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(共34张PPT)
第三章 细胞的代谢
第五节:光合作用将光能转化为化学能
第二课时 光反应和碳反应
及光合速率的影响因素
光合作用回顾
概述：
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O
光
叶绿体
总反应式：
光合作用是指__________________通过________________ 利用______，把______和_____转化成储存着能量的________，并且释放出_____的过程。
叶绿体或光合膜
光能
CO2
水
有机物
O2
实质：
合成有机物，储存能量
（吸能反应）
绿色植物和蓝细菌
P98
光合色素的提取和分离
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
类胡萝卜素
吸收蓝紫光
叶绿素
吸收红光、蓝紫光
黄绿
蓝绿
橙色
黄色
★色素在层析液中溶解度从大到小，扩散速率从快到慢，色素带位置从上到下：
★色素含量从多到少，色素带从宽窄：
胡萝卜素>叶黄素>叶绿素a>叶绿素b
叶绿素a>叶绿素b>叶黄素>胡萝卜素
95%酒精：
二氧化硅 SiO2：
碳酸钙 CaCO3 ：
层析液 (乙醚或石油醚) ：
提取色素
研磨充分
防止叶绿素被破坏
分离色素
（需要光才能合成）
P100
光合作用
P102
光合作用分两个阶段进行。第一阶段是直接需要光的，称为光反应；
第二阶段不需要光的直接参与，是二氧化碳转化为糖的过程，称为碳反应，也称暗反应。
光反应-光合膜/类囊体膜
叶绿体利用光能使水裂解产生氧，同时生成ATP 、NADPH
还原型辅酶Ⅱ，氢的载体
还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
P103
H2O
类囊体膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
NADP+
+
（氧化型辅酶Ⅱ）
NADPH
（还原型辅酶Ⅱ）
光合色素
O2
H+
释放到细胞外
光反应产生的NADPH和ATP是碳反应的___________；
NADPH在碳反应中还是___________。
能源物质
还原剂
吸收光能
光反应-光合膜/类囊体膜
叶绿体利用光能使水裂解产生氧，同时生成ATP 、NADPH
P103
光反应阶段
场所
条件
物
质
变
化
能量变化
类囊体膜（光合膜)
光、色素、酶
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能
水的光解
NADPH的合成
ATP的合成
H2O O2 + H+ + e-
光能
酶
H++ e- +NADP+ NADPH
酶
碳反应-叶绿体基质
2 三碳糖
卡尔文循环
碳反应酶
固定
还
原
再生
ATP
ADP+Pi
NADPH
(还原剂)
NADP+
关键步骤
CO2还原为糖的一系列反应称为卡尔文循环
——从1个五碳糖开始
卡尔文循环虽然不直接需要光，但只有在有光的条件下才能一轮一轮地循环
三碳糖的形成标志着光合作用合成糖的过程已经完成
2 三碳酸
CO2
五碳糖
能量
能量
P103-104
C5
C3
P103
碳反应-叶绿体基质
碳反应阶段
场所
条件
物
质
变
化
能量变化
叶绿体基质
NADPH 、ATP、酶
ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定的化学能
CO2的固定
三碳酸的还原
五碳糖的再生
CO2＋五碳糖 2 三碳酸
酶
三碳糖 五碳糖
酶
ATP
ADP+Pi
三碳酸 三碳糖
酶
NADP+
NADPH
光合作用
H2O
光合色素
光反应酶
光
O2
H+
e-
ATP
ADP+Pi
NADPH(还)
NADP+(氧)
光解
五碳糖
CO2
2三碳酸
卡尔文循环
碳反应酶
固定
还原
再生
叶绿体外膜
叶绿体内膜
叶绿体基粒
叶绿体基质
细胞溶胶
3
3
6
2三碳糖
6
三碳糖
3次卡尔文循环输出1分子三碳糖
P104
光合作用——三碳糖的去向
☆叶绿体内，三碳糖作为原料用于淀粉、蛋白质和脂质的合成。
☆大部分三碳糖运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。
☆三碳酸还原所得三碳糖主要去向：___________________________。
☆卡尔文循环输出的三碳糖主要去向：____________________________。
运至叶绿体外，转变成蔗糖，
五碳糖的再生
P104
光合作用原子移动及能量变化
原料和产物的对应关系：
O2
H2O
能量的转化过程：
碳的转移途径：
CO2
三碳酸
三碳糖
光能
ATP、NADPH中活跃的化学能
有机物(CH2O)中稳定的化学能
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
叶绿体
P
水的光解产生氧气
P99
思考
短时间内减弱光照强度/减弱CO2浓度，
NADPH、ATP、三碳酸、五碳糖的含量将如何变化
短时间内减弱光照强度：NADPH ATP 三碳酸 五碳糖
短时间内降低CO2浓度：NADPH ATP 三碳酸 五碳糖
P
即刻回顾
P103
光合色素
可见光
ATP
H2O
O2
H+、e-
吸收
光解
光反应
NADP+
NADPH
酶
ADP+Pi
碳反应
五碳糖
2三碳酸
碳反应
三碳糖合成葡萄糖等有机物
CO2
固定
还原
三碳糖
再生
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
13
12
11
14
14
类囊体膜
叶绿体基质
对比光反应和碳反应
项目 光反应 碳反应
场所
条件
时间
物质
变化
能量
变化
联系
叶绿体类囊体膜
光、光合色素、酶
短促
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
叶绿体基质
酶、ATP、NADPH
较缓慢
①CO2的固定：
CO2+五碳糖 → 2个三碳酸;
②三碳酸的还原：
三碳酸+NADPH+ATP→三碳糖分子+
NADP++ADP+Pi;
③五碳糖的再生：
三碳糖分子→五碳糖
ATP、NADPH中活跃的化学能→
有机物中稳定的化学能
光反应为碳反应提供NADPH和ATP；碳反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+，二者紧密联系，缺一不可
2、
酶
ADP + Pi
+
能量
ATP
酶
酶
酶
NADP+ + H+ + 2 e-
酶
NADPH
3、
1、水的光解
光
4H+ + 4e- + O2
2H2O
光合速率
1.光合速率：又称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用。
进行多少光合作用的表示方法：
① 测定气体的体积变化量（产生多少O2或消耗多少CO2）。
② 测定有机物的变化量（产生有机物的量）。
类型：表观光合速率（净光合速率），真正光合速率（总光合速率）
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
叶绿体
P105
区分表观光合速率与真正光合速率
P107“小资料”，找出文字表述关键词：
O2 CO2 有机物
净光合速率
总光合速率
植物固定/
同化CO2的量
植物
吸收CO2的量
积累有机物的量
制造有机物的量
植物
产生O2的量
植物
释放O2的量
总光合速率=净光合速率+细胞呼吸速率
即:真正光合速率 = 表观光合速率 + 细胞呼吸速率
P107
光合作用的影响因素
光照强度
温度
水分
…
CO2浓度
影响因素：
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
叶绿体
CO2浓度
光合色素
光照
光照强度
光质
酶
水分
气孔导度
内因
外因
酶的种类、含量
色素的种类、含量
光照（光强、光质）
CO2浓度
温度
矿质元素
水分
温度
矿质元素
P107
探究光照强度对光合速率的影响
(1) 实验假设：
(2) 实验原理：
不同光强度 →光合速率不同→ 相同时间内释放的氧气的量不同→有色液滴移动的距离不同 → 光强度与光合速率的关系
分析变量
自变量:
因变量:
光照强度
氧气的释放速率
(3) 实验用具：
材料：金鱼藻(或黑藻)和NaHCO3溶液；
仪器：聚光灯、试管、刻度管、直尺等。
一定范围内，金鱼藻(或黑藻)光合速率随光照强度的增加而增加。
NaHCO3溶液作为缓冲液来提供CO2
温度、湿度、 CO2浓度、植物的用量等
无关变量:
P106
探究光照强度对光合速率的影响
(4) 操作步骤：
① 组装如图实验装置三套，编号甲、乙、丙。
② 分别向三支试管内加入等量的金鱼藻(或黑
藻)和NaHCO3溶液。
③ 记录有色液滴的起始位置。
④ 取三只100 W聚光灯，分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处，一段时间后，记录有色液滴位置。
设置不同的光照强度
组别 有色液滴移动距离
甲 最大
乙 较大
丙 最小
(5) 实验结论：
在一定范围内，随着光强度不断增加，光合作用强度也不断增加。
P106
1. 光照强度对光合速率的影响
真正光合速率
0
A
光照强度
光饱和点：B
植物光合作用达到最强时所需的最低的光强度。
B
光饱和点
遮阴
全日照
光强度增加，光反应速率加快，从而产生的NADPH和ATP增多，使碳反应速率加快，从而加快光合作用。
P107
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
m
释放量
CO2
光补偿点：
光饱和点：
C2
植物光合作用吸收CO2和细胞呼吸释放CO2速率相等时的光照强度。
B
1. 光照强度对光合速率的影响
P107
1. 光照强度对光合速率的影响
图4
图1
图3
图2
图1：
黑暗时，只进行细胞呼吸
图2：
细胞呼吸速率＞光合速率
图3：
细胞呼吸速率=光合速率
图4：
细胞呼吸速率＜光合速率
叶肉细胞气体运输情况如图
P
1. 光强度对光合速率的影响
图4
图1
图3
图2
光照强度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
m
释放量
CO2
B
A
B之后
A→B
P
2. 温度对光合速率的影响
温度
光合速率
0
A
原理：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性，进而影响光合速率
农业生产启示：①适时播种；②温室栽培植物时，白天应适当提高温度，晚上适当降低温度。
P107
3. CO2对光合速率的影响
空气中CO2含量约为0.035%，而植物光合所需的最适浓度为1%，在到达这个浓度前，光合速率会随CO2浓度增高而增高。
CO2浓度
光合速率
0
a
b
b、B：
CO2饱和点
a、A：
CO2补偿点
农业生产启示：温室栽培植物时注意通风，适当提高室内CO2浓度。
P107
思考
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线图。分析回答：为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？
12时左右的温度很高，植物蒸腾作用加快，植物气孔关闭以避免水分过多丧失，此时二氧化碳供应减少，光合作用减弱。
-----植物的午休现象
4. 水分对光合速率的影响
农业生产启示：合理浇灌。
水是光合作用的原料和产物；
缺水时，植物气孔关闭，间接影响二氧化碳进入叶肉细胞；
缺水时，叶片淀粉水解减弱使得糖类堆积，光合产物输出缓慢。
因此，植物体缺少水分会使光合速率下降。
5. 必需矿质元素对光合速率的影响
农业生产启示：合理施用多种类型化肥。
① N：是各种酶、ATP和NADPH的重要组成元素。 ② P：是叶绿体膜、ATP和NADPH的重要组成元素。 ③ K：影响糖类的合成和运输。 ④ Mg：是叶绿素的重要组成元素。
为何后段光合速率会下降？
土壤溶液浓度过高，使植物失水，从而导致光合速率下降。-------烧苗现象
多因素影响
①P点时限制光合速率的因素：
随该因素的不断增强，光合速率不断提高；
②Q点时限制光合速率的因素：
横坐标所示因素不再是影响光合速率的主要环境因素。
横坐标所示因素
其他环境因素
课堂小结
课堂小结
随堂习题
1．光合作用实现了生态系统中有机物的生产，下列对光合作用生产有机物过程的叙述，错误的是(　　)
A．光反应和碳反应都是吸能过程
B．碳反应不需要光的直接参与，但是需要光反应的支持
C．光反应的产物是O2、NADPH和e－
D．光合作用实现了固定太阳能并将CO2还原为糖的过程
C
随堂习题
2．下图为光合作用过程的图解(Ⅰ、Ⅱ表示场所，a、b表示物质)。下列有关分析正确的是(　　)
A. 物质a表示[H](NADPH)和ATP
B．Ⅰ处反应需五碳糖参与
C．Ⅱ表示叶绿体基质
D．Ⅰ、Ⅱ处均含有光合色素
C
随堂习题
3. 温度是影响光合作用的重要环境因素，下列关于温度对光合作用影响的叙述，不正确的是（ ）
A.温度对光合作用的影响是通过影响酶的活性实现的
B.温度降到0℃仍有植物进行光合作用
C.温度对不同植物的光合速率影响不同
D.温度影响碳反应，对光反应没有影响
D

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