(CH2O),光能,ATP中活跃化学能,ATP中活跃化学能,有机物中稳定化学能,五碳化合物,下图是利用小球藻进行光合作用时的实验示意图，图中A物质和B物质的相对分子质量比是 （ ）,A12 B21 C89 D98,C,一展身手,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,能力提升,从来源和去向两个方面考虑,请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,能力提升,从来源和去向两个方面考虑,1、光

10、合作用中光反应阶段为暗反应阶段提供了 （ ） AO2和C3化合物 B叶绿体色素 CH20和O2 DH和ATP,D,举一反三,2、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 ( ) 外膜 内膜 基质 类囊体膜 A B C D,B,4、叶绿体中色素的作用是 ( ) A.固定二氧化碳 B.还原二氧化碳 C.形成葡萄糖 D.吸收、传递、转化光能,D,3、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是 （ ） A、H B、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳,B,5.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

11、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,D,6.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中B是 ，它来自于 的分解。 图中C是，它被传递到叶绿体的 部位，用于 。 图中D是，在叶绿体中合成D所需的能量来自 图中的H表示， H为I提供,2,水,H,基质,C3的还原,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,能光合作用的一定有叶绿体吗？,蓝藻、光合细菌等就没有叶绿体。具体部位在细胞膜上,不是,三、影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用,1、单位时间内光合作用产生有机物（糖）的 数量（即植物重量或有机物的

12、增加量）。,那光合作用的强弱用什么表示,2、单位时间内光合作用吸收C02的量(或实验容器内CO2减少量)。,3、单位时间内光合作用放出02的量(或实验容器内02增加量)。,这三个表示方法实质是不是一样啊？,用光合作用强度或者速率表示,具体表示的指标有下面3个,影响因素及其的应用,（1）植物种类不同,（2）同一植物在不同生长发育阶段,（3）同一植物的不同部位的叶片,（4）同一叶片的不同生长发育时期,（2）光照,（1）含水量,（3）CO2浓度,（4）温度,（5）矿质营养,单因子变量对光合作用的影响,光照时间：,（1）光照,光质：,光照强度：,光照对光合作用的影响表现在三个方面,光照时间：,时间长光

13、合作用合成的有机物多，光合作用的速率是不是就越高呢？,时间越长，光合作用也越长，合成的有机物也越多,不,农业上的“轮作”,应用：,原理：,光反应,光照强度,光照强度,光补偿点,光饱和点,H、ATP,暗反应 C3还原,(CH20),描述一下曲线各段、各点的含义,原理：,起点,终点,交点,拐点,应用：,从早晨到中午光照增加，光合强度也增加,光的性质,白光红光、蓝紫光 绿光,温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：,无色透明,绿色植物生理实验的安全灯颜色：,绿色,水域植物（藻类水深）的垂直分布：,绿藻,红藻,褐藻,原理：,应用,叶绿体对不同光吸收的能力不一样,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和点,ab: C

14、O2太低，农作物消耗光合产物； bc: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； cd: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； de: CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,（2）CO2浓度,原理：,应用： 农作物增产措施,（4）温室栽培，晴天适当增加 CO2浓度,（2）施有机肥（农家肥）,（3）施用NH4HCO3肥料,（1）合理密植。使农田通风良好 “正其行，通其风”,（CO2发生器）,（2）CO2浓度,光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ； B点表示： ； BC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

15、而下降,（3）温度,原理：,二是，温度是影响气孔开闭（因素之二）,一是，温度影响酶的活性（因素之一）,影响气孔开闭就影响CO2的吸收,应用：,晴天：白天适当升温，晚上适当 降温,以保持较高的昼夜温差,连续阴雨天：白天和晚上均降温,1、适时播种； 2、温室栽培： 3、防止“午休”现象,（3）温度,农作物增产措施,什么是午休后面介绍,N：光合酶、ATP的重要组分；参与催化和能量代谢 P：叶绿体膜和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；吸收转化光能,（4）矿质营养,适时、适量、适地施肥,原理：,应用：,影响光能利用率的因素在生产中的应用：

16、,延长光合作用时间,增加光合作用面积,光能 利用率,提高光合作用效率,( 轮作 ),(合理密植： 间种、套种),1、光照强度、光质,2、CO2浓度,3、温度,4、矿质元素(合理施肥）,5、水（合理灌溉）,没有提高光合作用效率,化能合成作用,自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。,化能合成作用,（化能合成自养菌）,例如：硝化细菌（硝化作用）,化学能,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

17、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）,【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定： A.植物体内葡萄糖的氧化量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其: A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧气的释放 D.CO2的吸收量,C,C,1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成

18、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,ATP,CO2,H2O,光能,化学能,暗反应,光反应,光反应,暗反应,练一练,下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。 图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。 图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_ 图中G_,F是_,J是_ 图中的H表示_， H为I提供_,2,水,H,基质,用作还原剂，还原C3,ATP,

19、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,2、与光合作用光反应有关的是（ ） H2O ATP ADP CO2 A. B. C. D.,A,3、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,4、光合作用过程的正确顺序是（） 二氧化碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能 水的光解 三碳化合物被还原 A. B. C. D. 5、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）

20、 三碳化合物五碳化合物 氧气,6、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 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类,D,7、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 ATP CO2 葡萄糖,B,右图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入ADP，Pi，叶绿体等，实验过程中有机物的合成如下图。请分析回答：,AB段：,无CO2，所以没有有机物合成,BC段：,因为AB段提供了充足的H

21、和ATP，暗反应进行，有机物合成率迅速上升。,CD段：,因为无光照，随着H和ATP的不断消耗，暗反应减弱,有机物合成率下降,有机物合成率,时间,光照 无CO2,黑暗 有CO2,C,光照增加，光合强度增加,光照最强 叶片蒸腾作用最强 叶片大量失水 叶表面大量气孔关闭 CO2进入受阻 叶片中的CO2减少 光合强度减弱,关照减少，光合强度减弱,植物的“午休”现象,一天中的时间,先回答横坐标一天中的时间代表什么？,AB段：,请分析各段各点形成原因：,BC段：,DE段：,再 见,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

22、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,拓展题： 分析曲线图并回答： 1 为什么7-10时的光合作用不断增强？ 2为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？ 3为什么14-17时的光合作用强度不断下降？,知识巩固、运用 练习与反馈,1.因为在一定温度和CO2充足下，光合作用强度随光照加强而增强。 2.因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用减弱。 3.因为此时光照强度不断减弱。,、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。这是由于（ ） A、水分产生的H数量不

23、足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少 、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,D,A,再 见,五、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式： 6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反应式： 有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O 无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2 (植物),实测CO2吸收量 光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量 实测O2释放量 光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量,图

24、中A点含义： ； B点含义： ； C点表示： ； 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,影响光合作用的因素,光照强度,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,温度,CO2浓度,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和点,ab: CO2太低，农作物消耗光合产物； bc: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； cd: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； de: CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,N：光合酶及NADP+和ATP的重

25、要组分 P：NADP+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,矿质营养,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物,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,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

26、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,【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定： A.植物体内葡萄糖的氧化量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其: A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧气的释放 D.CO2的吸收量,例3将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少

27、36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答： （1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是mg。 （2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是mg。 （3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化 是（填增加或减少）。 （4）若要使这株植物有更多的有机物积累， 你认为可采取的措施是: 。,0,24.5,减少,延长光照时间； 降低夜间温度；增加CO2浓度。,化能合成作用,自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合

28、成作用。,复习题：,1欲测定植物是否进行光反应，可以检测是否有（） A葡萄糖的生成 B淀粉的生成 CO2的释放 DCO2的吸收 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是 （ ） 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 3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 4水稻在适宜的情况下生长，如改变下列哪一项会使产量增加 ( ) A氧的含量 BCO2的含量 C氮的含量 D水蒸气的含量,C,A,A,B,5绿色植物在暗处不

29、能放出氧气是因为 ACO2的固定受阻B三碳化合物的还原需要光C水的分解不能进行D五碳化合物的再生困难 6光合作用过程中，光能首先被用于 A叶绿素的形成 BCO2的固定 C水的分解 DATP的合成 7光合作用过程中，水的分解及三碳化合物形成葡萄糖所需能量分别来自 A呼吸作用产生的ATP和光能 B都是呼吸作用产生的ATP C光能和光反应产生的ATP D都是光反应产生的ATP,C,C,C,8暗反应中C3被还原的条件是 AATP、酶、还原氢 BATP、氧气、还原氢 C水、ADP DCO2、酶 9阳光经三棱镜分光照在丝状绿藻上，在哪些范围内聚集着最多的好气性细菌？ A绿光和红光 B黄光和蓝紫光 C红光和蓝紫光 D红光和橙光 10生长在较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速度并未随之增加，主要限制因素是 A呼吸作用和暗反应 B光反应 C暗反应 D呼吸作用 11在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是 A停止光照 B停止光照并降低CO2浓度 C升高CO2浓度 D降低CO2浓度,A,C,B,D,光反应、暗反应吗？为什么? 白天放在无CO2的密闭玻璃罩内的植物能长期进行光反应、暗反应吗？为什么？,光反应与暗反应是一个整体，二者紧密联系、缺一