3.5 光合作用
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课件59张PPT。光合作用一、光合作用的发现“植物的根是一张嘴，植物生活和生长所需的一切物质，都是通过根吸收了土壤汁得到的。”2400多年前 Aristotle不足：未能通过实验去检验自己的理论。1.亚里士多德的经验推测你同意他的观点吗？真的有“土壤 汁”吗？2、17世纪海尔蒙特(比利时) 柳树实验图C结论：
植物生长所需的养料主要来自于水，而不是土壤。3. 1771年普利斯特利（J.Priestley）的实验 普里斯特利得出的结论：绿色植物能够更新空气。
结论：绿色植物只有在光的照射下，才能更新空气。
如果今天是你做的实验，你能得出什么结论？4. 1779年英格豪斯（J.Ingenhousz）的改进实验黑暗光照5.1864年萨克斯的实验48小时思考： （1）为什么用碘蒸气处理之后会变蓝？
（2）为什么要先进行暗处理？（3）为什么一半遮光，一半曝光？
（4）从这个实验中，你可以得到什么结论？证明：绿叶的光合作用产物除氧气以外,还有淀粉。6.1880年英吉尔曼 （ G.Engelmann ）的水绵实验小资料
水绵是常见的淡水藻类，每条水绵有许多个结构相同的长筒状细胞连接成的。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。
7、1939年（美国） 鲁宾和卡门实验提出问题
作出假设
设计实验
结果分析
得出结论
光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳？光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）。A中气体无放射性，B中气体具有放射性光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。同位素标记法8.卡尔文（M.Calvin）——卡尔文循环 用 标记的 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。这一途径称为卡尔文循环。 光合作用产生的有机物是怎样转化而来的？我们可以利用什么方法知道呢？思考：光合作用的原料：光合作用的产物：光合作用的场所：光合作用的条件：小结：二氧化碳、水氧气、有机物绿叶的叶绿体光能、酶1. 尝试写出光合作用的反应式？
2. 尝试用自己的话对光合作用的概念做 一个概括？思考： 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。光合作用：原理：①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。②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———分离原理二、实验：叶绿素的提取与分离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）。色素的提取实验3、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液扩散速度太快），画铅笔线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3—4次。重复画几次是使后来的色素带清晰画滤液细线：细、直、齐，重复几次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 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色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应三.光合作用的过程基质基粒色素外膜内膜基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，称光合膜。类囊体（一）光合作用的场所：叶绿体三、光合作用过程光合作用的场所只能是叶绿体吗？ 蓝藻、光合细菌等。具体部位在细胞膜上色素：基粒类囊体的薄膜上
酶：基粒类囊体的薄膜上和叶绿体基质中色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应三.光合作用的过程（二）反应历程分两个阶段1.光反应阶段条件 ：光、色素、酶场所：叶绿体内的类囊体膜上（基粒）
（分布色素及光反应阶段所需的酶）光反应发生的变化（2）光能被吸收并转化为ATP中的化学能（1）水在光下裂解为H＋、O2和电子（3）水中的氢（ H＋＋e－ ）在光下将 NADP＋还原为NADPH
NADP＋ ＋ H＋ ＋ 2e－ → NADPH
NADP+叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，它可以结合2个激活电子和1个氢离子（H+），形成NADPH。 NADPH不会消耗活化电子的能量，仅仅储存能量直至它被转移到基质中。能量变化:
将光能转变成ATP和NADPH中活跃的化学能物质变化
水的光解：
NADPH的形成：
ATP的形成：用于碳反应H2O类囊体膜酶2.碳反应阶段条件 ：多种酶、ＮＡＤＰH 、ATP
不需要光（有光，无光均可）场所：叶绿体内基质中CO2+C5NADPH
NADP+ATP
ADP三碳糖1/6三碳糖5/6三碳糖2C3（三碳糖磷酸）（三碳分子）叶绿体内叶绿体外淀粉等蔗糖注意：
1、碳反应在叶绿体基质中进行，首先一个CO2和一个五碳分子（RuBP）形成2个三碳分子（3－磷酸甘油酸），
2、接着每个三碳分子接受NADPH和ATP形成1分子三碳糖，
3、三碳糖在叶绿体内可形成淀粉、蛋白质和脂质，在叶绿体外形成蔗糖。多种酶
参加催化1个CO2① CO2的固定；② C3的还原。CO2的固定：C3的还原：物质变化：能量变化：ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能梅尔文·卡尔文1961年诺贝尔化学奖获得者，通过化学分析，阐明光合作用中碳化合物的合成过程，即发现卡尔文循环H2OCO2类囊体三碳化合物五碳化合物三碳化合物脂肪蛋白质糖类酶光合作用图解CO2的固定C3的还原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[H]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。（二）总反应式实质：合成有机物,储存能量光反应H2O →2 [H] + 1/2O2水的光解：光合磷酸化：暗反应原料和产物的对应关系：能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）叶绿体基粒类囊体中叶绿体基质光、水、色素和酶CO2 、ATP 、NADPH和酶光能转变为ATP和 NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能 光反应为碳反应提供 NADPH 和ATP，碳反应为光反应提供ADP、Pi、 NADP+水的光解光反应和碳反应的比较CO2的固定三碳分子的还原五碳分子的再生合成ATP、NADPH联系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]ATPCO2H2O光能化学能暗反应光反应
光反应暗反应练一练环境因素影响光合速率光合速率: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）。影响因素：最主要为光强度、温度、空气中的二氧化碳浓度 真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率光合速率0光强度光饱和点1、光照强度：应用：温室采用无色玻璃曲线特殊点分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的COn全部用于光合作用，即光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长)。曲线特殊点分析：BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，称C点为光饱和点。阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物>AB光照强度0阳生植物阴生植物B：光补偿点C：光饱和点CC′B′光
合
作
用
速
率CO2浓度2.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律:二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物，随着二氧化碳含量的提高，光合作用增强；当二氧化碳含量提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强。CO2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。光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用。 3.影响光合作用的因素——温度应用：增加昼夜温差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：叶绿素的重要组分其它还有哪些因素会影响光合速率呢？ 如：１．矿质营养合理施肥；
氮肥可以促进叶片的生长。
植物生长所需的养料主要来自于水，而不是土壤。3. 1771年普利斯特利（J.Priestley）的实验 普里斯特利得出的结论：绿色植物能够更新空气。
结论：绿色植物只有在光的照射下，才能更新空气。
如果今天是你做的实验，你能得出什么结论？4. 1779年英格豪斯（J.Ingenhousz）的改进实验黑暗光照5.1864年萨克斯的实验48小时思考： （1）为什么用碘蒸气处理之后会变蓝？
（2）为什么要先进行暗处理？（3）为什么一半遮光，一半曝光？
（4）从这个实验中，你可以得到什么结论？证明：绿叶的光合作用产物除氧气以外,还有淀粉。6.1880年英吉尔曼 （ G.Engelmann ）的水绵实验小资料
水绵是常见的淡水藻类，每条水绵有许多个结构相同的长筒状细胞连接成的。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。
7、1939年（美国） 鲁宾和卡门实验提出问题
作出假设
设计实验
结果分析
得出结论
光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳？光合作用产生的氧是来自于水（或者是二氧化碳）。A中气体无放射性，B中气体具有放射性光合作用产生的氧气来自于水，而不是来自于二氧化碳。同位素标记法8.卡尔文（M.Calvin）——卡尔文循环 用 标记的 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了 中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。这一途径称为卡尔文循环。 光合作用产生的有机物是怎样转化而来的？我们可以利用什么方法知道呢？思考：光合作用的原料：光合作用的产物：光合作用的场所：光合作用的条件：小结：二氧化碳、水氧气、有机物绿叶的叶绿体光能、酶1. 尝试写出光合作用的反应式？
2. 尝试用自己的话对光合作用的概念做 一个概括？思考： 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。光合作用：原理：①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。②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———分离原理二、实验：叶绿素的提取与分离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）。色素的提取实验3、制备滤纸条：剪去两角（防止两边滤液扩散速度太快），画铅笔线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3—4次。重复画几次是使后来的色素带清晰画滤液细线：细、直、齐，重复几次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 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色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应三.光合作用的过程基质基粒色素外膜内膜基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，称光合膜。类囊体（一）光合作用的场所：叶绿体三、光合作用过程光合作用的场所只能是叶绿体吗？ 蓝藻、光合细菌等。具体部位在细胞膜上色素：基粒类囊体的薄膜上
酶：基粒类囊体的薄膜上和叶绿体基质中色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应三.光合作用的过程（二）反应历程分两个阶段1.光反应阶段条件 ：光、色素、酶场所：叶绿体内的类囊体膜上（基粒）
（分布色素及光反应阶段所需的酶）光反应发生的变化（2）光能被吸收并转化为ATP中的化学能（1）水在光下裂解为H＋、O2和电子（3）水中的氢（ H＋＋e－ ）在光下将 NADP＋还原为NADPH
NADP＋ ＋ H＋ ＋ 2e－ → NADPH
NADP+叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，它可以结合2个激活电子和1个氢离子（H+），形成NADPH。 NADPH不会消耗活化电子的能量，仅仅储存能量直至它被转移到基质中。能量变化:
将光能转变成ATP和NADPH中活跃的化学能物质变化
水的光解：
NADPH的形成：
ATP的形成：用于碳反应H2O类囊体膜酶2.碳反应阶段条件 ：多种酶、ＮＡＤＰH 、ATP
不需要光（有光，无光均可）场所：叶绿体内基质中CO2+C5NADPH
NADP+ATP
ADP三碳糖1/6三碳糖5/6三碳糖2C3（三碳糖磷酸）（三碳分子）叶绿体内叶绿体外淀粉等蔗糖注意：
1、碳反应在叶绿体基质中进行，首先一个CO2和一个五碳分子（RuBP）形成2个三碳分子（3－磷酸甘油酸），
2、接着每个三碳分子接受NADPH和ATP形成1分子三碳糖，
3、三碳糖在叶绿体内可形成淀粉、蛋白质和脂质，在叶绿体外形成蔗糖。多种酶
参加催化1个CO2① CO2的固定；② C3的还原。CO2的固定：C3的还原：物质变化：能量变化：ATP、NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能梅尔文·卡尔文1961年诺贝尔化学奖获得者，通过化学分析，阐明光合作用中碳化合物的合成过程，即发现卡尔文循环H2OCO2类囊体三碳化合物五碳化合物三碳化合物脂肪蛋白质糖类酶光合作用图解CO2的固定C3的还原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[H]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。（二）总反应式实质：合成有机物,储存能量光反应H2O →2 [H] + 1/2O2水的光解：光合磷酸化：暗反应原料和产物的对应关系：能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）叶绿体基粒类囊体中叶绿体基质光、水、色素和酶CO2 、ATP 、NADPH和酶光能转变为ATP和 NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能 光反应为碳反应提供 NADPH 和ATP，碳反应为光反应提供ADP、Pi、 NADP+水的光解光反应和碳反应的比较CO2的固定三碳分子的还原五碳分子的再生合成ATP、NADPH联系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]ATPCO2H2O光能化学能暗反应光反应
光反应暗反应练一练环境因素影响光合速率光合速率: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）。影响因素：最主要为光强度、温度、空气中的二氧化碳浓度 真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率光合速率0光强度光饱和点1、光照强度：应用：温室采用无色玻璃曲线特殊点分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的COn全部用于光合作用，即光合作用强度=细胞呼吸强度，称B点为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长)。曲线特殊点分析：BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了，称C点为光饱和点。阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物>AB光照强度0阳生植物阴生植物B：光补偿点C：光饱和点CC′B′光
合
作
用
速
率CO2浓度2.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律:二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物，随着二氧化碳含量的提高，光合作用增强；当二氧化碳含量提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强。CO2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。光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用。 3.影响光合作用的因素——温度应用：增加昼夜温差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：叶绿素的重要组分其它还有哪些因素会影响光合速率呢？ 如：１．矿质营养合理施肥；
氮肥可以促进叶片的生长。