第五章第4节二光合作用的原理和应用.

第4节能量之源-光与光合作用第五章细胞的能量供应和利用二、光合作用的原理和应用光合作用是指通过，利用，把和转化成，并且释放出的过程绿色植物叶绿体光能二氧化碳水储存着能量的有机物氧气光合作用的实质:合成有机物，储存能量回忆呼吸作用的实质：？一段时间后一段时间后1、1771年普利斯特利实验普利斯特利没有发现光在植物更新空气中的作用结论：绿色植物可以更新空气①普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功②植物体只有绿叶才能更新空气2、英格豪斯实验（1779年）此时，人们尚不了解植物吸收和放出的究竟是什么气体1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳提出问题：光能哪里去了？1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出：植物进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来提出问题：1.光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？2.即植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质呢？一半曝光，一半遮光在暗处放置几小的叶片萨克斯实验1864暗处理光照碘蒸汽处理目的：消耗掉叶片中的营养物质结论：光合作用的产物除氧气外还有淀粉酒精脱色光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2？实验过程证明的问题:光合作用释放的氧气来自于水的分解1939年鲁宾、卡门同位素标记法研究氧的同位素：18O提出问题：光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？研究方法：同位素标记法碳的同位素：14C美国科学家卡尔文实验：实验材料：小球藻（一种单细胞的绿藻）用14CO2供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径卡尔文循环年代科学家结论1664海尔蒙特水分是植物建造自身的原料1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所。1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2思考与讨论：1.光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？原料—CO2和H2O产物—糖类和O2场所—叶绿体条件—光和酶光合作用的反应式是：1、光合作用化学反应式：2、光合作用过程光能叶绿体CO2+H2*O（CH2O)+*O2（1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？光合作用的过程光反应条件：叶绿体中的色素光能H2O水在光下分解O2[H]光、酶、色素过程：H2O光酶[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活跃化学能ADP+Pi酶ATP(场所：类囊体的薄膜上)物质暗反应co2C5固定2c3[H]供氢酶(CH2O)[糖类]条件：过程：酶、[H]、ATP多种酶参加催化co2+C5酶2c32c3酶(CH2O)C5[H]ATPATP酶ADP+Pi+能量物质能量:ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能还原酶ATP供能ADP+Pi(场所:叶绿体基质)光合作用的过程返回C6H12O6CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）来自来自来自来自6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6O2+6H2O光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系叶绿体类囊体薄膜上叶绿体基质中光、色素和酶多种酶、ATP、[H]光反应为暗反应提供还原剂[H]和能量ATP暗反应产生ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi→ATP光酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3C3的还原2C3(CH2O)酶酶ATP[H]3、光反应阶段和暗反应阶段的比较ATP中活跃化学能光能ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能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？[H]↓ATP↓还原受阻C3↑C5↓CO2↓固定停止C3↓C5↑（CH2O）CO2C52C3[H]酶供氢供能ATP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_______，I表示________，H为I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类暗反应1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的（）A、[H]B、C5化合物C、ATPD、CO2B2、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.③④②①⑤Ｄ3、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．③④C．①②D．④③B4、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、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光合作用有氧呼吸场所条件物质变化能量变化实质联系比较光合作用、呼吸作用光、色素、酶、H2O和CO2叶绿体细胞质基质、线粒体O2、酶、H2O、C6H12O6无机物转变成有机物有机物氧化分解成无机物ATP中活跃化学能光能糖类等有机物中稳定化学能C6H12O6等有机物稳定的化学能ATP中活跃化学能和热能合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量光合作用为呼吸作用提供物质（有机物、O2）呼吸作用为光合作用提供原料（CO2）C10时1214光合作用强度186ABDEAB：光照增加，光合强度增加C：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DE：光照减少，光合强度减弱植物的午睡现象光照强度（1）光照强度应用：延长光照时间适当增大光照强度影响光合作用强度的因素例：用下述容积相同的玻璃罩罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同时间后，罩内O2最少的是（）A．绿色罩B．红色罩C．蓝色罩D．无色罩（2）光质自然光蓝紫光红光黄光绿光A最多的呢？例：用下述相同强度的光源照射大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同时间后，罩内O2最多的是（）A．绿色光源B．红色光源C．蓝色光源D．无色光源C光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用（3）温度应用：增加昼夜温差光合作用速率CO2浓度（4）CO2浓度规律:CO2含量很低时，植物不能制造有机物，在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度后，光合速率趋于稳定应用：通风（5）叶龄应用：适当摘除老叶、残叶幼叶生长，叶绿体不断增多叶绿素被分解N：构成叶绿素，光合酶和ATP的重要组分P：[H]和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能Mg：构成叶绿素的重要组成成分（6）矿质元素(或无机盐)应用：合理施肥（7）水光合作用原料，影响气孔的开关应用：合理灌溉CO2光能H2OO2ATP热能有机物一个叶肉细胞中，线粒体与叶绿体之间物质的利用：叶绿体线粒体CO2、O2、H2O可以相互转移利用，但葡萄糖和ATP不能相互转移直接利用净（表观）光合速率：测得的从外界吸收的CO2量，常用一定时间内CO2吸收量、O2释放量、有机物积累量如何计算一天的光合积累量？真正光合速率：植物在光下利用的CO2总量，常用一定时间内CO2固定量、O2产生量、有机物产生量（制造量）来表示呼吸速率：植物进行细胞呼吸时吸收的O2量、释放CO2量、消耗有机物量真正光合速率=净光合速率＋呼吸速率呼吸速率：植物至于黑暗环境中，测定实验密闭容器中内CO2增加量、O2减少量、有机物的减少量真正光合速率=净光合速率+呼吸速率净光合速率：绿色植物在有光照的条件下，光合作用与呼吸作用同时进行时，测得的容器内数据测定方法1、假设此图为阳生植物图，那么阴生植物图呢？2、如果将纵坐标改为CO2浓度呢？当外界条件改变时，CO2（光）补偿点和饱和点的移动规律如下：3.呼吸速率增加，CO2（光）补偿点应右移4.呼吸速率减小，CO2（光）补偿点应左移1.呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，CO2（光）补偿点应右移，CO2（光）饱和点应左移2.呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率增加时，CO2（光）补偿点应左移，CO2（光）饱和点应右移有关光合曲线移动问题例: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），测定结果如上图。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已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃。右图表示该植物在25℃时光合作用强度与光照强度的关系若将温度提高到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度等不变)，从理论上，图中相应点的移动和m值的变化应该是：a点、b点、c点、m值下移右移左移减少例1：以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，如图所示。下列分析正确的是()A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等B．光照相同时间，在20℃条件下植物产生的有机物的量最多C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的相等AP点时，限制光合速率的因素应为所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高到Q点时，所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示的其他因子横坐标横坐标多因素对光合速率的影响（1）影响光合作用的因素有哪些？光照、CO2、温度、水、矿质元素等（2）如何定量表示光合作用的强度？探究：环境因素对光合作用强度的影响1、实验原理光合作用的强度可通过测定一定时间内的数量来定量的表示内因：酶、色素等外因：叶肉细胞中叶绿体的数量；叶绿体中基粒的数量等原料的消耗或产物生成CO2消耗量O2的生成量视频播放参考案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响⑴实验材料的选择及处理：同种生长旺盛的绿叶打孔器小圆形叶片30片让叶片内部气体逸出（方法）放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用大小相同，避开大的叶脉⑵分析变量：自变量：控制方法：因变量：观察方法：无关变量：光照强弱改变台灯与烧杯之间的距离光合作用强度（O2的产生量）同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量…②烧杯中清水：等量，有足够的CO2项目烧杯小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度叶片浮起数量甲10片20mL强多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)不同光照强度对光合作用的影响——能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量