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1、1、光合作用与呼吸作用的关系、光合作用与呼吸作用的关系（1）物质变化）物质变化 细胞呼吸是将葡萄糖中的碳氧化细胞呼吸是将葡萄糖中的碳氧化 成二氧化碳，游离的氧气，则被还原成二氧化碳，游离的氧气，则被还原成水中的氧。成水中的氧。C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O氧化还原 光合作用刚好相反，是将光合作用刚好相反，是将CO2还原为还原为糖，将糖，将H2O中的中的O氧化为氧化为O2。6CO2+6H2O C6H12O6+6O2氧化还原光合作用和呼吸作用都是氧化、还原光合作用和呼吸作用都是氧化、还原过程。过程。（2）能量变化）能量变化 细胞呼吸是一个放能反应，它将细胞呼吸是一个放能反应，它将贮存在
2、葡萄糖中的化学能释放出来，贮存在葡萄糖中的化学能释放出来，供细胞利用。供细胞利用。光合作用是一个吸能反应，它利光合作用是一个吸能反应，它利用太阳能将二氧化碳转变为糖，用太阳能将二氧化碳转变为糖，将能将能量贮存在糖分子内。量贮存在糖分子内。（3）反应场所）反应场所细胞呼吸细胞呼吸主要在线粒体主要在线粒体中进行。中进行。光合作用光合作用全部在叶绿体全部在叶绿体中进行。中进行。2、叶绿体结构、叶绿体结构外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质 基粒上有许多类囊体，含有光合作用基粒上有许多类囊体，含有光合作用的色素，称光合膜。的色素，称光合膜。分布：主要存在分布：主要存在绿绿色植物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆色植
3、物的叶肉细胞里以及幼嫩茎秆的皮层细胞里。的皮层细胞里。功能：功能：绿绿色植物进行色植物进行光合作用光合作用的细胞器。的细胞器。鲁宾和卡门实验鲁宾和卡门实验同位素同位素标记法标记法：放射性同位素可用于追踪物质放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做种方法叫做同位素标记法同位素标记法。6CO2+12H218O C6H12O6+618O2+
4、6H2O同位素示踪法同位素示踪法:6C18O2+12H2O C6H1218O6+6O2+6H218O5、光合作用过程、光合作用过程两个阶段两个阶段第一阶段：第一阶段：第二阶段：第二阶段：称称光反应光反应，直接需要光的，直接需要光的称称碳反应碳反应，是二氧化碳转，是二氧化碳转变成糖的过程。变成糖的过程。光反应只有有光的时候才能反应，而碳反应不需要光反应只有有光的时候才能反应，而碳反应不需要光，所以前称暗反应，这是不准的，因为在黑暗中，暗光，所以前称暗反应，这是不准的，因为在黑暗中，暗反应只能进行很短的时间，少了光反应为其提供的有关反应只能进行很短的时间，少了光反应为其提供的有关物质，所以光反应和
5、碳反应的关系为相辅相承的。物质，所以光反应和碳反应的关系为相辅相承的。光反应是在光反应是在叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜中发生的中发生的的，利用光能使的，利用光能使水氧化成氧气水氧化成氧气，同时，同时产生产生ATP和和NADPH。暗反应是在暗反应是在叶绿体基质叶绿体基质中进行的，利中进行的，利用光反应产生的用光反应产生的ATP和和NADPH，将，将CO2转变成糖转变成糖类等有机物。类等有机物。4、光合作用总反应式、光合作用总反应式6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体,利用利用光能光能,将将二氧化碳和水二氧化碳和水,转变成糖类等有机物转变成糖
6、类等有机物,同时释放氧气并储存能量的过程同时释放氧气并储存能量的过程.原料原料条件条件场所场所产物产物实质实质:合成有机物合成有机物,储存能量储存能量三、叶绿素的提取与分离三、叶绿素的提取与分离原理：原理：绿叶中的色素不溶于水，易溶绿叶中的色素不溶于水，易溶于有机溶剂。如无水乙醇、丙酮、于有机溶剂。如无水乙醇、丙酮、石油醚等。石油醚等。绿叶中的色素不止一种，它们绿叶中的色素不止一种，它们都溶于层析液中，且溶解度不同，都溶于层析液中，且溶解度不同，在滤纸上扩散速度不同（溶解度大，在滤纸上扩散速度不同（溶解度大，扩散速度快）扩散速度快）（提取原理）（提取原理）（分离原理）（分离原理）材料用具材料用
7、具v新鲜的绿色叶片，新鲜的绿色叶片，干燥的定性滤纸、干燥的定性滤纸、95%乙乙醇醇，层析液层析液，二氧化硅二氧化硅，碳酸钙碳酸钙，研钵，小，研钵，小玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，试管，玻璃漏斗，尼龙布，毛细吸管，剪刀，试管，药匙，量筒，天平。药匙，量筒，天平。实验过程实验过程1、提取色素、提取色素：取适量菠菜叶，加取适量菠菜叶，加95%乙醇，再乙醇，再加少许二氧化硅和碳酸钙，迅速加少许二氧化硅和碳酸钙，迅速研磨成匀浆。研磨成匀浆。二氧化硅作用：二氧化硅作用：碳酸钙作用：碳酸钙作用：研磨充分研磨充分防止色素破坏防止色素破坏2、过滤、过滤v 在一小玻璃漏斗基部放一块单层尼龙布，在一小玻璃漏斗基
8、部放一块单层尼龙布，将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一个将研磨液迅速倒入漏斗中。收集滤液到一个试管中，及时用棉塞将试管中塞紧（试管中，及时用棉塞将试管中塞紧（防止挥防止挥发发）。）。3、制备滤纸条并画线、制备滤纸条并画线4、点样：、点样：用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔画的横线均匀画出一条细而直的滤液细画的横线均匀画出一条细而直的滤液细线。待滤液干后再画一次，共画线。待滤液干后再画一次，共画34次。次。重复画几次是使后来的色素带清晰重复画几次是使后来的色素带清晰画线要画线要细、直、齐，使色素带平整、细、直、齐，使色素带平整、不重叠。不重叠。5、层析、层析v层析液不
9、能触及滤线。层析液不能触及滤线。层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩层析液沿着干燥的滤纸由下而上扩散，当扩散到细线时，色素便溶解在层散，当扩散到细线时，色素便溶解在层析液中，并随着层析液一起向上扩散，析液中，并随着层析液一起向上扩散，而不同的色素溶解不同，扩散速度也不而不同的色素溶解不同，扩散速度也不同，所以将不同色素分离开。同，所以将不同色素分离开。6、观察实验结果、观察实验结果色素种类色素种类 色素颜色色素颜色 色素含量色素含量 溶解度溶解度 扩散速度扩散速度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橙黄色橙黄色黄色黄色蓝绿色蓝绿色黄绿色黄绿色最少最少较少较少最多最多较多较多最高
10、最高较高较高较低较低最低最低最快最快较快较快较慢较慢最慢最慢叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素b叶黄素叶黄素(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3/4）（含量占（含量占1/4）外膜内膜基质基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(色素色素)功能功能:吸吸收传收传递转递转化化光光能能,用于用于光合光合作用作用.胡萝卜素胡萝卜素叶绿素叶绿素a光合作用的场所光合作用的场所 叶绿体叶绿体、色素的吸收光谱、色素的吸收光谱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叶绿素色素色素吸收可
11、见吸收可见的太阳光的太阳光类胡萝卜素类胡萝卜素主主要吸收要吸收蓝紫光蓝紫光叶绿素叶绿素主要吸收主要吸收红橙光红橙光和和蓝紫光蓝紫光、树片的颜色、树片的颜色v为什么植物叶片一般呈绿色？为什么植物叶片一般呈绿色？v为什么秋天叶片发黄？为什么秋天叶片发黄？v为什么有的叶片呈其他颜色，如红色等？为什么有的叶片呈其他颜色，如红色等？四、光合作用的过程四、光合作用的过程光反应阶段光反应阶段碳反应阶段碳反应阶段一、光反应一、光反应场所：场所：类囊体膜上类囊体膜上光系统光系统叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体光能光能叶绿素中低能电子激发并呈高能叶绿素中低能电子激发并呈高能状态，色素缺
12、失电子状态，色素缺失电子失能电子进入光系统失能电子进入光系统ATP水分解水分解供电子供电子ADP+Pi获能获能叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体光能光能叶绿素中低能电子被激发并呈高叶绿素中低能电子被激发并呈高能状态，色素缺失电子能状态，色素缺失电子NADP+与与H+接受接受2个高能电个高能电子生成子生成NADPH光系统光系统提供电子提供电子光系统光系统光反应中物质变化光反应中物质变化NADPNADP+2e+H+2e+H+NADPHNADPHADP+Pi ADP+Pi ATPATP酶酶酶酶2H2O 4H+4e-+O2酶酶光反应中能量变化光反应中能量变化光能光能电能电能活
13、跃的化学能活跃的化学能光反应产物光反应产物ATP、NADPH、O2碳反应阶段碳反应阶段 发生在叶绿体基质中发生在叶绿体基质中,是将是将二氧化碳还二氧化碳还原为糖原为糖的过程的过程,此过程又称卡尔文循环此过程又称卡尔文循环.碳反应阶段碳反应阶段C-PCCCC-PCO2 C-P2C CC-PCCRuBP五碳糖五碳糖(核酮糖二磷酸核酮糖二磷酸)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸ATPADPNADPHNADP+C-PCC三碳糖三碳糖叶绿叶绿体基体基质中质中进行进行三碳糖转移到叶绿体外三碳糖转移到叶绿体外CO2+核酮糖二磷酸核酮糖二磷酸酶酶C6酶酶2C3(三碳分子三碳分子)C3(三碳三碳分子分子)ATP ADP+
14、PiNADPHNADP+H+三碳糖磷酸三碳糖磷酸如何再生核酮糖二磷酸（如何再生核酮糖二磷酸（RuBp）？生成）？生成一个一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环？要经过几次卡尔文循环？3个个CO26个个三碳三碳糖磷酸糖磷酸1个个保持用于糖的生成或其他保持用于糖的生成或其他5个个经一系列变化再生为经一系列变化再生为3个个RuBp？C-PCC从叶绿体中转移从叶绿体中转移出来的三碳糖出来的三碳糖蔗糖蔗糖细胞呼吸细胞呼吸其他代谢其他代谢 碳反应中的产物三碳糖，在叶绿体内能作为合成淀碳反应中的产物三碳糖，在叶绿体内能作为合成淀粉、蛋白质、和脂质的原料，但大部分的是运至叶绿体粉、蛋白质、和脂质的原料，但大部
15、分的是运至叶绿体外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。外，并且转变成蔗糖，供植物体所有细胞利用。色素分子色素分子可见光可见光3RuBP6个三个三碳分子碳分子ADP+PiATP2H2OO2NADPH多种酶多种酶酶酶三碳糖三碳糖3CO2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碳反应碳反应光合作用的过程光合作用的过程光合作用怎样进行？光合作用怎样进行？碳反应的物质变化：碳反应的物质变化：3CO2+3RuBP 6C3(三碳分子三碳分子)C3+ATP+NADPH 三碳糖三碳糖+ADP+NADP+5C3 3RuBP碳反应的能量变化：碳反应的能量变化：活跃的化学能活跃的化学能 稳定的化学能稳
16、定的化学能ATP中中 三碳糖中三碳糖中光反应和碳反应之间的联系：光反应和碳反应之间的联系：光反应是碳反应的基础，为碳反应提光反应是碳反应的基础，为碳反应提供供NADPH和和ATP。光反应停止，碳反应。光反应停止，碳反应也随即终止。同时，如果碳反应受阻，也随即终止。同时，如果碳反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。光反应也会因产物积累而不能正常进行。整个光合作用过程中的物质变整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？化和能量变化分别是什么？物质变化：物质变化：把简单的无机物转变把简单的无机物转变为复杂的有机物为复杂的有机物能量变化：能量变化：把光能转变成储存在把光能转变成储存在有
17、机物中的化学能有机物中的化学能1、光合作用中光反应阶段为碳反应、光合作用中光反应阶段为碳反应阶段提供了（阶段提供了（）AO2和三碳分子和三碳分子 B叶绿体色素叶绿体色素 CH20和和O2 DNADPH和和ATPD练一练练一练2、在光合作用的碳反应过程中，没、在光合作用的碳反应过程中，没有被消耗掉的是（有被消耗掉的是（）A、NADPH B、RUBP C、ATP D、二氧化碳、二氧化碳B五、影响光合作用因素五、影响光合作用因素1、光合速率、光合速率 又称光合强度，是指一定量的植物（如又称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作一定的叶面积）在单位时间内进行多少光合作用
18、（如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。用（如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。如在某温度某光照强度下，每如在某温度某光照强度下，每100平方厘米平方厘米叶片吸收的二氧化碳为叶片吸收的二氧化碳为44mg，则光合作用，则光合作用强度可表示为强度可表示为44mgCO2/100cm2小时。小时。表观光合速率：表观光合速率：真正光合速率：真正光合速率：人们测得从外界吸收的人们测得从外界吸收的CO2的量。的量。植物从外界吸收植物从外界吸收CO2的量，加上的量，加上呼吸作用释放的呼吸作用释放的CO2量。量。真正光合速率真正光合速率=表观光合速率（净光合速率）表观光合速率（净光合速率）+呼吸作用呼吸作用2、影
19、响光合作用因素、影响光合作用因素主要是主要是光强度、温度光强度、温度和和二氧化碳浓度二氧化碳浓度光强度O光照强度光照强度COCO2 2吸吸收收COCO2 2释放释放ABCA点含义：点含义：没有光，只进行呼吸作用没有光，只进行呼吸作用B点含义：点含义：CO2吸收等于放出吸收等于放出,即光即光合作用等于呼吸作用合作用等于呼吸作用,此此时没有有机物的积累时没有有机物的积累.光补光补偿点偿点C点含义：点含义：此时光合作用强度达最此时光合作用强度达最大值，不再随光照强度大值，不再随光照强度增大而增强。增大而增强。光饱光饱和点和点O光照强度光照强度COCO2 2吸吸收收COCO2 2释放释放ABC光饱光饱
20、和点和点光补光补偿点偿点呼吸作用呼吸作用表观光合作用表观光合作用（净光合作用）（净光合作用）真正光合作真正光合作用（实际光用（实际光合作用）合作用）如果植物长期处于如果植物长期处于B点，没有点，没有有机物积累，植物不能生长。有机物积累，植物不能生长。植物呼吸作用产生的植物呼吸作用产生的CO2也用也用于光合作用，制造的有机物于光合作用，制造的有机物刚好又用来进行呼吸。刚好又用来进行呼吸。光强度温度ABCO光光合合作作用用速速率率10 20 30 40 50温度（温度（C）温度主要影响酶的活性，光合作用温度主要影响酶的活性，光合作用有最适温度，且一般比呼吸作用的有最适温度，且一般比呼吸作用的最适温
21、度高，一般温带植物的最适最适温度高，一般温带植物的最适温度在温度在25。CAB段随温度的升高光合作用速率段随温度的升高光合作用速率加强：加强：B点光合作用速率达到最大；点光合作用速率达到最大；BC段表示随温度的升高，光合速段表示随温度的升高，光合速率快速下降，直至光合作用完全停率快速下降，直至光合作用完全停止。止。0 05 510101515202025253030353540405 51010151520202424Time of day(h)A 一天之中，光合一天之中，光合作用强度先增加，作用强度先增加，到中午时有个短暂到中午时有个短暂下降的过程，如图下降的过程，如图中中A点，点，光合午休
22、光合午休光光合合作作用用速速率率 光合速率的日变化光合速率的日变化温度原因是中午温度过高，原因是中午温度过高，气孔关闭，气孔关闭，CO2进不进不了叶肉细胞，所以光了叶肉细胞，所以光合速率反而下降。合速率反而下降。CO2浓度O光光合合作作用用速速率率COCO2 2浓度浓度AB空气中二氧空气中二氧化碳浓度增化碳浓度增加会使光合加会使光合作用加快作用加快O光光合合作作用用速速率率 光强度光强度低温低温高温高温高高CO2百分含量百分含量低低CO2百分含量百分含量 如图在温度较高的或如图在温度较高的或CO2浓度较高的情况下，光强度浓度较高的情况下，光强度对光合速率的影响比较显著，而任何一个因素的减弱都对
23、光合速率的影响比较显著，而任何一个因素的减弱都可能限制光合作用，如在气候寒冷时，时光再强，植物可能限制光合作用，如在气候寒冷时，时光再强，植物也不能以最快的速率生长，因为低温影响了酶的活性。也不能以最快的速率生长，因为低温影响了酶的活性。仙人掌不能在仙人掌不能在森林中生长，森林中生长，因为它们需要因为它们需要大量的光。大量的光。例例2、在叶绿体中的色素提取得分离实验中，、在叶绿体中的色素提取得分离实验中，结合所做实验回答：结合所做实验回答：（1）研磨时为了研磨充分要加）研磨时为了研磨充分要加 ，加碳酸钙的目的是加碳酸钙的目的是（2）滤纸条剪去两角是为了在层析过程中）滤纸条剪去两角是为了在层析过
24、程中 （3）画滤液细线要求一是）画滤液细线要求一是 二是二是 （4）分离色素时要注意滤纸条要）分离色素时要注意滤纸条要 烧怀壁，一烧怀壁，一定不是要让层析液没及定不是要让层析液没及 。二氧化硅二氧化硅保护叶绿素分子不被破坏保护叶绿素分子不被破坏层析液同步到达滤液细线层析液同步到达滤液细线越细越齐越好越细越齐越好待干燥后再重复待干燥后再重复2-3次次斜靠斜靠滤液细线滤液细线 例例1、分别在、分别在A、B、C三个研钵中加三个研钵中加2克剪碎的新鲜菠菜克剪碎的新鲜菠菜叶，并按下表所示添加试剂，以研磨、过滤得到三种不同叶，并按下表所示添加试剂，以研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色、几乎无色。处理处理ABC二氧化硅二氧化硅+碳酸钙碳酸钙-+95%乙醇乙醇+-+蒸馏水蒸馏水-+-问：问：（1）A处理得到的溶液颜色是处理得到的溶液颜色是 原因是原因是 （2）B处理得到的溶液颜色是处理得到的溶液颜色是 原因是原因是 （3）C处理得到的溶液颜色是处理得到的溶液颜色是 原因是原因是 黄绿色黄绿色几乎无色几乎无色深绿色深绿色部分叶绿素受到破坏部分叶绿素受到破坏叶绿色不溶于水叶绿色不溶于水大量叶绿素溶于乙醇中大量叶绿素溶于乙醇中