5.4 能量之源—光与光合作用

(共59张PPT)
俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据：
①地球表面上的绿色植物每年大约制造4400亿吨有机物；
②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7．11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三门峡水电站所发出的电力。
绿色植物储存在有机物中的能量来自哪里呢？
第四节
能量之源—光与光合作用
一 捕获光能的色素和结构
二 光合作用的原理和应用
太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？
植物细胞为什么能捕获光能呢？
捕获光能的色素
叶绿体的结构
一 捕获光能的色素和结构
为什么有些植物的叶片不是绿色的
为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？
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？
捕获光能的色素
绿叶中色素的提取和分离
操作步骤：
提取色素
制备滤纸条
画滤液细线
分离色素
观察与记录
一、捕获光能的色素和结构
对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_______。
太阳能
捕获光能的色素
类胡萝卜素
叶绿素
胡萝卜素
叶黄素
叶绿素a
叶绿素b
(占1/4)
(占3/4)
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
1、韭黄和蒜黄是怎样培养出来的？
2、叶绿素的形成需要哪些条件？
叶绿素占到叶绿体中色素总量的3/4，是光合作用中的主要色素。
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吸收了，所以植物的叶片呈现绿色。
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
这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？
叶绿体的结构
1880年，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 叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所。
光合作用需要光照。
这些囊状结构称为类囊体，吸收光能的四种色素，就分布在类囊体的薄膜上。
叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。
光合作用在叶绿体中是怎样进行的呢？
光合作用的探究历程
结论：水分是植物建造自身的原料。
17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验
结论：植物可以更新空气
有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？
1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验；
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；
1864年，萨克斯(德)的实验
（置于暗处几小时）
思考：目的是什么？
一半遮光
一半曝光
1864年，（德）萨克斯的实验
绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；
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。
光合作用的概念：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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
什么是光合作用呢？
光合作用的原理和应用
（一）光合作用的过程
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
总反应式:
包括两个阶段:
1.光反应
2.暗反应
叶绿体
光
暗反应
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
4[H]
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
酶
光反应
暗反应
光合作用的过程
过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较
光反应阶段 暗反应阶段
进行部位
条件
物质
变化
能量变化
联系
叶绿体基粒囊状结构中
叶绿体基质中
光、色素和酶
ATP、 NADPH 、多种酶
光能转换成电能
再变成活跃的化学能
（ATP、NADPH中）
活跃的化学能变成稳定的化学能
光反应为暗反应提供NADPH和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2H2O→4[H]+O2
合成ATP ADP+Pi → ATP
光
酶
光能
CO2的固定CO2+C5 →2C3
三碳的还原2C3 → →C6H12O6
酶
酶
ATP [H]
光
光合作用的重要意义
包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源
维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定
促进生物进化
从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢
影响光合作用的因素
①光照强度
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
②温度
光合作用
呼吸作用
t
吸收或释放量
CO2
③CO2浓度
b:CO2的补偿点
c:CO2的饱和点
a—b: CO2太低，农作物消耗光合产物；
b—c: 随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；
c—d: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；
d—e: CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。
a
c
b
d
e
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矿质营养
影响光能利用率的因素在生产中的应用：
延长光合作用时间
增加光合作用面积
光能利用率
光合作用效率
( 轮作 )
( 合理密植：间种、套种 )
1、光照强度、光质
2、CO2浓度
3、温度
4、矿质元素（ 合理施肥）
5、水（ 合理灌溉）
①图中A点含义： ；
②B点含义： ；
③C点表示： ；
④若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表 植物。
光照强度为0，只进行呼吸作用
光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点
光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点
阴生
A
B
光照强度
0
吸收
CO2
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。
C
光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物
>
图中A点表示： 。
CO2浓度达到植物所需的最大值，光合速率不再上升
①光合作用是在 的催化下进行的，温度直接影响 ；
②B点表示： ；
③BC段表示： ；
酶的活性
酶
此温度条件下，光合速率最高
超过最适温度，光合速率随温度升高而下降
若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利
A.昼夜恒温25℃
B.白天温度25℃，夜间温度15℃
C.昼夜恒温15℃
D.白天温度30℃，夜间温度15℃
D
用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的是[ ]
A．绿色罩 B．红色罩
C．蓝色罩 D．紫色罩
A
下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ）
A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度
C、增强光照 D、调节室温
A
五、光合作用和呼吸作用中的化学计算
光合作用反应式：
6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O
呼吸作用反应式：
有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O
无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2 (植物)
实测CO2吸收量
＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量
实测O2释放量
＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量
【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：
A.植物体内葡萄糖的氧化量
B.植物体内叶绿体的含量
C.二氧化碳的消耗量
D.植物体内水的消耗量
【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其:
A.葡萄糖的形成
B.淀粉的形成
C.氧气的释放
D.CO2的吸收量
〖例3〗将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：
　　（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是　　　mg。
　　（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是　　　　mg。
　　（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化
　　　是（填增加或减少）　　　　　。
　　（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，
　　　你认为可采取的措施是:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
0
24.5
减少
　　　　　　　　　　①延长光照时间；
②降低夜间温度；③增加CO2浓度。
化能合成作用
自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做化能合成作用。
化能合成作用
自养生物
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如绿色植物。
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。
化能合成作用
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。
光能自养生物
化能自养生物
所需的能量来源不同（光能、化学能）
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
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。
②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于_________ 。
③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______
④图中G________,F是__________,J是_____________
⑤图中的H表示_______， H为I提供__________
光
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
用作还原剂，还原C3
ATP
色素吸收的光能
光反应
[H]和ATP
色素
C5化合物
C3化合物
糖类
1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ）
A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2
B
2、与光合作用光反应有关的是（ ）
①H2O ②ATP ③ADP ④CO2
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
A
3、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是
A. 上升；下降；上升 　B. 下降；上升；下降
C. 下降；上升；上升 　 D. 上升；下降；下降
C
4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）
A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应
B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应
D
5、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( )
①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜
A．③② B．③④
C．①② D．④③
B
6、光合作用过程的正确顺序是（　）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原
A.④③②⑤① B.④②③⑤①
C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（　）
Ａ．三碳化合物　Ｂ．五碳化合物
Ｃ．［Ｈ］　　　Ｄ．氧气　
Ｄ
Ｂ
8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时间后，分析18O放射性标记，最先（ ）
A、在植物体内的葡萄糖中发现
B、在植物体内的淀粉中发现
C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现
D、在植物体周围的空气中发现
D
9、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ）
A、CO2 叶绿体 ATP
B、CO2 叶绿素 ATP
C、CO2 乙醇 糖类
D、CO2 三碳化合物 糖类
D
10、在光合作用过程中，能量的转移途径是
A、光能 ATP 叶绿素 葡萄糖
B、光能 叶绿素 ATP 葡萄糖
C、光能 叶绿素 CO2 葡萄糖
D、光能 ATP CO2 葡萄糖
B