能量之源—光与光合作用

(共34张PPT)
什么是光合作用？
光合作用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能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
光合作用概述
光合作用的的探究历程
1771年，英国普利斯特利（J. Priestly)
1779年，荷兰英格毫斯（J. Ingen - housz)
1845年，德国梅耶（R. Mayer)
1864年，德国萨克斯（J. Von Sachs)
1939年，美国鲁宾和卡门
1948年，美国卡尔文（M. Calvin)
CO2+H2O
光能
C6H12O6+O2
叶绿体
反应物
产物
条件
场所
1771年，英国 普里斯特利
植物可以更新空气
蜡烛继续燃烧
小鼠存活
绿色叶片在光合作用中产生了淀粉
遮光叶片：无颜色变化
曝光叶片：深蓝色
1864年，德国 萨克斯
氧是由叶绿体释放出来的；
叶绿体是光合作用场所
1880年，美国 恩格尔曼
无空气的黑暗中极细光
曝光下
好氧细菌集中在叶绿体被光束照射的部位
好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位的周围
问题
光合作用释放的氧气全部来自水
20世纪30年代，美国鲁宾和卡门
H218O+CO2→18O2
H2O+C18O2→O2
光合作用的发现
科学家 实验内容 实验结论
1771年，英国 普里斯特利 蜡烛+绿色植物→蜡烛维持燃烧
小鼠+绿色植物→小鼠活 植物可以更新空气
1864年，德国 萨克斯
植物光合作用产生淀粉
1880年，美国 恩格尔曼 氧是由叶绿体释放出来的； 叶绿体是光合作用场所
20世纪30年代，美国鲁宾和卡门 同位素18O标记水，追踪水中氧的去向 光合作用释放的氧气来自于水
碘蒸汽
遮光
变蓝
绿叶
黑暗处理
曝光
碘蒸汽
不变蓝
水绵
曝光
局部光照
细菌
均匀分布
局部分布
光反应过程（叶绿体基粒）
物质变化：
H20→﹝H﹞+O2
能量变化：
光能→ATP中活跃化学能
光能
叶绿体中色素
H2O
1/2O2
H
ATP
ADP+Pi
水在光下分解
酶
水在光下分解
暗反应过程
（叶绿体基质）
CO2
2C3
C5
（CH2O）
多种酶
固
定
H
供氢
酶
ATP
ADP+Pi
酶
供能
还
原
物质变化：
1、CO2的固定
CO2+C5→2C3
2、C3的还原
2C3+[H]
能量变化：
ATP中活跃化学能→有机物中稳定的化学能
（CH2O）
→
1、光合作用释放的O2来自于哪个反应物？ 2、太阳能转变成有机物中的化学能经历了哪些途径？ 3、CO2中的碳原子的转移途径是什么？
H2O
光能→ATP中活跃化学能→有机物中稳定化学能
CO2→C3→（CH2O）
思考
光合作用过程与实质
光反应阶段
（叶绿体基粒）
暗反应阶段
（叶绿体基质）
光能
叶绿体中色素
1/2O2
ATP
水在光下分解
酶
CO2
2C3
C5
（CH2O）
多种酶
固
定
供氢
ADP+Pi
供能
还
原
[H]
实质
物质变化
无机物合成有机物
能量变化
光能转变成有机物中的化学能
H2O
光反应和暗反应的关系
光反应阶段 暗反应阶段
区
别 条件
场所
物质变化
能量变化
联系
光下进行
有光无光均进行
叶绿体基粒
叶绿体基质
水分解成O2和 [H]；形成ATP。
CO2固定，C3还原，形成有机物；ATP转化为ADP
光能转变成ATP中的化学能
ATP中的化学能转变成有机物中的化学能
光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi
光合作用 有氧呼吸
总反应式
生物类型
场所
条件
产生ATP的场所
ATP的利用
［H］的形成好作用
能量代谢
实质
联系
1．生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见下图及图注），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起来的是（　　）
A　　　　 B　　　　　 C　　　　　 D
C
3、在光合作用的光反应中，叶绿素分子把吸收的光能贮存在 A 葡萄糖中 B 叶绿素中 C ATP中 D 三碳化合物中
4、某科学家用含有14C的二氧化碳来追踪光合作用中的碳原子，这种碳原子的转移途径是 A 二氧化碳→叶绿素→ ADP B 二氧化碳→叶绿体→ ATP C 二氧化碳→乙醇→糖类 D 二氧化碳→三碳化合物→糖类
5、光照增强，光合作用增强，但在光照最强的夏季中午，光合作用不继续增强，反而有所下降，主要原因是 A 水分解产生的氢数量不足 B 叶绿素利用光能合成ATP数量不足 C 暗反应必需的还原剂不足 D 暗反应过程中产生的C3化合物减少
6、在正常条件下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件，即可发现其叶肉细胞中C3的含量突然上升，则改变的条件是 A 停止光照 B 停止光照并降低CO2浓度 C 升高CO2浓度 D 降低CO2浓度
C ATP中
A 停止光照
D 暗反应过程中产生的C3化合物减少
D 二氧化碳→三碳化合物→糖类
暗反应必需的还原剂不足
这种碳原子的转移途径是
7、下图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图。图中A物质和B物质的相对分子质量的比是 A 1 : 2 B 8 : 9 C 2 : 1 D 9 : 8
光照射下的小球藻悬液
H2O
H182O
C18O2
CO2
A
B
B 8 : 9
8、对某植株作如下处理：甲持续光照10分钟；乙光照5秒后黑暗处理5秒，连续交替20分钟。若其他条件不变，甲、乙两种情况下植株制造有机物量 A 甲多于乙 B 甲少于乙 C 甲和乙相等 D 无法确定
B 甲少于乙
1、ab 段由于缺乏CO2，使光合作用过程中的__________不能进行，因此无有机物生成。
2、 bc段在提供了后，由于ab段已积累了大量的___________物质，所以有机物能快速合成。
3、cd段在无光照条件下，由于光合作用过程中____________无法进行，又由于ab段所积累的物质_____________________的原因，使有机物的合成逐渐下降至零。
时间
有机物生成量
有光照无CO2
无光照有CO2
a
b
c
d
科学工作者从植物细胞中提取叶绿体，放入含有ADP、磷酸盐以及氢的载体等物质的溶液中，按图示控制条件进行光合作用的有关实验并不断测定有机物的合成量，用此数据绘成曲线，请你用已学的光合作用知识根据曲线各段特点回答：
暗反应
[H]和ATP
光反应
被逐渐消耗完
2．将单细胞绿藻置于25℃、适宜光照和有充足CO2的条件下培养。
⑴ 经过一定时间后，突然停止光照，发现绿藻体内三碳化合物含量突然上升，这是因为____反应停止，不能形成还原三碳化合物所必须的______________，而 反应仍旧进行，二氧化碳与__________结合形成大量三碳化合物。
⑵ 如果在上述实验中，停止光照的同时，使培养温度降至2℃，绿藻体内三碳化合物含量会增加吗？______。原因是
_______________________________________。
光
[H]和ATP
暗
五碳化合物
不会
暗反应是一系列的酶促反应，温度过低使酶的活性不能发挥
3．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。请回答问题：（纵轴都是物质含量）
⑴ 曲线ａ表示的化合物是____________。在无光照时，其含量迅速下降的原因是：
①__________________________________________；
②_____________________________________________。
⑵ 曲线ｂ表示的化合物是_____。在CO2浓度降低时，其含量迅速下降的原因是：
① ；② ______________
C5
C5固定CO2后形成C3
无光反应产生的ATP和[H]就不能还原C3，也就不能再生出C5
C3
C5固定不到CO2不能形成C3
C3被还原了
3．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。请回答问题：（纵轴都是物质含量）
⑶ 由此可见，光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用的合成速度，但前者主要影响光合作用
的__________________过程，后者主要影响
__________________过程。
光反应
暗反应
有呼吸无光合
A
光合小于呼吸
AB
光合等于呼吸
B
光合大于呼吸
BC
光合与呼吸
——线图结合
下图表示光照强度对光合作用的影响，完成图下方（或图右侧）的填空，并将甲、乙、丙、丁标记在戊图中。
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
O2
CO2
CO2
O2
CO2
O2
甲： 条件下，只进行 ，
乙： 条件下，细胞呼吸 光合作用
丙： 条件下，细胞呼吸 光合作用
丁： 条件下，细胞呼吸 光合作用
光照强度
A
O
C
CO2吸收量
B
戊
CO2释放量
A点表示
B点表示
C点表示
AB段表示
BC段表示
C点之后表示
图示为夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析回答：
1、为什么7-10时的光合作用强度不断增强？ 2、为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？
3、为什么14-17时的光合作用强度不断下降？
0
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
时
光合作用强度
A
B
C
D
E
7-10时光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。
12时左右的温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化碳供应量减少，所以光合作用强度明显减弱。
14-17时光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。
下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对CO2的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
1．甲图曲线中C点和E点处，植株处于何种生理活动状_________
2．根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，其中光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点 3．乙图中F-G段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了CO2固定。
4．乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为：
温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了原料CO2的供应
V光合＝V呼吸
B-F
D
G
光强逐渐减弱
ATP
NADPH
下图表示生物体与外界环境之间进行物质交换和能量转变简图，分析回答：（注：①②④过程发生在高等生物体内）。
（1）图中①、②、③、④所示生理活动所需要的酶分别存在于什么结构中？
①　　　　　；②　　　　　；
③　　　　　；④　　　　　。
（2）能进行①或③生理活动的
生物属于　　　 型生物，它
们分别进行①或③过程的区别在于：　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）编号②和④生理活动所示能量的去向是　　　　 　　　　　　　　　　。
（4）②过程中形成　　 　　　 时，释放的能量最多。
（5）进行③过程的生物产生的代谢废物NO3-，可被绿色植物吸收合成　　　　　　 。
.下图表示在不同条件下，光合作用速度的变化曲线，试分析：
(1)C与B相比较，光合速度慢，这是因为 。
(2)A与B相比较，光合速度快．原因是 。但是，在弱光下，两者光合速度基本相同，这是因为 。
(3)综上所述，限制光合作用速度的因素有 。在弱光下，限制光合作用的因素是 ，在较强光照下，限制光合作用的因素是 。
下面是部分生物代谢过程，叙述不正确的是（ ）
A.能进行①或③的生物属于自养型
B.人体剧烈运动时会同时进行②和④
C.真核生物中①过程在叶绿体内进行
D.③过程在硝化细菌细胞内进行
【解析】选B。图中①过程为光合作用，在叶绿体内进行；
②为有氧呼吸，可以在人体中进行；③为化能合成作用，是在硝化细菌内进行的；④为酒精发酵，可以在酵母菌内进行，而不能在人体内进行。
4．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合作用速度并未随着增加，主要限制因素是（　　）
A．呼吸作用和暗反应 B．光反应 C．暗反应 D．呼吸作用
B
5．光照增强，光合效率提高。但在光照最强的夏季的中午，光合作用反而下降，主要原因是（　　）
A．水分解产生的[H]数量不足
B．叶绿素利用吸收的光能合成的ATP少
C．光照过强破坏叶绿素分子
D．由于气孔关闭，暗反应过程中C3减少
D
6．光照强度和CO2是影响光合作用的两个主要外界因素，下图是北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，请指出正确的图像是（　　）
A B C D
D
7．小麦在适宜的条件下，如果改变下列哪一项，小麦的有机物含量将增加（　　）
A．空气中的CO2 B．空气中的N2 C．空气中的水 D．空气中的CO2
8．在阳光充足及其他栽培条件均宜的条件下，提高塑料大棚植物产量的有效措施是增加（　　）
A．空气中CO2量 B．空气中O2量 C．空气中N2量 D．多灌溉
光合作用过程
光反应阶段
（叶绿体基粒）
暗反应阶段
（叶绿体基质）
光能
叶绿体中色素
H2O
1/2O2
H
ATP
水在光下分解
酶
CO2
2C3
C5
（CH2O）
多种酶
固
定
供氢
ADP+Pi
供能
还
原