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1、第第五五章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第5.4.15.4.1节节捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构本本节目目标 01捕获光能的色素捕获光能的色素叶绿体的结构和功能叶绿体的结构和功能 02课堂导入课堂导入1 植物工厂的植物工厂的LEDLED灯都灯都是做成是做成全红、全蓝、红蓝全红、全蓝、红蓝组合组合三种形式。三种形式。课堂导入课堂导入1植物工厂在人工精密控制光照、温度、植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳湿度、二氧化碳浓浓度和度和营营养液成分等条养液成分等条件下，生件下，生产产蔬菜和其他植物。有的植物蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠工厂完全依靠LEDLED
2、灯等人工光源，其中灯等人工光源，其中常常见见的是的是红红色、色、蓝蓝色和白色的光源。色和白色的光源。讨论：讨论：1.1.靠人工光源生靠人工光源生产产蔬菜有什么好蔬菜有什么好处处？2.2.为为什么要控制二氧化碳什么要控制二氧化碳浓浓度、度、营营养液成分和温度等条件养液成分和温度等条件？用人工光源可以避免由于自然用人工光源可以避免由于自然环境中光照境中光照强度不足度不足导致光合作致光合作用用强度低而造成的减度低而造成的减产。同。同时，人工光源的，人工光源的强度和不同色光是度和不同色光是可以可以调控的，可以根据植物生控的，可以根据植物生长的情况的情况进行行调节，以使蔬菜，以使蔬菜产量达到最大。量达到
3、最大。二氧化碳二氧化碳浓度、度、营养液和温度是影响植物生养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要的重要外部条件，因此要进行控制，以便行控制，以便让植物达到最佳的生植物达到最佳的生长状状态。光合作用光合作用是是唯一唯一能能够捕捕获和和转化光能化光能的生物学途径。因的生物学途径。因此，有人称此，有人称光合作用是光合作用是地球上地球上最重要的化学反最重要的化学反应在自然界，在自然界，万物生万物生长靠太阳靠太阳。太阳光太阳光能的能的输入、捕入、捕获和和转化化是生物圈得以是生物圈得以维持运持运转的的基基础。叶片叶片作作为高等植物高等植物进行光合作用的行光合作用的主要器官主要器官通常都是通常都是绿色
4、的，色的，说明含明含绿色色素。色色素。捕获光能的色素和结构捕获光能的色素和结构正常正常的的绿色玉米色玉米幼苗幼苗可以生可以生长白化玉米幼苗白化玉米幼苗，待种子中待种子中储存的存的养分耗尽就会死养分耗尽就会死去。去。植物捕植物捕获光能依靠特定的光能依靠特定的物物质和和结构：构：叶片中的色素叶片中的色素叶片中的叶片中的色素色素有哪些有哪些种类种类，含量含量又是多少呢？又是多少呢？作用作用是什么？是什么？探究实践绿叶中色素的提取与分离提取色素要注意什么？提取色素要注意什么？1.1.破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。2.2.保证色素的结构和活性不被破坏。保证色素的结构
5、和活性不被破坏。3.3.使色素溶解于试剂中。使色素溶解于试剂中。探究实践绿叶中色素的提取与分离提取色素的原理：提取色素的原理：叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶叶绿体中的色素属于脂溶性色素，不溶于水，于水，易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂，因此可用无水乙醇，因此可用无水乙醇等有机溶剂来提取。等有机溶剂来提取。无水乙醇无水乙醇1.1.色素提取时所用试剂及作用？色素提取时所用试剂及作用？2.2.菠菜叶放置菠菜叶放置24-3624-36小时的原因？小时的原因？3.3.研磨时应注意什么？原因为何？研磨时应注意什么？原因为何？色素提取色素提取探究实践绿叶中色素的提取与分离1.1.色素提取时所用试剂及作用？色
6、素提取时所用试剂及作用？无水乙醇：溶解色素；二氧化硅：使研磨更加充分；无水乙醇：溶解色素；二氧化硅：使研磨更加充分；碳酸钙：保护色素免于被破坏。碳酸钙：保护色素免于被破坏。2.2.菠菜叶放置菠菜叶放置24-3624-36小时的原因？小时的原因？防止水分过多影响提取效果。防止水分过多影响提取效果。3.3.研磨时应注意什么？原因为何？研磨时应注意什么？原因为何？迅速且充分。无水乙醇易挥发，保证色素释放的更加迅速且充分。无水乙醇易挥发，保证色素释放的更加充分且挥发量少。充分且挥发量少。用用单层尼尼龙布布过滤，过滤叶叶脉脉及及二二氧氧化化硅硅等等并并且且不吸附色素。不吸附色素。收集收集滤液液,封口封口
7、。盛放盛放滤液的液的试管用管用橡胶塞塞橡胶塞塞紧，防止防止无水乙醇的无水乙醇的挥发画画滤滤液液细线细线剪两角剪两角干燥的干燥的铅笔笔线要求：要求：细、直直、齐 ；重重复复2323次次为了了积累更多的累更多的色素，使分离后色素，使分离后的色素的色素带更明更明显使使层析析液液在在滤纸条上条上扩散得快。散得快。避免避免边缘效效应，使使层析液同步到析液同步到达达细线探究实践绿叶中色素的提取与分离分离色素的方法：分离色素的方法：纸层析法纸层析法 层析法是利用待分离物质中不同组分的某些理化性质的差异层析法是利用待分离物质中不同组分的某些理化性质的差异而建立起来的一种分离技术。而建立起来的一种分离技术。分离
8、色素的原理：分离色素的原理：绿叶中的色素绿叶中的色素不只有一种不只有一种，它们都能，它们都能溶解在层析液溶解在层析液中，但不同的中，但不同的色素溶解度不同。色素溶解度不同。溶解度高溶解度高的随层析液在滤纸上的随层析液在滤纸上扩散得快扩散得快；反之；反之则慢。这样，绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分开。则慢。这样，绿叶中的色素就随着层析液在滤纸上的扩散而分开。色素分离色素分离原理：原理：溶解度高的色素随溶解度高的色素随层析液在析液在滤纸上上扩散得快散得快;反之，反之，则慢。慢。特特别注意：注意：层析液不能没及析液不能没及滤液液线层析液层析液培养皿培养皿防防止止色色素素溶溶解解在在层析析液
9、液中中，无无法法分离分离层析液析液为有毒性有毒性的的挥发性物性物质叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素类胡萝卜素（含量约（含量约（含量约（含量约3/43/43/43/4）（含量约（含量约（含量约（含量约1/41/41/41/4）叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素a a a a（蓝绿色）（蓝绿色）（蓝绿色）（蓝绿色）叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素b b b b（黄绿色）（黄绿色）（黄绿色）（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）叶黄素（黄色）绿绿叶叶中中的的色色素素结果分析结果分析色素分布：叶绿体色素分布：叶绿
10、体功能：功能：吸收、传递、转换光能吸收、传递、转换光能捕获光能的色素色素分离的其他方法色素分离的其他方法:色素种色素种类颜色色含量含量溶解度溶解度胡胡萝卜素卜素橙黄色橙黄色最少最少最高最高叶黄素叶黄素黄色黄色较少少较高高叶叶绿素素a蓝绿色色最多最多较低低叶叶绿素素b黄黄绿色色较多多最低最低实验结果实验结果绿叶中色素的提取与分离实验的异常现象分析异常现象异常现象原因原因收集到的收集到的滤液绿色滤液绿色过浅过浅未加石英砂未加石英砂(二氧化硅二氧化硅)，研磨不充分，研磨不充分使用放置数天的菠菜叶，滤液色素使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素叶绿素)太少太少一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低一次加
11、入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：正确做法：分次加入少量无水乙醇分次加入少量无水乙醇)未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏滤纸条色滤纸条色素带重叠素带重叠滤液细线不直滤液细线不直滤液细线过粗滤液细线过粗滤纸条滤纸条无色素带无色素带忘记画滤液细线忘记画滤液细线滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中层析液中 花青素，是自然界一类广泛存在花青素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素。水果、于植物中的水溶性天然色素。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分
12、与之有关。在植物细胞液泡不同与之有关。在植物细胞液泡不同pH pH 条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现条件下，花青素使花瓣、叶片等呈现五彩缤纷的颜色。五彩缤纷的颜色。1、在绿叶中色素的提取和分离实验中、在绿叶中色素的提取和分离实验中,扩散速度最快的色素是扩散速度最快的色素是()A.叶绿素叶绿素a B.叶绿素叶绿素b C.胡萝卜素胡萝卜素 D.叶黄素叶黄素2、在叶绿体提取和分离试验中，特别要注意不能让层析液没及滤液细、在叶绿体提取和分离试验中，特别要注意不能让层析液没及滤液细线，原因是（线，原因是（）A.滤纸条上的集中色素不能扩散滤纸条上的集中色素不能扩散 B.色素沿滤纸条的扩散速度太慢，色素分离
13、不明显色素沿滤纸条的扩散速度太慢，色素分离不明显 C.层析液妨碍色素的溶解层析液妨碍色素的溶解 D.色素被层析液溶解不能向上扩散色素被层析液溶解不能向上扩散如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是()A研磨时加入CaCO3会破坏叶绿素B层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液C在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作D实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b不同色素对光的吸收差异可可见见光光光光谱谱 光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长光是一种电磁波，分为可见光和不可见光。可见光的波长是是400-760nm400-760
14、nm。不同波长的光，颜色不同。不同波长的光，颜色不同。叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光 阳阳光光是是由由不不同同波波长的的光光组成成组合合成成的的复复合合光光，在在穿穿过三三棱棱镜时，不不同同波波长的的光光会会分分散散开开，形形成成不不同同颜色色的的光光带，称称为光光谱。这4种色素吸收的光种色素吸收的光波波长有差有差别，但是，但是都可以用于光合作用都可以用于光合作用。一般条件下，光合作用所利用的光都是一般条件下，光合作用所利用的光都是可可见光光分分别让不不同同颜色色的的光光照照射射色色素素溶溶液液就就可可以以得得到到色色素素溶溶液的吸收光液的吸收光谱。叶叶绿
15、素素a和叶和叶绿素素b主要吸收主要吸收蓝紫光和紫光和红光光胡胡萝卜素和叶卜素和叶黄黄素主要吸收素主要吸收蓝紫光紫光植物工厂里植物工厂里为什么不用什么不用绿光作光作为光源？光源？绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线不能被色素吸收，因此无法用于光合作用制造有机物。这四种色素吸收的光波四种色素吸收的光波长有差有差别，但，但都可以用于光合作，都可以用于光合作，这些些色素存在色素存在细胞中的什么位置呢胞中的什么位置呢？特特别注注意意：因因为叶叶绿素素对绿光光吸吸收收最最少少，绿光光被被反反射射回回来来，所以所以叶片才呈叶片才呈现绿色色。叶叶绿体的体的结构适用于构适用于进行光合作用行光合作用类囊体薄膜上囊
16、体薄膜上叶叶绿体体结构构类囊体类囊体外膜外膜内膜内膜基粒基粒叶叶绿绿体体由由双双膜膜包包被被，内内部部有有许许多多基基粒粒。每每个个基基粒粒都都由由一一个个个个圆圆饼饼状状的的囊囊状状结结构构堆堆叠叠而而成成，这这些些囊囊状状结结构构称之为称之为类囊体类囊体。吸吸收收光光能能的的4种种色色素素和和光光合合作作用用所所需需的的酶酶就就分分布布在在类类囊囊体体的的薄薄膜膜上上，基基粒与基粒之间粒与基粒之间充满了充满了基质基质。叶叶绿体体内内有有如如此此众众多多的的基基粒粒和和类囊囊体体，极大的极大的扩展了受光面展了受光面积。类囊体薄膜上分布着囊体薄膜上分布着色素色素类囊体薄膜上和囊体薄膜上和叶叶绿
17、体基体基质分布分布光合作用所需要光合作用所需要的的酶叶叶绿体的功能体的功能将水将水绵和需氧和需氧型型细菌放在菌放在没没有空气有空气的的黑暗黑暗小室内小室内极极细的的光光束束放放置置光光下下用透用透过三棱三棱镜的光照射水的光照射水绵临时装片，装片，发现大量的大量的需氧型需氧型细菌聚集菌聚集在在红光和光和蓝紫光紫光区域。区域。讨论：1.恩格恩格尔尔曼的第曼的第1个个实验实验的的结论结论是什是什么？么？氧氧气气是是叶叶绿体体释放放出出来来的的，叶叶绿体体是是绿色色植植物物进行行光光合合作作用用的的场所所2.恩格恩格尔尔曼在曼在选选材材实验设计实验设计上有什么巧妙之上有什么巧妙之处处？1.实验材材料料
18、的的选择妙妙：水水绵，不不仅具具有有细而而长的的带状状叶叶绿体，而且呈螺旋体，而且呈螺旋带状分布在状分布在细胞中，便于胞中，便于观察察2.2.排排出出干干扰的的方方法法妙妙：没没有有空空气气的的黑黑暗暗环境境排排出出了了环境境中中氧气和光的干氧气和光的干扰3.3.观测指指标的的设计妙妙：通通过需需养养细菌菌的的分分布布进行行检测，从从而能而能够准确地判断出准确地判断出释放氧气的部位放氧气的部位4.4.实验对照照的的设计妙妙：用用极极细的的光光束束点点投投射射，叶叶绿体体上上课分分为获得得光光照照部部位位和和无无光光照照部部位位，相相当当于于一一组对照照实验，进行行黑黑暗暗条条件件下下局局部部光
19、光照照和和完完全全暴暴露露在在光光下下的的对照照实验，明确明确实验结果是由光照引起的。果是由光照引起的。3.在第在第2 2个个实验中，大量的需氧中，大量的需氧细菌聚集在菌聚集在红光和光和蓝紫光区域，紫光区域，为什么？什么？4.综综上所述，你上所述，你认为认为叶叶绿绿体有什么功能？体有什么功能？这是因是因为水水绵叶叶绿体上的光合色素，主要吸收体上的光合色素，主要吸收红光和光和蓝紫紫光，在此波光，在此波长的光照射下，叶的光照射下，叶绿体会体会释放氧气适于需氧型放氧气适于需氧型细菌在此区域的分布菌在此区域的分布叶叶绿体是体是进行光合作用的行光合作用的场所，并所，并且能且能够吸收特定波吸收特定波长的光
20、的光光光合合作作用用与与能能量量转转化化绿叶中色绿叶中色素的提取素的提取和分离和分离叶绿体的叶绿体的结构适于结构适于进行光合进行光合作用作用实验原理实验原理实验过程实验过程实验结论实验结论无水乙醇，层析液无水乙醇，层析液叶叶绿素素类胡胡萝卜素卜素红光光蓝紫光紫光蓝紫光紫光色素色素叶黄素叶黄素胡胡萝卜素卜素叶叶绿素素a叶叶绿素素b（蓝绿色）色）（黄（黄绿色）色）（橙黄色）（橙黄色）（黄色）（黄色）含量含量约占占3/4含量含量约占占1/4形态形态:结构结构:功能功能:叶叶绿体是体是进行行光合作用光合作用的的场所。所。知识总结：知识总结：课堂精练课堂精练判断题判断题（1 1）层析得到的滤纸条上各种色
21、素带的宽度可说明不同色素含）层析得到的滤纸条上各种色素带的宽度可说明不同色素含量的多少（量的多少（）（2 2）叶绿体中的色素既能溶解于有机溶剂中，又能溶解于水中）叶绿体中的色素既能溶解于有机溶剂中，又能溶解于水中（）（3 3）可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取和分离）可选用绿色植物任何部位的叶片进行色素的提取和分离（）课堂精练课堂精练选择题选择题分离叶绿体色素的结果显示，叶绿素分离叶绿体色素的结果显示，叶绿素b b位于滤纸的最下端，其主位于滤纸的最下端，其主要原因是（要原因是（）A.A.分子量最大分子量最大B.B.分子量最小分子量最小C.C.在层析液中的溶液度最低在层析液中的溶液度最低
22、D.D.在层析液中的溶解度最高在层析液中的溶解度最高C C第第五五章章 细胞的能量供应和利用细胞的能量供应和利用第第5.4.25.4.2节节光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用本本节目目标 01光合作用的原理光合作用的原理光合作用原理的应用光合作用原理的应用 02光合作用光合作用是指是指绿色植物色植物通通过叶叶绿体体，利用，利用光能光能，将，将二氧化碳二氧化碳和和水水转化成化成储存着能量存着能量的的有机物有机物，并且，并且释放出氧气放出氧气的的过程。程。一、光合作用一、光合作用概念概念反反应式式CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能叶叶绿体体表示糖表示糖类O2是来自是来自H2O还是来自
23、还是来自CO2？探究光合作用原理的部分探究光合作用原理的部分实验十九世纪末十九世纪末甲醛对植物有毒害作用，而且甲甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖醛不能通过光合作用转化成糖在光合作用中，在光合作用中，CO2分子的分子的C C和和O O被分开，被分开，O2被释放，被释放，C C与与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖1937年，希年，希尔发现，在，在离体叶离体叶绿体体的的悬浮液浮液中加中加入入铁盐或其他氧化或其他氧化剂（悬浮液中浮液中有有H2O，没有没有CO2），在光照下可以），在光照下可以释放出氧气。放出氧气。离体的叶离体的叶绿体体悬浮液浮
24、液铁盐（或其他氧化（或其他氧化剂）O2希希尔尔反反应：离体的叶离体的叶绿体在适当体在适当的条件下的条件下发生生水的光解、水的光解、产生氧生氧气气的化学反的化学反应。结论：光合作用光合作用释放的放的氧气中的氧元素全部来源于水氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于，而并不来源于CO21941年年，美美国国科科学学家家鲁宾和和卡卡门用用同同位位素素标记法法研研究究了了光光合合作作用用中中O2的的来源来源，他，他们用同位素用同位素标记法法进行两行两组实验：O218O219541954年年，美美国国阿阿尔尔农农等等用用离离体体的的叶叶绿绿体体做做实实验验：在在给给叶叶绿绿体体照照光光时时发发现现，当向
25、反应体系中供给当向反应体系中供给ADPADP、PiPi等物质时，体系中就会有等物质时，体系中就会有ATPATP出现。出现。19571957年，他发现这一过程总是与年，他发现这一过程总是与水的光解水的光解相伴随。相伴随。A A组组：光光照照+叶叶绿绿体体提提取取液液+ADP+Pi+ADP+Pi；叶绿体中产叶绿体中产生生ATPATPB B组组：黑黑暗暗+叶叶绿绿体体提提取取液液+ADP+Pi+ADP+Pi；叶绿体中叶绿体中不不产产生生ATP ATP 结论在在叶叶绿绿体体中中，有有光光存存在在的的情情况况下下，ADPADP与与PiPi结结合合生生成成ATPATP，即即在光下叶绿体内同时进行两个反应在
26、光下叶绿体内同时进行两个反应探究光合作用原理的部分探究光合作用原理的部分实验总结年代年代科学家科学家结论十九世十九世纪末末/甲甲醛糖糖 甲甲醛对植物有毒植物有毒1928年年/甲甲醛不能不能通通过光合作用光合作用转化成糖化成糖1937年年希希尔水的光解水的光解产生氧气生氧气1941年年 鲁宾和卡和卡门利用利用同位素示踪法同位素示踪法确定，确定，光合作用氧气来自于水光合作用氧气来自于水1954年年阿阿尔农光照下叶光照下叶绿体合成体合成ATP1957年年 阿阿尔农这一一过程程总是与是与水的光解相伴水的光解相伴1.将一株质量为20 g的黄瓜幼苗栽种在光照等适宜的环境中，一段时间后植株达到40 g，其增
27、加的质量来自A.水、矿质元素和空气 B.光、矿质元素和水C.水、矿质元素和土壤 D.光、矿质元素和空气二、光合作用二、光合作用过程程光反光反应在白天可以在白天可以进行行吗？夜？夜间呢？呢？暗反暗反应在白天可以在白天可以进行行吗？夜？夜间呢？呢？有光才能反有光才能反应有光、无光都能反有光、无光都能反应光反光反应（光合作用第一（光合作用第一阶段）段）暗反暗反应（光合作用第二（光合作用第二阶段）又称卡段）又称卡尔文循文循环划分依据划分依据:反反应过程程是否需要光能是否需要光能H2O类囊体薄膜酶 ADPPiATP光反应阶段(必须有光)光、色素、酶类囊体薄膜上水的光解：H2O O+2H+2e-光能ATP
28、的合成：ADPPi能量（光能）ATP酶光能ATP、NADPH中活跃的化学能场所：条件：物质变化能量变化：H+NADPH的合成：2e-+H+NADP+NADPH2e-+NADP+NADPH氧化型辅酶还原型辅酶色素O2还原剂，提供能量暗反暗反应阶段段 条件条件多种多种酶。暗反。暗反应在在有光、无光有光、无光时均能均能进行行部位部位叶叶绿体基体基质中中过程程暗反暗反应阶段段卡卡尔文循文循环 过程程C5五碳化合物，五碳化合物，RuBPC3三碳化合物，三碳化合物，3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸CO2的固定的固定CO2+C5 2C3C3的的还原原 2C3 (CH2O)+C5酶NADPHATP、酶实质暗反暗反应的
29、的实质是是同化同化CO2，将，将活活跃的化学能的化学能转化成化成稳定定的化学能，的化学能，储存在有机物中存在有机物中。碳的碳的转化途：化途：14CO214C3(14CH2O)光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，下列说法正确的是()A叶绿体类囊体的薄膜上进行光反应和暗反应B叶绿体类囊体的薄膜上进行暗反应，不进行光反应C叶绿体基质中可进行光反应和暗反应D叶绿体基质中进行暗反应，不进行光反应【答案】D【解析】光反应是在叶绿体类囊体的薄膜上进行的，暗反应是在叶绿体的基质中进行的。色素分子色素分子可可见光光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种多种酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解固
30、定固定还原原光反光反应暗反暗反应光合作用光合作用总过程：程：NADP+NADPH光反光反应和暗反和暗反应是一个整体，二者是一个整体，二者紧密密联系，缺一不可系，缺一不可联系：系：光反光反应阶段段为暗反暗反应阶段提供段提供，暗反，暗反应阶段段产生的生的为光反光反应阶段合成段合成ATPATP提供原料。提供原料。光反光反应和暗反和暗反应的比的比较光反应光反应暗反应暗反应区区别别所需条件所需条件进行场所进行场所物质变化物质变化能量转化能量转化联联系系物质变化物质变化上的联系上的联系能量转化能量转化上的联系上的联系必须有光必须有光有光或无光均可有光或无光均可类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质水光解
31、为水光解为O2和和H+;ATP和和NADPH的合成的合成CO2的固定；的固定；C3的还原；的还原；ATP和和NADPH的分解的分解光能转化为光能转化为ATP和和NADPH中的化学能中的化学能ATP和和NADPH中的化学能转中的化学能转化为有机物中稳定的化学能化为有机物中稳定的化学能光能光能ATP和和NADPH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光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATP和和NADPH;暗反应为光反应提供了暗反应为光反应提供了ADP、Pi、NADP+光合作用过程的正确顺序是（）二氧化碳的固定 氧气的释放 叶绿素吸收光能水的光解三碳化合物被还原A.B.C.D
32、.在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）三碳化合物 五碳化合物 氧气讨论：叶绿体处不同条件下，C3、C5、NADPH、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化条件C3C5NADPH和ATP(CH2O)停止光照CO2供应不变光照不变停止CO2供应 增加减少增加减少减少减少减少增加光能H2OCO2还原（CH2O）叶绿体色素供氢酶供能多种酶参加催化2C3C5固定ADP+PiATP酶水在光下分解O2NADPHNADP+如果糖类运不出去，会怎样呢？光合作用中元素的转移H的转移：H2O NADPH (CH2O)C的转移：CO2 C3（CH2O）O的转移：CO2 C3（CH2O）CO2+H2O*光能叶绿体（CH
33、2O）+O2*H2O*O2*光合作用原理的光合作用原理的应用用指植物在指植物在单位位时间内通内通过光合作用光合作用制造糖制造糖类的数量的数量，又称，又称光光合速率合速率。1）光照）光照2）温度）温度3）二氧化碳）二氧化碳浓度度4）水分）水分5）矿质元素元素影响光合作用影响光合作用强度的因素：度的因素：光合作用的光合作用的强度：度：衡量指衡量指标：1）原料消耗）原料消耗2）产物生成物生成(有机物或有机物或O2)探究光照探究光照强度度对光合作用的影响光合作用的影响实验视频用一水生植物做如图所示的处理，不影响单位时间内产生气泡数的是()A玻璃容器的容积B台灯与玻璃容器的距离C溶于水中的CO2的量D水
34、生植物的叶片数【答案】A【解析】台灯与玻璃容器的距离决定了光照强度，溶于水中的CO2是光合作用的原料，水生植物叶片数目决定了叶绿体数目。总光合速率总光合速率=净光合速率净光合速率+呼吸速率呼吸速率问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？O2CO2O2CO2较较强强光光照照时时光照光照强度度对光合作用光合作用强度的影响度的影响(1)A点点时，光光照照强度度为0，对应的的CO2来来源源于于哪哪些些生生理理过程程？其其释放放量量的的含含义是什么？是什么？答：答：A点点时，光照，光照强度度为0，此，此时只只进行行细胞呼吸，其胞呼吸，其单位位时间内内释放的放的C
35、O2量，量，可表示此可表示此时的的细胞呼吸速率。胞呼吸速率。A光照光照强度度对光合作用光合作用强度的影响度的影响(2)B点点时，所，所对应的的CO2吸收量和吸收量和释放放量量为0，试分析此分析此时光合速率与光合速率与细胞呼胞呼吸速率的关系及吸速率的关系及B点的含点的含义。答：B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率呼吸速率，此点为光补偿点。光补偿点光补偿点：光合作用强度等于呼吸作光补偿点：光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度用强度时的光照强度B光照光照强度度对光合作用光合作用强度的影响度的影响(3)C点点时时，CO2吸收量达到最高，吸收量达到最高，请讨请讨论论C点的含点的含
36、义义并分析并分析CO2吸收量达到最吸收量达到最高前、后的主要限制因素分高前、后的主要限制因素分别别是什么？是什么？答：当达到答：当达到C点后，光合作用不再随光照点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之度的升高而增加，称之为光光饱和点。和点。CO2吸收量达到最高前的主要限制因素是吸收量达到最高前的主要限制因素是光照光照强度，度，CO2吸收量达到最高后的主要吸收量达到最高后的主要限制因素限制因素为温度和温度和CO2浓度。度。C光照光照强度度0 0COCO2 2吸收吸收COCO2 2释放放A AB BC C阳生植物阳生植物呼吸速率呼吸速率光光补偿点点光光饱和点和点阴生植物阴生植物A A1 1B
37、 B1 1C C1 1净光光合合总光光合合（B B：光合：光合=呼吸）呼吸）（CC：光合速率开始达到最大：光合速率开始达到最大时外界的光照外界的光照强度）度）（限制因素：（限制因素：COCO2 2浓度、温度等）度、温度等）C C（B B1 1：阴生植物呼吸作用：阴生植物呼吸作用较弱，弱，对光的利用能力也不光的利用能力也不强）（ABAB：光：光 呼）呼）呼呼吸吸阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。中虚线所示。间作套种间作套种农作物，可合理利用光能。农作物，可合理利用光能。1.1.适当提高光照强度适当提高光照强度2.2.延长光
38、合作用时间延长光合作用时间3.3.合理密植合理密植增加光合作用面积增加光合作用面积4.4.间作套种间作套种5.5.温室大棚温室大棚使用无色透明玻璃使用无色透明玻璃6.6.补光补光-红光和蓝紫光红光和蓝紫光光合作用原理的运用光照光照强度、光质不同、日变化光照强度、光质不同、日变化 光合作用整套机构光合作用整套机构对温温度比度比较敏感，温度敏感，温度过高高时植植物气孔关物气孔关闭或或酶活性降低活性降低，光合速率会减弱。光合作用光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种的最适温度因植物种类而异。而异。呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用温度温度吸吸收收或或释放放量量CO20温度温度对光合作用光合作用强度
39、的影响度的影响 温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜间温度，从而提高作物温度，从而提高作物产量（有机物量（有机物积累量）。累量）。晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。分析各点含义及成因：光合作用强度=呼吸作用强度下午6时左右，光合作用强度=呼吸作用强度温度低，呼吸作用很弱b开始进行光合作用光合作用强度呼吸作用强度光合作用强度呼吸作用强度只进行呼吸作用CO2对光合作用强度的影响c点：e点：a点：b点：bc段：ce段：ef段：fg段：CO2对光合作用强度的影响晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化
40、曲线图。分析各点含义及成因：有机物总量变化：在c点之前在逐渐减少；ce段逐渐增加，e点一天中有机物积累量最多的点；e点之后有机物总量又逐渐减少。“光合午休”现象温度过高，大量气孔关闭，CO2无法进入叶肉组织，光合作用暗反应受到限制。d点：资料：我国北魏时期的农书资料：我国北魏时期的农书齐民要术齐民要术中，有关于栽种农作物要中，有关于栽种农作物要“正正其行，通其风其行，通其风”的记载。的记载。通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度来光合产量。问题：分析采取这种措施的原因是什么？问题：分析采取这种措施的原因是什么？光合作用原理的运用CO2矿
41、质元素矿质元素对光合作用强度的影响对光合作用强度的影响N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分应用：合理施肥多因子变量对光合速率的影响分析多因素对光合作用的影响。分析多因素对光合作用的影响。(1)图中的自变量是什么？图中的自变量是什么？(2)只有只有10 这一条曲线时，自变量是什么？这一条曲线时，自变量是什么？P点之前和之后的限制因点之前和之后的限制因素是什么？素是什么？(3)Q点时，导致三条曲线不同的自变量是什么？点时，导致三条曲线不同的自变量是什么？延长光合作用时间增加光合作用面积
42、提高光能利用率控制光照强弱控制光质控制CO2供应控制必需矿质元素供应提高复种指数温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施农家肥，使用CO2发生器阴生植物阳生植物提高光合速率适时适量施肥3.提高农作物产量措施内因：外因：基因决定酶种类数量不同水分应用：合理灌溉矿质元素应用：合理施肥温度影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休”CO2浓度升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰 光质（光的颜色）光照 光照时间：（应用：延长光照时间：一年两/三熟）光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高 光强度，间作套种（提高光能的利用率）不同植物光合作用不同；不同部位（叶）光
43、合作用不同；不同叶龄的叶光合作用不同。影响光合作用因素总结（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）光合作用的意光合作用的意义把无机物合成有机物，不把无机物合成有机物，不仅是是自身的自身的营养物养物质,而且是人和而且是人和动物的食物物的食物来源来源.将光能将光能转换成化学能，成化学能，贮存在有机物中，提供了存在有机物中，提供了生命活生命活动的能量来源的能量来源.维持了大气成分的基本持了大气成分的基本稳定定自养生物：自养生物：能能够直接把从外界直接把从外界环境境摄取的无机物取的无机物转变成成为自身自身的的组成物成物质，并并储存了能量的一存了能量的一类生物生物 异养生物：异养生物：不能
44、直接利用无机物制成有机物不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界，只能把从外界摄取取的的现成的有机物成的有机物转变成自身的成自身的组成物成物质，并，并储存了能量的一存了能量的一类生生物物 生生物物例如：例如：硝化硝化细菌菌2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量硝化硝化细菌菌2HNO2+O2 2HNO3+能量能量硝化硝化细菌菌6CO2+6H2O 2C6H12O6+6O2能量能量化能合成作用化能合成作用利用体外利用体外环境中的某些无机物氧化境中的某些无机物氧化时所所释放的能量来制造有机物。放的能量来制造有机物。氨氧化成氨氧化成亚硝酸，硝酸，进而将而将亚硝酸氧化成硝酸，硝酸氧化成硝酸，这
45、两个反两个反应释放出的放出的化学能，被硝化化学能，被硝化细菌用来将菌用来将CO2和和H2O合成糖合成糖类。光光合合作作用用与与能能量量转转化化光合作用光合作用光合作用应用光合作用应用概念概念反应式反应式探究历程探究历程影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素 硝化细菌硝化细菌光合作用原理光合作用原理过程过程光反应：类囊体薄膜光反应：类囊体薄膜暗反应：叶绿体基质暗反应：叶绿体基质化能合成作用化能合成作用CO2 +H2O （CH2O)+O2 光能叶绿体知识总结：知识总结：课堂精练课堂精练判断题判断题（1 1）光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜
46、上（）光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上（）（2 2）高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应（）高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应（）（3 3）光反应为暗反应提供）光反应为暗反应提供NADPHNADPH和和ATPATP（）（4 4）光合作用产生的）光合作用产生的O O2 2中的中的O O来自来自COCO2 2和和H H2 2O O（）（5 5）绿色植物进行光合作用的能量来源于光能（）绿色植物进行光合作用的能量来源于光能（）2.下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A是是_,B是是_,它来自于它来自于_的分解。的分解
47、。图中图中C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用于部位，用于_。图中图中D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,F是是_,J是是_图中的图中的H表示表示_，I表示表示_，H为为I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水NADPH基质基质用作还原剂且提供部分能量用作还原剂且提供部分能量ATP光能光能光反应光反应NADPH和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类暗反应暗反应 下图为下图为6月份北方某晴天一昼夜玉米植株对月份北方某晴天一昼夜玉米植株对2吸收、释吸收、释放量的变化曲线图，据图回答：放量
48、的变化曲线图，据图回答：（1）白天是指）白天是指中的哪一段时间中的哪一段时间_；其中；其中光合作用最强时刻是光合作用最强时刻是 ；有机物积累最多的时刻；有机物积累最多的时刻是在是在_。(2）出现出现吸收量下降是由于吸收量下降是由于_。（3）在）在强光下可观察到大量叶片的气孔关闭现强光下可观察到大量叶片的气孔关闭现象，所以引起象，所以引起_。（4）光合作用强度超过呼吸作用强度的时间段）光合作用强度超过呼吸作用强度的时间段_。的吸收量下降的吸收量下降 了光反应的进行了光反应的进行,影响有机物的合成影响有机物的合成,使使CO2的吸收量下降以至停止的吸收量下降以至停止.光照强度较弱影响光照强度较弱影响F F