浙科版高中生物必修一第三章第五节光合作用

(共53张PPT)
1、光合作用与呼吸作用的关系
（1）物质变化
细胞呼吸是将葡萄糖中的碳氧化 成二氧化碳，游离的氧气，则被还原成水中的氧。
C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O
氧化
还原
光合作用刚好相反，是将CO2还原为糖，将H2O中的O氧化为O2。
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
氧化
还原
光合作用和呼吸作用都是氧化、还原过程。
（2）能量变化
细胞呼吸是一个放能反应，它将贮存在葡萄糖中的化学能释放出来，供细胞利用。
光合作用是一个吸能反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖， 将能量贮存在糖分子内。
（3）反应场所
细胞呼吸主要在线粒体中进行。
光合作用全部在叶绿体中进行。
2、叶绿体结构
外膜
内膜
基粒
基质
基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，称光合膜。
分布：主要存在绿色植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。
功能：绿色植物进行光合作用的细胞器。
鲁宾和卡门实验
同位素标记法：放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
6CO2+12H218O C6H12O6+618O2+6H2O
同位素示踪法:
6C18O2+12H2O C6H1218O6+6O2+6H218O
5、光合作用过程
两个阶段
第一阶段：
第二阶段：
称光反应，直接需要光的
称碳反应，是二氧化碳转变成糖的过程。
光反应只有有光的时候才能反应，而碳反应不需要光，所以前称暗反应，这是不准的，因为在黑暗中，暗反应只能进行很短的时间，少了光反应为其提供的有关物质，所以光反应和碳反应的关系为相辅相承的。
光反应是在叶绿体类囊体膜中发生的的，利用光能使水氧化成氧气，同时产生ATP和NADPH。
暗反应是在叶绿体基质中进行的，利用光反应产生的ATP和NADPH，将CO2转变成糖类等有机物。
4、光合作用总反应式
6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O
绿色植物通过叶绿体,利用光能,将二氧化碳和水,转变成糖类等有机物,同时释放氧气并储存能量的过程.
原料
条件
场所
产物
实质:
合成有机物,储存能量
三、叶绿素的提取与分离
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）
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）。
3、制备滤纸条并画线
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
画线要细、直、齐，使色素带平整、
不重叠。
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
叶绿素
类胡萝卜素
叶绿素b
叶黄素
(蓝绿色）
（黄绿色）
（橙黄色）
（黄色）
（含量占3/4）
（含量占1/4）
外膜
内膜
基质
基粒
叶绿体中的色素
叶绿体结构模式图
(色素)
功能:吸收传递转化光能,用于光合作用.
胡萝卜素
叶绿素a
光合作用的场所—— 叶绿体
７、色素的吸收光谱
叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光
叶绿素色素
吸收可见的太阳光
类胡萝卜素主要吸收蓝紫光
叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光
８、树片的颜色
为什么植物叶片一般呈绿色？
为什么秋天叶片发黄？
为什么有的叶片呈其他颜色，如红色等？
四、光合作用的过程
光反应阶段
碳反应阶段
一、光反应
场所：
类囊体膜上
光系统Ⅱ
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
光能
叶绿素中低能电子激发并呈高能状态，色素缺失电子
失能电子进入光系统Ⅰ
ATP
水分解供电子
ADP+Pi
获能
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
光能
叶绿素中低能电子被激发并呈高能状态，色素缺失电子
NADP+与H+接受2个高能电子生成NADPH
光系统Ⅱ提供电子
光系统Ⅰ
光反应中物质变化
NADP+ + 2e + H+ 　　　 NADPH
ADP + Pi 　　　 ATP
酶
酶
2H2O 4H++4e-+O2
酶
光反应中能量变化
光能
电能
活跃的化学能
光反应产物
ATP、NADPH、O2
碳反应阶段
发生在叶绿体基质中,是将二氧化碳还原为糖的过程,此过程又称卡尔文循环.
碳反应阶段
C--P
C
C
C
C--P
CO2
C--P
2C
C
C--P
C
C
RuBP五碳糖(核酮糖二磷酸)
3-磷酸甘油酸
ATP
ADP
NADPH
NADP+
C--P
C
C
三碳糖
叶绿体基质中进行
三碳糖转移到叶绿体外
CO2+核酮糖二磷酸
酶
C6
酶
2C3(三碳分子)
C3 (三碳分子)
ATP
ADP+Pi
NADPH
NADP++H+
三碳糖磷酸
如何再生核酮糖二磷酸（RuBp）？生成一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环？
3个CO2
6个三碳糖磷酸
1个保持用于糖的生成或其他
5个经一系列变化再生为3个RuBp
？
C--P
C
C
从叶绿体中转移出来的三碳糖
蔗糖
细胞呼吸
其他代谢
碳反应中的产物三碳糖，在叶绿体内能作为合成淀粉、蛋白质、和脂质的原料，但大部分的是运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。
色素分子
可见光
3RuBP
6个三碳分子
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
NADPH
多种酶
酶
三碳糖
3CO2
吸收
光解
能
固定
还原
酶
光反应
碳反应
光合作用的过程
光合作用怎样进行？
碳反应的物质变化：
3CO2+3RuBP 6C3(三碳分子)
C3+ATP+NADPH 三碳糖+ADP+NADP+
5C3 3RuBP
碳反应的能量变化：
活跃的化学能　　 稳定的化学能
ATP中 三碳糖中
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NADPH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。
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：
把简单的无机物转变为复杂的有机物
能量变化：
把光能转变成储存在有机物中的化学能
1、光合作用中光反应阶段为碳反应阶段提供了（ ）
A．O2和三碳分子
B．叶绿体色素
C．H20和O2
D．NADPH和ATP
D
练一练
2、在光合作用的碳反应过程中，没有被消耗掉的是（ ）
A、NADPH B、 RUBP
C、ATP D、二氧化碳
B
五、影响光合作用因素
1、光合速率
又称光合强度，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）。
如在某温度某光照强度下，每100平方厘米叶片吸收的二氧化碳为44mg，则光合作用强度可表示为44mgCO2/100cm2·小时。
表观光合速率：
真正光合速率：
人们测得从外界吸收的CO2的量。
植物从外界吸收CO2的量，加上呼吸作用释放的CO2量。
真正光合速率=
表观光合速率（净光合速率）+
呼吸作用
2、影响光合作用因素
主要是光强度、温度和二氧化碳浓度
光强度
O
光照强度
CO2吸收
CO2释放
A
B
C
A点含义：
没有光，只进行呼吸作用
B点含义：
CO2吸收等于放出,即光合作用等于呼吸作用,此时没有有机物的积累.
光补偿点
C点含义：
此时光合作用强度达最大值，不再随光照强度增大而增强。
光饱和点
O
光照强度
CO2吸收
CO2释放
A
B
C
光饱和点
光补偿点
呼吸作用
表观光合作用（净光合作用）
真正光合作用（实际光合作用）
如果植物长期处于B点，没有有机物积累，植物不能生长。
植物呼吸作用产生的CO2也用于光合作用，制造的有机物刚好又用来进行呼吸。
光强度
温度
A
B
C
O
光合作用速率
10 20 30 40 50温度（°C）
温度主要影响酶的活性，光合作用有最适温度，且一般比呼吸作用的最适温度高，一般温带植物的最适温度在25。C
AB段随温度的升高光合作用速率加强：
B点光合作用速率达到最大；
BC段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停止。
0
5
10
15
20
25
30
35
40
5
10
15
20
24
Time of day (h)
A
一天之中，光合作用强度先增加，到中午时有个短暂下降的过程，如图中A点，
光合午休
光合作用速率
光合速率的日变化
温度
原因是中午温度过高，气孔关闭，CO2进不了叶肉细胞，所以光合速率反而下降。
CO2浓度
O
光合作用速率
CO2浓度
A
B
空气中二氧化碳浓度增加会使光合作用加快
O
光合作用速率
光强度
低温
高温
高CO2百分含量
低CO2百分含量
如图在温度较高的或CO2浓度较高的情况下，光强度对光合速率的影响比较显著，而任何一个因素的减弱都可能限制光合作用，如在气候寒冷时，时光再强，植物也不能以最快的速率生长，因为低温影响了酶的活性。
仙人掌不能在森林中生长，因为它们需要大量的光。
例2、在叶绿体中的色素提取得分离实验中，结合所做实验回答：
（1）研磨时为了研磨充分要加 ，
加碳酸钙的目的是
（2）滤纸条剪去两角是为了在层析过程中
（3）画滤液细线要求一是
二是
（4）分离色素时要注意滤纸条要 烧怀壁，一定不是要让层析液没及 。
二氧化硅
保护叶绿素分子不被破坏
层析液同步到达滤液细线
越细越齐越好
待干燥后再重复2-3次
斜靠
滤液细线
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。
处理 A B C
二氧化硅 + + +
碳酸钙 - + +
95%乙醇 + - +
蒸馏水 - + -
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