光合作用复习讲义严重整理ppt课件.ppt

第四节能量之源光与光合作用,复习：呼吸作用,光合作用概述：,1、概念：,2、总反应式：,光能,叶绿体,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。,一、捕获光能的色素和结构,对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_。,太阳能,叶绿体的结构,外膜,内膜,基粒,基质,类囊体,捕获光能的色素分布在_,类囊体的薄膜上,实验,绿叶中色素的提取和分离,1、提取的色素原理？2、分离色素的原理？,色素能溶解在有机溶剂无水乙醇,各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。,色素的提取和分离 纸层析法,方法步骤1、提取色素：称取、剪碎、研磨（碳酸钙二氧化硅 无水乙醇），过滤（单层尼龙布）2、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液扩散速度太快），画铅笔线3、画滤液细线：细、直、齐，重复几次。4、分离：用层析液，液面不能淹没滤液细,1、二氧化硅的作用？2、碳酸钙的作用？3、加无水乙醇的目的？,使研磨更加充分,防止色素被分解,提取色素：称取-剪碎-研磨-过滤（单层尼龙布?）,溶解色素,一、捕获光能的色素和结构,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),滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？,（橙黄色）,（黄色）,（蓝绿色）,（黄绿色）,关于色素,种类,功能,吸收、传递和转化光能,特性,不溶于水，只溶解于有机溶剂,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,叶绿体中的色素提取液,四种色素对光的吸收,叶绿素主要吸收_类胡萝卜素主要吸收_,蓝紫光,蓝紫光、红光,思考,1、树叶为什么是绿色？2、P97问题探讨？,3、场所：主要是叶绿体,叶绿体的功能,讨论,恩格尔曼实验的结论是什么？,O2是由叶绿体产生的,叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用的酶。,总结叶绿体的功能,光合作用的场所只能是叶绿体吗？,蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。,二、光合作用的原理和应用,光合作用的定义,绿色植物通过_，利用_，把_转化成储存能量的_，并释放出_的过程。,光合作用的探究历程（P101102）,光能,叶绿体,O2,有机物,CO2和H2O,光合作用的具体过程是如何被人们认识和发现的哪？,光合作用的探究历程,1648年海尔蒙特（比利时）实验,结论：建造植物体的原料是水分,+74.75kg,-0.057kg,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？,1779年，荷兰的英格豪斯,普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。,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,储存在什么物质中？,德国梅耶,1864年德国萨克斯实验,让一张叶片一半曝光一半遮光,除去叶绿素,酒精,水,（证明绿叶在光下制造淀粉）,滴加碘酒后,或者用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。,萨克斯的实验,放在暗处几小时，目的是什么？,结论： 产物淀粉 条件光照,恩格尔曼的实验,隔绝空气,黑暗，用极细光束照射,完全暴露在光下,水绵和好氧细菌的装片,结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 光合作用需要光照,1939年鲁宾和卡门的实验（同位素示踪法）,结论：光合作用释放的氧全部来自水。,美国卡尔文,用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。,总结光合作用的反应式,糖类,（1）为生物生存提供了物质来源 （2）为生物生存提供了能量来源（3）维持了大气中O2和CO2的相对稳定 ( 4 ) 对生物的进化有直接意义。,三、光合作用的意义,走近高考,(1999高考题)在植物实验室的暗室内，为了尽可能地降低植物光合作用的强度，最好安装（ ）。A、红光灯 B、绿光灯C、白炽灯 D、蓝光灯,高中生物高考第一轮复习,光合作用（第二课时）,基质,酶,?,光合作用,外膜,内膜,类囊体膜,基粒,色素,酶,五、光合作用的过程：,条件：,过程：,场所：,光反应总结：,光、色素、酶,叶绿体的囊状结构（类囊体）薄膜,水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：,用于暗反应,（活跃化学能）,多种酶参加催化,1个CO2, CO2的固定； C3的还原。,暗反应,（C5）,2（C3）,暗反应总结：,CO2的固定：,C3的还原：,ATP,NADPH 、,条件：,场所：,物质变化：,能量变化：,叶绿体的基质中,多种酶、,NADPH 、ATP,C5的再生：,NADPH 、,ATP,光能转换成电能再变 成活跃的化学能 （ATP、NADPH中）,活跃的化学能变成稳定的化学能,光反应为碳反应提供NADPH和ATP,碳反应为光反应提供NADP+和ADP和Pi,CO2的固定：,2C3 三碳糖,光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）,暗反应阶段（叶绿体基质）,光能,叶绿体中的色素,18O2,ATP,水在光下分解,酶,C18O2,2C3,C5,（CH218O）,多种酶参加催化,固,定,供氢,ADP+Pi,供能,还,原,H,H218O,总结提升,总反应式：,CO2+H2O,叶绿体,光能,(CH2O)+O2,实质,物质变化,无机物合成有机物，释放氧气,能量变化,光能转变成有机物中的化学能,能量上把光能转变成有机物中的化学能,光合作用的实质,光合作用过程图解,哪些外界条件会影响光合作用的进行,影响光合作用的因素,光照CO2浓度温度水分矿质元素,主要因素,测定指标：光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。,CO2的消耗、O2的产生、有机物的产生的量,表观光合速率,影响光合速率的因素,真正光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率,(1) 光强度,B：光补偿点,C2：光饱和点,光照强度,0,C2,b(总光合量 ) = a(净光合量 ) + c(呼吸作用),光补偿点：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等时的光强度。,光饱和点：光合作用达到最强时所需的最低的光强度。,A,B,光照强度,0,C,细胞呼吸产生的CO2量,净光合作用量,真正（实际）光合作用量,在A点含义：在B点含义：,真正（实际）光合速率表观（净）光合速率呼吸速率。,（1）光照强度,光照强度为0，此时只进行呼吸作用，释放的CO2量为呼吸速率。,光合作用速率呼吸作用速率。,光合速率与光强度的关系,1. 对植物而言，光照越强越好吗?,2. 请在图上画出阴生植物胡椒光合速率的曲线?,A点：黑暗时， 只进行细胞呼吸,区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放,AB段：弱光下，光合作用小于细胞呼吸,B点：光补偿点，光合作用等于细胞呼吸,BC1段：强光下，光合作用大于细胞呼吸,白光红光或蓝紫光绿光,光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。,(2) （温度）,在一定范围内温度对光合作用的影响,2、温度影响酶的活性,光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ；B点表示： ；BC段表示： ；,酶的活性,酶,此温度条件下，光合速率最高,超过最适温度，光合速率随温度升高而下降,哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在该地区农作物的生长季节里，阳光充沛、昼夜温差大。请试分析：为何当地出产的哈密瓜会比其他地区出产的甜？如果想在福建地区比较甜的哈密瓜，理论上你认为可以采取哪些措施？,温室栽培中，白天可适当提高温度，夜间适当降低温度，适当提高昼夜温差，从而提高作物产量（有机物积累量）。,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和点,ab: CO2太低，农作物消耗光合产物； bc: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； cd: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； de: CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,a,c,b,d,e,（3）CO2浓度,有机物积累,1. 如何提高大田和温室中的CO2含量?,CO2浓度在1%以内时，光合速率会随CO2浓度的增高而增高。 农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有机肥。温室中可增施有机肥或使用CO2发生器等。,2. 请在图上画出更弱光强度下光合速率的曲线?,光合速率的日变化:,两个时间段为何光合速率不同？,叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化,H2O是光合作用的原料。在一定范围内,H20越多，光合速率越快，但到A点时，即H2O达到饱和时，光合速率不再增加。,（4）水分,N：酶及NADPH和ATP的重要组分P：磷脂、NADPH和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分,（5）矿质元素：,2.影响光合作用的因素及应用 (1)内部因素,(2)外部因素(单因子),(3)多因子影响,光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用,温度、光照强度、 CO2的含量、水分、矿质元素等,影响光合作用的主要外界因素（应用）,光合作用的正常进行要受多种因素的影响，一个生物兴趣小组研究了CO2浓度、光照强度和温度对光合作用的影响，下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是 ( ),D,自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物,化能合成作用,异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物,概念：能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,化能合成作用,提高农作物产量的措施：,延长光合作用时间：增加光合作用面积：,增加光能利用率,提高光合作用效率,控制光照强弱控制光质控制CO2供应控制必需矿质元素供应适时适量施肥,提高复种指数温室中人工光照,合理密植间作套种,通风透光在温室中施有机肥，使用CO2发生器,阴生植物阳生植物,延长光合作用时间 大田：复种（一年种两茬或三茬） 温室：人工光照增加光合作用面积 改变株型、合理密植提高光合作用效率（1）控制光照强弱（阳生植物和阴生植物）（2）增加水分和二氧化碳。（3）增加矿质元素的供应（4）控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜晚适当降低温度。,提高光能利用率的措施（提高产量）,返回,提高农作物光合强度的措施： 注意多用一些适当、适量、合理等字眼,3、适当提高CO2浓度,4、适当提高温度,5、适当增加植物体内的含水量,6、适当增加矿质元素的含量,2、合理密植,O2的产生量CO2的消耗量光合作用C6H12O6产生量,光合速率，通常以吸收CO2mg/h*cm2表示真正光合速率= 净(表观)光合速率+呼吸速率,光合作用的计算：,O2的释放量呼吸作用的耗O2量,CO2吸收量呼吸作用CO2的产生量,光合作用C6H12O6积累量呼吸作用C6H12O6消耗量,影响光合作用的因素及其在农业生产实践中的应用归纳总结,光合作用和需氧呼吸的比较：,4光合作用和呼吸作用中H、ATP的来源和去向比较,3以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系 (1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系,(2)光合速率与呼吸速率的关系绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的关系：真正光合速率净光合速率呼吸速率三者的常用表示方法：,1、测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定： A.植物体内葡萄糖的生成量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的吸收量 D.植物体内水的消耗量,课堂测试,2、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ） A、H B、C5化合物 C、ATP D、CO2,B,3、与光合作用光反应有关的是（ ）H2O ATP ADP CO2A. B. C. D.,A,4、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降,C,5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,D,6、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 ( ) 外膜 内膜 基质 类囊体膜 A B C D,B,7、光合作用过程的正确顺序是（）二氧化碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能水的光解三碳化合物被还原A. B. C. D.8、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）三碳化合物五碳化合物氧气,9、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（ ）A、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D、在植物体周围的空气中发现,D,10、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ） A、CO2 叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类,D,11、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 ATP CO2 葡萄糖,B,12、生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（ ）,A,13（2007山东理综）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，结果如图所示。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条件下植物积累的有机物的量最多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量相等,据统计：1、地球表面的绿色植物每年大约制造了4400亿吨有机物。 2、地球表面的绿色植物每年储存的能量约为7.111018KJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站每年所发出的电力，相当于人类在 工业生产、日常生活和食物营养上所需要的能量的100倍。,课外读,光合作用的过程：,间 作,一茬有两种或两种以上生育季节相近的作物，在同一块田地上成行或成带（多行）间隔种植的方式。公元6世纪齐民要术叙述了桑与绿豆或小豆间作、葱与胡荽间作的经验。,套 作,在前季作物生长后期的株 、 行或畦间播种或栽植后季作物的种植方式。套作的两种或两种以上作物的共生期只占生育期的一小部分时间，是一种解决前后季作物间季节矛盾的复种方式 。主要方式有：小麦套玉米或再套甘薯或大白菜；,轮 作,在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物，是用地养地相结合的一种生物学措施。有利于均衡利用土壤养分和防治病、虫、草害；能有效地改善土壤的理化性状，调节土壤肥力。,1.光合作用中光反应阶段为暗反应阶段提供 AO2和C3化合物 B叶绿体色素 CH20和O2 DH和ATP,2.在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间 后，分析18O放射性标志，最有可能的是 A 在植物体内的葡萄糖中 B 在植物体内的淀粉中 C 在植物体周围的空气中 D 在植物体蛋白质和淀粉中,3.在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件， 即可发现其叶肉细胞中C3的含量突然上升，则改变的条件是 A 停止光照 B 停止光照并降低CO2浓度 C 升高CO2浓度 D 降低CO2浓度,当堂检测,高考回顾,7.(2004年全国)离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是（ ） AC3化合物增多、C5化合物减少 BC3化合物增多，C5化合物增多 CC3化合物减少，C5化合物增多 DC3化合物减少，C5化合物减少,C,6(2006年江苏)光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是( ) AH20、C02、ADP BC02、NADPH、ATP CH20、C02、ATP DNADPH、H20、ADP,B,题3图1菠菜叶片的叶绿体中色素的层析结果 A,叶绿素a,叶绿素b,题3图2在缺Mg的营养液中，长期培养的蕃茄叶片叶绿体中色素的层析结果 B,阴天,睛天,题3图4水稻在夏季白天光合作用强度的变化 D,光合作用强度,题3图3水稻光合作用强度与空气中CO2含量的关系 C,a b,光合作用强度,光照强度 ab,CO2含量,0,0 6 12 18时,8.(2007年重庆) 在题3的图中，图1、图2为不同材料叶绿体中色素的层析结果（示意图），图3、图4为不同条件下水稻光合作用强度的变化曲线，其中正确的是,A,同类变式,9、下图为光照和CO2浓度改变后，与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。(1)曲线b表示 ，曲线a表示 ， (2)由(1)得出光照强度和C02浓度与光合作用的关系是：前者主要影响 ；后者主要影响 。,C3,C5,光反应,暗反应,11、施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的是( ) A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高10,高考回顾,B,同类变式,12、下面各图表示在一定范围内，不同环境因素与水稻叶片光合作用强度的关系，其中错误的是 （ ）,A,体验高考,一、理解能力1(2010全国新课标，2)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是 () A无氧呼吸的终产物是丙酮酸 B有氧呼吸产生的H在线粒体基质中与氧结合生成水 C无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有H的积累 D质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多 解析：无氧呼吸的终产物是酒精和二氧化碳或者是乳酸，而丙酮酸是无氧呼 吸和有氧呼吸第一阶段的共同产物；有氧呼吸产生的H在线粒体内膜上与氧 结合生成水；无氧呼吸不需要O2的参与，该过程中产生的H最终进到酒精 或乳酸中，没有积累；质量相同时，脂肪比糖原有氧呼吸释放的能量多，产 生的水多，消耗的O2也多，这与脂肪中H与O的比值较高有关。 答案：D,2(2010天津理综，1)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是 () 叶绿体基质类囊体薄膜线粒体基质线粒体内膜 A B C D 解析：CO2的固定发生在光合作用暗反应阶段，进行场所是叶绿体基 质。CO2产生于有氧呼吸的第二阶段，进行场所是线粒体基质。 答案：A,3(2010全国，31)请回答下列问题： (1)氮、磷、镁3种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是 _，构成细胞膜的元素是_。 (2)缺镁时植物叶片发黄，其原因是 。 (3)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、 碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是 ；碳酸 钙的作用是_； 丙酮的作用是_。 (4)光反应中能把光能转换成电能的叶绿素是少数处于特殊状态的 _。,氮、磷,氮、磷,镁是叶绿素的组成成分，缺镁导致,叶绿素合成受阻,有助于磨碎植物细胞,防止研磨过程中叶绿体色素被破坏,色素的提取溶剂,叶绿素a,解析：(1)生命活动所需直接能源物质是ATP，构成细胞膜的化合物主要是磷脂、蛋白质，以上物质均含氮、磷。(2)镁是叶绿素的组成元素，缺镁导致叶绿素合成受阻而类胡萝卜素合成正常，故叶片呈黄色。(3)通过研磨可以破坏细胞，使其释放出色素，丙酮是有机溶剂，可以溶解提取色素。因色素易被细胞中的有机酸破坏，故加入碳酸钙可中和因细胞结构被破坏而释放的有机酸进而保护色素。(4)光反应中叶绿体色素均能吸收、传递光能，而只有少数处于特殊状态的叶绿素a可以将光能转换成电能。,二、获取信息的能力,4(2010上海生物，21)下图是酵母菌发酵实验示意图，其中X、Y、Z分 别代表(),A石蜡油、CO2、蓝色 B石蜡油、O2、黄色C菜油、O2、蓝色 D菜油、CO2、黄色解析：酵母菌发酵实验过程中，可在发酵液表面滴加油滴形成油膜来造成无氧环境；CO2通入BTB试剂(溴麝香草酚蓝溶液)后，水溶液的颜色由蓝变绿再变黄，故选项D符合题意。答案：D,再见,