第3讲光合作用

第3讲光合作用一、光合作用概述：1、概念：2、总反应式：CO2+H2O（CH2O）+6O2光能叶绿体绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。二、捕获光能的色素和结构绿叶中色素的提取和分离1、提取的色素原理？2、分离色素的原理？色素能溶解在有机溶剂无水乙醇各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的则在滤纸上扩散的快。3、方法步骤——纸层析法1）、提取色素：称取剪碎研磨（碳酸钙二氧化硅无水乙醇）过滤（单层尼龙布）2）、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3）、画滤液细线：细、直、齐，重复几次4）、分离：用层析液，液面不能淹没滤液细线4、捕获光能的色素种类和含量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)滤纸上色素带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？（橙黄色）（黄色）（蓝绿色）（黄绿色）光合色素种类叶绿素类胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b功能吸收、传递和转化光能特性不溶于水，只溶解于有机溶剂光合色素是不是只有类胡萝卜素和叶绿素？叶绿体中的色素提取液5、四种色素对光的吸收叶绿素主要吸收___________类胡萝卜素主要吸收________蓝紫光蓝紫光、红光1、树叶为什么是绿色？2、P100拓展题2？1.下图为用分光光度计测定叶片中两类色素吸收不同波长光波的曲线图，请判定A和B分别为何种色素（）A.叶绿素、类胡萝卜素B.类胡萝卜素、叶绿素C.叶黄素、叶绿素aD.叶绿素a、叶绿素bA对应训练P60第1、2题P61第6题叶绿素b叶绿素a叶黄素胡萝卜素6、光合色素的分布场所：主要是叶绿体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。光合作用的场所只能是叶绿体吗？蓝藻、光合细菌等没有叶绿体也能进行光合作用。三、光合作用的探究历程（P101－102）光合作用的具体过程是如何被人们认识和发现的呢？光合作用的探究历程干燥土壤90.8kg小柳树2.25kg只用雨水浇灌五年后柳树长大1、1648年海尔蒙特（比利时）实验实验前实验后变化土壤干重90.800kg90.743kg柳树2.25kg76.70kg结论：建造植物体的原料是水分+74.75kg-0.057kg土壤烘干后称重结论：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？2、3、1779年，荷兰的英格豪斯普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。4、到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。光能化学能储存在什么物质中？德国梅耶黑暗处理一昼夜5、1864年德国萨克斯实验让一张叶片一半曝光一半遮光除去叶绿素酒精水（证明绿叶在光下制造淀粉）滴加碘液后或者用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。6、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。结论：7、1939年鲁宾和卡门的实验（同位素示踪法）结论：光合作用释放的氧全部来自水。8、美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C在光合作用转化成有机物中的碳的途径，这一途径称为卡尔文循环。年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下植物可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水。20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2糖类CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体总之，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。①把无机物合成有机物，生物界中有机物的来源。②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，生物生命活动所需能量的最终来源。③调节大气中氧气和二氧化碳的含量，维持了大气成分的基本稳定。④生物进化史上，促进臭氧层形成，水生生物得以登陆。四、光合作用的意义叶绿体中的色素H2O[H]ATPADP+Pi水的光解O22C3C5(CH2O)多种酶参加催化CO2五、光合作用的过程：条件：过程：场所：1、光反应总结：2H2OO2+4[H]光色素光、色素、酶叶绿体的囊状结构（类囊体）薄膜水的光解：ATP的形成：ADP+Pi+能量ATP酶能量变化：光能转化为ATP活跃的化学能2、暗反应总结：CO2的固定：CO2＋C52C3酶条件：场所：过程：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、ATP中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能[H]、ATPC3的还原：2C3(CH2O)+C5酶[H]、ATPADP+Pi光反应阶段与暗反应阶段的比较项目光反应阶段暗反应阶段场所条件物质变化能量变化基粒(囊状结构的薄膜上)叶绿体基质中光、色素和酶不需光和色素;需多种酶2H2O光4[H]+O2CO2的固定：CO2+C52C3C3的还原：2C3（CH2O）[H]，ATP酶光能转变为电能再转变为活跃的化学能，光ADP+PiATP酶ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能3.条件骤变时物质含量的变化CO2浓度不变光反应[H]ATPC3C5（CH2O）光照减弱光照增强H2OCO2[H]O2酶多种酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）H2O水的光解形成ATPCO2的固定C3的还原积累、增加消耗、减少3.条件骤变时物质含量的变化光照不变暗反应C3C5[H]ATP（CH2O）CO2浓度减少CO2浓度增加H2OCO2[H]O2酶多种酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）H2O水的光解形成ATPCO2的固定C3的还原积累、增加消耗、减少P53第3、4题P62第5题（一）、光合作用强度及测定指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。①O2的产生量②CO2的固定量③有机物的合成（产生）量如何测定实际光合速率？六、光合作用强度的测定、影响因素及应用：观测指标：CO2缓冲液CO2缓冲液黑暗（碳酸氢钠溶液）测得：净光合速率测得：呼吸速率呼吸速率的测定：实际光合速率=净光合速率+呼吸速率将植物置于黑暗中，测定容器中CO2增加量，O2减少量(或描述为：植物黑暗条件下CO2的释放量，O2的吸收量)或植物有机物减少（消耗）量。净光合速率的测定：将植物置于光下，测定容器中CO2减少量，O2增加量(或描述为：光下植物对CO2的吸收量，O2的释放量)或有机物增加（积累）量。CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体(色素、酶）①Mg、N等矿质元素；②酶的活性受温度等影响。光照强度、光质、光照时间；气体反应物①作为反应物和反应的媒介；②水分→气孔关闭→CO2供应（二）影响光合作用强度的因素AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2阳生植物阴生植物A：呼吸作用强度B：光补偿点；C：光饱和点C释放量CO2光合速率（强度）----净光合速率阴生植物的光补偿点、光饱和点阳生植物＜净光合速率=实际光合速率－呼吸速率1、光P586.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，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等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制造的、产生的——值测定的、积累的——值总净P55第1、3题2.CO2浓度A:进行光合作用所需最低外界CO2浓度B:CO2饱和点光合速率0外界CO2浓度ABP55表格P56第7题P59第11题→酶活性1）温度2）温度是影响气孔开闭的因素之一→光合作用强度应用：农作物增产措施a适时播种:b温室栽培：盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺少CO2而光合作用强度下降。Ⅰ晴天：白天适当升温，晚上适当降温以保持较高的昼夜温差Ⅱ连续阴雨天：白天和晚上均降温“午休”现象3.温度P56第10题4.水分①水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒介；缺水会直接影响到光合作用。②水分是植物蒸腾的对象。缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用植物夏季为何“午休”？5.矿质元素P55第6题（1）N：是各种酶和ATP的重要组成成分。（2）P：是叶绿体膜和ATP的重要组成成分。（3）K：影响糖类的合成和运输（4）Mg：叶绿素的重要组成成分。P点：Q点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法6.多因子对光合速率的影响温度pH强度波长浇水Mg2+施肥空气中的浓度施肥总结：外部因素光（光强、光质）、温度、CO2浓度、矿质元素、水等七、农业生产中如何提高农作物光合作用强度？3、适当提高CO2浓度4、合理密植5、合理灌溉6、合理施肥2、增加昼夜温差1、适当提高光照强度、延长光照时间自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。2NH3+3O2硝化细菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化细菌（CH2O）+O2八、化能合成作用三、影响光合作用的因素和化能合成作用1．影响光合作用的因素有原料(包括和土壤中的水分)，光照条件(包括光照、光照时间和光的成分)，影响酶活性的等。2．光合作用和化能合成作用的比较光合作用化能合成作用本质都能将CO2和H2O等无机物合成有机物能量光能氧化无机物放的区别代表生物绿色植物硝化细菌等微生物化学能新陈代谢同化作用把从外界环境中获取的营养物质，转变成自身的组成物质储存能量异化作用分解自身的一部分组成物质，把分解的最终产物排出体外释放能量能量代谢物质代谢实质：自我更新生物的新陈代谢区别：能量来源不同光合作用化能合成作用类型共同点：将无机物合成有机物，并储存能量生物：绿色植物、光合细菌；硝化细菌、铁细菌、硫细菌等异养型动物和人类；营腐生、寄生生活的细菌和真菌等。自养型同化作用的代谢型异化作用的代谢型需氧型厌氧型兼性厌氧型进行有氧呼吸，也能进行暂时的、部分的无氧呼吸只能进行无氧呼吸，氧气的存在抑制其呼吸作用（如乳酸菌、破伤风杆菌）既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸（如酵母菌）九、光合作用与细胞呼吸的联系