第三节第三节 光协作用光协作用二光协作用的原理和运用二光协作用的原理和运用第第5 5章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用一、光协作用的探求历程一、光协作用的探求历程1.1.以前，人以前，人们不断以不断以为，小小的种子之所以，小小的种子之所以可以可以长成参天大成参天大树，完全依托于土壤。，完全依托于土壤。 A组: B B组组: :17711771年年,(,(英英) )普里斯特利普里斯特利(Joseph Priestley)(Joseph Priestley)的实验的实验 绿色植物在光照下吸收了二氧化碳，色植物在光照下吸收了二氧化碳，产生了氧气生了氧气这个个实验阐明明: :碘碘蒸蒸气气处置置一一半半曝曝光光，一一半半遮遮光光在在暗暗处放放置置几几小小的的叶叶片片18641864年年,(,(德德) )萨克斯萨克斯(Julius von Sachs)(Julius von Sachs)的实验的实验这个个实验证明明: :绿叶在光叶在光协作用中作用中产生了淀粉生了淀粉 黑暗中黑暗中光照下光照下1880年年,(美美)恩格尔曼恩格尔曼(C.Engelmann)的实验的实验这个个实验证明明: : 氧是由叶氧是由叶绿体体释放出来的，叶放出来的，叶绿体是体是绿色植物色植物进展光展光协作用的作用的场所所2.第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2 1.第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。 C18O2+H2O CO2+H218O光照光照光照光照O2 证明：光明：光协作用作用释放的放的O2全部来自于全部来自于H2O19301930年，年，( (美美) )鲁宾(S.Ruben)(S.Ruben)和卡和卡门(M.Kamaen)(M.Kamaen)用同位素用同位素标志法研志法研讨光光协作用作用: :18O2CO2+H2O* (CH2O)+O2* 光能光能 叶叶绿体体光光协作用的概念及反响式作用的概念及反响式 光光协作用是指作用是指绿色植物色植物经过叶叶绿体，利用光能，体，利用光能，把二氧化碳和水把二氧化碳和水转化成化成储存着能量的有机物，并且存着能量的有机物，并且释放出氧的放出氧的过程。程。【探求二】【探求二】光协作用的详细过程可以分为几个阶段？光协作用的详细过程可以分为几个阶段？光协作用的过程光协作用的过程光能光能叶绿素叶绿素aeNADP+eH2OHO2叶绿体叶绿体ATPNADPHHCH2O2C3CO2C5暗暗反反响响光光反反响响(类囊体的薄膜上囊体的薄膜上)(基基质中中)ADP+Pi【探求二【探求二 】 光协作用的详细过程可以分为几个阶段？光协作用的详细过程可以分为几个阶段？光反响阶段光反响阶段暗反响阶段暗反响阶段必需有光能才干进展必需有光能才干进展二、光协作用的过程二、光协作用的过程光反响光反响暗反响暗反响【探求三】【探求三】光反响可以光反响可以包含几个反包含几个反响？其原料响？其原料和和产物分物分别是什么？反是什么？反响响场所是什所是什么？么？【探求四】【探求四】暗反响可以暗反响可以分分为几个几个阶段？其原料段？其原料和和产物分物分别是什么？是什么？思索：暗反响思索：暗反响为什么称之什么称之为“暗反响？暗反响？ 暗反响在光下能不能暗反响在光下能不能进展？展？H 2 O 光光 2H+1/2O 2酶酶A D P + Pi +能量能量A T P光光反反响响水的光解：水的光解：ATPATP的构成：的构成：光光协协作作用用酶酶 2 C 3C O 2 +C 5H ATP酶酶C 6 H12 O 62 C 3暗暗反反响响C O 2的固定：的固定：C O 2的复原：的复原：【总结】光】光协作用的作用的过程可以分程可以分为两个两个阶段，段，光反响和暗反响，光反响光反响和暗反响，光反响阶段主要是在囊状构段主要是在囊状构造薄膜上利用光能将水光解成造薄膜上利用光能将水光解成HH和和O2O2，同，同时将将光能光能转变成不成不稳定的化学能，定的化学能，储存在存在ATPATP中；暗中；暗反响反响阶段主要在叶段主要在叶绿体基体基质中将中将CO2CO2中的中的C C经过CO2CO2的固定和的固定和CO2CO2的复原的复原储存在有机物中，同存在有机物中，同时将将ATPATP中的能量中的能量转移到有机物中。移到有机物中。光光协作用作用总反响反响式反响反响式6C O2+12H2 O叶绿体叶绿体光能光能C 6 H12 O6 + 6 H2 O+6 O2【探求五】要生成【探求五】要生成1 1分子的分子的C 6 H12 O 6C 6 H12 O 6，需求多，需求多少分子的少分子的H 2 OH 2 O和和C O 2 C O 2 ？过程过程 比较比较 光反应光反应暗反应暗反应进行部位进行部位进行条件进行条件物质转化物质转化能量转化能量转化联系联系光反响光反响为暗反响提供暗反响提供HH和和ATPATP类囊体的薄膜类囊体的薄膜叶绿体的基质中叶绿体的基质中光叶光叶光叶光叶绿绿体色素体色素体色素体色素酶酶许多酶，不受光限制许多酶，不受光限制水转变成水转变成HH和氧和氧气；生成气；生成ATPATPC O2C O2转变为转变为C3,C3,经经C O2C O2的复原为有机物的复原为有机物光能转化为光能转化为ATPATP中活泼的化学能中活泼的化学能ATPATP中活泼的化学能转化中活泼的化学能转化为有机物中稳定化学能为有机物中稳定化学能【总结】光反响与暗反响的区别与联络【总结】光反响与暗反响的区别与联络三、光三、光协作用的本作用的本质无机物无机物有机物有机物2.2.能量能量转化：化：光能光能有机物中的化学能有机物中的化学能1.1.物物质转化：化：【探求七】光【探求七】光协作用的意作用的意义是什么？是什么？1.1.生物界中有机物的来源生物界中有机物的来源3.3.调理大气中氧气和二氧化碳的含量调理大气中氧气和二氧化碳的含量2.2.生物生命活动所需能量的最终来源生物生命活动所需能量的最终来源4.4.对生物的进化有重要作用对生物的进化有重要作用【探求六】【探求六】经过学学习光光协作用的本作用的本质是什么？是什么？四、光协作用原理的运四、光协作用原理的运植物本身要素植物本身要素环境要素对光协作用的影响环境要素对光协作用的影响1 1光照光照2 2温度温度3 3二氧化碳二氧化碳浓度度4 4水分水分5 5矿质元素元素影响光协作用的主要外界要素影响光协作用的主要外界要素光照光照 光是光协作用的能量来源，是叶绿体发育光是光协作用的能量来源，是叶绿体发育和叶绿素合成的必要条件和叶绿素合成的必要条件二氧化碳二氧化碳 二氧化碳是光协作用的原料之一二氧化碳是光协作用的原料之一温度温度 由于温度可以影响酶的活性，因此对光合由于温度可以影响酶的活性，因此对光合速率有明显影响速率有明显影响水分水分 叶片接近水分饱和时，才干进展正常的光叶片接近水分饱和时，才干进展正常的光协作用协作用矿质营养矿质营养 矿质元素直接或间接影响光协作用矿质元素直接或间接影响光协作用光合速率的日变化光合速率的日变化 一天中，光强日变化对光和一天中，光强日变化对光和速率日变化的影响最大速率日变化的影响最大1.1.营养物质包括有机物、无机盐、水等营养物质包括有机物、无机盐、水等2.2.2.2.根据根据根据根据获获取有机物的方式不同，可以将生物分取有机物的方式不同，可以将生物分取有机物的方式不同，可以将生物分取有机物的方式不同，可以将生物分为为：自养生物自养生物异养生物异养生物光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物绿色植物绿色植物硝化细菌等硝化细菌等一、光协作用的场所一、光协作用的场所-叶绿体叶绿体叶绿体中色素的种类、颜色及作用叶绿体中色素的种类、颜色及作用二、光协作用的过程二、光协作用的过程1.1.光反响：光反响： 水的光解水的光解ATP的合成的合成2.2.暗反响暗反响二氧化碳二氧化碳的固定的固定二氧化碳二氧化碳的复原的复原四、光协作用的本质四、光协作用的本质1.1.物质的转化物质的转化 2. 2.能量的转化能量的转化五、光协作用的意义与运用五、光协作用的意义与运用三、光协作用的概念和总反响式三、光协作用的概念和总反响式光光协作用作用 上上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2CO2的的吸收和吸收和释放情况的表示放情况的表示图。亲据据图回答以下回答以下问题：1.1.图中中D DE E段段CO2CO2吸收量逐吸收量逐渐减少是由于减少是由于 ，以致光反响以致光反响产生的生的 和和 逐逐渐减少，减少，从而影响了暗反响从而影响了暗反响 强度，使度，使 化合物数量减化合物数量减少，影响了少，影响了CO2CO2固定。固定。光照光照强度度逐逐渐减弱减弱ATPNADPH复原作用复原作用五碳五碳2.2.图中曲中曲线中中间C C处光光协作用作用强度度暂时降低，能降低，能够是是 A. A.光照光照过强，暗反响跟不上，前后脱，暗反响跟不上，前后脱节，影响整体，影响整体 效果效果 B. B.温度温度较高，提高了呼吸作用高，提高了呼吸作用酶的活性，耗的活性，耗费了了较 多的有机物多的有机物 C. C.温度高，蒸温度高，蒸腾作用作用过强，气孔封，气孔封锁，影响了，影响了CO2CO2 原料的供原料的供应 D. D.光照光照过强，气温，气温过高，植物缺水高，植物缺水严重而影响光合重而影响光合 作用的作用的进展展C1.1.在光在光协作用中，糖作用中，糖类是在是在 阶段构成的，氧段构成的，氧气是在气是在 阶段构成的，段构成的，ATPATP是在是在 阶段构成段构成的。的。2.2.某科学家用某科学家用14C14C的二氧化碳来追踪光的二氧化碳来追踪光协作用中的碳原作用中的碳原子，子，证明其明其转移的途径是移的途径是 A. A.二氧化碳二氧化碳 叶叶绿素素 ATP ATP B. B.二氧化碳二氧化碳 三碳化合物三碳化合物 ATP ATP C. C.二氧化碳二氧化碳 三碳化合物三碳化合物 糖糖类 D. D.二氧化碳二氧化碳 五碳糖五碳糖 糖糖类3.3.光光协作用作用过程中程中释放的氧气来源于放的氧气来源于 A. A.二氧化碳二氧化碳 B. B.水水 C. C.叶叶绿体体 D. D.葡萄糖葡萄糖暗反响暗反响光反响光反响CB光反响光反响稳定定练习