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1、光合作用过程第1页，本讲稿共27页根据是否需要光能，光合作用的过程可分根据是否需要光能，光合作用的过程可分为两个阶段：光反应、暗反应为两个阶段：光反应、暗反应第2页，本讲稿共27页叶绿体叶绿体中的色中的色素素光合作用的过程光合作用的过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段光能光能co22c3H2O水在光下分解水在光下分解C5ATPADP+Pi酶酶供能供能H供氢供氢O2固固定定还还原原多种酶多种酶参加催化参加催化光反应和暗反应是一个有机的整体光反应和暗反应是一个有机的整体(CH2O)+H2O第3页，本讲稿共27页CAD光光光光NADPNADP+NADPHNADPH光光B反应中心反应中心叶绿素
2、叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素少数特殊状态的叶绿素少数特殊状态的叶绿素少数特殊状态的叶绿素少数特殊状态的叶绿素a a，在光的作用下，在光的作用下，在光的作用下，在光的作用下连续不断地丢失连续不断地丢失电子和获得电子电子和获得电子，从而形成，从而形成，从而形成，从而形成电子流电子流，使光能转换成电能。，使光能转换成电能。，使光能转换成电能。，使光能转换成电能。eHH2 2OOeeA A失去电子成为强氧化剂失去电子成为强氧化剂最终电子供体最终电子供体最终电子受体最终电子受体光光能能转转换换成成电电能能示示意意图图天线天线色素色素（吸（吸收、收、传递传递光能）光能）第4页，本讲稿共27页类囊体类囊体光光
3、光光O2H2OeH+ADP+PiATPNADP+NADPH电电能能转转换换成成活活跃跃的的化化学学能能第5页，本讲稿共27页(CH2O)COCO2 2类囊体类囊体类囊体类囊体光光光光光光光光O2H2Oe eHH+NADPNADP+NADPHNADPHADP+PiATPATP活跃的化学能活跃的化学能转换成转换成转换成转换成稳定的化学能稳定的化学能第6页，本讲稿共27页光能光能叶绿素叶绿素aADP+PiNADPHH2ONADPeATPO2CO2C52C3eH+固固定定叶绿体叶绿体还还原原光光反反应应暗暗反反应应H(片层结构的薄膜上片层结构的薄膜上)(基质中基质中)（CH2O）光合作用过程天线色素天
4、线色素中间物质中间物质e第7页，本讲稿共27页光反应与暗反应的关系光反应与暗反应的关系光反应光反应暗反应暗反应ATPNADPHADP、PiNADP+从叶绿体的囊状结构向基质移动从叶绿体的囊状结构向基质移动从叶绿体的基质向囊状结构移动从叶绿体的基质向囊状结构移动第8页，本讲稿共27页条件条件停止光照停止光照或光照减或光照减弱，弱，CO2供应不变供应不变光照不变，光照不变，停止停止CO2供应或供供应或供应减少应减少突然增强突然增强光照光照，CO2供供应不变应不变光照不光照不变，变，CO2过过量量C3C5ATP、NADPH葡萄糖合葡萄糖合成量成量第9页，本讲稿共27页 用含14C的CO2去培养绿色植
5、物，14C将先后在哪些物质中出现？二、二、C C植物和植物和C C植物植物第10页，本讲稿共27页（05全国全国）在光照下，供给玉米离体叶片少量的）在光照下，供给玉米离体叶片少量的14C2，随着光合作用时间的延续，在光合作用固定的随着光合作用时间的延续，在光合作用固定的CO2形形成的成的C3化合物和化合物和C4化合物中，化合物中，14C含量变化示意图正确含量变化示意图正确的是的是B第11页，本讲稿共27页(1)、C3植物植物：小麦、水稻小麦、水稻、大豆等绝大多数绿色植物、大豆等绝大多数绿色植物（2）、）、C4植物植物：玉米、甘蔗、高粱、苋菜玉米、甘蔗、高粱、苋菜固定固定固定固定CO2的途径不同
6、的途径不同1、概念、概念：14CO2 14 C3化合物化合物 （14CH2O）1414COCO2 21414C C4 4化合物化合物 1414C C3 3化合物化合物（14 14 CHCH2 2O O）第12页，本讲稿共27页叶叶肉肉细细胞胞C3植物植物第13页，本讲稿共27页叶绿体中无基粒叶绿体中无基粒叶绿体中有基粒叶绿体中有基粒C4植物植物第14页，本讲稿共27页 C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构的特点植物叶片结构的特点C C3植物植物C4植物植物植物植物维管束鞘细胞不含叶绿体，维管束鞘细胞不含叶绿体，维管束鞘细胞不含叶绿体，维管束鞘细胞不含叶绿体，叶肉细胞排列疏松，含叶绿
7、叶肉细胞排列疏松，含叶绿叶肉细胞排列疏松，含叶绿叶肉细胞排列疏松，含叶绿体体体体维管束鞘细胞比较大，含有维管束鞘细胞比较大，含有维管束鞘细胞比较大，含有维管束鞘细胞比较大，含有数量多且大的又没有基粒的数量多且大的又没有基粒的数量多且大的又没有基粒的数量多且大的又没有基粒的叶绿体，叶肉细胞含正常叶叶绿体，叶肉细胞含正常叶叶绿体，叶肉细胞含正常叶叶绿体，叶肉细胞含正常叶绿体绿体绿体绿体第15页，本讲稿共27页C3植物的暗反应叶肉细胞叶绿体叶肉细胞叶绿体第16页，本讲稿共27页C4植物的暗反应CO2C3(PEP)C4C4C3 (丙酮酸）丙酮酸）CO2C52C3CH2ONADPHNADP+ATPADP
8、+Pi酶酶叶肉细胞叶绿叶肉细胞叶绿体（体（C4C4途径）途径）维管束鞘细胞叶绿维管束鞘细胞叶绿体（体（C3C3途径）途径）第17页，本讲稿共27页C C4 4植物光合作用的意义植物光合作用的意义 C4植物同植物同C C3植物相比，植物相比，C4植物大大提植物大大提高了固定高了固定CO2的能力的能力。高温、光照强烈和干旱高温、光照强烈和干旱的条件下，的条件下，绿色植物的绿色植物的气孔关闭气孔关闭，此时，此时C4 4植物能够植物能够利用叶片内细胞间隙中含量极低的利用叶片内细胞间隙中含量极低的CO2进进进进行光合作用，而则行光合作用，而则行光合作用，而则行光合作用，而则C3植物不能，因而植物不能，因
9、而C4植植物比物比C3植物具有较强的光合作用。植物具有较强的光合作用。第18页，本讲稿共27页如何鉴别C C3 3植物和植物和C C4 4植物？植物？科学家发现科学家发现生长在高温、强光照和干旱环境中的植物气孔关闭，生长在高温、强光照和干旱环境中的植物气孔关闭，C4植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合进行光合作用，作用，C3植物则不能。植物则不能。(1)取自然界中不同环境下的甲、乙两种长势良好，状态相似取自然界中不同环境下的甲、乙两种长势良好，状态相似的草本植物，已知的草本植物，已知甲是甲是C4植物，乙不知其光合作用固定植物，乙不知其光合作用固
10、定CO2的类型的类型。请利用一个密闭大玻璃钟罩，。请利用一个密闭大玻璃钟罩，完成初步判断完成初步判断乙植物是乙植物是C3植物还是植物还是C4植物的实验植物的实验：实验原理：实验原理：。方法：将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下，给予方法：将植物甲和植物乙一同栽种于密闭钟罩下，给予条件培养。连续若干天观察记录它们的生长情况。条件培养。连续若干天观察记录它们的生长情况。预期结果：预期结果：，。对结果的分析：对结果的分析：。高温、强光照和干旱高温、强光照和干旱甲和乙生长状态相似，都良好甲和乙生长状态相似，都良好甲长势依然良好，但乙却逐渐变差甲长势依然良好，但乙却逐渐变差如果出现第一种情况，则如果出现
11、第一种情况，则如果出现第二种情况，则如果出现第二种情况，则第19页，本讲稿共27页如何鉴别C C3 3植物和植物和C C4 4植物？植物？(2)对于以上的分析，对于以上的分析，用显微镜从形态学方面加以进一步验证。用显微镜从形态学方面加以进一步验证。方法：制作乙植物的叶片过叶脉横切的临时切片，用显微镜方法：制作乙植物的叶片过叶脉横切的临时切片，用显微镜观察。观察。结论：如果视野中看到结论：如果视野中看到，乙是乙是C3植物；如果看到的是植物；如果看到的是，则乙是则乙是C4植物。植物。没有没有“花环型花环型”结构或结构或维管束鞘细胞中无叶绿体维管束鞘细胞中无叶绿体有有“花环型花环型”结构或结构或维管
12、束鞘细胞中有叶绿体维管束鞘细胞中有叶绿体第20页，本讲稿共27页如何鉴别C C3 3植物和植物和C C4 4植物？植物？(3)研究性学习小组欲观察两种植物光合作用形成的淀粉粒在叶片研究性学习小组欲观察两种植物光合作用形成的淀粉粒在叶片内的位置有何不同，用碘液对叶片处理后制成的横切片在显微内的位置有何不同，用碘液对叶片处理后制成的横切片在显微镜下只能看到绿色颗粒，却看不清淀粉粒，这一操作过程存在镜下只能看到绿色颗粒，却看不清淀粉粒，这一操作过程存在哪些不足导致上述现象的发生哪些不足导致上述现象的发生。绿色叶片应该先在热酒精中脱去叶绿素，再染色、制片绿色叶片应该先在热酒精中脱去叶绿素，再染色、制片
13、第21页，本讲稿共27页（1）形态观察）形态观察（2）结构鉴别）结构鉴别（3）根据淀粉位置的生理证明）根据淀粉位置的生理证明（4）根据）根据C4植物生理特点的鉴别植物生理特点的鉴别（5）同位素标记法）同位素标记法如何鉴别C3植物和植物和C4植物？植物？第22页，本讲稿共27页（1）形态观察：）形态观察：由于由于C4植物的维管束植物的维管束鞘细胞是含有叶绿体的，而鞘细胞是含有叶绿体的，而C3植物不植物不含有，据此，含有，据此，可根据观察叶脉的颜色可根据观察叶脉的颜色深浅来鉴别。深浅来鉴别。（2）结构鉴别：）结构鉴别：取叶片过叶脉作叶横取叶片过叶脉作叶横切片，然后用显微镜观察，围绕着维管切片，然后
14、用显微镜观察，围绕着维管束如果有束如果有两圈花环型的细胞结构两圈花环型的细胞结构的可断的可断定是定是C4植物，否则是植物，否则是C3植物。植物。如何鉴别C3植物和植物和C4植物？植物？第23页，本讲稿共27页（3）根据淀粉位置的生理证明：）根据淀粉位置的生理证明：C4植物叶片中只有维管束鞘细胞内出现淀粉粒，叶肉细胞植物叶片中只有维管束鞘细胞内出现淀粉粒，叶肉细胞中没有淀粉粒；中没有淀粉粒；C3植物的情况正好相反。植物的情况正好相反。如何通过实验证明？显然，淀粉的位置可以通过碘液进行检测。实验如何通过实验证明？显然，淀粉的位置可以通过碘液进行检测。实验的方案可以是：的方案可以是：将待测植物置于光
15、下照射一段时间，以充分积累淀粉；将待测植物置于光下照射一段时间，以充分积累淀粉；取待测叶片用酒精隔水加热，脱去叶绿体色素，用水漂洗；取待测叶片用酒精隔水加热，脱去叶绿体色素，用水漂洗；在叶片上滴加碘液。在叶片上滴加碘液。若用肉眼观察，则观察叶片的叶肉组织与叶脉，可见若用肉眼观察，则观察叶片的叶肉组织与叶脉，可见C3植物的叶肉组织植物的叶肉组织成为蓝色，而成为蓝色，而C4植物的叶脉呈蓝色；如果利用显微镜，则首先制作临时植物的叶脉呈蓝色；如果利用显微镜，则首先制作临时装片，然后观察叶肉细胞和维管束鞘细胞。可见装片，然后观察叶肉细胞和维管束鞘细胞。可见C3植物叶肉细胞内有蓝植物叶肉细胞内有蓝色的淀粉
16、颗粒，维管束鞘细胞没有；色的淀粉颗粒，维管束鞘细胞没有；C4植物恰好相反。植物恰好相反。第24页，本讲稿共27页（4）根据）根据C4植物生理特点的鉴别：植物生理特点的鉴别：C4植物生理特点是能利用低浓度的植物生理特点是能利用低浓度的CO2，利用这一特，利用这一特点区别点区别C3与与C4植物。植物。可将待鉴别的可将待鉴别的C3与与C4植物放在同一个玻璃钟罩内密植物放在同一个玻璃钟罩内密封，置于光下照射。植物的光合作用将会使钟罩内的封，置于光下照射。植物的光合作用将会使钟罩内的CO2浓度下降。由于浓度下降。由于C3植物光合作用对植物光合作用对CO2浓度的要求浓度的要求较高，因此首先因较高，因此首先
17、因CO2不足而生长不良甚至死亡。不足而生长不良甚至死亡。（5）同位素标记法：）同位素标记法：C4植物的发现就是同位素植物的发现就是同位素CO2追踪放射性转移途径的方法。追踪放射性转移途径的方法。C4植物先出现在植物先出现在C4化合物上，接着出现在化合物上，接着出现在C3化合物上，化合物上，最后出现在有机物中。最后出现在有机物中。C3植物则先出现在植物则先出现在C3化合物上，化合物上，而后出现在有机物中。而后出现在有机物中。14第25页，本讲稿共27页（0404广广东东）下列有关下列有关C C4 4和和C C3 3植物的描述，错误的植物的描述，错误的是是 A.CA.C3 3植物维管束鞘细胞中含有
18、叶绿体植物维管束鞘细胞中含有叶绿体 B.CB.C4 4植物维管束鞘细胞中含有叶绿体植物维管束鞘细胞中含有叶绿体C CC C3 3植物叶肉细胞中含有叶绿体植物叶肉细胞中含有叶绿体 D DC C4 4植物叶肉细胞中含有叶绿体植物叶肉细胞中含有叶绿体（05北北京京）2.下下列列能能鉴鉴别别野野牛牛草草是是否否为为C4植植物物的简便方法是的简便方法是A.制作叶表皮临时装片，观察气孔大小制作叶表皮临时装片，观察气孔大小B.制作叶横切临时装片，观察叶脉结构制作叶横切临时装片，观察叶脉结构C.分离、测定叶片中各种色素的含量分离、测定叶片中各种色素的含量D.用碘液测定叶片中淀粉的含量用碘液测定叶片中淀粉的含量
19、AB第26页，本讲稿共27页例题：夏季中午强烈的阳光会导致植物气孔关闭。此时夏季中午强烈的阳光会导致植物气孔关闭。此时下列植物中光合作用强度最高的是：下列植物中光合作用强度最高的是：A A高粱高粱 B B水稻水稻 C C大豆大豆 D D小麦小麦 例例题题：下下列列关关于于C C3 3植植物物和和C C4 4植植物物代代谢谢和和结结构构特特点点的的描描述述，正确的是正确的是A ACOCO2 2都是先与五碳化合物结合，形成三碳化合物都是先与五碳化合物结合，形成三碳化合物B BCOCO2 2都是先与三碳化合物结合，形成四碳化合物都是先与三碳化合物结合，形成四碳化合物C CC C3 3植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞部具有叶绿体植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞部具有叶绿体D DC C4 4植物维管束鞘细胞中叶绿体没有基粒植物维管束鞘细胞中叶绿体没有基粒AD第27页，本讲稿共27页