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1、绿色植物光合作用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1771年，英，年，英，普里斯特利普里斯特利的实验的实验1864年，德，年，德，萨克斯萨克斯的实验的实验1880年，美，年，美，恩格尔曼恩格尔曼的实验的实验20世纪世纪30年代，美，年代，美，鲁宾鲁宾和和卡门卡门的实验的实验一、光合作用的发现一、光合作用的发现1771年，年，普里斯特利普里斯特利(英英)的实验的实验已知材料：绿色植物环境因素：光照实验现象：夕照下丁香旁的蜡烛依然燃烧，小老鼠也依然存活结
2、论：绿色植物可以更新空气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实验结果？实验结果？验证：条件验证：条件光，产物光，产物淀粉淀粉遮光遮光曝光曝光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是光合作用的场所。作用的场所。光合作用需要光合作用需要光照光照照光照光2 2小时小时检检查查淀淀粉粉AB想一想：想一
3、想：两套装置有什么主要区别？能说明什么？两套装置有什么主要区别？能说明什么？20世纪世纪30年代，年代，鲁宾和卡门鲁宾和卡门（美）的（美）的同位同位素标记实验，如下图所示：素标记实验，如下图所示：这一实验证实了：这一实验证实了：光合作用产生的氧气（产物）全部来自光合作用产生的氧气（产物）全部来自水（原料），而不是来自水（原料），而不是来自COCO2 2思考：验证思考：验证CO2是光合作用原料如何设计？是光合作用原料如何设计？验证叶绿体是场所如何设计？验证叶绿体是场所如何设计？二、叶绿体中的色素二、叶绿体中的色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叶绿体中的色素叶绿体中的色素
4、叶绿素（叶绿素（占总量的占总量的3/4）类胡萝卜素类胡萝卜素（占总量的占总量的1/4）形成和形成和破坏的原因破坏的原因温度温度Mg2+等等光照光照叶绿体中的色素主要吸收叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光红橙光和蓝紫光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aC5(CH2O)CO22C3暗反应二、二、光合作用的过程光合作用的过程的图解光合作用的过程的图解光反应HH2OO2ADP+PiATP三、光反应阶段和暗反应阶段的比较三、光反应阶段和暗反应阶段的比较三、光反应阶段和暗反应阶段的比较三、光反应阶段和暗反应阶段的比较光反应阶段暗反
5、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ATP NADPH 多种酶催化多种酶催化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H2O2H+1/2O2合成合成ATP ADP+P
6、i+E 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 H1、能量的转换过程：、能量的转换过程：光能光能 ATP中的化学能中的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 4、当条件改变时，、当条件改变时，C3、C5含量如何变化？含量如何变化？光照由强光照由强 弱弱CO2浓度降低浓度降低2、H的转移：的转移：H2O H C6H12O63、C的转移：的转移：CO2 C3 糖类糖类讨论：光合作用中讨论：光合作用中光合作用的实质：光合作用的实质：光合作用的意义：光合作用的意义：把把无机物无机物（CO2和和H2O）转变为）
7、转变为有机物有机物，把把光能光能转变为转变为化学能化学能，储存在有机物中，储存在有机物中（1）是生物生存所需要）是生物生存所需要有机物有机物的最主要来源。的最主要来源。（2）是生物生存所需）是生物生存所需能量能量的根本来源。的根本来源。（3）保持大气中）保持大气中O2和和CO2含量的基本稳定含量的基本稳定。(4)对生物的对生物的进化进化有直接意义。有直接意义。光合作用是生物界光合作用是生物界最基本的物质代谢最基本的物质代谢和和能量代谢能量代谢。水分的吸水分的吸收和利用收和利用矿质元素的矿质元素的吸收利用吸收利用光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用有机物、有机物、O2水水分分CO2水水分分Mg、N、
8、P能能量量溶解、运输溶解、运输 四、影响光能利用率的因素：四、影响光能利用率的因素：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：合理密植：间种间种、套种套种)光照强度、光质光照强度、光质CO2浓度浓度温度温度水（水（合理灌溉合理灌溉）矿质元素（矿质元素（合理施肥合理施肥）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
9、制宜地种植植物。C 【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.COD.CO2 2的吸收量的吸收量五、光合作用和呼
10、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吸收量吸收量光合作用光合作用COCO2 2吸收量吸收量-呼吸作用呼吸作用COCO2 2释放量释放量实测实测O
11、O2 2释放量释放量光合作用光合作用O O2 2释放量释放量-呼吸作用呼吸作用O O2 2消耗量消耗量例例3 3下图是在一定的下图是在一定的COCO2 2浓浓度和温度下，某阳生植物度和温度下，某阳生植物COCO2 2的吸收量和光照强度的关系的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答：曲线，据图回答：（1 1）该植物的呼吸速率为每）该植物的呼吸速率为每小时释放小时释放COCO2 2mg/dmmg/dm2 2。（2 2）b b点表示光合作用与呼点表示光合作用与呼吸作用速率吸作用速率。5 510101515202025253030353525252020151510105 50 05 51010COCO
12、2 2吸收量吸收量mg/dmmg/dm2 2hh光照强度（光照强度（KlxKlx）a ab bc cd d（3 3）若该植物叶面积为）若该植物叶面积为10dm10dm2 2，在光照强度为，在光照强度为25Klx25Klx条条件下光照件下光照1 1小时，则该植物光合作用小时，则该植物光合作用吸收吸收COCO2 2 mgmg；合成葡萄糖合成葡萄糖mgmg。5 5相等相等250250170.5170.55 510101515202025253030353525252020151510105 50 05 51010COCO2 2吸收量吸收量mg/dmmg/dm2 2hh光照强度（光照强度（KlxKlx
13、）a ab bc cd d（4 4）若白天光照强度较长）若白天光照强度较长时期为时期为b b该植物能否正常生该植物能否正常生长？为什么？长？为什么？（5 5）若该植物为阴生植物，则）若该植物为阴生植物，则b b点应点应向向移动。移动。不能正常生长。白天光不能正常生长。白天光照强度为照强度为b b时，无有机物积时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。于积累，不能正常生长。左左例例4 4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，COC
14、O2 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
15、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浓度浓度例如：例如：玉米玉米、甘蔗甘蔗、高粱高粱、苋菜苋菜等热带植等热带植物（物（C4植物植物）。）。例如：小麦、水稻、大麦、例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。（等温带植物。（C3植物
16、植物）六、六、C3植物和植物和C4植物植物14CO214C314C414C3C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构特点植物叶片结构特点C C3 3植物植物植物植物C C4 4植物植物植物植物维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞细胞细胞细胞细胞大小大小大小大小是否是否是否是否含叶绿体含叶绿体含叶绿体含叶绿体排列排列排列排列是否是否是否是否含叶绿体含叶绿体含叶绿体含叶绿体C3植植物物C4植植物物小小栅栏组织栅栏组织栅栏组织栅栏组织海绵组织海绵组织海绵组织海绵组织“花环状花环状花环状花环状”地地地地围绕在维管束围绕在维管束围绕在维管束围绕在维管束
17、鞘细胞的外面鞘细胞的外面鞘细胞的外面鞘细胞的外面不含不含大大含含含含没有基粒的叶没有基粒的叶没有基粒的叶没有基粒的叶绿体绿体绿体绿体，叶绿体数，叶绿体数，叶绿体数，叶绿体数多、个体大多、个体大多、个体大多、个体大含有含有含有含有C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构特点植物叶片结构特点光合作用的速率与下列因素有关光合作用的速率与下列因素有关光照强度光照强度温度有关温度有关二氧化碳浓度二氧化碳浓度水分的供应水分的供应必需矿质元素必需矿质元素提问：在高温、光照强烈、干旱提问：在高温、光照强烈、干旱的条件下适合种植哪一种植物？的条件下适合种植哪一种植物？大气中的大气中的大气中的大气中的二氧
18、化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳低浓度的低浓度的低浓度的低浓度的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳高浓度的高浓度的高浓度的高浓度的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳C C C C4 4 4 4途径途径途径途径C C C C3 3 3 3途径途径途径途径产物产物产物产物能量能量能量能量能量能量能量能量C C4 4植物中的植物中的“二氧化碳泵二氧化碳泵”“二氧化碳泵二氧化碳泵二氧化碳泵二氧化碳泵”叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体C C4 4植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示
19、意图植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图COCO2 2NADPHNADPHNADPNADP+ATPATPADP+PiADP+Pi（CHCH2 2OO）多种酶多种酶多种酶多种酶参加催化参加催化参加催化参加催化C C5 52 2C C3 3COCO2 2C C C C4 4 4 4C C C C3 3 3 3(PEP)(PEP)(PEP)(PEP)（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）C C C C4 4 4 4ADP+PiADP+PiADP+PiADP+PiATPATPATPATPC C C C3 3 3 3酶酶酶酶C4植物和植物和C3植物植物CO2固定的途径分别有几条？固定的途径分别
20、有几条？C4植物有两条：植物有两条：C4途径和途径和C3途径途径C3植物有一条：植物有一条：C3途径途径上述途径分别发生在什么细胞内？上述途径分别发生在什么细胞内？C4植物的植物的C4途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内C4植物的植物的C3途径发生在：维管束鞘细胞的叶绿体内途径发生在：维管束鞘细胞的叶绿体内C3植物的植物的C3途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内COCO2 2的的的的受体受体受体受体COCO2 2固定固定固定固定后的产物后的产物后的产物后的产物COCO2 2固定固定固定固定的场所的场所的场所的场所C C3 3还原还原还原还原的场所
21、的场所的场所的场所ATPATP和和和和NADPHNADPH的的的的作用对象作用对象作用对象作用对象暗反应暗反应暗反应暗反应途径途径途径途径C C3 3植物植物植物植物C C4 4植物植物植物植物C C C C3 3 3 3PEPPEPPEPPEPC C C C5 5 5 5C C C C3 3 3 3C C C C3 3 3 3途径途径C C C C3 3 3 3C C C C4 4 4 4途径途径C C C C3 3 3 3途径途径C C C C4 4 4 4C C C C3 3 3 3C C C C5 5 5 5叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体维管束鞘维管束鞘维管束鞘维管束鞘细胞的叶细胞的叶细胞的叶细胞的叶绿体绿体绿体绿体叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体维管束鞘维管束鞘维管束鞘维管束鞘细胞的叶细胞的叶细胞的叶细胞的叶绿体绿体绿体绿体C C3 3植物和植物和C C4 4植物光合作用比较植物光合作用比较