二、光合作用的原理和应用讲课ppt

第4节能量之源—光与光合作用二光合作用的原理和应用五年后1、17世纪40年代，赫尔蒙特(荷兰)柳树增重74.47kg土壤减少0.06kg植物增重主要来自水分不足：没有考虑到空气对光合作用的作用。(一)光合作用的探索历程一段时间后一段时间后普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气。思考:如果在暗处作实验会成功吗?植物可以更新空气结论:1779年，荷兰的英格豪斯结论1：植物只有在光下才能更新空气。黑暗光下结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功1782年,拉瓦锡证明参与光合作用气体是CO2。光合作用过程吸收的气体是CO2.结果结论：结论：1、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。2、放出的气体是O21880年美国科学家恩吉尔曼现象：分析：在没有空气的黑暗环境中好氧细菌只集中在被光线照射的叶绿体附近。光线照射部位进行光合作用产生了氧气。叶绿体是植物进行光合作用的场所结论:光合作用释放的氧来自水结论:•1845年，德国科学家梅耶指出：植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。•光能转换成化学能，贮存于什么物质中呢？也就是植物光合作用吸收CO2，释放O2的过程中，(还可能消耗了H2O，)那么还产生什么物质呢？在这一过程中,光能哪里去了?1864年,德国植物学家萨克斯实验绿色叶片黑暗处理曝光遮光碘蒸汽不变蓝48小时2小时变蓝结论：1.光合作用的产物是淀粉2.光合作用需要光为何实验前要进行黑暗处理?•光合作用的原料有水和CO2,释放的O2到底是来自CO2，还是H2O呢？•同位素标记法研究1939年美国鲁宾卡门证实:光合作用释放的氧气来于水C18O2O2CO218O2H2OH218O光照下的球藻悬液20世纪４0年代,美国科学家卡尔文(M.Calvin)CO2碳的同位素C14CO214(CH2O)+O214CO2+H2O14光能叶绿体•光合作用产生的有机物中的碳，是否来自CO2呢？•同位素标记法研究(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只有绿叶才可以更新空气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光合作用探索历程1.场所：叶绿体2.能量来源：光3.原料：二氧化碳水4.产物：糖类氧气思考:通过以上的研究和探索，你知道光合作用的场所、能量来源、原料、产物是分别是什么吗？1、光合作用总反应式：CO2+H2*O光能叶绿体（CH2O)+*O22、概念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。你能用一个化学反应式表示出来吗?你能用一句话描述光合作用吗?1、根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应该生成什么产物？碳酸2、为什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直接反应？3、那么光合作用的过程是怎样的？其全过程分为几个阶段？不是直接反应的全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应两个阶段思考•旁栏思考题(101页）•为什么有人认为植物也能使空气变污浊？•提示：持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。•思考与讨论1---（103页）•1.光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。光合作用的反应式是：•CO2+H2O(CH2O)+O2•思考与讨论1---（103页）•2.提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。思考与讨论1---（103页）•又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。叶绿体中的色素H2O①水的光解O2[H]ADP+Pi酶②ATP光反应能量转化:光能ATP活跃化学能元素转移：O元素:H2＊O＊O2(二)光合作用的过程光能条件：必须有光、色素、酶场所：物质变化水的光解：ATP的合成：基粒的类囊体膜上H2O[H]+O2光、酶叶绿体中的色素ADP＋PiATP光、酶叶绿体光能（1）.光反应阶段吸收光能能量转变：ATP中活跃的化学能产物：[H]、O2、ATP条件：有光无光都可以，需多种酶场所：叶绿体基质中物质变化CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP中活跃的化学能（2）暗反应阶段C3+[H](CH2O)+C5酶ATPADP+Pi能量转变：有机物中稳定的化学能产物：（CH2O）、ADP、Pi6CO2+12H2*O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6*O26CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O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）叶绿体中的色素H2O①水的光解O2[H]ADP+Pi酶②ATPco2C5光反应2c3①固定供氢酶酶供能②还原(CH2O)[糖类]多种酶参加催化暗反应能量转化:光能ATP活跃化学能稳定化学能元素转移O元素:H2＊O＊O2C元素:＊CO2＊C3＊CH2O光能光反应暗反应条件场所物质变化产物能量变化关系有光、色素、酶多种酶基粒类囊体膜上基质中1.水的光解2.ATP的生成1.CO2的固定2.C3的还原[H]、ATP、O2(CH2O)、ADP、Pi光能ATP中活跃化学能稳定化学能光反应[H]、ATP暗反应ADP、Pi４光反应和暗反应的比较1、请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？停止光照光反应停止2、请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？[H]↓ATP↓CO2还原受阻C3↑C5↓CO2↓CO2固定停止C3↓C5↑思考1、光合作用发生的部位是。２、光合作用分为和两个阶段。３、光合作用释放氧气来自于(物质)。４、光合作用中的ＡＴＰ形成于反应阶段。５、光反应为暗反应提供和物质。８、光反应阶段能量变化是。9、暗反应阶段能量变化是10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是。叶绿体６、光反应场所暗反应场所是。光反应暗反应水光［Ｈ］ATP类囊体薄膜叶绿体基质７、二氧化碳中碳的转移途径是。co2c3(CH2O)光能活跃化学能ATP中ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能五碳化合物三、光合作用的实质物质变化：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4、光合作用的意义:物质转变和能量转变在自然界中所起的作用物质合成全球自养植物每年可以生产(4～5)×1011吨有机物“绿色工厂”能量转化每年转化太阳能3×1018千焦“巨型能量转化站”环境保护每年释放氧气5.35×1011吨“自动空气净化器”•思考与讨论2（104页）•1.光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体内的基质中物质变化H2O分解成O2和［H］；形成ATP二氧化碳被固定；C3被［H］还原，最终形成糖类；ATP转化成ADP和Pi能量转换光能转变为化学能，储存在ATP中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能•思考与讨论2（104页）•2.物质联系：光反应阶段产生的［H］，在暗反应阶段用于还原C3；•能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。（三）光合作用原理的运用•植物自身因素•环境因素对光合作用的影响1）光照2）温度3）二氧化碳浓度4）水分1、影响光合作用强度的因素有哪些？2、如何测定光合作用强度？AB光照强度0吸收CO2B：光补偿点C：光饱和点C释放CO21.影响光合作用效率的因素—光照强度A点:B点:AB段:C点:BC段:只呼吸呼吸作用=光合作用光合作用最强呼吸作用＞光合作用呼吸作用＜光合作用一天的时间光合作用效率O光照强度121311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514书中实验104页书中106页拓展题光合作用速率CO2浓度2.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律:在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。应用：大棚作物可以通过适当增加CO2浓度来提高产量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——温度思考：昼夜温差大,积累的有机物多1、新疆的哈密瓜为什么那么甜呢?2、大棚作物应怎样提高产量？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.影响光合作用的因素——矿质营养合理施肥光合作用原理的应用（1）影响光合作用的因素光照、CO2、温度、水、矿质元素等（2）提高农作物光合作用强度的措施1、适当提高光照强度、延长光照时间3、适当提高CO2浓度（施农家肥、通风）4、适当提高温度5、适当增加植物体内的含水量（浇水）6、适当增加矿质元素的含量(施肥）2、合理密植外界因素：内部因素：不同部位、不同生育期轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：增加光合作用面积合理利用光能（四）化能合成作用•人、动物和植物最大的区别是什么？•自养生物与异养生物1、自养生物：绿色植物直接从外界环境摄取无机物，通过光合作用，将无机物制造成复杂的有机物，并且储存能量，来维持自身生命活动的进行，这样的新陈代谢类型属于自养型。2、异养生物：人和动物不能像绿色植物那样进行光合作用，也不能像硝化细菌那样进行化能合成作用，它们只能依靠摄取外界环境中现成的有机物来维持自身的生命活动，这样的新陈代谢类型属于异养型。•2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HNO2+O22HNO3+能量能量6CO2+6H2O(CH20)+6O2硝化细菌的化能合成作用细菌等利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的化学能来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。自养生物异养生物：光能自养:化能自养:生物绿色植物、蓝藻铁细菌、硫细菌、硝化细菌人、动物、真菌及绝大多数细菌等1、细胞呼吸和光合作用的比较光合作用呼吸作用代谢类型进行部位反应场所反应条件物质转变能量转变联系意义合成代谢所有活细胞分解代谢叶肉细胞、幼嫩茎皮层细胞线粒体、细胞质基质为生物体的生命活动提供能量,为体内其他化合物的合成提供原料光、色素、酶酶有机物变为无机物无机物变为有机物合成有机物；储存能量分解有机物释放能量光合作用为呼吸作用提供用于分解的物质和氧气，呼吸作用为光合作用提供原料和动力叶绿体生物体进行生命活动物质和能量来源,维持大气中的二氧化碳和氧气的平衡,对生物的进化有重要意义叶绿体处于不同条件下,C3、C5、[H]、ATP以及（CH2O）合成量的动态变化条件C3C5[H]、ATP（CH2O）停止光照，二氧化碳供应不变突然光照，二氧化碳供应不变光照不变，停止二氧化碳供应光照不变二氧化碳供应增加增加下降增加减少减少增加减少增加增加减少或没有减少增加减少或没有减少或没有增加增加练习（106页）一、基础题1.（1）√；（2）×。2.B。3.D。4.C。5.D。6.B。7.光合作用中光反应阶