能量之源-光与光合作用.ppt

能量之源光与光合作用,第4节,叶绿素a,叶绿素b,(蓝绿色),(黄绿色),胡萝卜素,叶黄素,(橙黄色),(黄色),叶绿素（约占3/4）,类胡萝卜素（约占1/4）,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,(橙黄色),(黄色),(蓝绿色),(黄绿色),1用纸层析法分离叶绿体中的色素，在滤纸条上，色素带从上至下，依次为：A.叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿素a B.叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素 C.叶黄素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素 D.胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b,D,巩固与提高,因为叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射回来，所以叶片才呈现绿色。,叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光,叶片为什么往往是绿色的呢？,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700 nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,紫外光,红外光,叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光,讨论：为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？,用红色或蓝色的塑料薄膜挂红色或蓝色的灯管,1.在光照强度相同的情况下,为绿色植物提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作用的产物较多 A.红光 B.蓝紫光 C.白光 D.绿光,2.在光照强度相同的情况下,为绿色植物提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作用的产物较多,A.红光 B.蓝紫光 C.橙光 D.绿光,C,B,基粒,外膜,内膜,基质,2、光合作用的场所,类囊体,(有色素和酶),(含有酶),双层膜,有与光合作用有关的酶类囊体增大膜面积的结构有少量的DNA和RNA,叶绿体,使用：水绵,好氧菌,水绵结构,5、恩吉尔曼实验1880年，(美）,5.恩吉尔曼实验,黑暗、无空气 环境,完全暴光,光束,完全暴光,极细光束照射,氧气是叶绿体释放出来的。叶绿体是光合作用的场所。光合作用需要光能,结论:,恩吉尔曼实验,1、为什么水绵是合适的实验材料？2、他是如何控制实验条件的？,水绵具有细而长的叶绿体，便于观察,A、选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气的影响,B、选用极细的光束，并用好氧细菌检测，准确判断释放氧气的部位,讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？分以下几个问题：,复习提问：,叶绿体有哪些结构特点与其功能相适应？叶绿体内有许多基粒和类囊体，扩大受光面积 类囊体膜上分布吸收光能的色素，便于吸收光能 类囊体膜表面和基质中含有许多与光合作用有关的酶,光合作用的概念：,光合作用是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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,光合作用的原理和应用,一：光合作用的探究历程二：光合作用的过程三，化能合成作用四：光合作用原理的应用,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,1771年英国普利斯特利,密闭的玻璃钟罩内：小鼠一段时间后小鼠死亡 点燃的蜡烛一段时间后蜡烛熄灭 绿色植物+小鼠一段时间后小鼠不死亡 绿色植物+点燃的蜡烛一段时间后蜡烛不熄灭结论：植物可以更新因小白鼠呼吸或蜡烛燃烧 变得污浊的空气,1779年英格豪斯,重复500多次普利斯特里的植物更新空气的实验结论：植物只有在光照下才能更新空气 植物体只有绿叶才能更新空气,1785年，明确绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳；1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把光能转变成化学能储存起来.光能转化成化学能储存与什么物质中？植物在吸收水分和CO2，释放O2的过程中，还产生了什么物质？,1864年，萨克斯(德)的实验,（置于暗处几小时）思考：目的是什么？,为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽,绿色叶片,黑暗处理,一半曝光,一半遮光,变蓝,没有变蓝,碘蒸汽处理,萨克斯的实验（1864年）,过程：,绿色叶片在光的作用下产生了淀粉,光合作用需要光,结论:,光合作用的原料有水和二氧化碳，那么光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？,20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：,结论：光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自CO2。,20世纪40年代（美国）卡尔文,14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪放射性探明：CO2中的碳在光合作用过程中转化成有机物中的碳,思考与讨论,光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？你能用一个化学反应式表示吗？,反应条件：反应场所：反应物：生成物：能量变化：,光能等,叶绿体,CO2，H2O,有机物，O2,光能化学能,三、光合作用的过程,光合作用的过程,1、光反应阶段:光合作用第一阶段中的化学反应，必须有光才能进行（叶绿体类囊体薄膜上）,2、暗反应阶段：光合作用第二阶段，有光无光都能进行(叶绿体基质中）,请同学们阅读课本P103页图5-15光合作用的图解思考：光反应阶段发生场所、需要哪些条件?物质和能量有什么变化？暗反应阶段发生场所、需要哪些条件?物质和能量有什么变化？,光合作用的过程：,供氢,供能,还原,多种酶参加催化,2C3,C5,固定,CO2,光反应阶段,暗反应阶段,场所：,叶绿体的类囊体薄膜,叶绿体基质,气孔,光反应阶段,光能 酶 色素,在叶绿体类囊体的薄膜上进行,物质变化:,能量变化:,ATP的合成：,水的光解：,条件：,场所：,酶、色素,暗反应阶段（CO2的同化）,多种酶，还原剂H 能量ATP,叶绿体基质,物质变化：,二氧化碳的固定：,三碳化合物被还原：,ATP中活跃化学能有机物中稳定的化学能,能量变化：,场所：,条件：,酶,2C3,酶,ATP、H,（CH2O）+C5+H2O,4、光反应阶段与暗反应阶段的比较,叶绿体类囊体的薄膜上,叶绿体的基质中,需光、色素和酶,需多种酶、H、能量ATP,光能转变为ATP中活跃的化学能,ATP中活跃的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,水的光解ATP的合成,CO2的固定,C3的还原,讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。,增加,减少,减少,减少或没有,减少,增加,增加,减少,特别说明：光合作用的产物除糖类和氧外，还有氨基酸、脂肪等有机物,H2O+CO2（CH2O）+O2,光能,叶绿体,12H2O+6CO2 C6H12O6+6H2O+6O2,光能,叶绿体,谢 谢!,CO2的固定,根据植物固定CO2的方式不同：C3途径：CO2+C5 2C3 C3植物：仅有C3参与CO2固定的植物（如：水稻，小麦、棉花、大豆。）维管束鞘细胞不含叶绿体C4途径：CO2+C5 C4 C3 C4植物：C4、C3 参与CO2固定的植物（如：甘蔗，玉米。高粱等）维管束：呈花环型的两圈细胞，维管束鞘细胞（含有无基粒或基粒发育不良的叶绿体，以C3途径固定CO2）和一部分的叶肉细胞（以C4途径固定CO2）。,C3与C4植物,C4植物光合作用特点示意图,C4途径生物学意义：,热带植物为防止水分过度蒸发，常常关闭叶片上的气孔，这样空气中的CO2不易进入细胞。C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。因为 C4途径能够固定CO2的酶对CO2具有很高的亲和力，C4植物可把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，运输到维管束鞘细胞中的叶绿体供C3途径使用。所以C4具有较强的光合作用，比C3植物更适于生活在温度较高的热带地区，C4植物比C3植物在进化上更高等,绿色植物能够利用光能、以CO2和H2O为原料合成糖类，糖类中储存着由光能转换的能量，以供自身利用。这类植物称为自养生物。思考：人、动物与植物最大的区别是什么？,植物能够将环境中的无机物合成自身物质，维持生命活动。（自养生物）人和动物只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动。（异养生物）,自养生物：,光能自养型：以光为能源，以CO2和H2O为原料合成有机物，并把光能转化成储存在有机物中的化学能（光合作用）,化能自养型：利用某些无机物氧化释放的化学能将CO2和H2O合成有机物（化能合成作用）,如：绿色植物，蓝藻、少数细菌,如：硝化细菌、铁细菌、硫细菌等,异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持生命活动,如：人、动物、真菌(如蘑菇)、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等,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,6、光合作用原理的应用,（1）影响光合作用的因素,光照强度 CO2 温度、水、矿质元素 等,（2）提高农作物光合作用强度的措施,3、适当提高CO2浓度,4、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度,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,在生活中的应用,清晨或夜间不在密林中锻炼,（增大昼夜温差）,在光下，植物光合作用与呼吸作用同时进行植物黑暗条件下的耗O2量或产生CO2即为植物的呼吸作用强度；光合作用(实际)产O2量实测的O2释放量呼吸作用耗O2量；光合作用CO2消耗量实测的CO2消耗量呼吸作用CO2释放量；光合作用葡萄糖净生产量光合作用(实际)葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量。一般来说，用单位时间内光合作用从周围空气中吸收CO2的量或单位时间内光合作用放出O2的量来测定光合作用强度，测的是周围空气中气体的变化，所以所测数据为净光合速率。,光照强度与光合速率的关系,a点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示细胞呼吸的强度,ab段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度,b点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，此时细胞呼吸强度等于光合作用强度,bc段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，到C点以上不再增强,bc段：,ab段：,光补偿点,光饱和点,呼吸速率：CO2的释放/O2的吸收量/有机物的消耗量,净光合速率：CO2的吸收量/O2的释放量/有机物的生成量,实际光合速率=净光合速率+呼吸速率,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B：光补偿点,C：光饱和点,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。阳生植物应种植在阳光充裕的地方，阴生植物应种植在荫蔽的地方；光强必须达到一定值。,C,光补偿点、光饱和点：阳生植物 阴生植物,下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2 吸收和释放的情况。你认为下列四个选项中，能代表细胞中发生的情况与 B点 相符的是,C,A点,B,A B：B C：,CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体 中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,CO2浓度对光合作用强度的影响,CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；,随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；,温度,光合作用在酶的催化下进行，温度直接影响酶活性,A B：光合速率随温度升高而增强，至B点 最大B C：随着温度升高，光合速率快速下降,H2O,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,N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+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：叶绿素的重要组分不足：光合作用不能顺利进行过量：危害农作物正常生长发育,矿质元素,1、光合作用将太阳能转化为化学能并储存有机物；2、光合作用释放氧气；3、为生物进化起了重要推动作用,光合作用的意义：,绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较：,含叶绿体的细胞,叶绿体,线粒体（主要场所）,光、色素、酶,氧气、酶,无机物 有机物,活细胞,光能转变为化学能储存在有机物中,将有机物中的能量释放出来，一部分转移到ATP中,光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础有机物和氧气；细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用,分解有机物,