第四节光合作用 课堂 (含完整图文动画 超实用公开课)ppt课件.ppt

活细胞能量的最终来源：光能,最终,第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源光与光合作用,一、捕获光能的色素,正常苗,白化苗,白化苗缺少叶绿素，不能进行正常光合作用而死亡。,（一）实验原理1.提取色素的试剂是什么？为什么？有机溶剂（如无水乙醇），因为绿叶中的色素都能溶解于有机溶剂无水乙醇中。2.分离色素的方法是什么？分离的原理是什么？纸层析法。绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同。溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。这样滤液中不同的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分离开。3.现提供新鲜大白菜、老叶片、新鲜菠菜，你会选择哪种材料进行实验？选择菠菜，叶片颜色深，含有色素多。,实验：绿叶中色素的提取和分离,一、捕获光能的色素,（二）方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素5.观察与记录,一、捕获光能的色素,实验：绿叶中色素的提取和分离,（二）方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素5.观察与记录,一、捕获光能的色素,实验：绿叶中色素的提取和分离,合作探究实验方法步骤,1.研磨过程中加入SiO2、CaCO3的作用是什么？ SiO2 ：使研磨充分。CaCO3 ：防止研磨中色素（叶绿素）被破坏（中和液泡中酸性物质）2.为什么要迅速、充分的研磨？ 迅速是为了减少溶剂的挥发，充分是为了研碎细胞保证色素溶出。3.将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？ 防止溶剂挥发，叶绿素氧化分解。 4.滤纸条一端为什么要剪去两角？画滤液细线时应注意什么？ 剪去两角是防止两侧色素扩散快，色素带不整齐。画滤液细线的要求是细、齐、直，待滤液干后，再画一两次。4.为什么不能让滤液细线触及层析液？ 滤液细线触及层析液,色素会溶于层析液中而无法分离。5.实验为何要在通风的条件下进行?为什么在分离色素时要用棉塞塞紧试管口（或者用培养皿盖住小烧杯）？,因为层析液中的丙酮是一种有挥发性的有毒物质。,一、捕获光能的色素,（三）实验结果：,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,叶绿素a（蓝绿色）,叶绿素b（黄绿色）,类胡萝卜素（1/4）,叶绿素（3/4）,最少,最多,一、捕获光能的色素,叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱,叶绿素：主要吸收蓝紫光和红光 （对绿光吸收最少）类胡萝卜素：主要吸收蓝紫光 （对黄光吸收最少）,蓝绿色,黄绿色,橙黄色,黄色,较慢,较快,最慢,最快,蓝紫光和红光,蓝紫光,最少,最多,较多,较少,1. 为什么大多植物的叶片是绿色的?绿叶中的叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，所 以叶片呈绿色。2. 为什么到了秋天，大多数植物叶子会变黄？而枫叶却会变红？（霜叶红于二月花）秋天气温低，叶绿素被破坏，而类胡萝卜素很稳定，叶片呈黄色。入秋后枫叶叶绿素被破坏，花青素（液泡）增多，绿叶变成了红叶。,问题探讨,有些蔬菜大棚内悬挂发红色或蓝色光的灯管，并且在白天也开灯。1.这种方法的好处是？ 可以提高光合作用强度。2.能否用绿光灯管来补充光源？为什么？ 不能；因为叶绿素基本上不吸收绿光。,一、捕获光能的色素,【例题】对“叶绿体中色素的提取和分离”实验中，下列描述正确的是( ) A将5g新鲜完整的菠菜叶，放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO3以后，迅速研磨B用毛细吸管吸取少量滤液；沿铅笔线处小心均匀地划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划23次C把划好细线的滤纸条插入层析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上的扩散D色素分子是有机物，不溶于水，所以研磨过程中加入无水乙醇,D,【例题】某同学用韭黄研磨后的提取液进行色素分离，在滤纸条上将出现几条明显的色素带（ ）A.0条 B.1条 C.2条 D.4条,C,15,【例题】在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶绿体的色素滤液，进行色素分析，会得到近似同心环状的四个色素圈，排在外圈的色素呈（ ）A.橙黄色 B.黄色C.蓝绿色 D.黄绿色,A,【例题】如图是叶片中两类色素的吸收光谱，下列叙述正确的是（ ）A.叶绿素a和叶绿素b在红光区吸收峰值相同B.叶绿素a和叶绿素b吸收光谱的吸收峰波长相同C.A代表叶黄素、B代表叶绿素aD.A代表叶绿素b、B代表类胡萝卜素,D,17,【例题】有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红色光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B(如图)，经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组（ ）A.甲、乙 B.乙、丙 C.甲、丁 D.丙、丁,C,色素载体：类囊体的薄膜上。 叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积。,二、叶绿体的结构,酶,想一想：线粒体和叶绿体都具有巨大的膜面积，扩大膜面积的机制相同吗？,不相同。线粒体内膜向内折叠成“嵴”来扩大膜面积；叶绿体是形成了类囊体来扩大膜面积。,二、叶绿体的结构,无空气黑暗，用极细光束照射,完全暴露在光下,恩格尔曼的实验示意图,选材好。 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察； 用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。 设计妙。没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰；用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无光照的部位，相当于一组对照实验。,实验巧妙之处是什么？,二、叶绿体的结构,无空气黑暗，用极细光束照射,完全暴露在光下,恩格尔曼的实验示意图,结论： 是进行光合作用的场所。 它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。,叶绿体,【例题】叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，光能的吸收发生在叶绿体的（ ）。A.内膜上 B.基质中 C.类囊体的薄膜上 D.各部位上,C,【例题】为证实叶绿体有放氧功能，可利用含有水绵与好氧细菌的临时装片进行实验，装片需要给予一定的条件，这些条件是（ ）A.光照，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液B.光照，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液C.黑暗，有空气，临时装片中无碳酸氢钠稀溶液D.黑暗，无空气，临时装片中有碳酸氢钠稀溶液,B,B,【例题】下列叙述错误的是 ( )A.矿质元素能影响叶绿素的合成B.叶绿体中的色素都分布在类囊体膜上，而酶只分布在外膜、内膜和基粒上C.低温条件下色素合成受阻D.用红光照射经纸层析法分离的色素带，看到的第三和第四条色素带较暗。,阳光下最大的魔术,24万个三门峡水电站（电力）,=,光合作用,绿色植物（7.111018kJ/年）,指绿色植物通过 ，利用 ，把 转化成 着能量的 ，并且释放出 的过程。,光合作用的概念,光合作用的实质,合成有机物，储存能量,光合作用的探究历程,叶绿体,光能,二氧化碳和水,有机物,氧气,储存,结论：植物的物质积累来源于水。,光合作用的探究历程,1648年，海尔蒙特的柳树实验,光合作用的探究历程,1771年，普利斯特利的实验,光合作用的探究历程,1779年，英格豪斯的实验,1. 更新的空气是什么? 借助于：1785年，空气的组成（化学领域） 结论：绿叶在光下放出氧气，吸收二氧化碳2. 光能哪里去了？借助于：1845年，能量转化与守恒定律（物理领域）结论：植物进行光合作用，把光能转换成化学能储存起来,光合作用的探究历程,光合作用的探究历程,1864年，萨克斯的实验,绿色叶片,黑暗处理,一半曝光,一半遮光,碘蒸气（酒精脱色）,变蓝,不变蓝,1. 黑暗处理的目的是什么？ 消耗掉叶片中原有的营养物质，防止干扰实验结果。2. 该实验是如何形成对照的？绿叶一半曝光、一半遮光，形成了对照。3. 酒精脱色的目的是什么？ 溶解绿叶中的色素，防止其他颜色对实验结果的干扰。4. 实验结论是什么？ 光合作用产生了淀粉。,结论：光合作用释放的氧气来自于水。,光合作用的探究历程,1941年，鲁宾和卡门的实验同位素标记法,根据实验现象，写出甲乙释放气体的分子式。二者相对分子质量之比是多少？,甲,乙,结论：CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳，这一途径称为卡尔文循环。,光合作用的探究历程,20世纪40年代，卡尔文的实验同位素标记法,B,【例题】下列叙述不正确的是 ( )A.萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件B.恩格尔曼的实验定量分析了水棉光合作用生产的氧气量C.可见光经三棱镜后照到临时装片上，红光和紫光区域好氧菌特别多。D.普利斯特利的实验成功与否的关键在于是否将装置置于阳光下。,思考与讨论：,1.光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？,原料 CO2和H2O； 产物 糖类和O2；,场所叶绿体；条件光、酶、色素；,光合作用的反应式是：,CO2 + H2O,（CH2O） + O2,1. 光合作用分为几个阶段？分类的依据是什么？每个阶段的场所在哪里？2.试写出每个阶段发生的反应方程式？,光合作用的过程,暗反应阶段（有光、无光均可以）：叶绿体基质,光反应阶段（必须有光）：类囊体薄膜上（叶绿体基粒）,光 反 应,条件：,水在光下分解,O2,H,光、酶、色素,过程：,场所：,类囊体的薄膜上,物质变化,能量变化,光能,光合作用的过程,1.水的光解2.ATP的合成,暗 反 应,C5,固 定,2c3,场所：,条件：,过程：,叶绿体基质,酶,多种酶参加催化,物质,能量,ATP中活跃的化学能转化为糖类中稳定的化学能,还 原,光合作用的过程,1.CO2的固定2.C3的还原3.ATP的水解,+c5,H,色素分子,光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,试分析改变光照强度和二氧化碳浓度对各物质量变化的影响。,【例题】如图是一晴朗夏日某植物光合作用强度随时间变化的曲线图，C点与B点相比较，叶肉细胞内的C3、C5、ATP和H的含量发生的变化依次是（ ）A升、升、升、升B升、升、降、降C降、降、降、降D降、升、升、升,光合作用的过程,D,温度高，气孔关闭，CO2减少,光反应阶段,暗反应阶段,条件,场所,物质变化,能量变化,光、色素、酶,不需光、酶、H、ATP,叶绿体类囊体薄膜,叶绿体基质,水的光解； ATP的生成,CO2的固定； ATP的水解；C3的还原,ATP中活 跃化学能,光能,ATP中活 跃化学能,有机物中稳定化学能,光反应是暗反应的基础，为暗反应提供H和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。,若突然停止光照，光反应和暗反应如何变化？,光反应立即停止，暗反应仍能进行一小段时间，最终也停止。,比较光合作用、呼吸作用,光、色素、酶,叶绿体,细胞质基质、线粒体,O2、酶,无机物转变成有机物,有机物氧化分解成无机物,ATP中活 跃化学能,光能,有机物中稳定化学能,有机物稳定的化学能,ATP中活 跃化学能和热能,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物质（有机物、O2）；呼吸作用为光合作用提供原料（H20、CO2）,12012浙江卷 水是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。(),是对还是错？,22011浙江卷 离体的叶绿体基质中添加ATP、H和CO2后，可完成暗反应。()32012北京卷 叶绿体中进行光反应的膜结构不能合成ATP。(),【例题】下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中A是_,B是_,它来自于_的分解。图中C是_，它被传递到叶绿体的_部位，用于_ 。图中D是_，在叶绿体中合成D所需的能量来自_图中G_,F是_,J是_图中的H表示_， I表示_，H为I提供_,2,水,H,基质,暗反应作还原剂，还原C3,ATP,光能,光反应,H和ATP,色素,C5化合物,C3化合物,糖类,暗反应,影响光合作用强度的因素？,光（强度、光质、光照时间） CO2浓度温度矿质元素水分,酶的活性色素的种类，含量叶面指数（疏密）,光合作用原理的应用,光合作用原理的应用,探究光照强弱对光合作用强度的影响,1.用打孔器打出小圆形叶片30片,2.抽出叶片内的气体,3.黑暗处盛有清水的三只烧杯中分别放入10片小圆形叶片待用。（叶片因为细胞间隙充满了水，沉到了水底）,4.强、中、弱三种光照处理。,5.观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。,光合作用原理的应用,探究光照强弱对光合作用强度的影响,1.怎样控制自变量？调节台灯与实验装置间的距离来控制光照强弱。2.白炽灯和LED灯，你会选用哪种台灯？为什么？选用LED灯，避免温度不同对实验结果造成影响。3.因变量要如何检测？观察同一时间段内小圆形叶片浮起的数量。,能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌（无叶绿素）,化能合成作用,化学能,地球上的生物是不是只能利用光合作用制造有机物呢？,能直接利用无机物制造有机物，并储存了能量的一类生物,不能直接利用无机物制造有机物，只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的一类生物。,包括光能自养生物、化能自养生物,自养生物：,异养生物：,【例题】铁细菌在有氧条件下，能将Fe2SO4氧化为Fe（SO4）3，并利用这一过程所放出的能量来合成有机物铁细菌这一新陈代谢类型属于（）A. 自养、需氧型B. 自养、厌氧型C. 异养、需氧型D. 异养、厌氧型,A,影响光合作用强度的因素？,光（强度、光质、光照时间） CO2浓度温度矿质元素水分,酶的活性色素的种类，含量叶面指数（疏密）,光合作用原理的应用,0,吸收量,光照强度,A,B,C,B：光补偿点：光合作用=呼吸作用时的光强,C：光饱和点：光合速率达到最大值时的光强,CO2,释放量,CO2,1、光照强度,A点：光照强度为0，只有呼吸作用,AB段：光照较弱，呼吸光合,B点：光合=呼吸,B点后：光照较强，光合呼吸,思考：若是阴生植物（呼吸代谢强度不变），光补偿点和光饱和点如何移动？,虚线为阴生植物,光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物,1）光照强度,表观光合速率（净光合速率）,总光合速率（实际光合速率）,净光合速率=真正光合速率-呼吸速率（净光合作用=总光合作用-呼吸作用消耗）,呼吸速率,1）光照强度,黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。,一昼夜有机物的积累量（用CO2量表示）=白天有机物积累量（CO2吸收量）-晚上有机物消耗量。（CO2释放量）,一昼夜有机物的积累量怎么算？,这株植物在光下1小时光合作用共产生克葡萄糖,该叶片在10、5000勒克斯的光照条件下，每小时光合作用所产生的氧气量是mg.,则1小时积累的葡萄糖（或者是葡萄糖的净生产量）是克。,看文字,在25条件下，这株植物在充分光照下1小时总共制造（或合成、生产、产生、生成）葡萄糖克。,实际光合量,实际光合量,净光合量,实际光合量,看文字,二氧化碳或氧气的“减少量”、“增加量” 如：若将该叶片置于温度为25并有微弱光照的环境中，测得在2h内环境中氧气减少了2.5mg,净光合量,“黑暗或夜晚”“光照或白天”,呼吸量,既有光合作用又有呼吸作用,实际光合速率,对应训练1：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,对应训练2：将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其他实验条件都是理想的），实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：,下列对该表数据分析正确的是 ( )A.昼夜不停地光照，在35时该植物不能生长B.昼夜不停地光照，在15时该植物生长得最快C.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20时该植物积累的有机物最多D.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在30时该植物积累的有机物是10时的2倍,C,净光合速率,呼吸速率,有机物积累量,有机物消耗量,农业生产启示,温室大棚适当提高光照强度延长光合作用时间温室大棚采用无色透明玻璃提高光能利用率（合理密植、间作、套种、一年两茬）,1）光照强度,2）CO2浓度,A,B,实际光合速率,光合作用所需的最低CO2浓度,CO2饱和点：最大光合速率时的CO2浓度,净光合速率,CO2补偿点：光合速率=呼吸速率时的CO2的浓度,C,D,CO2饱和点,CO2浓度,对应训练：下列相关叙述，正确的是 （ ）A如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点左移 B如果光照强度适当降低，a 点左移，b 点右移 C如果光照强度适当增强，a 点右移，b 点右移 D如果光照强度适当增强，a 点左移，b 点右移,D,多施有机肥或农家肥（细菌、真菌等微生物分解有机肥中的有机物，产生二氧化碳） 大田生产“正其行，通其风”（通风可以提高CO2浓度，增加产量。） 释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。,农业生产启示,2）CO2浓度,3）温度,温度主要通过影响 影响光合速率。,酶活性,因温度太高，酶的活性降低。同时，蒸腾作用过强，导致气孔关闭，CO2供应减少，从而间接影响光合速率。,应用措施：温室栽培作物（1）白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温，增大昼夜温差。（白天适当增温提高光合效率,晚上适当降温减少呼吸消耗，从而提高产量）（2）阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。,3）温度,对应训练：在温室中栽培农作物，如遇到持续的阴雨连绵天气、为保证作物的产量，对温度的控制应当（ ） A、降低温室温度，保持昼夜温差 B、提高温室温度，保持昼夜温差 C、提高温室温度，昼夜恒温 D、降低温室温度，昼夜恒温,A,对应训练：新疆、甘肃产的瓜果特别甜的原因是（ ） A、昼夜温差大，太阳辐射强 B、二氧化碳浓度高 C、雨量充沛 D、气温偏低，水分蒸发少,A,4）水,水分,原因：水作为光合作用的原料，但只占蒸腾作用的1%。缺水时气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞，使碳反应原料不足，从而使光合作用速率下降。,应用措施：合理灌溉。,对应训练：导致植物夏季中午光合作用“午休”的直接原因是（ ） A.温度过高，蒸腾过强，缺乏光反应原料水 B.温度过高，酶活性降低 C.气孔关闭,缺乏CO2 D.呼吸作用过强,无有机物积累,C,5）矿质元素对光合作用的影响,矿质元素,应用措施：合理施肥。 经常疏松土壤可以促进植物对矿质元素的吸收。,矿质元素在光合作用中的作用：1、 是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分2、 是NADP+和ATP的重要组成成分3、 是叶绿素的重要组成成分4、 对光合产物的运输和转化起促进作用,N,P,Mg,K,6.叶龄,OA段幼叶。随幼叶的不断生长，叶面积 ，叶绿体（叶绿素） ，光合速率 。AB段壮叶。叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于 状态，光合速率 。BC段老叶。随叶龄的增加，叶绿素 ，光合速率也随之 。,应用措施：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。可降低其呼吸作用消耗有机物。,增大,增多,增加,稳定,稳定,被破坏,下降,6.光合面积（叶面指数）,OA段 为光合作用面积的饱和点。叶面积再增大，光合作用不再增强，原因是 。OB段B点以后干物质的量不再增加，开始有下降趋势，原因是 。叶面积指数不能超过 点，否则植物将入不敷出，无法生活下去。,应用措施：,D,D,合理密植 适当间苗、修剪,A点,有很多叶被遮挡,光合总量不变，但叶面积增大，呼吸消耗量增大,多因子外界因素对光合作用强度的影响及应用 P点：限制光合速率的因素应为 坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因素 影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子。,横,不再是,对应训练：据图回答问题。（1）若光合作用和呼吸作用最适温度分布是25。C、30。C，此图是25。C时侧得的曲线，若温度升至30。C，曲线中A点将 移，P点将 移。（2）在其他条件不变的情况下，适当提高棚内的温度，可以提高蔬菜的产量，此时乙图中N点向 （左、右）移动。（3）D点时发生图甲中的哪些过程（用图中字母表示）？ 。,左,下,右,abcd,对应训练：右图曲线I表示黄豆在最适温度、C02浓度为0.03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Il的变化。下列分析合理的是（ ）A与y点相比较，x点时叶绿体中C3化合物含量低B在y点时，适当升高温度可导致曲线由I变为C制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量D制约z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度,D,如何测定有氧呼吸速率、净光合速率：,测量什么? 、 。烧杯中装 、 。条件？ 、 。左装置中液滴左移的距离（体积）即为 。右装置中液滴右移的距离（体积）即为 。,有氧呼吸速率 净光合速率,NaOH 溶液,黑暗,饱和NaHCO3 溶液,光下,O2的消耗量（呼吸速率）,O2的产生量（净光合速率）,对应训练：图甲表示光照强度对光合作用强度的影响，图乙表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化。请据图回答问题：(1)图甲中B点的生理状况与图乙中_时相同，此时细胞中产生ATP的部位是_。,6:00和18:00,细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜,(2)如图为探究光合作用速率的装置，实验开始时，针筒的读数是0.2 mL，水滴位置在X处，恒温30分钟后，将针筒容量调到0.6 mL处，水滴的位置恢复到X处。若以氧气释放量表示光合作用速率，则植物光合作用的速率是_mL/h，该数值比实际光合作用速率低，原因是_。,0.8,植物同时进行呼吸作用，消耗氧气,