资源简介 (共51张PPT)第四节 光合作用和能量转化第二课时光合作用的原理和应用二、光合作用的原理和应用(一)光合作用1、光合作用的概念指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。2、光合作用的反应式甲醛2、1928年,科学家发现甲醛对植物有毒害作用,而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。1、19世纪末,科学家普遍认为,在光合作用中, CO 分子的C和0被分开,0 被释放, C和H O结合成甲醛,然后甲醛分子缩合成糖。(二)光合作用的原理探究光合作用原理的部分实验思考0衬论希尔反应:离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。结论:水的光解产生氧气。氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应,而是分阶段进行的。3、1937年,希尔发现,在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H O, 没有CO ), 在光照下可以释放出氧气。(二)光合作用的原理探究光合作用原理的部分实验思考0付论(二)光合作用的原理思考·衬枪 探究光合作用原理的部分实验4、1941年,鲁宾和卡门用同位素示踪法,研究了光合作用中氧 气的来源。光照射下的 小球藻悬液H 80-结论:光合作用释放的氧来自水。H OC 8O CO 18O O (二)光合作用的原理思考·衬论 探究光合作用原理的部分实验5、1954年,美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验:在给叶绿体照光时发现,当向反应体系中供给ADP 、Pi等物质时,体系中就会 有ATP 出现。1957 年,他发现这一过程总是与水的光解相伴随。结论:在光照时,叶绿体中生成了ATP。尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系:十 2H+ + 能量光照 叶绿体ADP+PiATPH O(二)光合作用的原理思考·衬伧 探究光合作用原理的部分实验6、1946年开始,美国的卡尔文等用放射性同位素14C标记14CO ,供小球藻进行光合作用,探明了CO 中的C 的去向,称为卡尔文 循环。(CH O)CO C C 结论:光合产物中有机物的碳来自CO (二)光合作用的原理光合作用过程是否需要光能划分:光反应和暗反应(碳反应)。2 H O O 类囊体腔质体 8 H+ 蓝素细胞色素b f 复合体2,6 ATP铁氧还2 NADP+蛋白2 NADPH/H*Fo 黄素Fp 蛋白类囊体膜放氧复合体光4 H+Q 环基质光12 H+ATP 合酶2.6 ADP +2,6P光系统Ⅱ光系统Iot 0Mn,Ci404H+4 H+质体醌1,5-二磷酸核酮 糖羧化酶/加氧酶3-磷酸甘油酸第一阶段:二氧化碳固定部核酮糖-1,5-二磷酸二氧化碳核酮糖-5磷酸a甘油醛-3-磷酸 1,3-二磷酸甘油酸中央代谢途径3-磷酸甘油酸无机磷酸1、光反应阶段02H O光解NADPH 还原型辅酶ⅡNADP+氧化型辅酶ⅡATP酶ADP+Pi场所:类囊体薄膜上条件:光、色素、酶、 物 水的光解:A 酶A 0能量转变: 光 能 — ATP、NADPH 中活跃的化学能e:、D-—NDPHP+HPPD+APND成:PH的 合的合成DPATNA化转H+NADPNADPPPAP 、A0、物:水产:要料主原光能 类囊体薄膜上的色素吸收质酶H+场所:叶绿体基质中 条件:有没有光都可以,需多种酶原料:CO 、ATP、NADPH 产物: (CH O)、ADP、Pi、NADP+物质 CO 的固定:CO +C 酶 2C 转化 C 的还原:2C 酶 (CH OATP 、NADPH能量转变:ATP、NADPH中活跃的化学能→糖类中稳定的化学能说明: C 是三碳化合物, 即3-磷酸甘油酸;C 是五碳化合物,即核 酮糖-1,5-二磷酸;固定CO C (CH O)糖类2C NADPH-酶能事2、暗反应(碳反应)阶段还原多种酶酶 能暗反应过程(卡尔文循环)NADP+ATPADP+Pi光反应阶段(叶绿体类囊体薄膜)2C 多种酶定 参加催化原0.2NADPHNADP+ATPADP+Pi水的光解叶绿体 中的色素暗反应阶段(叶绿体基质)3、光合作用过程图解(U0H n2光能H 0CO 比较项目 光反应暗反应场 所 类囊体薄膜上叶绿体的基质条 件 需光,色素和酶不需光,色素;需酶物质变化 水的光解、 ATP和NADPH的合成CO 的固定、C 的还原能量变化 光能→活跃的化学能→稳定的化学能联 系 光反应为暗反应提供ATP和NADPH,暗反应为 光反应提供ADP和Pi、NADP+4、光反应与暗反应的区别和联系(1)NADPH 和ATP的移动途径是什么 从类囊体薄膜到叶绿体基质;(2)NADP+ 和ADP 的移动途径呢 从叶绿体基质到类囊体薄膜;(3)NADPH 的作用 ①.活泼的还原剂;②.储存部分能量供暗反应阶段利用;思考。付论(4)光合作用中元素的转移①H的转移: H O→ NADPH→(CH O)②C的转移: CO →C → (CH O)③O的转移: CO →C → (CH O)H O→0 思考。付论条件 C C NADPH和ATPADP和NADP+CO 不变,停止光照 增 加 减少 减少增加CO 不变,突然光照 减 少 增加 增加减少光照不变,停止CO 供应 减 少 增加 增加减少光照不变,CO 增加 增 加 减 少 减少增加(5)条件变化时,各种物质合成量的动态变化。思考衬论(三)光合作用原理的应用1、光合作用强度:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。探究·实发 探究光照强弱对光合作用强度的影响0 充满细胞间隙,叶片上浮。根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少,探究光照强度与光合作用强度的关系。一 、实验原理:叶片含有空气,上浮叶片下沉;抽气探究°实 探究光照强弱对光合作用强度的影响二、方法步骤:1.打孔:用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片探究°实减 探究光照强弱对光合作用强度的影响二、方法步骤:2.将圆形小叶片置于注射器内,使叶片内气体逸出探究°实减 探究光照强弱对光合作用强度的影响二、方法步骤:3.将处理过圆形小叶片放入清水中,黑暗保存探究°实减 探究光照强弱对光合作用强度的影响二 、方法步骤:4. 取3只小烧杯,分别倒入富含CO 的清水(1%~2%的NaHCO 溶液)探究·实减 探究光照强弱对光合作用强度的影响二 、方法步骤:5.向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,分别置于强、中、弱光下项目 烧杯 小圆形叶 片 加富含CO 的清水 光照强度叶片浮 起数量1 10片 20 mL 强多2 10片 20 mL 中中3 10片 20 mL 弱少探究·实减 探究光照强弱对光合作用强度的影响二、方法步骤:6.观察并记录结果三 、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。(1)自变量:光照强弱控制方法:不同瓦数的台灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离(2)因变量: 光合作用强度检测方法: 相同时间小圆形叶片浮起的数量(3)无关变量:要求相同且适宜探究光照强弱对光合作用强度的影响温度等,用中间的盛水玻璃柱吸收 热量排除干扰光 :光照强度、光质、光照时间CO 的浓度、H O矿质元素(Mg 合成叶绿素)温度酶的种类、数量色素的含量叶龄不同(三)光合作用原理的应用2、影响光合作用的因素外因:内因 :光合作用速率的测定光合作用速率: 一定时间内、单位面积CO 等原料的消耗量或O (CH O)等产物生成量来表示。植物在进行光合作用的同时,还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率,也称为表观光合速率。C H 2O +60 +6H O酶→6CO +12H OC H 2O +6H O+60 —光能 叶绿体6CO +12H O线粒体吸收CO ( 可光合作用产生的0 =释放到空气中的0 +呼吸作用消耗的0 释放O (可以测得)叶肉细胞以测得)表 观 /净(光下测量植物体)积累吸收释放呼吸(黑暗中测量)消耗释放、产生吸收实 际 /总/ 真 正光合制造、生成固定产生净光合 (速率) =总光合 (速率)速率糖类CO 02呼吸 (速率)光合速率光饱和点:植物达到最 大光合速率所需要的最 小光照强度应用:①合理密植;② 阴雨天适当补充光 照,及时对大棚除霜消雾。光补偿点:植物达到光 合速率等于呼吸速率时, 所对应的光照强度。2、影响光合作用的因素(1)光照强度CO 吸收量0ACO 释放量光 合 作 用强度=呼吸 作用强度B光补偿点光照强度呼吸速率C 光合作用强度达到最大值,达到饱和A:光合作用为0,只进行呼吸作用净光合 速率总(真)光饱和点C阳生植物 一阴生植物B′光照强度AA补充:阳生植物和阴生植物C C'释 放 量C02吸收 量0C02B阴生植物是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植 物阳生植物在强光环境中生长发育健壮,在阴蔽和弱光条 件下生长发育不良的植物称阳性植物应用:间作阳生植物于细胞呼吸速率时的CO 浓度);D点 :CO 饱和点 (两组都表示在一定范围内CO 浓度达到该点后,光合作用强度 不再随CO 浓度增加而增加)。B点 :进行光合作用所需CO 的最低浓度应用: 1.多施有机肥或农家肥2. 温室栽培植物时还可使用CO 发生器等.3.大田要“正其行,通其风”;C点:CO 补偿点 (表示光合作用速率等(2)CO 浓度最适温度下植物光合作用最大,植物体内的酶最适温度在40~50℃之间。温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低,光合速率会减弱。应用: 1.适时播种2.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温3.植物“午休”现象(3)温度(4)矿质元素N: 光合酶及NADP+和ATP的重要组分P: NADP+和ATP的重要组分K: 促进光合产物向贮藏器官运输Mg: 叶绿素的重要组分应用: 合理施肥(5)水1.水是光合作用的原料2.水是体内各种化学反应的介质3.水直接影响气孔的开闭,间接影响CO 进入应用: 预防干旱合理灌溉(1)甲图中的自变量为 光照强度、温度,OP 段影响光合速率的因素是光照强度,PQ段影响光合速率的因素是光照强度、温度 ,Q点之后影响光合速率的因素是温度;(2)乙图中的自变量为 光照强度、CO 浓度 , OP段影响光合速率的因素是光照强度 ,PQ 段影响光合速率的因素是 光照强度、CO 浓度, Q点之后影响光 合速率的因素是C O 浓 度 ;30℃20℃10℃0 P Q 光照强度一高CO 一中CO 低CO0 P Q 光照强度多因素曲线分析光 合 速 率光 合 速 率乙甲a点:温度降低,呼吸减弱,CO,释放减少。b点:开始进行光合作用。bc段:光合作用 小 于细胞呼吸。c点:光合作用等于细胞呼吸。 ce段:光合作用大 于细胞呼吸。d点:温度 过高,部分或全部气孔关闭,出现“午休现象”。e点:光合作用等于细胞呼吸。ef段:光合作用小于 细胞呼吸。fg段:停止光合作用,只进行 0呼吸作用练一练①积累有机物时间段:CE 段。②制造有机物时间段:BF 段。③消耗有机物时间段:OG 段。④一天中有机物积累最多的时间点:E 点。绿色植物24 h 内有机物的“制造”、“消耗”与积累O 释 放 量 。 C O 吸 收 量C巩固练习:如图是密闭玻璃罩内的植物一天中光合速率的变化曲线图。思考 天内1.AD段玻璃罩内CO 浓度增加的原因是光合速率<呼吸速率 ; 2.DH段玻璃罩内CO,浓度下降的原因是光合速率>呼吸速率 _; 3.HI段玻璃罩内CO,浓度增加的原因是 光合速率<呼吸速率 ; 4.光合速率等于呼吸速率的点是D、H ;5.经过一昼夜的时间,该植物是否生长 是 。判断的依据是l和A点相比,玻璃罩内CO 浓度减少,减少的CO 转化成有机物积累在 植物体内。黑 暗 光 照装置中溶液的作用:在测细胞呼吸速率时, NaOH 溶液可;在测净光合速率时,NaHCO 溶液可 ,保证了容器内CO 浓度的恒定。总光合v= 净光合v+呼吸v0 产生量=0 释放量+0 消耗量红色液滴绿色植物乙红色液滴绿色植物甲3. 利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率NaHCO 溶液NaOH溶液(四)化能合成作用1、异养生物: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。2、 自养生物: 以无机物转变成为自身的组成物质。光能自养生物: 以 光为能源,以CO 和H O(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。化能自养生物: 利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO 和H O(无机物)合成糖类(有机物)。例如:硝化细菌。硝化细菌能够利用体外环境中的NH 氧化时所释放的能量来制造有机物。硝化细菌。2HNO +2H O+能量硝化细菌。2HNO +能量2NH +3O 2HNO +O 能 量酶C H O +6O +6H O6CO +12H O厌氧型酵母菌的异化作用属于兼性厌氧型光能自养型化能自养型自养型异养型归纳意结异化作用同化作用新陈代谢需氧型1. 在适宜反应条件下,用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后,突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与 瞬间发生变化的物质,组合正确的是( C )A. 红 光 ,ATP下降B. 红光,未被还原的C 上升C. 绿 光 ,NADPH下降D.绿 光 ,C 上升巩圆练习A.CO 浓度大于a时,甲才能进行光合作用 B. 适当增加光照强度,a 点将左移C.CO 浓度为b时,甲、乙总光合作用强度相等D.甲植物体内[H]的含量在CO 浓度为b时比在a时高2.图示适宜条件下,甲、乙两种植物叶片的CO 净吸收速率与CO 浓度的关系,下列说法正确的是( B )巩圆练闭CO.的净吸收速率温度很高,蒸腾作用很强,气孔关闭,二氧化碳供应减少,光合作用强度明显减弱。(3)14~17时的光合作用强度不断减弱原因:光照不断减弱,光合作用强度不断减弱。光照不断增强,光合作用强度不断增强。 (2)12时左右的光合作用强度明显减弱原因:率线图。分析曲线图并回答:(1)7~10时的光合作用强度不断增强原因:3、下图是夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲巩圆练闭光合作时间4、 下图是在一定的CO 浓度和温度下,某阳生植物CO 的吸收量和光照强度的关系曲线,据图回答:巩园练习光照强度 (K1x)(1)该植物的呼吸速率为每小时释放CO 5 mg/dm 。(2)b点表示 光合作用与呼吸作用速率相等。巩圆练习光照强度 (K1x)(3)若该植物叶面积为10dm2,在光照强度为25K1x条件下光照1小时,则该植物进行光合作用时叶绿体吸收CO,250 mg。巩园练习光照强度 (K1x)(4)若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长 为什么 不能正常生长。白天光照强度为b 时,无有机物积累,而夜间消耗有机物,从全天来看,有机物的消耗多于积累,不能正常生长。巩圆练习 展开更多...... 收起↑ 资源预览