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1、第四节能量之源光与光合作用本讲稿第一页，共三十八页第四节第四节能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用一一 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构二二 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？太阳的光能又是通过什么途径进入植物体内的？本讲稿第二页，共三十八页 植物细胞为什么能捕获光能呢？植物细胞为什么能捕获光能呢？捕获光能的色素捕获光能的色素叶绿体的结构叶绿体的结构一 捕获光能的色素和结构本讲稿第三页，共三十八页为什么有些植物的叶片不是绿色的为什么有些植物的叶片不是绿色的?为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同
2、呢？本讲稿第四页，共三十八页 绿叶中会有哪些种类的色素呢？绿叶中会有哪些种类的色素呢？它们分别是什么颜色的？它们分别是什么颜色的？各种色素在绿叶的含量相同吗？各种色素在绿叶的含量相同吗？捕获光能的色素本讲稿第五页，共三十八页一一 捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构1、捕获光能的色素、捕获光能的色素 绿叶中的色素（吸收、传递和转化光能）绿叶中的色素（吸收、传递和转化光能）叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素主要吸收主要吸收红光红光和和蓝紫光蓝紫光主要吸收主要吸收蓝紫光蓝紫光色素色素叶黄素叶黄素胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b（蓝绿色）（蓝绿色）（黄绿色）（黄绿色）（橙黄色）（橙黄色
3、）（黄色）（黄色）含量约占含量约占3/4含量约占含量约占1/4P97问题探讨问题探讨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本讲稿第六页，共三十八页叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶片为什么往往是绿色的呢？本讲稿第七页，共三十八页 这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？本讲稿第八页，共三十八页外膜内膜基质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(色素色素)光合作用的场所光合作用的场所 叶绿体叶绿体类囊体类囊体基粒基粒这些囊状结构称为这些囊状结构称为类类囊体囊体，吸收光能的四，吸收光能的四种种色素色素，就分布在，就
4、分布在类类囊体的薄膜囊体的薄膜上。上。本讲稿第九页，共三十八页 叶绿体是进行光合作用的场所，它内叶绿体是进行光合作用的场所，它内部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光部巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，能的色素分子，还有许多进行光合作用所还有许多进行光合作用所必需的酶。必需的酶。光合作用的酶存在于光合作用的酶存在于哪里呢？哪里呢？本讲稿第十页，共三十八页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作用
5、的场是光合作用的场所。所。光合作用需要光合作用需要光照光照。本讲稿第十一页，共三十八页光合作用的探究历程光合作用的探究历程本讲稿第十二页，共三十八页本讲稿第十三页，共三十八页1771年（英）普里斯特利的实验年（英）普里斯特利的实验植物可以更新空气；植物可以更新空气；本讲稿第十四页，共三十八页 1864年，萨克斯年，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本讲稿第十五页，共三十八页 1864年，（德）萨克斯的实验年，（德）萨克斯的实验绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；本讲稿第十
6、六页，共三十八页 20世纪世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位年代，鲁宾和卡门（美）的同位素标记实验：素标记实验：结论：结论：光合作用产生的氧气全部来自水，而不是光合作用产生的氧气全部来自水，而不是来自来自COCO2 2。本讲稿第十七页，共三十八页年代科学家结论1648海尔蒙特 植物体生长所需要的养料主要来自于水，而不是土壤 1771普利斯特莱植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩吉尔曼氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所1939
7、鲁宾 卡门光合作用释放的氧来自水。光合作用释放的氧来自水。20世纪40年代卡尔文光合产物中有机物的碳来自光合产物中有机物的碳来自COCO2 2本讲稿第十八页，共三十八页 光合作用的概念：是指绿色植光合作用的概念：是指绿色植物通过物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把二氧化，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出并且释放出氧气氧气的过程。的过程。什么是光合作什么是光合作用呢？用呢？本讲稿第十九页，共三十八页二光合作用的原理和应用（一）光合作用的过程（一）光合作用的过程CO2 2+H2 2O (CH2O)+O2 2总反应式总反应式:包括两个阶段包括两
8、个阶段:1.光反应光反应2.暗反应暗反应叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体光光光光本讲稿第二十页，共三十八页本讲稿第二十一页，共三十八页暗反应暗反应本讲稿第二十二页，共三十八页色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶CH2OCO2吸收吸收光解光解能能固定固定还原还原酶酶光反应光反应暗反应暗反应 光合作用的过程光合作用的过程本讲稿第二十三页，共三十八页注意注意:光反应和暗反应是一个整光反应和暗反应是一个整体体,二者紧密联系二者紧密联系,缺一不可缺一不可。光。光反应是暗反应的基础，光反应阶反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量段为暗反应阶段提供能量
9、（ATP）和还原剂和还原剂H，暗反应暗反应阶段产生的阶段产生的ADP和和Pi为光反应为光反应阶段合成阶段合成ATP提供原料。提供原料。本讲稿第二十四页，共三十八页过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较光反应阶段暗反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类囊状薄膜叶绿体类囊状薄膜叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素和酶光、色素和酶ATPATP、H H、多种酶、多种酶光能转变成光能转变成ATP中中活跃的化学活跃的化学能能ATP中中活跃的化学能变成有机活跃的化学能变成有
10、机物稳定的化学能物稳定的化学能 光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供H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2H2O4H+O2合成合成ATP ADP+Pi 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 H本讲稿第二十五页，共三十八页三三 光合作用原理的应用光合作用原理的应用（1 1）影响光合作用的因素）影响光合作用的因素COCO2 2、水份、光照的长短与强弱、光的成分、水份、光照的长短与强弱、光的成分、温度温度,矿质元素矿质
11、元素 等等（2 2）提高农作物）提高农作物光合作用强度光合作用强度的措施的措施1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提高、适当提高COCO2 2浓度浓度4 4、适当提高温度、适当提高温度5 5、合理灌溉、合理灌溉2 2、合理密植、合理密植本讲稿第二十六页，共三十八页 影响光能利用率的因素在生产中的应用：影响光能利用率的因素在生产中的应用：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：间种、套种合理密植：
12、间种、套种)1、光照强度、光质、光照强度、光质2、CO2浓度浓度3、温度、温度4、矿质元素（、矿质元素（合理施肥）合理施肥）5、水（、水（合理灌溉）合理灌溉）本讲稿第二十七页，共三十八页光合作用的重要意义 包括人类在内的包括人类在内的几乎几乎所有生物的生存提所有生物的生存提供了供了物质来源和能量来源物质来源和能量来源 维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对稳定稳定 促进生物进化促进生物进化 从物质转变和能量转变的过程来看，从物质转变和能量转变的过程来看，光合作用光合作用是生物界是生物界最基本最基本的物质代谢和能的物质代谢和能量代谢量代谢本讲稿第二十八页，共三十八页
13、化能合成作用 自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有色素，不能进行光合作用，但是能够没有色素，不能进行光合作用，但是能够体外环境中某些无机物释放的能量来制造体外环境中某些无机物释放的能量来制造有机物，这种合成作用，叫做有机物，这种合成作用，叫做化能合成作化能合成作用。用。本讲稿第二十九页，共三十八页C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶O2、C6H12O6CO2关于光合作用和呼吸作用的关系关于光合作用和呼吸作用的关系:CO2 2+H2 2O (CH2O)+O2 2光光光光叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体本讲稿第三十页，共三十八页绿色植物在
14、光下：光合作用、呼吸作用都进行；氧气释放量（氧气释放量（CO2吸收量、葡萄糖生产量）吸收量、葡萄糖生产量）=光合量光合量-呼吸量呼吸量在暗处或植物体的非绿色部分：只进行呼吸作用；氧气吸收量（氧气吸收量（CO2释放量、葡萄糖消耗量）释放量、葡萄糖消耗量）=呼吸量呼吸量本讲稿第三十一页，共三十八页巩固练习1、光合作用中，糖类是在、光合作用中，糖类是在 阶段形成的，阶段形成的，O2是在是在 阶段形成的，阶段形成的，ATP是在是在 阶段形成的。阶段形成的。2、某科学家用含有、某科学家用含有14C的的CO2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C原子，这种原子，这种C原子的转移途径是（原子的转移途径是（）
15、A、CO2 叶绿体叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素叶绿素 ATP C、CO2 乙醇乙醇 糖类糖类 D、CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应D返回返回本讲稿第三十二页，共三十八页3、在光合作用中，需消耗、在光合作用中，需消耗ATP的是（的是（）A、三碳化合物的还原、三碳化合物的还原 B、CO2的固定的固定 C、水在光下分解、水在光下分解 D、叶绿素吸收光能叶绿素吸收光能4、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物质、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物质是（是（）A、H和和ATP B、H和和O2C、O2和和ATP D、H和和H2OAA返回返回本讲稿第三十三
16、页，共三十八页5、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有18O的水中，过一段时的水中，过一段时间后，分析间后，分析18O放射性标记，最先（放射性标记，最先（）A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B、在植物体内的淀粉中发现、在植物体内的淀粉中发现C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现 6、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、光能、光能 ATP 葡萄糖葡萄糖 B、光能、光能 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖
17、 C、光能、光能 CO2 葡萄糖葡萄糖D、光能、光能 葡萄糖葡萄糖 淀粉淀粉 DA返回返回本讲稿第三十四页，共三十八页 【例题【例题1 1】测定植物光合作用的速率，最简单有效】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：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成光反】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应应,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
18、.淀粉的形成淀粉的形成 C.C.氧气的释放氧气的释放 D.CO D.CO2 2的吸收量的吸收量本讲稿第三十五页，共三十八页7、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午、光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（这是由于（）A、水分产生的、水分产生的H数量不足数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的、叶绿体利用的光能合成的ATP不足不足 C、空气中、空气中CO2量相对增多，而起抑制量相对增多，而起抑制 作用作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少、暗反应中三碳化合物产生的量太少8、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是、下列措
19、施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）A、增大、增大O2浓度浓度 B、增大、增大CO2浓度浓度 C、增强光照、增强光照 D、调节室温、调节室温DA返回返回本讲稿第三十六页，共三十八页例例3 3将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在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，一定条件下不给光照，COCO2 2的含量每小时增加的含量每小时增加8mg8mg，给，给予充足光照后，容器内予充足光照后，容器内COCO2 2的含量每小时减少的含量每小时减少36mg36mg，若，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg30mg，请回答：请回答：（1
20、1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度）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量是）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是mgmg。（3 3）若一昼夜中先光照）若一昼夜中先光照4 4小时，接着放置在黑暗情小时，接着放置在黑暗情况下况下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
21、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。本讲稿第三十七页，共三十八页 9、下图是一个研究光合作用过程的实验，、下图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入实验前溶液中加入ADP，磷酸盐、叶绿，磷酸盐、叶绿体等，实验时按图示控制进行，并不断体等，实验时按图示控制进行，并不断测定有机物合成率，用此数据绘成曲线。测定有机物合成率，用此数据绘成曲线。请你用已学的光合作用知识，请你用已学的光合作用知识，解释曲线解释曲线形成的原因。形成的原因。A B 有机物合成率CD光照、光照、无无CO2黑暗、有黑暗、有CO2时间时间（1）AB （2）BC段段 （3）CD段段因为没有因为没有CO2，只进，只进行光反应，行光反应，所以无有机所以无有机物积累物积累因为因为AB段为暗反应提供了段为暗反应提供了ATP和和H，加之，加之CO2供给，暗反应能够进供给，暗反应能够进行，有行，有 机物合成率上升机物合成率上升因无光不能进因无光不能进行光反应，随行光反应，随着光反应产物着光反应产物的消耗，暗反的消耗，暗反应逐渐减弱，应逐渐减弱，有机物合成率有机物合成率逐渐降低逐渐降低返回返回本讲稿第三十八页，共三十八页