光合作用总结2

光合作用总结（一）光合作用的研究历史实验结论海尔蒙特柳苗栽培实验植物物质积累不是来自于水而是全部来自于水普利斯特里钟罩实验植物可以更新空气英格豪斯钟罩实验光合作用必需在光照条件下进行萨克斯淀粉生成实验淀粉是光合作用的产物鲁宾和卡门实验光合作用产生的O2来自于水卡尔文实验CO2同化为有机物的途径享学课堂（二）叶绿体及其色素一、叶绿体的结构•1．分布：植物的叶肉细胞和幼嫩茎的表皮细胞。•2．形状：一般呈扁平的椭球形或球形。•3.结构：双层膜基粒：几个到几十个，由类囊体堆叠而成，分布有与光反应有关的酶和色素。基质：含有与暗反应有关的酶和少量DNA和RNA。二、叶绿体中的色素1、色素的分布：类囊体膜、色素种类色素种类吸收光谱滤纸条上的位置叶绿素(3/4)叶绿素a(蓝绿色)吸收红光和蓝紫光叶绿素b(黄绿色)吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素(1/4)胡萝卜素(橙黄色)吸收蓝紫光叶黄素(黄色)吸收蓝紫光3、吸收光谱4、色素的功能：吸收光能、传递光能(四种色素)，转化光能(只有少量叶绿素a)。5、特性：①不溶于水，能溶于酒精、丙酮等有机溶剂。②叶绿素结构不稳定，衰老或环境不良时被破坏。思考：为什么正常情况下叶片呈现绿色？（叶绿素含量远高于类胡萝卜素）为什么秋季叶片会变黄？（寒冷条件下叶绿素被破坏）三、“叶绿体中色素的提取和分离”实验1、实验原理（1）提取原理：叶绿体中的色素能溶解在有机溶剂（无水酒精、丙酮、汽油、苯等）中，所以用无水酒精可提取叶绿体中色素。（2）分离原理：色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，反之则慢2、实验方法：纸层析法3、实验程序提取色素→制滤纸条→滤液划线→层析→观察结果4、实验中几种化学物质的作用：①无水酒精：作为提取液可溶解叶绿体中的色素；②层析液（主要成分为石油醚）：用于分离色素；③二氧化硅：使研磨充分；④碳酸钙：可防止研磨过程中叶绿素被破坏。5、实验的关键之处：①研磨要迅速、充分：减少研磨过程叶绿素的分解，减少有毒性的丙酮挥发。②干燥的滤纸的一端剪去二个角的目的：使层析液同时到达滤液细线，层析时，色素分离效果好。③滤液细线越细、越齐的目的：防止色素带之间部分重叠。④滤液细线不能触到层析液：防止色素溶解在层析液中，影响实验结果。⑤层析时需加塞密封：层析液中的苯、丙酮、石油醚易挥发。思考1：色素提取液颜色淡的原因有哪些？（研磨不充分，色素未能充分提取出来；未加CaC03，叶绿素分子被破坏；剪取叶片太少或加入丙酮太多，色素提取液浓度过低。）思考2：变黄的叶片提取色素层析的可以观察哪些色素带？（2条）（三）光合作用的过程1、光合作用的反应式：CO2+2H2O*→（CH2O）+O*26CO2+12H2O→C6H12O6+6H2O+6O2叶绿体光能光能叶绿体2、过程（1）光反应思考1：H+和e的来源是什么？（H2O）；H+和e的去向是哪里？（NADPH）思考2：活跃化学能储存在哪里？（主要在ATP、部分在NADPH）；ATP中的活跃化学能来自何处？（类囊体膜两侧H+的浓度差所形成的电势能）思考3：H+通过什么结构从类囊体腔扩散到叶绿体基质中？(类囊体膜上的ATP合成酶)思考4：光照增强类囊体腔中pH发生什么变化？（下降，水的光解增强，产生的H+增多）思考5：光合作用产生的O2扩散到细胞外至少穿越几层膜？（4层，包括细胞膜1层、叶绿体膜2层、类囊体膜1层）（2）暗反应思考1：合成1分子葡萄糖需还原多少C3？（12分子）思考2：NADPH（H+）的作用？（还原C3）；思考3：CO2同化为糖类的途径？（CO2→C3→(CH2O)）思考4：光合作用合成的糖类去向？（小部分在叶绿体中合成为淀粉储存、大部分转变为蔗糖运输到植物其他部位、部分参与脂肪、蛋白质的合成）。（3）光反应与暗反应的区别和联系比较项目光反应暗反应反应场所类囊体叶绿体基质能量变化光能→电能→活跃的化学能活跃的化学能→稳定的化学能物质变化2H2O→4H+＋O2＋4eNADP+＋H+＋2e→NADPHADP＋Pi＋能量→ATPCO2＋C5→2C32C3→(CH2O)+C5反应条件光、色素、酶不需光、酶、ATP、NADPH反应性质光化学反应（快）酶促反应（慢）联系光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi。（4）环境因素突然变化对细胞内相应物质的瞬时影响改变条件C3含量C5含量[H]和ATP含量(CH2O)合成量光照突然减弱增加减少减少减少光照突然增强减少增加增加增加CO2供应突然减少减少增加相对增加减少或没有CO2供应突然增加增加减少减少增加(CH2O)运输受阻增加减少增加减少[特别提醒]：(1)在以上各物质的含量变化中：C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少；[H]和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。(2)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对量的变化，而非长时间。（四）光合作用的影响因素CO2+2H2O*→（CH2O）+O*2光能叶绿体气体反应物↑光照强度、光质、光照时间↑①作为反应物和反应的媒介；②水分→气孔关闭→CO2供应↓↓色素、酶①Mg、N等矿质元素；②酶的活性光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。（净光合速率=真正（实际）光合速率－呼吸速率）一、内在因素：如植物种类不同、同一植物在不同的生长发育阶段、叶龄、光合产物的输出等。1、同一植物的不同生长发育阶段：幼苗期营养生长期开花期2、叶龄：光合速率随叶龄增长出现“低—高—低”的规律①随幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加，光合速率不断增加（OA段）。②壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定（AB段）③老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降（BC段）。3、叶面积指数（光合面积）OA段——随叶面积的增大，实际光合作用不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。超过A点，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段——干物质量随光合作用增强而增加。B点以后干物质的量下降，原因是光合总量不变，但呼吸消耗量增大，所以干物质积累量不断降低如BC段。应用：如合理密植、间作和套种4、光合产物(蔗糖)的输出：光合产物(蔗糖)的输出的速率会影响叶片的光合速率。例如，摘去花、果实等都会暂时阻碍光合产物输出，降低叶片特别是邻近叶的光合速率；反之，摘除其他叶片，只留一张叶片与所有花果，留下叶的光合速率会急剧增加。对苹果等果树枝条环割，由于光合产物不能外运，会使环割上方枝条上的叶片光合速率明显下降。5、植物的种类：与植物自身的遗传性有关，如阴生植物、阳生植物二、环境因素1、光照强度原理：影响光反应阶段ATP、[H]的产生。•光补偿点：指在一定光强范围内，光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中放出的CO2等量的光照强度。•光饱和点：指当达到某一光强时，光合速率就不再增加时的光强。•思考：P点（光饱和点）的限制因素？（外因：CO2浓度、温度内因：叶绿体数量、色素含量、酶的数量等）•应用：阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点。2、光质(光的波长)•白光﹥蓝紫光﹥红光﹥绿光•原理：受色素的吸收光谱影响。3、CO2浓度•原理：影响暗反应阶段C3的生成。•CO2饱和点(B、F点）：当CO2达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加；•CO2补偿点（E点）：植物光合速率和呼吸速率相等时的CO2浓度称为CO2补偿点（E点）；•A、D点进行光合作用所需CO2的最低浓度。•思考：P点（CO2饱和点）时光合速率的限制因素？（外因：光照强度、温度内因：色素含量、酶的数量等）•应用：温室可通过放干冰；大田中：①控制农作物的密度（合理密植）保证通风良好、②增施有机肥，使土壤微生物分解有机物增多，放出CO2增多；4、温度•原理：主要通过影响（暗反应）酶的活性来影响光合速率。•间接影响（植物“午休”现象）：当温度过高时，为减少水分的散失，气孔关闭，会导致CO2吸收减少，从而暗反应受阻，光合速率下降。应用：大田中适时播种、温室白天调到最适温度或适当升温，晚上适当降温，提高昼夜温差；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差（原因：降低呼吸作用消耗）。思考：判断图中曲线哪条代表最适植物生长的温度？(T1)5、水•原理：①水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒介；•②影响气孔的开闭。(缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用)6、矿质元素•N：酶及ATP的重要组分；P：NADPH、ATP的重要组分；Mg：叶绿素的重要组分三、多因素对光合速率的综合影响分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子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。不同的光质影响光反应，因此最初光合强度就有差异，但随光强度的增强，最终都能达到光的饱和点。四、光合作用坐标图上“补偿点”和“饱和点”的移动问题归纳1、光（CO2）补偿点移动规律：①若呼吸速率增加，补偿点应右移，反之则左移。②若呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，补偿点应右移，反之应左移。2、光（CO2）饱和点移动规律：①适当提高温度或增加CO2浓度，光饱和点增大右移。②阴生植物的呼吸速率、补偿点、饱和点一般比阳生植物低。思考1：已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃、30℃，如图曲线表示该植物在25℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到30℃的条件下（原光照强度和CO2浓度不变），从理论上讲，图中相应点的移动分别是？（a点下移，b点右移，m值下降）。当土壤或培养液中缺乏Mg时，图中相应点的移动分别是？（a点不变，b点右移，m值下降）思考2：如果光照强度增加，a、b两点如何移动？（光照强度适当增强，光合作用增强（呼吸作用不变），a点左移；光照增强，光反应增大，产生更多的[H]和ATP，促进了暗反应的进行，所以吸收的CO2量增多，b点右移。）五、光合作用的日变化图像分析图1：温暖、晴朗、水分供应充足时，光合速率日变化呈单峰曲线。日出后光合速率逐渐提高，中午前后达到高峰，之后降低，日落后净光合速率出现负值。图2：气温过高，光照强烈，光合速率日变化呈双峰曲线。大的峰出现在上午，小的峰出现在下午，中午前后光合速率下降，呈现光合“午休”现象。引起光合“午休”的原因是温度过高，蒸腾作用失水过多，引起气孔部分关闭、CO2供应不足。（五）光合作用的的相关计算1、植物体中光合作用与呼吸作用的关系：绿色植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，光合作用进行的必要条件是有光，呼吸作用则时刻进行与光无关。分析叶肉细胞中O2和CO2出入的情况：2、测量光合作用的指标：通常有CO2吸收量、O2释放量、有机物的积累量。其中A1、A2、A3这三项可以按1：6：6的摩尔比计算；B1、B2、B3；C1、C2、C3也可以按1：6：6的摩尔比计算。3、有关光合作用、呼吸作用常用词语含义葡萄糖的“制造”、“生产”、“合成”、“生成”、“产生”、“离体的叶绿体所测出的”、“光合作用CO2固定的量”——总光合量。葡萄糖的“积累”、“净生产量”、“转化为淀粉量”、“坐标轴图形体现的光合作用速率出现负值”、“CO2或O2增加、较少量”——净光合量“黑暗或夜晚”——呼吸量