光合作用呼吸作用专题.ppt
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1、光合作用和呼吸作用复习,考纲解读:1、光合作用的概念、反应式。2、与细胞知识相结合掌握光合作用的场所以及色素的有关知识。3、光合作用的过程(光反应和暗反应)4、3和4植物的概念及叶片结构的特点。5、光能的利用率及提高措施,1771年,英,普里斯特利的实验,1864年,德,萨克斯的实验,1880年,美,恩格尔曼的实验,20世纪30年代,美,鲁宾和卡门的实验,一、光合作用的发现,普里斯特利的实验,结论:植物可以更新空气,萨克斯的实验,放在暗处几小时,目的是什么?,结论:产物,光照,淀粉,条件,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 释放出
2、来的,是光合作用的场所。光合作用需要,叶绿体,叶绿体,光照,鲁宾和卡门的实验,鲁宾和卡门的实验,结论:光合作用释放的氧全部来自水。,叶绿体色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素a,叶绿素b,叶黄素,胡萝卜素,吸收可见的太阳光,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,叶绿体中的色素,返回,叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,二、叶绿体,提问:如何提取叶绿体中的色素?,丙酮二氧化硅碳酸钙,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,分离色素,色素的作用 吸收、传递、转化光能,聚光色素吸收、传递光能作用中心色素吸收、转化光能,绝大多数叶绿素a,全部叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素少数处于特殊状态下叶绿
3、素a,叶绿素的产生条件:,光,温度,矿质,光合作用的场所条件产物原料,叶绿体光照淀粉、O2(来源于H2O)O2 H2O,光合作用的定义:,光合作用的实质:把无机物(CO2和H2O)转变为有机物,把光能转变为化学能,储存在有机物中,光合作用的反应方程式,CO2+H2O,光能,叶绿体,(CH2O)+O2,光合作用的过程,CO2停止供应,停止光照,条件,减少或没有,增加,增加,减少,减少或没有,减少或没有,减少,增加,光照与CO2的变化对各种物质的影响,下页,下图是改变光照和CO2浓度后与光合作用有关的五碳 化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线,请回答:,(1)曲线b表示的化合物是,在无光照时,其量
4、迅速下降的原因是:;。,(2)曲线a表示的化合物是,在CO2浓度降低时,其量迅速下降的原因是:;。,C3,固定过程减慢,C3形成量减少,,C5,无光,不能合成ATP,C3不能再生为C5,有CO2,C5与CO2反应形成 C3,有光,能合成ATP,C3能再生为C5,还能还原为糖类等有机物,条件:,过程:,场所:,光反应,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:,暗反应,(活跃化学能),光能转换成电能示意图,条件:,过程:,场所:,暗反应,多种酶参与催化、ATP、NADPH,叶绿体的基质,CO2的固定:CO2的还原:,CO2,NADPH,NADP+,A
5、TP,ADP+Pi,(CH2O),C5,2C3,叶绿体基粒中,叶绿体基质中,光、色素和酶,ATP、NADPH 多种酶催化,光能电能活跃的化学能(ATP、NADPH中),活跃的化学能稳定的化学能,光反应为暗反应提供H和ATP,暗反应消耗了光反应的产物,促进光反应的进行,水的光解H2O2H+1/2O2合成ATP ADP+Pi ATP合成NADPH NADP+2e+H+NADPH,光,酶电能,CO2的固定CO2+C5 2C3三碳的还原2C3 CH2O,酶,酶ATP H,三、光合作用的过程,四、光合作用的意义,(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
6、相对稳定(4)对生物的进化有直接意义。,六、提高光合作用的速率,光合作用的总反应式:,CO2+2H2O*,光能,叶绿体,(CH2O)+H2O+O2*,原料,条件,产物,怎样才能提高光合作用效率?,增加CO2 浓度,合理灌溉,增强光照,矿质元素,温度,C,一.光(一)光照强度对光合作用的影响,一.光(二)不同光质的影响,红光和蓝紫光有利于提高光合效率。黄绿光不利于提高光合效率。在蓝紫光的照射下,光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多。在红光的照射下,光合产物中糖类的含量较多。,光合作用速率,Time of day(h),C3,C4,光合速率的日变化,思考:C3植物中午为什么光合作用的速率下降?C4植物
7、为什么没有此现象?,二.温度对光合作用的影响,下页,三.CO2浓度对光合作用的影响,ab:bc:cd:de:,CO2太低,农作物消耗光合产物;,随CO2的浓度增加,光合作用强度增强;,CO2浓度再增加,光合作用强度保持不变;,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浓度对光合作用的关系,四必需矿质元素的供应,哪些必需元素会影响光合作用?,(1)N:是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分。(2)P:是叶绿体膜、NADP+和ATP的重要组成成分。(3)K:在合成糖类,以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。(4)Mg:叶绿素的重要组成成分。,(1
8、)根据植物的生长规律和需肥规律进行适时适量施肥。(2)可进行根外施肥。(3)与豆科植物进行间种和轮作,提高土壤的肥力,使植物获得更多的氮肥。(4)将植物秸秆尤其是豆科植物的秸秆进行深耕翻压,也是增加土壤肥力的有效措施。,应如何进行合理施肥?,四必需矿质元素的供应,水稻叶片N含量与光合效率的关系,五.叶面积对光合作用的影响,O,光照强度,CO2吸收,CO2释放,A,B,C,O,光合作用速率,CO2浓度,A,B,下页,单一因素对光合作用影响的图象,O,光合作用速率,温度(C),A,B,C,O,光合作用速率,水和矿质元素浓度,A,10,50,20,30,40,光合作用的实际量,叶面积指数,O,物质的
9、量,呼吸量,干物质量,O,光合作用速率,叶龄,A,B,C,8,2,4,6,下页,多因素对光合作用的影响,C3植物叶片结构,C4植物叶片结构,水稻、小麦等大多数植物在暗反应中,一个CO2被一个C5固定后形成两个C3化学物,因此叫C3植物。,甘蔗、玉米等少数植物在暗反应中,一个CO2首先被一个磷酸丙酮酸固定形成C4化学物,然后C4化合物分解出CO2再与C5结合形成两个C3化合物,因此叫C4植物。,C3植物和C4植物叶片结构特点,C3植物,C4植物,酶,叶肉细胞叶绿体,维管束鞘细胞叶绿体,C4植物光合作用过程图解,CO2,C3(PEP),C4,C4,CO2,C3(丙酮酸),C5,2C3,NADPH,
10、NADP+,ATP,ADP+Pi,CH2O,C4植物和C3植物CO2固定的途径分别有几条?,C4植物有两条:C4途径和C3途径C3植物有一条:C3途径,上述途径分别发生在什么细胞内?,C4植物的C4途径发生在:叶肉细胞的叶绿体内C4植物的C3途径发生在:维管束鞘细胞的叶绿体内C3植物的C3途径发生在:叶肉细胞的叶绿体内,C3,PEPC5,C3,C3途径,C3,C4途径C3途径,C4C3,C5,叶肉细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体维管束鞘细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体,维管束鞘细胞的叶绿体,C3植物和C4植物光合作用比较,(04全国)离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时,如果突然中断CO2气体
11、的供应,短时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是()A、C3化合物增加、C5化合物减少 B、C3化合物增加、C5化合物减少 C、C3化合物减少、C5化合物增加 D、C3化合物减少、C5化合物减少,真题回顾,C,(05全国)右图表示在适宜的温度、水分和CO2条件下,两种植物光合作用强度的变化情况下列说法错误的是(),A.当光照强度增加到一定程度时,光合作用强度不再增加,即达到饱和B.C3植物比C4植物光合作用强度更容易达到饱和C.C4植物比C3植物光能利用率高,D.水稻是阴生植物,玉米是阳生植物,D,下图是北方夏季一天中午棉花光合作用强度变化曲线,正确的是:,C,一株菠菜和一株苋菜
12、,分别置于大小相同的、密闭的两个钟罩内。每天光照12小时,一星期后,菠菜死亡,苋菜依旧存活。原因是()A、苋菜在夜间的呼吸需氧较少 B、苋菜能够从土壤中得到需要的养料,而菠菜不能 C、苋菜进行光合作用需要的原料少于菠菜 D、苋菜能利用低浓度的二氧化碳进行光合作用而菠菜不能,D,分析,下图4条曲线(a、b、c、d)为不同光照在不同CO2浓度下,马铃薯净光合速率随温度变化的曲线,a光照非常弱,CO2很少(远小于0.03%);b适当遮阴(相当于全光照的1/25),CO2浓度为0.03;c为全光照(晴天不遮阴),CO2浓度为0.03;d为全光照,CO2浓度为1.22%;请据图回答,净光合速率,40 3
13、0 20 10 0 10,10 20 30 40 50,温度0C,(1)根据右图提供信息,你能得出什么结论?,b,c,d,a,(2)随着光照强度和CO2浓度的提高,植物光合作用(以净光合作用为指标)最适温度的变化趋势是怎样的呢?为什么?,(3)当曲线b净光合速率降为零时,真光合速率是 否为零?为什么?,(4)上述结果给我们的生产实践提供了什么指导?,逐渐提高,因为当光照强度和二氧化碳浓度提高,此时限制光合作用的因素是酶的活性,在一定范围内酶的活性随温度的提高而增大。,不为零,因为在b实验条件下,呼吸速率不为零,适时播种,控制光照强弱,合理密植,通风透光,增施有机肥等措施提高净光合产量,(05北
14、京理综)下列能鉴别野牛草是否为C4植物的简便方法()A.制作叶表皮临时装片,观察气孔大小 B.制作叶横切临时装片,观察叶脉结构 C.分离、测定叶片中各种色素的含量 D.用碘液测定叶片中淀粉的含量,B,下页,(2003江苏)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,沉入底部的叶片最先浮起的是(),C,下页,(2004江苏)过去人们以为作物播种密度越大,产量越高。在保证营养需要的情况下,有人对小麦是产量与播种量的关系进行了研究,结果如下图所示。,(1)根据上图分析,当播种密度过大时小麦产量将_.(2)从影响光合作用效率的因素分析,产生上述现象的原理是_。
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