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1、第二节第二节 光合作用光合作用 连云港 灌南县第二中学 许艳 高文娟学习目标：学习目标：1、说出对光合作用的认识过程。、说出对光合作用的认识过程。2、举例说出主要的光合色素。、举例说出主要的光合色素。3、概述光合作用的过程。、概述光合作用的过程。4、举例说出影响光合作用的环境因素。、举例说出影响光合作用的环境因素。图图A A图图B B图图C C图图D D干燥土壤干燥土壤 90.8kg90.8kg小柳树小柳树 2.25kg2.25kg只用雨水浇灌只用雨水浇灌五年后柳树长大五年后柳树长大 土壤烘干后称重土壤烘干后称重1648165316481653年年(比利时比利时)海尔蒙特海尔蒙特实验前实验前实
2、验后实验后变化变化土壤干重土壤干重90.800kg90.743kg-0.057kg柳柳 树树2.25kg76.70kg+74.75kg回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜1231、蜡烛易熄灭、小、蜡烛易熄灭、小白鼠易窒息而死。白鼠易窒息而死。2 2、蜡烛不容易熄灭。、蜡烛不容易熄灭。3 3、小白鼠不易窒息、小白鼠不易窒息而死。而死。结论结论?植物吸收了“固定空气”,放出了“活命气体”即:植物能更新空气!1771年，(英）普里斯特利(Joseph Priestley)的
3、实验 1779年,荷兰科学家-金鱼藻实验思考思考:为什么选择金鱼藻作为实验材料为什么选择金鱼藻作为实验材料?回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜1864年，(德）萨克斯(J.Von Sachs)的实验 回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜2、让叶片中的、让叶片中的淀粉淀粉消耗掉或转移消耗掉或转移 实验是否设置了对照,实验中单一变量是什么?实验中哪些处理用于排除干扰?本实验得出的结论是？1 1、实验为空白对照，单一变量为光照、实验为空白对照，单一变量为光照2、植物光合作用需要光照、植物光合作用需要光照?(
4、现在现在我们认为是不能够得出这个结论的我们认为是不能够得出这个结论的)结论：结论：1 1、植物光合作用产生了淀粉；、植物光合作用产生了淀粉；回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜1880年，(美）恩吉尔曼(G.Engelmann)的实验 黑暗中黑暗中,无空气无空气极极细细光光束束光照下光照下,无空气无空气水绵结构水绵结构回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜1、为什么水绵是合适的实验材料？、为什么水绵是合适的实验材料？2、他是如何控制实验条件的？、他是如何控制实验条件的？3、他是如何对照的？、他是如何对照的
5、？水绵具有细而长的叶绿体，便于观察水绵具有细而长的叶绿体，便于观察选用黑暗、无空气的环境：选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线和氧气排除环境中光线和氧气的影响的影响选用极细的光束，并用好氧细菌检测：选用极细的光束，并用好氧细菌检测：准确判断释放准确判断释放氧气的部位氧气的部位此实验在设计上有什么巧妙之处？此实验在设计上有什么巧妙之处？自身对照自身对照回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜 恩吉尔曼的实验结果是什么？得出此结论的理由是什么？恩吉尔曼的实验结果是什么？得出此结论的理由是什么？结论：结论：结论：结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植
6、氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。因为好氧细菌只集中在叶绿物进行光合作用的场所。因为好氧细菌只集中在叶绿体受光部位的周围。体受光部位的周围。1930年（美）鲁宾年（美）鲁宾(S.Ruben)和卡门（和卡门（M.Kamaen)用氧的同位素用氧的同位素18O分别标记分别标记H2O和和CO2,使它分别成为使它分别成为H218O和和C18O2。进行两组光合作用的实验。进行两组光合作用的实验：CO2C18O218O2O2H218OH2O绿色植物绿色植物（如小球（如小球（如小球（如小球 藻）藻）藻）藻）结论：光合作用释放的O2全部来自于H2O回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开
7、光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜回眸历史回眸历史 解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜解开光合作用之谜光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获不同种色素的作用是否相同呢？不同种色素的作用是否相同呢？绿色植物的光合作用是在叶绿体绿色植物的光合作用是在叶绿体中进行，叶绿体中的色素具有吸中进行，叶绿体中的色素具有吸收光能的作用。那么，叶绿体中收光能的作用。那么，叶绿体中究竟有几种色素？怎么才能把它究竟有几种色素？怎么才能把它们提取和分离出来呢？下面我们们提取和分离出来呢？下面我们通过实验来说明通过实验来说明光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获一、实验原理一、实验原理1.叶
8、绿体中的色素能溶解在丙酮（有机溶剂，叶绿体中的色素能溶解在丙酮（有机溶剂，酒精、汽油、苯、石油醚等）中，所以用酒精、汽油、苯、石油醚等）中，所以用丙酮可提取叶绿体中色素。丙酮可提取叶绿体中色素。2.色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上溶解度低的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散得慢，因而可用的扩散得慢，因而可用层析液将不同的色层析液将不同的色素分离素分离。光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获实验步骤：实验步
9、骤：1 15 52 26 63 34 4光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获实验关键实验关键1.选材时应注意选择选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿鲜嫩、色浓绿、无浆汁的、无浆汁的叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。2.画滤液细线时应以画滤液细线时应以细、齐、直细、齐、直为标准，重复为标准，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复2-3次。次。3.层析时不要让滤液细线触及层析液层析时不要让滤液细线触及层析液。光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获叶绿体中色素的提取和分离光合色素与光能的
10、捕获光合色素与光能的捕获 光照到物体表光照到物体表面后，该物体又将面后，该物体又将这种颜色的光反射这种颜色的光反射出来，就是我们所出来，就是我们所见到的颜色。对植见到的颜色。对植物而言，除了部分物而言，除了部分橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部分绿光被反射外，分绿光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。积极思维积极思维恩吉尔曼实验的结果恩吉尔曼实验的结果分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？叶绿体中的色素对不同波
11、长的吸收的强度不同，叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，主要吸收主要吸收红光红光与与蓝紫光蓝紫光，几乎不吸收，几乎不吸收绿光绿光 实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素a a和和和和b b在蓝光和红光在蓝光和红光在蓝光和红光在蓝光和红光部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝部分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。积极思维积极思维叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素b b叶黄素叶黄
12、素(蓝绿色）蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）（含量占（含量占3/43/4）（含量占（含量占1/41/4）外外膜膜内内膜膜基基质质基基粒粒叶绿体中的色素叶绿体中的色素叶绿体结构模式图叶绿体结构模式图(色色素素)胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素a a（光反应酶、（光反应酶、光反应场所）光反应场所）（暗反应酶、（暗反应酶、暗反应场所）暗反应场所）光合作用场所一定是叶绿体吗？光合作用场所一定是叶绿体吗？光合作用的场所光合作用的场所 叶绿体叶绿体CO2O2叶绿体叶绿体光合作用图解光合作用图解H2O有机物有机物阳光阳光光合作用的过程光反应阶段与暗反应阶段的比较光反应阶段与暗反应
13、阶段的比较项目项目光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段区区别别场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量转化转化囊状结构的囊状结构的薄膜上薄膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中需需光、色素和酶光、色素和酶不需不需光、色素光、色素;需需多种酶多种酶光能光能转变为转变为ATP中中活泼活泼的化学能的化学能ATP中中活泼的化学能活泼的化学能转化为糖转化为糖类等有机物中类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能水的光解：水的光解：H2O光光H+O2光光ADP+PiATP酶酶CO2的固定：的固定：CO2+C52C3C3的还原：的还原：2C3（CH2O）H，ATP酶ATPADP+Pi酶酶联联 系系1、光反应是暗反应
14、的基础，光反应为暗反应的进行提供、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供H和和ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成合成ATP的原料的原料ADP和和Pi3、两者两者相互独立又同时进行相互独立又同时进行，相互制约又密切联系相互制约又密切联系光合作用的过程总结：1.光合作用的概念（1）什么是光合作用？）什么是光合作用？绿色植物通过叶绿体吸收光能，将绿色植物通过叶绿体吸收光能，将CO2和和H2O合成为有机物并释放出合成为有机物并释放出O2，同时，同时也将太阳能转化为化学能储存在糖类和其也将太阳能转化为化学能储存在糖类和其他有
15、机物中，这一过程称为光合作用。他有机物中，这一过程称为光合作用。光合作用的过程2.光合作用的反应式、实质（2）反应式）反应式（3）实质）实质光能光能 化学能化学能无机物无机物 有机物有机物教学目标巩固教学目标巩固教学目标巩固教学目标巩固 D D3、给一株正在进行光合作用的大豆供给、给一株正在进行光合作用的大豆供给CO2，则一段时则一段时间后间后C存在于存在于（）A.淀粉淀粉B.脂肪脂肪C.氨基酸氨基酸D.以上三项都有以上三项都有141、光反应中，、光反应中，ATP和和O2的产生都离不开的产生都离不开（）A.水和水和CO2B.色素和色素和CO2C.水、光能、水、光能、CO2D.水、色素、光能水、
16、色素、光能2、光合作用过程中，能量流动的大致途径是、光合作用过程中，能量流动的大致途径是（）A.光光色素色素（CH2O）B.光光色素色素ADP（CH2O）C.光光色素色素ATP（CH2O）D.光光ADPATP（CH2O）C CD D14光合作用的过程影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素一、光一、光光照强度对光合作用的影响光照强度对光合作用的影响解题思路：解题思路：利用利用光合作用的模型光合作用的模型分析分析光强（自变量）光强（自变量）和光合强度（因变量）的关系。和光合强度（因变量）的关系。分析过程：分析过程：光能光能活跃化学活跃化学能能（ATP）稳定化学能稳定化学能（有机物）（有机物）
17、ADP+PiH2OO2+HC3有机物有机物ATP光光光光能量：能量：物质：物质：光反应光反应例例1：植物的新陈代谢受外部环境因子（如光、温度）：植物的新陈代谢受外部环境因子（如光、温度）和内部因子（如激素）的影响，研究内、外因子对和内部因子（如激素）的影响，研究内、外因子对植物生命活动的影响具有重要意义。植物生命活动的影响具有重要意义。（1）右图表示野外松树（阳生植物）右图表示野外松树（阳生植物）光合作用强度与光照强度的关系。光合作用强度与光照强度的关系。其中的纵坐标表示松树整体表其中的纵坐标表示松树整体表现出的吸收现出的吸收CO2和释放和释放CO2量的状况。请分析回答：量的状况。请分析回答：
18、当光照强度为当光照强度为b时，光合作用强度时，光合作用强度。不能。光照强度为不能。光照强度为a时，光合作用形成的有机物和呼吸时，光合作用形成的有机物和呼吸作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此，作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此，从全天看，消耗大于积累，植物不能正常生长。从全天看，消耗大于积累，植物不能正常生长。最高最高光照强度为光照强度为a时，光合作用吸收时，光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出的量等于呼吸作用放出CO2的量。的量。如果白天光照强度较长时期为如果白天光照强度较长时期为a，植物能不能正常生长？为什么？，植物能不能正常生长？为什么？如将该曲线改绘为人参（
19、阴生植物）光合作用强度与光照强度关系的曲线，如将该曲线改绘为人参（阴生植物）光合作用强度与光照强度关系的曲线，b点的位置应如何移动，为什么？点的位置应如何移动，为什么？左移，与松树比较，人参光合作用强度达到最高点时，左移，与松树比较，人参光合作用强度达到最高点时，所需要的光照强度比松树低。所需要的光照强度比松树低。限制限制cf和和fd段光合作用强度的因子分别是？段光合作用强度的因子分别是？光强、光强、CO2浓度浓度影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素二、二、CO2对光合作用的影响对光合作用的影响解题思路：解题思路：利用利用光合作用的模型光合作用的模型分析分析CO2浓度浓度（自变量）和光
20、合强度（因变量）的关系。（自变量）和光合强度（因变量）的关系。分析过程：分析过程：H2C3有机物有机物ATPC5固定固定还还原原CO2生产上提高生产上提高CO2化碳的措施主要有？化碳的措施主要有？1、保证田间植物通风。、保证田间植物通风。2、施用农家肥。、施用农家肥。3、在大棚中经常使用二氧化碳生发器，施用干冰，、在大棚中经常使用二氧化碳生发器，施用干冰，或混养家禽、家畜等。或混养家禽、家畜等。影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素例例1 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C02条件下。条件下。如果将环境中如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时
21、叶肉细胞内的含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、化合物、C5化合物和化合物和ATP含量的变化情况依次是含量的变化情况依次是 A.上升；下降；上升上升；下降；上升 B.下降；上升；下降下降；上升；下降 C.下降；上升；上升下降；上升；上升 D.上升；下降；下降上升；下降；下降 解析解析从光合作用的反应过程进行分析：在光合作用过程从光合作用的反应过程进行分析：在光合作用过程中，中，C02参与暗反应，参与暗反应，C02与与C5化合物结合，生成两个化合物结合，生成两个C3化合化合物，当物，当C02突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合化合物的
22、含量上升和物的含量上升和C3化合物含量下降。而化合物含量下降。而C3化合物的减少，又化合物的减少，又使暗反应中使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的提供的ATP量也减少，使细胞中量也减少，使细胞中ATP含量上升。含量上升。答案答案 C影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素三、温度对光合作用的影响三、温度对光合作用的影响实质：温度影响实质：温度影响暗反应暗反应（酶促反应）（酶促反应）在生产上应用：在生产上应用：在大棚生产中常常采用在大棚生产中常常采用白天适当升温白天适当升温（保证光合作（保证光合作用正常进行，用正常进行，晚上适当
23、降温晚上适当降温（降低呼吸酶的活性）。（降低呼吸酶的活性）。例例4、下图表示在、下图表示在10000勒克司光照下某植物的呼吸量与勒克司光照下某植物的呼吸量与光合量随环境温度而发生，据图回答问题：光合量随环境温度而发生，据图回答问题：（1）从图中可）从图中可以看出，叶绿体以看出，叶绿体内的酶与呼吸酶内的酶与呼吸酶相比相比。最适温度低最适温度低影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素（2）最有利于该植物有机物积累的温度为）最有利于该植物有机物积累的温度为。此时图中显示出的净产量为此时图中显示出的净产量为。（3）温度为）温度为40度时该植物的代谢情况为度时该植物的代谢情况为。（4）从图中关系谈一
24、谈夏季中午时蒸腾作用的益处：）从图中关系谈一谈夏季中午时蒸腾作用的益处：。350.2mol的的CO2光合量等于呼吸量。光合量等于呼吸量。蒸腾作用降低叶片的温度蒸腾作用降低叶片的温度,有利于光合作用。有利于光合作用。影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素（1 1）N N：是各种酶以及：是各种酶以及NADPNADP+和和ATPATP的重要组的重要组 成成分，叶绿素中也有成成分，叶绿素中也有N N元素。元素。四、矿质元素对光合作用的影响（2）P：是叶绿体膜、：是叶绿体膜、NADP+和和ATP的重要组的重要组成成分。成成分。（3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块：在合成糖类，以及将其运输到
25、块根、块茎和种子等器官过程中起作用。茎和种子等器官过程中起作用。（4）Mg：叶绿素的重要组成成分。：叶绿素的重要组成成分。影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素知识海洋知识海洋知识海洋知识海洋1、延长光照时间增加光照强度、延长光照时间增加光照强度2、提高二氧化碳浓度、提高二氧化碳浓度增施有机肥料，利增施有机肥料，利用微生物分解有机物用微生物分解有机物产生二氧化碳产生二氧化碳直接施放贮存在直接施放贮存在钢瓶中的二氧化碳钢瓶中的二氧化碳点煤球炉点煤球炉3、适宜的温度：、适宜的温度：保持昼夜温差保持昼夜温差 光合作用受光照光合作用受光照强强度、度、COCO2 2浓浓度、温度等影度、温度等影响，
26、响，图图中中4 4条曲条曲线线（a a、b b、c c、d d）为为不同光照不同光照强强度和不同度和不同COCO2 2浓浓度下，度下，马铃马铃薯薯净净光合速率随温度光合速率随温度变变化的曲化的曲线线。a a光照非常弱，光照非常弱，COCO2 2很少（很少（远远小于小于0.03%0.03%）；）；b b适当遮适当遮荫荫（相当于全光照的（相当于全光照的1/251/25）COCO2 2浓浓度度为为0.03%0.03%，c c全光照（晴天不遮全光照（晴天不遮荫荫），COCO2 2浓浓度度为为0.03%0.03%；d d全光照，全光照，COCO2 2浓浓度度为为1.22%1.22%。请请据据图图回答：（
27、回答：（1 1）随着光照）随着光照强强度和度和COCO2 2浓浓度的度的提高，植物光合作用（以提高，植物光合作用（以净净光合速率光合速率为为指指标标）最适温度的最适温度的变变化化趋势趋势是是 。（2 2）当曲）当曲线线b b净净光合速率降光合速率降为为零零时时，真光合，真光合速率是否速率是否为为零？零？为为什么？什么？（3 3）在大田作物管理中，采取下列哪些措）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高施可以提高净净光合速率？（光合速率？（）A A 通通风风 B B 增施有机肥增施有机肥 C C 延延长长生育期生育期 D D 施碳酸施碳酸氢铵氢铵高考回顾高考回顾 解析由题中坐标图可知，随光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用最适温度的变化逐渐提高。因为b为适当遮荫（有光），CO2浓度为003（有原料），呼吸作用仍在进行，所以，当曲线b净光合速率为零时，代表光合速率等于呼吸速率，真光合速率并不为零。在生产实践中，采取通风、施肥等措施均可提高作物净光合速率。答案（1）逐渐提高（2）不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零（3）ABD