光合作用张妮

第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源—光与光合作用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)叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素四、实验注意事项1．选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2．研磨要迅速、充分。充分研磨使叶绿体完全破裂，提取较多的色素；叶绿素不稳定，易被活细胞内的叶绿素酶水解。因无水乙醇易挥发，所以研磨要快，收集的滤液要用棉塞塞住，层析时要加盖，尽量减少有机溶剂的挥发。3．画滤液细线时，应以细、直、齐，颜色浓绿为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2~3次。4.将定性滤纸剪去两角，目的是防止两边色素在滤纸条上扩散过快，不均匀，不便于观察实验结果。5．分离色素时，一定不要让滤纸条上的滤液细线接触到层析液，否则色素溶解到层析液中，滤纸条上得不到色素带。1642年海尔蒙特海尔蒙特通过此实验认为柳苗的增重只是来自于水，你认为他忽视了哪些因素？忽视了空气、光照等因素海尔蒙特实验示意图三、光合作用的探索历程结论：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？2.1779年英格豪斯英根豪斯花了三个月的时间，用带叶的枝条作了500次以上的实验（如图)，发现植物在光照下才能（释放气体）更新空气。实验发现：植物只有在光下才可以更新空气；植物只有绿叶才能更新污浊的空气。思考：英根豪斯当时为什么只得出植物在光下更新空气，而没有得出产生了氧气？受当时科学技术发展的制约（还未能搞清楚空气的成分）光照产生气体暗处不产生气体英根豪斯实验示意图4.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。光能化学能储存在有机物中？德国梅耶5.1845年1864年萨克斯暗处理几小时酒精脱色滴加碘液一半遮光一半曝光萨克斯实验示意图①植物先进行暗处理几小时，目的是什么?酒精脱色是脱掉绿叶中什么成分?碘液染色的目的是什么?②该实验是如何遵循对照原则的？得出什么结论?消耗掉营养物质避免对实验干扰色素检测是否有淀粉产生叶片一半遮光，一半曝光;植物在光下产生淀粉.③某小组分别选取了该植物上的两片叶做了同样实验，也得出了该结论，请同学们讨论，该结论可信吗？并提出你的判断依据。7.1880年恩格尔曼的实验二、捕获光能的结构巧妙之处：1.水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；2.用好氧细菌可确定释放氧多的部位。3.没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；4.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，相对于一组对比实验。5.完全暴露在光下再次验证了实验结果。结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是进行光合作用的场所。思考：某兴趣小组用透过三棱镜的光线照射水绵临时装片，惊奇发现大量好氧细菌聚集在红光和蓝光区域，从这一结果中你能推导出什么结论？叶绿体主要吸收红光和蓝光，用于光合作用，放出O2第一组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组1802028.美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？产物:淀粉条件:光四、光合作用发现小结：1771年，英国普利斯特利原料:水1880年，美国恩格尔曼20世纪30年代，美国鲁宾与卡门1864年，德国萨克斯1664年，比利时海尔蒙特原料和产物:更新空气(二氧化碳和氧气)产物氧来自于水。场所:叶绿体条件:光2920世纪40年代：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。色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]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总过程：反应式及元素去向•1、氧：H2O-------O2CO2---------(CH2O）•2、碳：CO2-----C3--------(CH2O)•3、氢：H2O-----[H]--------(CH2O)•联系呼吸作用看元素的去向：•C:CO2----C3-----(CH2O)-----C3H4O3-----CO2•O:H2O------O2-------H2O•H:H2O------[H]-------(CH2O)----[H]-----H2O•能量的转化热能•光能-----ATP----------(CH2O）-------•ATPCO2+H2O*(CH2O)+O2*光能叶绿体六、影响光合作用强度的因素？CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体(色素、酶）①Mg、N等矿质元素；②酶的活性受温度等影响。光照强度、光质、光照时间；气体反应物①作为反应物和反应的媒介；②水分→气孔关闭→CO2供应内因：外因：基因决定酶种类数量不同光（强度、光质）CO2浓度温度矿质元素水分【光合时间、光合面积（叶面指数）】不同植物光合作用不同；不同部位（叶）光合作用不同；不同叶龄的叶光合作用不同。影响光合作用因素总结★单因子变量对光合作用的影响①光照时间：②光照强度：③光质④光照面积：时间越长，产生的光合产物越多在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。1、光照→光反应光照强度②光照强度光合速率0光强光强CO2吸收CO2释放A0BC→NADPH、ATP→暗反应C3还原（CH20）←②光照强度A点：AB段：B点：BC段：C点：光照强度为0时只进行细胞呼吸，释放C02量代表此时的呼吸强度随光强增强，光合作用增强，C02释放量逐渐减少,因一部分用于光合,但光合弱于呼吸光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率随光照强度不断增强，光合作用不断增强光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用不再增强净→光反应光照强度②光照强度光合速率0光强光强CO2吸收CO2释放A0BC阳生植物阴生植物光补偿点光饱和点→NADPH、ATP→暗反应C3还原（CH20）←阴生植物与阳生植物相比，CO2(光)补偿点和饱和点都相应向左移动。阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低应用：间作套种农作物，可合理利用光能。→光反应光照强度据光照强度可制定的农作物增产措施②光照强度→NADPH、ATP→暗反应C3还原（CH20）←(1)白天：适当增强光照(2)阴雨天：适当补光(5)种植时：★合理密植(4)间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置(3)冬季温室栽培避免高温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，称为光饱和点阴生过度密植减产的原因从生理学角度看：过度密植使得植物下半部的叶片受到的光照强度过弱（小于光补偿点），使这部分叶片光合作用强度小于呼吸作用强度造成大量消耗有机物导致农作物减产。③光的性质白光红光、蓝紫光……绿光⑴温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：无色透明⑵绿色植物生理实验的安全灯颜色：绿色⑶水域植物（藻类—水深）的垂直分布：绿藻红藻褐藻④光照面积OA段：A点：OB段：BC段：OC段：…随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大光合作用面积的饱和点随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下…干物质量随光合作用增强而增加随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加④光照面积应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。使中下层叶片所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。→C3的生成CO2浓度→暗反应C3还原→（CH20）光合速率0CO2浓度AB2、CO2浓度A点：AB段：B点：进行光合作用所需CO2的最低浓度在一定范围内，随C02浓度的提高，植物的光合速率加快表示C02的饱和点，CO2超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。→C3的生成CO2浓度→暗反应C3还原→（CH20）光合速率0CO2浓度ABCO2饱和点CO2补偿点？(1)曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。（2）CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。（3）CO2补偿点:当光合作用吸收的二氧化碳量等于呼吸作用放出的二氧化碳量，这时外界的二氧化碳浓度就是二氧化碳补偿点。当环境中的CO2低于这一浓度时，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。(4)CO2的饱和点:一般来说，在一定的范围内，植物的光合作用强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。若CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而会下降，甚至引起植物CO2中毒而影响正常的生长发育，如右上图所示。→C3的生成CO2浓度→暗反应C3还原→（CH20）思考：1、在温度适宜、CO2含量超过B点对应的浓度的条件下，如何进一步提高光合效率？2、若光照充足、温度适宜，造成B点的原因是什么？3、若再绘另一光照更弱条件下的该曲线，则图中A点向什么方向移动。2、CO2浓度光弱，光合降低比呼吸显著，所以要求较高的CO2水平，才能维持光合和呼吸相等，也就是CO2的补偿点高。2、CO2浓度应用：农作物增产措施（2）温室栽培，晴天适当增加CO2浓度①施有机肥（农家肥）②施用NH4HCO3肥料（1）合理密植使农田通风良好“正其行，通其风”光合速率0CO2浓度AB③CO2发生器3、温度→酶活性1、温度→NADPH、ATP生成量暗反应（CH20）生成量→光反应主次2、温度是影响气孔开闭的因素之一3、温度应用：农作物增产措施⑴晴天：白天适当升温，晚上适当降温以保持较高的昼夜温差⑵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4、H2O→[H]的生成H2O→暗反应C3还原→（CH20）→NADPH的生成含水量1、光合作用的原料；2、植物体内各种生化反应的介质；3、影响气孔的开闭。应用：根据作物需水规律合理灌溉；预防干旱洪涝OA段：在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快5、矿质元素矿质元素直接或间接影响光合作用。如可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，提高光合作用速率。(1)曲线的含义：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高使植物吸水困难，从而导致光合作用速率降。(2)应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量施肥，可以提高作物的光合作用，提高农作物产量。硝化细菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化细菌—化能合成作用化能合成作用硫细菌、铁细菌硫细菌：能够氧化H2S，并把S累积在体内；若环境中缺少H2S，它们就把体内的S氧化成H2SO4。2H2S+O2→2H2O+S+能量2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量硫细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物。CO2+H2O（CH2O）+O2硫细菌铁细菌：是能氧化硫酸亚铁的一类细菌4FeSO4+2H2SO4+O2→2Fe2（SO4）3+2H2O+能量铁细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物CO2+H2O（CH2O）+O2铁细菌相同不同（物质）实例异养生物自养生物都能合成物质储存能量无机物↓有机物人、动物、真菌、大多数细菌有机物↓有机物能否将无机物合成有机物绿色植物硝化细菌硫细菌、铁细菌等1、异养生物与自养生物比较2、化能合成作用与光合作用比较与光合作用相关的题型•一、叶绿体色素的提取、分离及分布与功能•二、光合作用的过程。主要考查停止光照等条件后相关物质的变化。•三、影响光合作用的环境因素•四、光合作用与细胞呼吸的综合考查呼吸作用和光合作用的比较光合作用细胞呼吸条件在光下进行有光无光均进行场所叶绿体细胞质基质、线粒体物