第四节第四节能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一一 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构二二 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？绿叶中色素的提取和分离操作步骤：操作步骤：课本课本97页页提取色素提取色素制备滤纸条制备滤纸条画滤液细线画滤液细线分离色素分离色素观察与记录观察与记录一、捕获光能的色素和结构一、捕获光能的色素和结构对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_。太阳能太阳能捕捕获获光光能能的的色色素素类胡萝类胡萝卜素卜素叶绿素叶绿素胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b(占占1/4)(占占3/4)叶绿素中的吸收光谱叶绿素中的吸收光谱0400500600700 nm 50100叶绿素叶绿素b叶绿素叶绿素a叶绿体的结构光合作用的探究历程光合作用的探究历程课本课本101页页结论：水分是结论：水分是植物建造自身植物建造自身的原料。的原料。17 17世纪世纪海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳栽培的柳树实验树实验结论：植物可以更新空气结论：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？果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？1779年，荷兰科学家英格豪斯的实验；年，荷兰科学家英格豪斯的实验；1785年，明确绿叶在光下放出的是年，明确绿叶在光下放出的是氧气氧气，吸收的是吸收的是二氧化碳二氧化碳；1845年，梅耶指出，植物在进行光合作用年，梅耶指出，植物在进行光合作用时，把时，把光能光能转变成转变成化学能化学能储存起来；储存起来； 1864年，年，萨克斯萨克斯(德德)的实验的实验（置于暗处几小时）（置于暗处几小时）思考：思考：目的是什么？目的是什么？一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光 1864年，（德）年，（德）萨克斯萨克斯的实验的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；1880年，恩格尔曼的实验年，恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论：结论： 氧是由氧是由 叶绿体叶绿体释放出来的，释放出来的， 叶绿体叶绿体是光合作用的是光合作用的场所。场所。 光合作用需要光合作用需要光照光照。 20世纪世纪30年代，年代，鲁宾和卡门鲁宾和卡门（美）的（美）的同同位素标记实验：位素标记实验：结论：结论：光合作用产生的氧气全部来自水，光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自而不是来自COCO2 2。 光合作用的概念：是指绿色植物通过光合作用的概念：是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。的过程。 什么是光什么是光合作用呢？合作用呢？二光合作用的原理和应用（一）光合作用的过程（一）光合作用的过程CO2 2+H2 2O* (CH2O)+O2 2*总反应式总反应式:包括两个阶段包括两个阶段:1.光反应光反应2.暗反应暗反应叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体光光光光色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还原还原酶酶光反应光反应暗反应暗反应 光合作用的过程光合作用的过程过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较光反应阶段暗反应阶段进行部进行部位位条件条件物质物质变化变化能量变能量变化化联系联系叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素和酶光、色素和酶ATPATP、 NADPH NADPH 、多种酶、多种酶光能转换成电能光能转换成电能再变成活跃的化学能再变成活跃的化学能（ATPATP、NADPHNADPH中）中）活跃的化学能变成稳活跃的化学能变成稳定的化学能定的化学能 光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供NADPHNADPH和和ATPATP暗反应产生的暗反应产生的ADPADP和和PiPi为光反应合成为光反应合成ATPATP提供原料提供原料水的光解水的光解2H2O4H+O2合成合成ATP ADP+Pi ATP光光 酶酶光能光能CO2的固定的固定CO2+C5 2C3三碳的还原三碳的还原2C3 C6H12O6 酶酶 酶酶ATP H光合作用的重要意义 包括人类在内的几乎所有生物的生存提包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源供了物质来源和能量来源 维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定稳定 促进生物进化促进生物进化 从物质转变和能量转变的过程来看，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢量代谢化能合成作用化能合成作用 自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做种合成作用，叫做化能合成作用。化能合成作用。包括亚硝化细菌和硝化细菌。利用NH3和HNO2氧化所释放的能量合成有机物。 2NH3+3O2+亚硝化细菌亚硝化细菌=2HNO2+2H2O+能量能量(1) 2HNO2+O2+硝化细菌硝化细菌=2HNO3+能量能量(2) 6CO2+6H2O+能量能量(1)(2) 酶酶=C6H12O6+6O2 影响光合作用的因素影响光合作用的因素光照强度光照强度温度温度光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用t吸吸收收或或释释放放量量CO2COCO2 2浓度浓度b:CO2的补偿点的补偿点c:CO2的饱和点的饱和点 a a a ab: COb: COb: COb: CO2 2 2 2太低，太低，太低，太低，农作物消耗光合产物；农作物消耗光合产物；农作物消耗光合产物；农作物消耗光合产物； b b b bc: c: c: c: 随随随随COCOCOCO2 2 2 2的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强；的浓度增加，光合作用强度增强； c c c cd: COd: COd: COd: CO2 2 2 2浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变；浓度再增加，光合作用强度保持不变； d d d de: COe: COe: COe: CO2 2 2 2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。闭，抑制光合作用。闭，抑制光合作用。闭，抑制光合作用。acbdeN：光合酶及光合酶及NADPNADP+ +和和ATPATP的重要组分的重要组分P：NADPNADP+ +和和ATPATP的重要组分；维持叶的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分矿质营养矿质营养 影响光能利用率的因素在生产中的应用：影响光能利用率的因素在生产中的应用：延长光合作用时间延长光合作用时间延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积增加光合作用面积增加光合作用面积光能利用率光能利用率光合作用效率光合作用效率( 轮作轮作 )( 合理密植：间种、套种合理密植：间种、套种 )1、光照强度、光质、光照强度、光质2、CO2浓度浓度3、温度、温度4、矿质元素（、矿质元素（ 合理施肥）合理施肥）5、水（、水（ 合理灌溉）合理灌溉）图中图中A A点含义：点含义： ；BB点含义：点含义： ；CC点表示：点表示： ；若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表 植物。植物。 光照强度为光照强度为0 0，只进行呼吸作用，只进行呼吸作用光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点光合作用与呼吸作用强度相等，称为光补偿点光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点阴生阴生AB光照强度光照强度0吸吸收收CO2 2阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物B：光补偿点：光补偿点C：光饱和点：光饱和点应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。C光补偿点、光饱和点光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物图中图中A A点表示：点表示： 。COCO2 2浓度达到植物所需的最大值，光浓度达到植物所需的最大值，光合速率不再上升合速率不再上升光光 合合 作作 用用 是是 在在 的的 催催 化化 下下 进进 行行 的的 ， 温温 度度 直直 接接 影影 响响 ；BB点表示：点表示： ；BCBC段表示：段表示： ； 酶的活性酶的活性酶酶此温度条件下，光合速率最高此温度条件下，光合速率最高超过最适温度，光合速率随温度升高而下降超过最适温度，光合速率随温度升高而下降若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利若白天光照充足，下列哪种条件对农作物增产有利 A. A.昼夜恒温昼夜恒温25 25 B. B.白天温度白天温度2525，夜间温度，夜间温度1515 C. C.昼夜恒温昼夜恒温15 15 D. D.白天温度白天温度3030，夜间温度，夜间温度1515 D用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O O2 2最少的是最少的是 A A绿色罩绿色罩 B B红色罩红色罩C C蓝色罩蓝色罩 D D紫色罩紫色罩A下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A A、增大、增大O O2 2浓度浓度 B B、增大、增大COCO2 2浓度浓度 C C、增强光照、增强光照 D D、调节室温、调节室温A五、光合作用和呼吸作用中的化学计算五、光合作用和呼吸作用中的化学计算光合作用反应式：光合作用反应式：6CO6CO2 212H12H2 2OCOC6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O O呼吸作用反应式：呼吸作用反应式：有氧：有氧：C C6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O 6COO 6CO2 212H12H2 2O O无氧：无氧：C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2 ( (植物植物) )实测实测COCO2 2吸收吸收量量光合作用光合作用COCO2 2吸收吸收量量- -呼吸作用呼吸作用COCO2 2释放量释放量实测实测O O2 2释放量释放量光合作用光合作用O O2 2释放释放量量- -呼吸作用呼吸作用O O2 2消耗消耗量量 【例题【例题1 1】测定植物光合作用的速率，最简单有】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：效的方法是测定： A. A.植物体内葡萄糖的氧化量植物体内葡萄糖的氧化量 B. B.植物体内叶绿体的含量植物体内叶绿体的含量 C. C.二氧化碳的消耗量二氧化碳的消耗量 D. D.植物体内水的消耗量植物体内水的消耗量 【例题【例题2 2】如果做一个实验测定藻类植物是否完】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应成光反应, ,最好是检测其最好是检测其: : A. A.葡萄糖的形成葡萄糖的形成 B. B.淀粉的形成淀粉的形成 C. C.氧气的释放氧气的释放 D.CO D.CO2 2的吸收量的吸收量例例3 3将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，在一定条件下不给光照，COCO2 2的含量每小时增加的含量每小时增加8mg8mg，给予充足光照后，容器内，给予充足光照后，容器内COCO2 2的含量每小时减少的含量每小时减少36mg36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖葡萄糖30mg30mg，请回答：，请回答：（1 1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是强度与黑暗时呼吸作用的强度差是mgmg。（2 2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是量是mgmg。（3 3）若一昼夜中先光照）若一昼夜中先光照4 4小时，接着放置在小时，接着放置在黑暗情况下黑暗情况下2020小时，该植物体内有机物含量变化小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）是（填增加或减少）。（4 4）若要使这株植物有更多的有机物积累，）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措施是你认为可采取的措施是: : 。0 024.524.5减少减少延长光照时间；延长光照时间；降低夜间温度；降低夜间温度；增加增加COCO2 2浓度。浓度。1.1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_ _ 和和_;_;形成的形成的_和和_ _ 提供给暗反应。提供给暗反应。2.2.光合作用的实质是：把光合作用的实质是：把_和和_转变转变为有机物，把为有机物，把_转变成转变成_,_,贮藏在有贮藏在有机物中。机物中。3.3.在光合作用中，葡萄糖是在在光合作用中，葡萄糖是在_中形成中形成的，氧气是在的，氧气是在_中形成的，中形成的，ATPATP是在是在_中形成的，中形成的，CO2CO2是在是在_固定的。固定的。水的光解水的光解形成形成ATPHATPCO2H2O光能光能化学能化学能暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用于于_ _ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_， H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类1 1、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（的是（ ） A A、H BH B、C C5 5化合物化合物 C C、ATP DATP D、COCO2 2B2 2、与光合作用光反应有关的是（、与光合作用光反应有关的是（ ）HH2 2O ATP ADP COO ATP ADP CO2 2A. B. C. D.A. B. C. D.A3 3、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C0C02 2条件条件下。如果将环境中下。如果将环境中C0C02 2含量突然降至极低水平，此时叶含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的肉细胞内的C C3 3化合物、化合物、C C5 5化合物和化合物和ATPATP含量的变化情况依含量的变化情况依次是次是A. A. 上升；下降；上升上升；下降；上升 B. B. 下降；上升；下降下降；上升；下降 C. C. 下降；上升；上升下降；上升；上升 D. D. 上升；下降；下降上升；下降；下降C4 4、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是（段，下列说法正确的是（ ） A. A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B. B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应 C. C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D. D.叶绿体基质中进行暗反应叶绿体基质中进行暗反应, ,不进行光反应不进行光反应D5、光合作用过程中，产生、光合作用过程中，产生ADP和消耗和消耗ADP的的 部位在叶绿体中依次为部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜外膜 内膜内膜 基质基质 类囊体膜类囊体膜 A A B B C C D DB6 6、光合作用过程的正确顺序是、光合作用过程的正确顺序是（）二氧化碳的固定二氧化碳的固定 氧气的释放氧气的释放 叶绿素吸收光能叶绿素吸收光能水的光解水的光解三碳化合物被还原三碳化合物被还原A. B. A. B. C. D.C. D.7 7、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）三碳化合物五碳化合物三碳化合物五碳化合物氧气氧气8 8、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有1818O O的水中，过一段时间后，分析的水中，过一段时间后，分析1818O O放射性标记，放射性标记，最先（最先（ ）A A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B B、在植物体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现C C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现现 D D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现D9 9、某科学家用含有、某科学家用含有1414C C的的COCO2 2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C C原子，原子，1414C C的转移途径是（的转移途径是（ ） A A、CO2 CO2 叶绿体叶绿体 ATP ATP B B、CO2 CO2 叶绿素叶绿素 ATP ATP C C、CO2 CO2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、CO2 CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D1010、在光合作用过程中，能量的转移途径是、在光合作用过程中，能量的转移途径是A A、光能、光能 ATP ATP 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 B B、光能、光能 叶绿素叶绿素 ATP ATP 葡萄糖葡萄糖 C C、光能、光能 叶绿素叶绿素 CO CO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP CO ATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B