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1、自养生物自养生物：通过：通过光合作用光合作用或或化能合成作用化能合成作用，将将无机物无机物合成合成有机物有机物的生物的生物异养生物异养生物：只能利用：只能利用现成有机物现成有机物维持生命的生物维持生命的生物（不能将无机物合成有机物）（不能将无机物合成有机物）例子：绿色植物，蓝细菌，例子：绿色植物，蓝细菌，硝化细菌硝化细菌等等例子：动物，真菌，乳酸菌，大肠杆菌、根瘤菌、例子：动物，真菌，乳酸菌，大肠杆菌、根瘤菌、病毒等病毒等 第五节第五节 光合作用光合作用光合作用概述光合作用概述 1 1、概念：、概念：光合作用是指以光合作用是指以COCO2 2和和H H2 2O O为原料，通过为原料，通过 叶绿
2、体（真核）叶绿体（真核），利用光能合成，利用光能合成糖类糖类等等 有机物质，同时产生有机物质，同时产生H2O释放释放O O2 2 。光能光能叶绿体叶绿体6CO2+12H2OC6H12O6+6O2 +6H2O 2 2、总反应式：、总反应式：3 3、光合作用的两个阶段、光合作用的两个阶段光反应光反应碳反应碳反应金边大叶黄杨金边大叶黄杨叶绿体叶绿体 类囊体的膜上分布有进行光合作用的类囊体的膜上分布有进行光合作用的酶和色素酶和色素，基质中叶含有进行光合作用的酶。基质中叶含有进行光合作用的酶。色色素素功功能能：吸吸收收、传传递递、转转化化光光能能1 1、提取绿叶的色素、提取绿叶的色素 原理：原理：色素能
3、溶解色素能溶解在有机溶剂无水乙醇在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙中，所以可用无水乙醇提取色素。醇提取色素。称取称取5g的绿叶，剪碎，放入研钵中。的绿叶，剪碎，放入研钵中。实验：光合色素的提取与分离实验：光合色素的提取与分离（二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸钙可防止研磨中色素被破坏。）防止研磨中色素被破坏。）少许二氧化硅和碳酸钙少许二氧化硅和碳酸钙再放入再放入10mL10mL无水乙醇无水乙醇迅速、充分迅速、充分的研磨的研磨 将研磨液将研磨液迅速迅速倒入玻倒入玻璃漏斗中进行过滤。璃漏斗中进行过滤。收集滤液收集滤液,封口。封口。制备滤纸条制备滤纸条铅笔线铅笔线画铅
4、笔细线画铅笔细线画滤液细线画滤液细线细、直细、直、齐齐 重复重复2 23 3次次2 2、分离绿叶中的色素、分离绿叶中的色素 纸层析法纸层析法剪角是为了使扩散起点一致剪角是为了使扩散起点一致原理：原理：不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。不同，从而分离色素。层析液层析液培养皿培养皿 纸层析法纸层析法插滤纸条插滤纸条色素在层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度色素在层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。小，扩散速度慢。注意：层析液不能没及滤液线注意：层析液不能没及滤液线（石油醚）（石油醚）叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a
5、 a(蓝绿色蓝绿色)叶绿素叶绿素b b（黄绿色黄绿色）胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色橙黄色）叶黄素叶黄素（黄黄 色色）胡胡爷爷爱爱币币(1/4)(1/4)(1/4)(1/4)(3/4)(3/4)(3/4)(3/4)3 3、色素的种类、色素的种类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分离结果宽度宽度4最窄最窄31最宽最宽2盖 子盖 子分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？黄呢？由于叶绿素的含量大大超过类由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素颜色被掩盖，只显示出叶绿
6、素的绿色的绿色由于叶绿素比类胡萝卜素易由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来胡萝卜素的颜色显示出来二、色素的作用二、色素的作用 实验表明：叶绿素主要吸收实验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光，类胡萝卜，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。光谱仪测定的叶绿素的吸收光谱光谱仪测定的叶绿素的吸收光谱 光合色素的提取与分离纸层析法（1）提取色素：研磨（碳酸）提取色素：研磨（碳酸钙、二氧化硅、二氧化硅、95%乙醇），乙醇），过滤（单层尼尼龙布）
7、。布）。（2）制）制备滤纸条：剪去两角（防止两条：剪去两角（防止两边滤液液扩散速度太快），画散速度太快），画铅笔笔线（3）点）点样:画画滤液液细线,细、直、直、齐，重复，重复几次。几次。（4）分离：用）分离：用层析液，液面不能淹没析液，液面不能淹没滤液液细线。光反应：光反应：光反应：光反应：叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体类类类类囊体囊体囊体囊体膜上膜上膜上膜上.需光需光、水、色素、酶。、水、色素、酶。水光解：水光解：水光解：水光解：H HH H2 2 2 2O 1/2O 1/2O 1/2O 1/2O OO O2 2 2 2+2H+2H+2H+2H+2e+2e+2e+2e-形成形成形成形成NADPHN
8、ADPH:NADPNADP+H+H+2e+2e-NADPH NADPH 酶酶形成形成形成形成ATPATP：ADPADPADPADP+Pi +Pi +能量能量能量能量 ATP ATP ATP ATP 酶酶酶酶光能光能电能电能 ATP、NADPHNADPH中中中中活跃的化学能活跃的化学能 光反应产生的光反应产生的光反应产生的光反应产生的ATPATP只只只只供给碳反应供给碳反应供给碳反应供给碳反应!NADPNADP+：辅酶：辅酶 NADPH：还原型辅酶：还原型辅酶C1、二、碳反应二、碳反应CO2+核酮糖二磷酸核酮糖二磷酸酶酶六碳六碳分子分子酶酶2个三碳分子个三碳分子三碳分子三碳分子ATPADP+Pi
9、NADPHNADP+H+三碳糖磷酸三碳糖磷酸(三碳酸三碳酸)(RuBP)(三碳糖三碳糖)(三碳酸三碳酸)3 3个个COCO2 26 6个个三碳三碳糖磷酸糖磷酸1 1个个保持用于糖的生成或其他代谢保持用于糖的生成或其他代谢5 5个个经一系列变化再生为经一系列变化再生为3 3个个RuBPRuBP碳反应：叶绿体基质碳反应：叶绿体基质碳反应：叶绿体基质碳反应：叶绿体基质 C C5 5:核酮糖二磷酸（核酮糖二磷酸（RuBP）三碳三碳三碳三碳酸酸:3:3磷酸甘油酸磷酸甘油酸 NADPHNADPH在三碳酸的还原过程中在三碳酸的还原过程中在三碳酸的还原过程中在三碳酸的还原过程中:供能并做还原剂供能并做还原剂供
10、能并做还原剂供能并做还原剂 .三碳酸的还原中生成三碳酸的还原中生成三碳酸的还原中生成三碳酸的还原中生成水水水水.ATP、NADPHNADPH中中中中活跃的化学能活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 C原子转移途径原子转移途径:COCO2 2 C C3 3 (CH (CH2 2O)O)CO2 +C5 2 三碳酸三碳酸 三碳糖三碳糖 ATPNADPHCOCO2 2的固定的固定的固定的固定三碳酸的还原三碳酸的还原三碳酸的还原三碳酸的还原若若降降CO2浓度浓度,三碳三碳酸酸含量含量含量含量,(ATP ATP、NADPHNADPH、RuBPRuBP)含量含量含量含量 若若若若降降光照光照
11、光照光照，(ATP ATP、NADPHNADPH、C C5)含量含量含量含量，三碳，三碳酸酸含量含量含量含量 光反应碳反应进行进行部位部位条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化联系联系叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质光、水、色素和酶光、水、色素和酶CO2、ATP、NADPH和酶和酶光能转换成光能转换成电能电能再转换成再转换成ATP NADPHATP NADPH中中活跃的化学能活跃的化学能ATP NADPHATP NADPH中中活跃活跃的化学能变的化学能变成有机物中成有机物中稳定稳定的化学能的化学能 光反应为光反应为碳碳反应提供反应提供 NADPHNADPH和和ATPATP碳碳
12、反应为光反应提供反应为光反应提供ADPADP和和NADPNADP+水光解水光解 H2O 2H+1/2O2+2e-合成合成ATP ADP+Pi+能量能量 ATP合成合成NADPHCO2的固定：的固定：CO2+C5 2三碳酸三碳酸三碳酸的还原：三碳酸的还原：2三碳酸三碳酸 三碳糖三碳糖RuBP的再生：的再生：光光 酶酶 酶酶 酶酶 ATP、NADPH光反应和碳反应的比较光反应和碳反应的比较6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2元素来龙去脉元素来龙去脉光合作用完整反应式光合作用完整反应式(计算式计算式)光合作用与需氧呼吸的区别光合作用与需氧呼吸的区别光合作用光合作用需氧呼吸需
13、氧呼吸原料原料产物产物能量能量转换转换发生发生部位部位发生发生条件条件CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物O2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物CO2、H2O等等贮藏能量的过程：贮藏能量的过程：光能光能（电能（电能）活跃的）活跃的化学能化学能稳定的化学能稳定的化学能释放能量的过程：释放能量的过程：稳定的化学能稳定的化学能活活跃的化学能跃的化学能叶绿体叶绿体细胞溶胶、线粒体细胞溶胶、线粒体光照下才可发生光照下才可发生光下、暗处都可发生光下、暗处都可发生叶绿体中的光合作用过程叶绿体中的光合作用过程光能光能 叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜 NADPH ATP三碳
14、酸的还原三碳酸的还原三碳酸的还原三碳酸的还原 COCO2 2的固定的固定的固定的固定 三碳三碳糖糖糖糖 叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质默写默写环境因素影响光合速率环境因素影响光合速率光合速率光合速率:或称或称光合强度光合强度，是指一定量的植物，是指一定量的植物(如一定如一定的叶面积的叶面积)在在单位时间单位时间内进行多少光合作用内进行多少光合作用(如如释放多少氧气释放多少氧气、消耗多少二氧化碳消耗多少二氧化碳、制制造多少有机物造多少有机物）。）。影响因素：影响因素：光强度、温度、二氧化碳浓度光强度、温度、二氧化碳浓度6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能光能叶绿体叶
15、绿体（1）光强度）光强度B B B B：光补偿点：光补偿点：光补偿点：光补偿点C C C C2 2 2 2：光饱和点：光饱和点：光饱和点：光饱和点光照强度光照强度光照强度光照强度0吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C2ABC1caba(a(净光合作用净光合作用净光合作用净光合作用 )=b()=b(总光合作用总光合作用总光合作用总光合作用 )c()c(呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用)光补偿点：光补偿点：光合作光合作用吸收的用吸收的COCO2 2和呼和呼吸放出吸放出COCO2 2相等时相等时的光强度的光强度。光饱和点：光饱和点：光合作光合作用达到用达到最强最强时所需时所需的的最低的光
16、强度最低的光强度。表观（净）光合速率表观（净）光合速率=真正（总）光合速率真正（总）光合速率呼吸速率呼吸速率图中纵坐标代表图中纵坐标代表图中纵坐标代表图中纵坐标代表植物的表观植物的表观植物的表观植物的表观光合速率光合速率.甲点甲点甲点甲点:纵坐标的绝对值代表呼吸速率纵坐标的绝对值代表呼吸速率纵坐标的绝对值代表呼吸速率纵坐标的绝对值代表呼吸速率.乙点乙点乙点乙点:真正光合速率真正光合速率=呼吸速率呼吸速率.丁点丁点丁点丁点:该光强度下该光强度下该光强度下该光强度下,光合速率达到最大值光合速率达到最大值.若若甲点纵坐标为甲点纵坐标为甲点纵坐标为甲点纵坐标为-6,-6,丁点纵坐标为丁点纵坐标为丁点纵
17、坐标为丁点纵坐标为6,6,那么那么那么那么 丁点光强度下植物真正的丁点光强度下植物真正的丁点光强度下植物真正的丁点光强度下植物真正的光合速率光合速率 =6+6=12(6+6=12(单位单位单位单位)某植物在黑暗中释放某植物在黑暗中释放CO2 44mg/小时小时,光照下光照下光照下光照下释放释放O2 32mg/小时小时,求该植物光照下求该植物光照下1小时制造葡萄糖的量小时制造葡萄糖的量.解解:所求葡萄糖的量所求葡萄糖的量=(4444+3232)6180mg=60mg (真正光合真正光合速率速率=呼吸速率呼吸速率+表观表观光合光合速率速率)A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸吸
18、收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cA点：黑暗时，只进行细胞呼吸点：黑暗时，只进行细胞呼吸区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放区别植物体的吸收或释放与叶绿体的吸收和释放CO2O2（1）光强度）光强度AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用光合作用小于小于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2CO2O2B点：光补偿点，点：光补偿点，光合作用光合作用等于等于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸
19、吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2BC1段：强光下，段：强光下，光合作用光合作用大于大于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸吸吸吸收收收收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2CO2O2例：下例：下图是夏季晴朗的白天，某是夏季晴朗的白天，某种种绿色植物叶片光合作用色植物叶片光合作用强度的度的曲曲线图。分析回答：。分析回答：1为什么什么710时的光合作的光合作用用强度不断增度不断增强？2为什么什么12时左右的光合左右的光合作用作用强度明度明显减弱？减弱？3为什么什
20、么1417时的光合的光合作用作用强度不断下降？度不断下降？1 17 71010时的光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。时的光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。2 21212时时左左右右的的温温度度很很高高，蒸蒸腾腾作作用用很很强强，气气孔孔关关闭闭，二二氧氧化化碳供应减少，碳供应减少，所以光合作用强度明显减弱。所以光合作用强度明显减弱。3 314141717时的光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。时的光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。光合速率与光照强度、时间的关系例：用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状例：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
21、同的时间后，罩内况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O O2 2最少的最少的是是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（2 2）光质）光质自然光自然光 蓝紫光蓝紫光 红光红光 黄光黄光 绿光绿光 光合作用是在酶的催化下进行的，温度直光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在接影响酶的活性。一般植物在10103535下正常进行光合作用。下正常进行光合作用。（3）影响光合速率的因素）影响光合速率的因素温度温度应用：应用：增加昼夜温差增加昼夜温差,提高农作物产量提高农作物产量光光合合作作用用速速率率CO2浓度浓度（4）影响光合速率的因素）影
22、响光合速率的因素二氧化碳浓度二氧化碳浓度规律规律:二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物，机物，在一定的浓度范围内在一定的浓度范围内,光合作用速率随光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。作用速率趋于稳定。应用：应用：通风、施用农家肥通风、施用农家肥 影响光合作用的因素影响光合作用的因素:外界外界:光强度、温度、光强度、温度、二氧化碳浓度二氧化碳浓度、矿质元素矿质元素(Mg、N、P).内部内部：色素数量：色素数量(光反应光反应)、C C5 5 含量含量(碳反应碳反应)、酶活性、酶活性.A
23、TPATP、NADPHNADPH移动方向：移动方向：移动方向：移动方向：类囊体膜类囊体膜叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质 ADP+Pi ADP+Pi、NADPNADP+移动方向：移动方向：移动方向：移动方向：叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质类囊体膜类囊体膜 离开离开碳反应的碳反应的C C3 3糖大部分被运出糖大部分被运出糖大部分被运出糖大部分被运出叶绿体外叶绿体外叶绿体外叶绿体外,转变为蔗糖转变为蔗糖转变为蔗糖转变为蔗糖.产生产生H:叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜、细胞溶胶细胞溶胶、线粒体基质线粒体基质.消耗消耗H:叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质、线粒体内膜
24、线粒体内膜.产生产生O2:叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜.消耗消耗O2:线粒体内膜线粒体内膜.光系统光系统、光系统、光系统：叶绿素蛋白质复合体叶绿素蛋白质复合体叶绿素蛋白质复合体叶绿素蛋白质复合体.发生低能发生低能 电子被光激发的反应。电子被光激发的反应。H H2 2O eO e-光系统光系统光系统光系统 植物在光照下同时进行着光合作用和需氧呼吸。植物在光照下同时进行着光合作用和需氧呼吸。6CO2+12H2O C6H12O6+6O2 +6H2O (光合作用光合作用)光能光能叶绿体叶绿体 一般光照下一般光照下测到测到的的是植物的的是植物的的表观光合速率表观光合速率.真正光合速率真正光合
25、速率 =表观光合速率表观光合速率 +呼吸速率呼吸速率 (制造或固定制造或固定)(积累积累)(黑暗黑暗)当植物的当植物的真正光合速率真正光合速率=呼吸速率时呼吸速率时,表观光合速率表观光合速率=0,植物不积累有机物植物不积累有机物,不能正常生长不能正常生长.真核生物在叶绿体中进行光合作用真核生物在叶绿体中进行光合作用,蓝细菌在质膜上进行蓝细菌在质膜上进行.C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量能量(需氧呼吸需氧呼吸)酶酶 1 1、在光合作用的碳反应过程中，没有被消耗掉、在光合作用的碳反应过程中，没有被消耗掉的是（的是（）A A、NADPH BNADPH B、RuBPRuBP
26、 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（）H H2 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
27、；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、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、COCO2 2 叶绿体叶绿体 ATPATP B B、COCO2 2 叶绿素叶绿素 ATPATP C C、COCO2 2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、COCO2 2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D5 5、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
28、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 COCO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP COATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B光合作用和呼吸作用中的化学计算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细胞呼吸反应式：细胞呼吸反应式：需氧：需氧：C C6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O 6COO 6CO2 212H12H2 2O O厌氧：厌氧：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 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