光合作用与呼吸作用的关系.ppt
光合作用,1、光合作用与呼吸作用的关系,（1）物质变化,细胞呼吸是将葡萄糖中的碳氧化 成二氧化碳，游离的氧气，则被还原成水中的氧。,C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,氧化,还原,光合作用刚好相反，是将CO2还原为糖，将H2O中的O氧化为O2。,6CO2+6H2O C6H12O6+6O2,氧化,还原,光合作用和呼吸作用都是氧化、还原过程。,（2）能量变化,细胞呼吸是一个放能反应，它将贮存在葡萄糖中的化学能释放出来，供细胞利用。,光合作用是一个吸能反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，将能量贮存在糖分子内。,（3）反应场所,细胞呼吸主要在线粒体中进行。光合作用全部在叶绿体中进行。,2、叶绿体结构,外膜,内膜,基粒,基质,基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，称光合膜。,分布：主要存在绿色植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。功能：绿色植物进行光合作用的细胞器。,鲁宾和卡门实验,同位素标记法：放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。,6CO2+12H218O C6H12O6+618O2+6H2O,同位素示踪法:,6C18O2+12H2O C6H1218O6+6O2+6H218O,5、光合作用过程,两个阶段,第一阶段：,第二阶段：,称光反应，直接需要光的,称碳反应，是二氧化碳转变成糖的过程。,光反应只有有光的时候才能反应，而碳反应不需要光，所以前称暗反应，这是不准的，因为在黑暗中，暗反应只能进行很短的时间，少了光反应为其提供的有关物质，所以光反应和碳反应的关系为相辅相承的。,光反应是在叶绿体类囊体膜中发生的的，利用光能使水氧化成氧气，同时产生ATP和NADPH。,暗反应是在叶绿体基质中进行的，利用光反应产生的ATP和NADPH，将CO2转变成糖类等有机物。,4、光合作用总反应式,6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O,绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水,转变成糖类等有机物,同时释放氧气并储存能量的过程.,原料,条件,场所,产物,实质:,合成有机物,储存能量,三、叶绿素的提取与分离,原理：,绿叶中的色素不溶于水，易溶于有机溶剂。如无水乙醇、丙酮、石油醚等。,绿叶中的色素不止一种，它们都溶于层析液中，且溶解度不同，在滤纸上扩散速度不同（溶解度大，扩散速度快）,（提取原理）,（分离原理）,材料用具,新鲜的绿色叶片，干燥的定性滤纸、95%乙醇，层析液，二氧化硅，碳酸钙，研钵，小玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，试管，药匙，量筒，天平。,实验过程,1、提取色素：,取适量菠菜叶，加95%乙醇，再加少许二氧化硅和碳酸钙，迅速研磨成匀浆。,二氧化硅作用：碳酸钙作用：,研磨充分,防止色素破坏,2、过滤,在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一个试管中，及时用棉塞将试管中塞紧（防止挥发）。,3、制备滤纸条并画线,4、点样：,用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的横线均匀画出一条细而直的滤液细线。待滤液干后再画一次，共画34次。,重复画几次是使后来的色素带清晰,画线要细、直、齐，使色素带平整、不重叠。,5、层析,层析液不能触及滤线。,层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散，当扩散到细线时，色素便溶解在层析液中，并随着层析液一起向上扩散，而不同的色素溶解不同，扩散速度也不同，所以将不同色素分离开。,6、观察实验结果,色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度,胡萝卜素叶黄素叶绿素a 叶绿素b,橙黄色黄色蓝绿色黄绿色,最少较少最多较多,最高较高较低最低,最快较快较慢最慢,类胡萝卜素,叶绿素b,叶黄素,(蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,（含量占3/4）,（含量占1/4）,叶绿体中的色素,叶绿体结构模式图,(色素),功能:吸收传递转化光能,用于光合作用.,光合作用的场所 叶绿体,、色素的吸收光谱,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,叶绿素色素,吸收可见的太阳光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光,、树片的颜色,为什么植物叶片一般呈绿色？为什么秋天叶片发黄？为什么有的叶片呈其他颜色，如红色等？,四、光合作用的过程,光反应阶段,碳反应阶段,一、光反应,场所：,类囊体膜上,光系统,叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体,光能,叶绿素中低能电子激发并呈高能状态，色素缺失电子,失能电子进入光系统,ATP,水分解供电子,ADP+Pi,获能,叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体,光能,叶绿素中低能电子被激发并呈高能状态，色素缺失电子,NADP+与H+接受2个高能电子生成NADPH,光系统提供电子,光系统,光反应中物质变化,2H2O 4H+4e-+O2,酶,光反应中能量变化,光能,电能,活跃的化学能,光反应产物,ATP、NADPH、O2,碳反应阶段,发生在叶绿体基质中,是将二氧化碳还原为糖的过程,此过程又称卡尔文循环.,碳反应阶段,C-PCCCC-P,CO2,C-P2C C,C-PCC,RuBP五碳糖(核酮糖二磷酸),3-磷酸甘油酸,ATPADP,NADPHNADP+,C-PCC,三碳糖,叶绿体基质中进行,三碳糖转移到叶绿体外,CO2+核酮糖二磷酸,酶,C6,酶,2C3(三碳分子),C3(三碳分子),ATP,ADP+Pi,NADPH,NADP+H+,三碳糖磷酸,如何再生核酮糖二磷酸（RuBp）？生成一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环？,3个CO2,6个三碳糖磷酸,1个保持用于糖的生成或其他,5个经一系列变化再生为3个RuBp,？,C-PCC,从叶绿体中转移出来的三碳糖,蔗糖,细胞呼吸,其他代谢,碳反应中的产物三碳糖，在叶绿体内能作为合成淀粉、蛋白质、和脂质的原料，但大部分的是运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。,色素分子,可见光,3RuBP,6个三碳分子,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,NADPH,多种酶,酶,3CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,碳反应,光合作用的过程,光合作用怎样进行？,碳反应的物质变化：,3CO2+3RuBP 6C3(三碳分子)C3+ATP+NADPH 三碳糖+ADP+NADP+5C3 3RuBP,碳反应的能量变化：,活跃的化学能 稳定的化学能,ATP中 三碳糖中,光反应和碳反应之间的联系：,光反应是碳反应的基础，为碳反应提供NADPH和ATP。光反应停止，碳反应也随即终止。同时，如果碳反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。,整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？,物质变化：,把简单的无机物转变为复杂的有机物,能量变化：,把光能转变成储存在有机物中的化学能,1、光合作用中光反应阶段为碳反应阶段提供了（）AO2和三碳分子 B叶绿体色素 CH20和O2 DNADPH和ATP,D,练一练,2、在光合作用的碳反应过程中，没有被消耗掉的是（）A、NADPH B、RUBP C、ATP D、二氧化碳,B,五、影响光合作用因素,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（如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。,如在某温度某光照强度下，每100平方厘米叶片吸收的二氧化碳为44mg，则光合作用强度可表示为44mgCO2/100cm2小时。,表观光合速率：真正光合速率：,人们测得从外界吸收的CO2的量。,植物从外界吸收CO2的量，加上呼吸作用释放的CO2量。,真正光合速率=,表观光合速率（净光合速率）+,呼吸作用,2、影响光合作用因素,主要是光强度、温度和二氧化碳浓度,光强度,A点含义：,没有光，只进行呼吸作用,B点含义：,CO2吸收等于放出,即光合作用等于呼吸作用,此时没有有机物的积累.,光补偿点,C点含义：,此时光合作用强度达最大值，不再随光照强度增大而增强。,光饱和点,光饱和点,光补偿点,呼吸作用,表观光合作用（净光合作用）,真正光合作用（实际光合作用）,如果植物长期处于B点，没有有机物积累，植物不能生长。,植物呼吸作用产生的CO2也用于光合作用，制造的有机物刚好又用来进行呼吸。,光强度,温度,温度主要影响酶的活性，光合作用有最适温度，且一般比呼吸作用的最适温度高，一般温带植物的最适温度在25。C,AB段随温度的升高光合作用速率加强：B点光合作用速率达到最大；BC段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停止。,Time of day(h),A,一天之中，光合作用强度先增加，到中午时有个短暂下降的过程，如图中A点，,光合午休,光合作用速率,光合速率的日变化,温度,原因是中午温度过高，气孔关闭，CO2进不了叶肉细胞，所以光合速率反而下降。,CO2浓度,空气中二氧化碳浓度增加会使光合作用加快,低温,高温,高CO2百分含量,低CO2百分含量,如图在温度较高的或CO2浓度较高的情况下，光强度对光合速率的影响比较显著，而任何一个因素的减弱都可能限制光合作用，如在气候寒冷时，时光再强，植物也不能以最快的速率生长，因为低温影响了酶的活性。,仙人掌不能在森林中生长，因为它们需要大量的光。,例2、在叶绿体中的色素提取得分离实验中，结合所做实验回答：,（1）研磨时为了研磨充分要加，加碳酸钙的目的是（2）滤纸条剪去两角是为了在层析过程中（3）画滤液细线要求一是 二是（4）分离色素时要注意滤纸条要 烧怀壁，一定不是要让层析液没及。,二氧化硅,保护叶绿素分子不被破坏,层析液同步到达滤液细线,越细越齐越好,待干燥后再重复2-3次,斜靠,滤液细线,例1、分别在A、B、C三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜叶，并按下表所示添加试剂，以研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。,问：（1）A处理得到的溶液颜色是 原因是（2）B处理得到的溶液颜色是 原因是（3）C处理得到的溶液颜色是 原因是,黄绿色,几乎无色,深绿色,部分叶绿素受到破坏,叶绿色不溶于水,大量叶绿素溶于乙醇中,
