光合作用.ppt

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1、光合作用,自养型,异养型：,光能自养生物,化能自养生物,（绿色植物、蓝藻等）,（硝化细菌等）,同化作用,动物、真菌、大部分细菌,异化作用,需氧型：,厌氧型：,绝大多数的动物植物,乳酸菌、蛔虫等,新陈代谢类型,一、新陈代谢类型,光合作用,叶绿体及色素,温度,影响光合速率的因素,光合作用的过程,二氧化碳浓度,光强度,光反应,碳反应,1.场所,3.物质变化,4.能量变化,2.条件,自养生物及异养生物,光合作用概述,1.光合作用是一个氧化还原过程。2.细胞呼吸是一个放能反应，光合作用是一个吸能反应（将光能转变为化学能）。3.光合作用是不是细胞呼吸的逆反应。理由？4.叶绿体是光合作用场所。 5.光合作用

2、释放的O2来自哪里？6.光合作用分光反应和碳反应两个阶段。,光合作用概述,光合作用反应式：,需氧呼吸与光合作用是可逆过程吗？,需氧呼吸与光合作用是可逆过程吗？,O2、酶,光、色素、酶,有机物分解成无机物,白天,细胞溶胶、线粒体,叶绿体,白天、黑夜,糖类等有机物中的化学能转变成ATP中的化学能和热能,光能转变成有机物中稳定的化学能,无机物合成有机物,前者为后者提供CO2，后者为前者提供有机物和O2,同位素示踪法,光合作用所释放的O2，究竟来自CO2，还是来自H2O？,H2O C18O2,H218O CO2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,O2 O2 O2,

3、O2 O2 O2 O2,O2 O2 O2 O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,18O2 18O2 18O2,结论:,光合作用释放的氧全部来自水。,20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：,叶绿体及色素,外膜,内膜,基粒：,基质：,有色素、光合作用的酶分布,有光合作用的酶少量的、，核糖体,绿叶中会有哪些种类的色素呢？ 它们分别是什么颜色的？ 各种色素在绿叶的含量相同吗？,实验：光合色素的提取和分离,1.实验原理： 绿叶中的光合色素能够溶解在有机溶剂乙醇中， 可以用95%的乙醇提取 不同光合色素在

4、层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散的速度快，反之则慢。,2.方法步骤： 提取绿叶中的色素 制备滤纸条 画滤液细线 分离绿叶中的色素 观察与记录。,方法与步骤：,称取2g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的二氧化硅（充分研磨）和碳酸钙 (防止研磨中色素被破坏)与23mL95乙醇。在研钵中迅速、充分研磨。将研磨液进行过滤。,绿叶中色素的提取和分离实验,实验原理几种化学试剂的作用注意问题实验结果,（提取原理、分离原理）,（无水乙醇、SiO2、 CaCO3、层析液）,滤纸条的一端要剪去两角；一定不能让滤纸条的滤液细线触及（或没入）层析液,色素带的顺序、色素含量、相邻距离最近的两条色

5、素带、相邻距离最远的两条色素带,实验结果：,蓝绿色,黄绿色,橙黄色,黄色,吸收光谱,颜色,种类,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,吸收的光谱,红光蓝紫光,蓝紫光,叶绿素,类胡萝卜素,三棱镜分光演示,绿叶色素吸收光谱演示,说明：（1）叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等几乎不吸收,（2）叶绿素在蓝紫光和红光部分都有很高的吸收峰，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，但对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少,（3）为什么看到叶片是绿色？,2.我们平常吃的韭黄是怎么培育出来的？,3.如果土壤中缺镁，植物的叶片会出现什么异常？,叶绿素形成的条件：,光照,必需的

6、矿质元素,讨论,1.生产上塑料薄膜一般使用什么颜色光合效率高？,A.红色 B.无色 C.蓝紫色 D.绿色,适宜温度,注：叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率低。有色大棚膜：主要透射同色光，吸收其它色光，光能有损失，只在为得到特殊品质的产物时才使用。,4.秋天叶变黄？,光合作用过程,1.光反应,叶绿体中的色素,光能,场所：条件：物质变化：能量转化：,叶绿体的类囊体膜,光、色素、酶,光能转化为活跃的化学能，贮存在ATP和NADPH中,C5,3,CO2,3,C3,三碳酸,6,RuBP,ATP NADPH,C3,三碳糖,5,C3,叶绿体内、外,有机物,三碳糖,卡尔文循环,2,碳反应的产物的利

7、用,（3）物质变化：,CO2固定：,2.碳反应阶段,C3酸还原：,(1)场所：,酶、不需光,NADPH,ATP,将活跃的化学能转让变成稳定的化学能，贮存在有机物中,叶绿体基质,（4）能量变化：,(2)条件：,光合作用的全过程,叶绿体中的色素,供能,多种酶参加催化(酶促反应),光能,固定,（供磷酸基团）,光合作用光反应与碳反应的区别,光合作用光反应与碳反应的区别,思考：当光合作用的光反应过程被阻断，碳反应会停止吗？反过来，当碳反应过程被阻断，光反应会怎样变化？将一盆正在进行光合作用的天竺葵转至下列环境中：（1）黑暗环境；（2）无CO2环境 请分析ATP、NADPH、RuBP、三碳酸、三碳糖含量的

8、变化情况。,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的RuBP和C3酸的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,光下植物突然停止CO2的供应后，其体内的RuBP和C3酸的含量如何变化？,NADPH ,ATP,还原受阻,C3 酸,RuBP,CO2 ,固定停止,C3酸 ,RuBP ,NADPH ,ATP ,光合作用条件骤变时对各物质含量的变化分析,增,增,增,增,减,增,减,减,减,减,增,增,减,减,减,增,增,增,减,减,注意：1.比较的是条件改变前后的瞬间某物质的变化。2.一定要分析清楚：该条件改变后，直接影响的是光反应还是碳反应？不要出现逻辑混乱。3.减小光照或降低CO2浓度后不管直接影响什么

9、过程，有机物的生成量一定都减少。4.一定要看清楚：题目问你的是某物质在细胞内量的变化？还是生成速率的变化？这是两个不同的问题。,影响光合速率的因素,光合速率:,或称光合强度，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）。,表观光合速率（即净光合速率）,真正光合速率（即实际光合速率、总光合速率）,真正光合速率=表观光合速率呼吸速率,或：总光合速率=净光合速率呼吸速率,“总光合量” 与 “净光合量”,有机物的产生或制造量,有机物的积累,CO2的固定量或同化量；叶绿体吸收量,CO2的吸收量环境中CO2的减少量,用词方面的比较,O2的释放量；环境中

10、O2的增加量,O2的产生量；叶绿体释放量,光合作用的全过程,叶绿体中的色素,供能,多种酶参加催化(酶促反应),光能,固定,（供磷酸基团）,影响光合速率（光合强度）的因素,光强度,矿质元素,植物种类、生长发育阶段、 不同部位、叶龄等,二氧化碳浓度,温度,水分,叶龄,应用：农作物、果树管理后期 适当摘除老叶、残叶,总（真正）光合速率,净（表观）光合速率,1光照强度,(1)描述光照强度对光合作用强度影响的曲线并指出A、B、D三点的生理含义？,(2)如果是阴生植物，B点在横轴上是向左移还是向右移？,(4)如果自然界中某种植物，在白天光照强度长时间为B的条件下能否正常生长？,光补偿点、光饱和点： 阳生植

11、物 阴生植物,(3)表示出净光合作用和总光合作用强度,净光合作用,总光合作用,B：光补偿点,D：光饱和点,D,又称呼吸强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行的呼吸作用的量。用O2吸收量或CO2的释放量作为测量指标。,真正光合速率=表观光合速率呼吸速率,B,AB,BC,（5）B、AB、BC的细胞图像？,（6）若当植物缺乏Mg2+ 时图中曲线B、C三点的位置移动？,当增大CO2浓度时，图中曲线B、C三点的位置移动？,什么是光补偿点？什么是光饱和点？ 上图中，光补偿点和光饱和点在哪里？ C点的含义,若原曲线为25条件下（光合最适温度）测得的 光强与光合速率曲线，那么30条件下(细胞

12、呼吸最适温度）B、C点如何移动？,若原曲线在0.03%CO2浓度下测得，则0.1%CO2浓度下B、C点如何移动？ 若植物放在缺Mg环境中生长，B、C点如何移动？,阳生植物与阴生植物的光补偿点和光饱和点：,真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率,光照强度（考虑光合作用与细胞呼吸）,2.温度,光合作用有一个最适温度，一般温带植物最适在25，在0下光合作用可能完全停止，也可能十分微弱。,温度,光合速率,A,B,CO2浓度,0,C,3CO2浓度,（1）描述CO2浓度对光合作用强度影响的曲线并指出关键点的生理含义？,（2）根据CO2浓度对光合作用影响的曲线，你认为采取什么措施能增加光合产量？,大田里措施：

13、“正其行，通其风”和增施农家肥,A：呼吸速率B：CO2补偿点C：CO2饱和点。,P点前的限制因素？ PQ之间的影响因素？ Q点后的限制因素？,温度、光照强度、CO2浓度综合因素影响,4.矿质元素,Mg是叶绿素组成所必需的元素N是各种酶、ATP和NADPH的重要组成成分。P是叶绿体膜、ATP和NADPH的重要组成成分。,缺水时植物气孔关闭，影响CO2进入细胞，故缺水会使光合速率下降。,5.水分,要提高农作物的光合作用的强度，可以采取哪些措施？要提高农作物的产量，可以在农业生产中采取哪些措施？,提高农作物产量的具体措施,适当增大光照强度适当增加二氧化碳浓度（控制栽培密度使后期通风良好、增施有机肥料

14、、深施碳酸氢铵肥料）适当增加昼夜温差延长光合时间（一年两熟、补充人工光照）增加光合面积（间种、合理密植）,请分析玻璃罩内的O2、CO2及气体总量的变化情况：（1）单独考虑光合作用；（2）单独考虑需氧呼吸；（3）同时考虑光合作用与需氧呼吸,请分析玻璃罩内的O2、CO2及气体总量的变化情况：（1）单独考虑光合作用；（2）单独考虑需氧呼吸；（3）同时考虑光合作用与需氧呼吸,思考：请设计测定绿色植物光合作用和细胞呼吸速率的装置。,光合作用、细胞呼吸关键点分析,图2,1.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，3

15、5时光合作用制造的有机物的量与30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,A,2.设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率（光合速率=净光合速率+呼吸速率），结果见右图，据图判断，下列叙述正确的是,A.与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的NADPH多B.与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多,A,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以

16、任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。,1.某植株一个进行光合作用的细胞，当在图甲中A点时，该细胞内线粒体产生的CO2 _（、）叶 绿体吸收的CO2。,含义,解析：温度相同，表示呼吸强度相等；A、B点含义均表示光合强度=呼吸强度。但A处于饱和CO2浓度，所以光照可以弱一些；B处于低CO2浓度，所以光照需要强一些，这样保证呼吸强度相等。,若A点和B点所对应时刻的温度相同,则A点时的光照强度_（、）B点时的光照强度。,若c与d处产生的葡萄糖总量相等,则呼吸强度c_d(填、=), d 处光合作用净量，所以C处呼吸强度 d处呼吸强度。,1.将一长势良好的健壮植株在密闭玻璃罩内培养，

17、并置于室外。用CO2测定仪测定玻璃罩内CO2浓度某一天的变化情况，绘成曲线如下图甲所示。下图乙表示该植株处于光照下的叶肉细胞，a表示该细胞的线粒体进行细胞呼吸放出的CO2量，b表示该细胞的叶绿体进行光合作用吸收的CO2量。回答下列问题：（不考虑这一天内植株生长对细胞呼吸和光合作用的影响）,（1）如图甲所示，BC段较AB段CO2浓度增加速率减慢的原因是_。从16时到18时，叶绿体内ATP合成速率的变化是_（为什么？）。若D点和E点所对应时刻的温度相同，则D点时的光照强度_（、=、）E点时的光照强度（理由？）。,（1）温度降低，细胞呼吸（呼吸作用）减弱 减小（ATP的合成速率与光强变化直接相关）

18、（D和E点光合等于呼吸，但D点CO2浓度大）,（2）如图乙所示，在氧气不足条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会_。适宜光照条件下，光反应产生的并能够为碳反应所利用的能源物质是_，碳反应产物三碳糖转变成蔗糖的场所是叶绿体_（内、外）。若光照突然停止而其他条件不变，则短时间内叶绿体中三碳酸（C3）的合成速率将会_（变大、不变、变小）。为什么？,（2）减慢 ATP和NADPH（只写一个不得分，NADPH写成H或H+不得分） 外 变小（产物积累的抑制作用及RuBP的再生能力下降）,2.设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率（光合速率=净光合速率+呼吸速率），结果见右图，据图

19、判断，下列叙述正确的是,C.若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1K2K3D.密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物,A.与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的H多B.与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多,A,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。,A. 在C点往左，随光照强度增强，光合作用增强B. 光照强度为b时，叶肉细胞的光合作用强度与呼吸作用强度相等C. 光照强度

20、为C时的表观光合作用强度就是虚线的高度D. 在坐标所示各阶段该植株始终进行着呼吸作用,3.下面坐标是某绿色植物在25时氧气释放量与光照强度的关系,对其不恰当的解释是 ( ),含义,B,光合作用、细胞呼吸关键点的解析（1）,光合作用、细胞呼吸关键点的解析（3）,拓展2：,若c与d处产生的葡萄糖总量相等,则呼吸强度c_d(填、=), d 处光合作用净量，所以C处呼吸强度 d处呼吸强度。,光合作用、细胞呼吸关键点分析小结:,1.明确关键点的含义:如补偿点、饱和点、最高点、最低点等,2.看清文字信息:如看清是一个细胞的生理作用还是整个植株的生理作用,3.审清图形信息:横坐标是时间轴还是光照强度;纵坐标

21、示净含量还是总含量；是O2值还是CO2值等,试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。 请回答：(1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养中_和_更高。(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内CO2浓度变化曲线。图bc段CO2浓度升高缓慢是因为_ (3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、和_可缩短试管苗的适应过程。,光合速率,光饱和点,增加光照强度,提高CO2浓度,CO2浓度过高使细胞呼吸减弱,(201

22、0浙江卷，29.I),真题再现,下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是A.破坏叶绿体外膜后，O2不能产生B.植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变C.与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短D.离体的叶绿体质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反应,(2011浙江卷，1),答案D,真题再现,图2,影响光合作用的因素在生产实践中的应用,内因：叶面积对光合作用的影响：适当间苗、修剪避免徒长，封行过早 叶龄对光合作用的影响：摘除老叶、残叶降低呼吸消耗,延长光照时间（轮作）；增大光合作用面积（间作套种、合理密植）,释放一定量的干冰施有机肥,用无色透明玻璃冬季避免高温,

23、正其行，通其风,适时播种植物“午休”现象是温度过高,白天提高温度夜间降低温度,合理灌溉,合理施肥（N、P、K、Mg对光合作用、植株生长的作用）,例1.右图中a曲线表示在一定光照强度、不同温度条件下，某植物的光合作用量(单位时间内同化的C02量)；b曲线表示同等条件下的呼吸作用量(单位时间内释放出C02量)。依据检测结果，可获得的结论是（ ）在20时植物的总光合 作用速率最高B. 在40时，有机物 积累的量呈负增长C. 在25时植物的净 光合作用量最高D. 在20与30时， 有机物积累的速度相同,B,三、叶绿体的结构和功能,内膜,外膜,基质多种酶,基粒,类囊体,这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的

24、四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。,组成类囊体的膜就是光合膜,多种色素和光反应的酶,为什么生成1mol的C6H12O6需要6mol的CO2?（注：两个三碳糖分子可合成一分子的C6H12O6）,光反应,碳反应,叶绿体类囊体的薄膜上,叶绿体基质中,叶绿体色素、酶、光能,酶,H2O、ADP、Pi 、NADP+,CO2、C5、 ATP、NADPH,光能转变为ATP、NADPH中的化学能,ATP、NADPH中的化学能转变为贮存在有机物中的化学能,O2、ATP、NADPH,（CH2O）、ADP、Pi、NADP、C5,ATP,NADPH,ADP、Pi,NADP+,无机物,有机物,光,化学,有机物,CO2的固

25、定:C3的还原:,叶绿体中的色素,供氢,酶,供能,还原,多种酶参加催化,糖类(C3),ADP+Pi,酶,ATP,2C3,C5,固定,CO2,H2O,水在光下分解,光反应类囊体薄膜上,暗反应叶绿体基质中,H2O,O2,H,(C3),6CO2+12H2O,C6H12O6+6H2O+6O2,CO2中C的转移途径：H2O中H转移途径：,CO2,C3,C3,H2O,H,C3,单一因素对光合作用影响的图象,5.很多植物的叶片在盛夏时呈现绿色，而到秋天会变黄或者变红，你知道这是什么原因吗？,低温使叶绿素降解快而合成慢，数量 少；而呈现出类胡萝卜素颜色所致。,红叶：,叶片颜色,是由于叶片中叶绿素的含量很高，从

26、而掩盖了其他色素的颜色。,因秋天温度降低，植物体内积累较多糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花青素储存于液泡中。,绿叶：,黄叶：,光合作用与细胞呼吸的联系,CO2,O2,多变量坐标图分析,（1）P点限制光合速率的变量是什么？为什么？（2）Q点限制光合速率的变量是光照强度，对吗？（3）光照强度、温度、CO2浓度等环境因素都对光合作用强度产生影响，生产实践中应如何操作，从而达到增产的目的？,发现规律,P点时，限制光合速率的因素应为 所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。,到Q点时， 所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子,横坐标,横坐标,各种环境因素对光合作用的综合影响,各种环境因素对光合作用的综合影响,