能量之源光与光合作用ppt课件.ppt

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1、光合作用是生物界获得能量、食物和氧气的根本途径 。,全球40个国家粮食短缺,非洲饥饿的孩子们等待着联合国的救济粮,三、光合作用的完整单位叶绿体,其中基粒是由一个个囊状结构堆叠而成，称为,4,1,2,3,类囊体,吸收光能的色素分布在？,类囊体的薄膜上,叶绿体,含色素,位于类囊体薄膜上,含光合酶,位于类囊体上（少量）,位于基质中（大量）,韭黄,韭菜,缺少叶绿素,（一）提取色素：,1.研磨,材料:5g鲜叶,药品,SiO2,CaCO3,无水酒精,原理：色素能溶解在丙酮或酒精等有机溶剂中，所以可用无水酒精提取色素。,一、绿叶中色素的提取和分离,使研磨充分,防止色素破坏,溶解色素,要求：要迅速、充分（为什

2、么）,(2).过滤：获取绿色滤液,二.准备滤纸条,要求：细而齐 重复23次,三、画滤液细线：细、直、齐。 用毛细吸管，吸取少量滤液，沿着铅笔线均匀地画，待滤液干燥后再画23次。,四.分离色素：,层析液不能没及滤液线,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,叶绿素,类胡萝卜素,（含量约3/4）,（含量约1/4）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,绿叶中的色素,胡,爷,爱,币,实验结果,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,扩散速度,含量,溶解度,最快,较快,较慢,最慢,最少,较少,最多,较多,最高,较高,较低,最低,叶

3、绿素由C、H、O、N、Mg构成,叶绿色a,叶绿色b,类胡萝卜素,叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,绿叶中的色素及功能：,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,蓝绿色,黄绿色,橙黄色,黄色,选吸收光能,红橙光蓝紫光,蓝紫光,叶绿素,类胡萝卜素,为什么植物的叶片呈现绿色？,光照到物体表面后，该物体又将这种颜色的光反射出来，就是我们所见到的颜色。对植物而言，除了部分橙光、黄光和大部分绿光被反射外，其他的基本上都被叶绿素分子等所吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。,1880年，美国科学家恩格尔曼,黑暗处用极细光束照射,暴露在光下,1880年 德国科学家 恩吉尔曼,现象：,分析：,在没有空气的黑暗环境中,好氧细

4、菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。,光线照射部位进行光合作用产生了氧气。,资料分析 书P100,1.恩格尔曼实验的结论是什么？ 氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,恩吉尔曼实验的结果,分析：这一巧妙的实验说明了什么？,叶绿体中的色素主要吸收红光与蓝紫光，几乎不吸收绿光,积极思维,光合作用的原理和应用,一、光合作用的探究历程,1771年 普利斯特利实验,1779年 英格豪斯实验,1845年 梅 耶 实 验,1864年 萨 克 斯 实 验,1939年鲁宾与卡门实验,1771年,1779年,1845年,1864年,1939年,结论：植物可以更新污浊的空气。,一、1771年英

5、国科学家普利斯特利,甲,乙,1779年,1845年,1864年,1939年,1771年,二、1779年荷兰的科学家英格豪斯,结论:植物体只有在光下才能更新污浊的空气。,甲,乙,1771年,1845年,1864年,1939年,1779年,1771年,1779年,1864年,1939年,能量守恒定律：能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。,三、1845年德国科学家梅耶,1845年,结论,理论依据,光合作用时将光能转变成有机物中的化学能,一半曝光，一半遮光,在暗处放置几小的叶片,1864年萨克斯的实验,

6、结论：绿色叶片光合作用产生淀粉,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是来自二氧化碳还是来自水呢？,随着技术的进步，人们发现了放射性同位素，利用放射性同位素做示踪原子，为解决氧气是来自水还是二氧化碳提供了技术手段。1939年，美国的科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法,用18O做示踪原子，对光合作用的产物氧气中氧的来源进行了探究。,同位素标记法：同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。借助同位素原子以研究有机反应历程的方法。用示踪元素素标记的化合物，其化学性质不变。科学家通过追踪示踪元素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。,五、1939年美国科学家鲁宾和卡门实验,同位素标记

7、法研究,同位素18O分别标记H2O和CO2,结论：光合作用释放的氧来自水,20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin)用14C标记的CO2供小球藻进行光合作用实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C 在光合作用中转化成有机物的转化途径。,卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O),光合作用发现过程,发现内容,发现年代,植物可以更新空气（英国：普里斯特利,1771年,植物更新空气需要光照（荷兰:英格豪斯）,1779年,光合作用时将光能转变成有机物中的化学能,1845年,绿色植物通过光合作用制造了淀粉（德国：萨克斯）,1864年,光合作用释放的O2全部来自H2O（美国：鲁宾和卡门）,1939年,光合作

8、用的发现史,二、光合作用的原理和应用,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。,光合作用的过程,1、光合作用分为光反应和暗反应两个阶段,2、划分依据:反应过程是否需要光能,光合作用的原料、产物、场所和条件:,原料:产物:场所:条件:,CO2 H2*O,（CH2O） *O2,叶绿体,光,酶,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,（CH2O）+H2O,CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,问题：光合作用怎样进行？,光照强度不变，CO2浓度下降，CO2固定受阻，而C

9、3还原照常进行，C3含量下降，C5上升，（CH2O）下降。,光照强度下降，CO2浓度不变，CO2固定照常进行，而C3还原受阻，C3含量上升，C5下降，（CH2O）下降。,光照强度下降，CO2浓度下降，CO2固定受阻，而C3还原受阻，C3和C5含量不变，（CH2O）下降。,条件 ：,光、,色素、,酶,场所：,物质变化,水的光解：,ATP的合成：,基粒类囊体薄膜上,光能,1.光反应阶段,吸收、传递和转换光能,能量转变：,ATP中活跃的化学能,产物：,H、O2、ATP,条件：,不需光，需多种酶,场所：,基质中,物质变化,CO2的固定：,C3的还原：,ATP中活跃的化学能,2.暗反应阶段,C3+H (

10、CH2O)+C5,酶,ATP,ADP+Pi,能量转变：,有机物中稳定的化学能,产物：,CH2O 、 ADP 、 Pi,CO2中C的转移途径：H2O中H转移途径：,3、总反应式：,CO2+H2O,叶绿体,光能,(CH2O)+O2,CO2,C3,（CH2O）,H2O,H,（CH2O）,1.请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,2.请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。

11、,增加,减少,减少或没有,减少或没有,减少,增加,增加,增加,减少,增加,减少或没有,增加,增加,减少,减少,增加,光、色素和酶,不需光、多种酶、ATP、H,光反应为暗反应提供还原剂H和能量ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,水的光解 2H2O4H+O2合成ATP ADP+Pi ATP,光,酶光能,CO2的固定CO2+C5 2C3C3的还原 2C3 (CH2O),酶,酶ATP H,光反应阶段和暗反应阶段的比较,光反应和暗反应之间的联系：,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP。光反应停止，暗反应也随即终止。暗反应是光反应的继续，暗反应水解ATP生成ADP和Pi为光

12、反应合成ATP提供原料。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。,光合作用实质,能量变化：,物质变化：,把简单的无机物转变为复杂的有机物,把光能转变成储存在有机物中的化学能,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：,无机物,能量变化：,光能,光合作用的实质：合成有机物，储存能量。,有机物,糖类等有机物中的化学能,光合作用原理的运用,植物自身因素:环境因素对光合作用的影响,1）光照:,2）温度:,3）二氧化碳浓度:,4）水分:,5）矿质元素:,光合作用强度表示方法：P104,合理密植，套种,提高光照强度，延长光照时间,适当的提高温度:25-30度,施用农

13、家肥，干冰,合理及时灌溉,合理施肥,措施目的：提高光合作用的效率,（二）、化能合成作用：书P105,根据获取有机物的方式不同，可以将生物分为：,自养生物,异养生物,光能自养生物,化能自养生物,（绿色植物）,（硝化细菌等）,硫细菌、铁细菌,自养生物,以光、CO2、H2O等无机物为原料合成糖类等有机物，且有机物中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物、许多微生物。,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。,利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌、硫细菌、Fe细菌。,光能自养生物,化能自养生物,生长时能以简单的无

14、机物作为营养物质，称为自养型生物,化能合成作用,细菌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，这种合成作用叫化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。,光合作用与呼吸作用的区别：,三、影响光合作用的因素和化能合成作用,光合作用强度表示方法,1、单位时间内光合作用产生有机物的量2、单位时间内光合作用吸收CO2的量3、单位时间内光合作用放出O2的量,植物自身因素环境因素对光合作用的影响,1）光照,2）温度,3）二氧化碳浓度,4）水分,5）矿质元素,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

15、点含义：在B点含义：在C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。,随光照强度增加，光合作用不再增加。,A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,阳生植物 阴生植物,应用：间作时作物种类的搭配,应用,(2)温度,1、AB段： 2、B点：3、BC段：,表示温度达到一定程度，随温度升高，酶逐渐失去活性，光合速率也逐渐下降。,在一定范围内，随温度的升高，光合速率加快。,表示酶活性最强，该温度为进行光合作用的最适温度此时光合速率达到最大

16、值。,A、B、C三种温度条件下植物积累有机物最多的是哪种温度？,应用：适时播种；温室栽培中白天调到光合作用最适温度，晚上适当降低温度。,CO2含量,光合作用的强度,0,A B C,（3）CO2,AB段：A点：B点：,应用：对农田里的农作物应合理密植，“正其行，通其风”；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用CO2发生器。,在一定范围内，随C02浓度的增加，植物的光合速率加快。,表示进行光合作用所需C02的最低浓度。,超过该浓度，光合速率不再增加。,曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素，随着此因素的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率

17、的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。,曲线分析：,1、分析比较各图中P、Q点的主要影响因素是什么？,光强度、温度和二氧化碳浓度对光合作用的影响是综合性的。,通过对曲线的分析，你能得出什么结论？,多因子影响,日变化：在一天中由于光照和温度在发生变化，在一天中的光合速率也在发生变化。如图（5）。该图夏天的一个晴天。,放出CO2的量,B,A,D,C,F,E,H,G,I,吸收CO2的量,图（5）,12：00,6：00,18：00,时间,放出CO2的量,B,A,D,C,F,E,H,G,I,吸收CO2的量,图（5）,12：00,6：00,18：00,时间,1、AB段：2、BC段

18、：3、C点：,植物在晚上只进行呼吸作用，放出CO2最多。,表示放出的CO2多于吸收的CO2，即呼吸作用大于光合作用。,光合作用吸收的CO2等于呼吸作用放出的CO2。,4、CD段：5、DE段：,光照增强光合作用增强，光合作用吸收的CO2大于呼吸作用放出的CO2。,温度升高，蒸腾作用增强，气孔关闭，CO2供应不足，而影响暗反应的速率。在E点出现最严重的“午休”现象。,6、EF段：7、FH段：,温度逐渐降低，光合速率逐渐恢复。,随着光照减弱，光合作用逐渐下降。应用：南方夏季日照强，作物“午休”会更普遍一些，在生产上应适时灌溉或选用抗旱品种，以缓和“午休”现象，增强光合能力。,叶龄,曲线分析：OA段为

19、幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加。 AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体的叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。 BE段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，降低其细胞呼吸消耗有机物。,光照面积,应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。,曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用叶面积的饱和

20、点。随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是有很多叶被遮挡,OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用不再增加，但叶片随叶面积的不断增加呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。,有机物分解,水的光解,用于暗反应C3的还原,与O2结合生成水,ADP+Pi+光能 ATP,用于C3的还原，转换成有机物中稳定的化学能,有机物分解释放的能量,用于各种需能的生命活动,光合作用与细胞呼吸过程中【H和ATP 的来源、去路的比较,影响光合作用的各种因素,注意P、Q点的含义,内因：外因：,基因决定酶种类数量不同,影响光合作用因素总结,延长光合作用时间增加光合作用面积,增加

21、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温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应,温室中人工光照,合理密植间作套种,通风透气在温室中施有机肥，使用CO2发生器,阴生植物阳生植物,应用提高农作物产量的措施,红光和蓝紫光,适时适量施肥,合理灌溉,保持昼夜温差,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,4.影响光合作用的因素矿质营养,两种表示方法有什么区别呢？,1.光,光照强度,ABC点以及AB段、BC段各代表的意义，？,A:光照强度为0, 只进行细胞呼吸, 释放的

22、CO2量表明呼吸强度,B:光合作用强度呼吸作用强度,呼吸释放的CO2全用于光合作用,C:光合强度最大点，C点以后限制光合作用的不再是光照强度,（光饱和点）,AB段:随光照增强,光合作用逐渐加强,此段呼吸强度光合强度,（呼吸强度）,（光补偿点）,BC段:随光照增强,光合作用逐渐加强,此段光合强度呼吸强度,光照强度对光合速率的影响,光,阳生植物,阴生植物,（呼吸强度）,（光补偿点）,（光饱和点）,阴生植物的光补偿点、光饱和点阳生植物,受光影响,受CO2、酶或其他因素限制,应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。,真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,一天的时间,光合作用速率,O,光照强度,12,14

23、,10,光合作用速率与光照强度、时间的关系,夏天一天中日照强度与光合作用速率的关系,日变化(光照时间)：一般与太阳辐射的进程相符合。,光合作用速率（夏天）,O,光照强度（夏天）,12,14,10,一天的时间,光合作用速率与光照强度、时间的关系,春天一天中日照强度与光合作用速率的关系,应用：控制好光强 、光照时间,措施：,大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上； 根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。 通过轮作,延长光合作用时间,呼吸量,影响光合作用的因素光照面积,合理利用光能的方法,1、套种、复种：延

24、长光合作用时间,2、间种、合理密植：增加光合作用面积,3、防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长,2.温度,能,AB段:(在一定范围内)随温度的升高, 光合作用逐渐加强,B点:光合作用中酶的最适温度,BC段:酶活性降低,光合速率下降,若温度过高,酶失活停止光合作用,生活在寒带地区的植物能否正常进行光合作用？ 。,AB段、BC段、B点各代表？,一般植物在1035下正常进行光合作用,应用措施：（1）大田中适时播种（2）温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温以增加昼夜温差；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。,请判断图中曲线哪条

25、代表的是光合作用、呼吸作用？净光合速率曲线怎样绘制？,3.水分,水分既是光合作用的原料和产物，又是化学反应的媒介,应用措施：合理灌溉。,植物夏季为何“午休”？,水分,水分是植物蒸腾的对象。缺水气孔关闭CO2进入受阻间接影响光合作用,4.CO2,a:CO2饱和点。光合速率不再随CO2浓度的增加而增加,CO2浓度,a,0,c,d,光合速率,呼吸速率,c:呼吸作用强度。只有呼吸，没有光合作用,d:CO2补偿点。光合作用吸收的CO2呼吸作用释放的CO2,ad段:(在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快,A:进行光合作用所需最低外界CO2浓度B:CO2饱和点,b:CO2的补偿点,c:CO2的饱和

26、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。,应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度（燃烧液化石油气，使用CO2发生器),措施：,多施有机肥或农家肥 大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量释放一定量的干冰或施“碳铵” (NH4HCO3),必须指出：增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”,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。,5

27、.矿质元素,在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率,当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。,应用措施：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。,6.叶龄,OA段幼叶。随幼叶的不断生长，叶面积增大，叶绿体增多，叶绿素含量增加，光合速率增加。AB段壮叶。叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率稳定。BC段老叶。随叶龄的增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。,应用措施：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。可降低其呼吸作用消耗有机物。,概念之间的联系与区别,光能利用

28、率与光合作用效率,光合作用速率与光合作用强度,光合作用效率与光合作用速率,光能利用率与光合作用效率,光能利用率是针对单位面积土地上的植物光合作用，包括光合作用效率。,光合作用效率是针对植物本身光合作用，通常从影响植物光合作用的环境因素来分析。两者之间的关系是包含关系。,光合作用速率与光合作用强度,这两个概念没有本质区别，只是测定的角度不同。但大多数情况是测定光合作用速率,光合作用速率是针对单位时间、单位叶面积吸收CO2的量或放出O2的量,光合作用强度是针对单位时间内制造糖类的数量，由于吸收CO2的量或放出O2的量与制造糖类的量之间具有一定的数量关系，若制造的糖类是C6H12O6时，吸收6分子C

29、O2，可制造1分子C6H12O6,光合作用效率与光合作用速率,光合作用效率是从能量的角度计算,光合速率是从物质变化角度的测定。,1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ 和_;形成的_和_ 提供给暗反应。,2.光合作用的实质是：把_和_转变为有机物，把_转变成_,贮藏在有机物中。,3.在光合作用中，葡萄糖是在_中形成的，氧气是在_中形成的，ATP是在_中形成的，CO2是在_固定的。,水的光解,形成ATP,H,ATP,CO2,H2O,光能,化学能,暗反应,光反应,光反应,暗反应,练一练,1、光合作用发生的部位是。,抢答题,、光合作用分为和两个阶段。,、光合作用释放氧气来自于物质。,、光合作用中的形

30、成于反应阶段。,、光反应为暗反应提供和物质。,叶绿体,、光反应场所_， 暗反应场所是_。,光反应,暗反应,水,光,ATP,类囊体薄膜,叶绿体基质,、光反应阶段能量变化是。,9、暗反应阶段能量变化是,10、若白天突然中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是。,、二氧化碳中碳的转移途径是 。,五碳化合物,11.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中B是 ，它来自于 的分解。图中C是，它被传递到叶绿体的 部位，用于 。图中D是，在叶绿体中合成D所需的能量来自 图中的H表示， H为I提供,2,水,H,基质,C3的还原,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,1、科学概念:尺子振动的频率受尺子延伸到桌子外的那部分长度的影响。这部分的长度会引起音高的变化；越长音高越低，越短音高越高。2、过程与方法：探索和描述尺子伸出桌外不同长度在振动时发出的声音的变化情况，通过柱状图的分析，将尺子不同长度的振动与其声音联系起来。3、科学概念：知道水蒸气遇冷会凝结成小水珠。4、过程与方法：思考小水珠从哪里来？尝试通过探究水珠与冰块的关系体验科学探究的全过程。5、观察体验玻璃杯外壁的小水珠从无到有的过程，思考水珠从哪里来？6、实验验证玻璃杯外壁的小水珠不是杯内的冰融化形成的；7、科学探究玻璃杯外壁的小水珠与杯内的冰有关。,感谢聆听！,