1、第四節(jié) 光合作用,第5章 細胞的能量供應和利用,提取原理：,葉綠體中的色素溶解于有機溶劑無水乙醇中，所以可以用無水乙醇提取葉綠體中色素。,1.綠葉中色素的提取與分離,分離原理：,四種色素在層析液中溶解度不同，因而隨層析液 在濾紙上擴散速度不同，溶解度高的隨層析液在 濾紙上擴散得快，反之則慢，據(jù)此原理可使各色 素分離開來。,方法與步驟,分離色素,色素的種類,色素的吸收光譜,能得出什么結(jié)論？,葉綠素主要吸收紅光和藍紫光。 類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。,葉片為什么呈綠色？,秋天葉片變黃的原因？,溫度降低，葉綠素分解，類胡蘿卜素比較穩(wěn)定， 表現(xiàn)出類胡蘿卜素顏色。,秋天葉片變紅的原因？,葉綠素因低溫而分解

2、，液泡中紅色的花青素含量增加。,葉綠素是類胡蘿卜素的3倍；兩類色素對綠光吸收的最少，綠光被大量反射出來。,實驗中黑暗處理消耗有機物時需在有光條件 下操作，觀察最好選用什么顏色的燈？,綠色，這樣對實驗影響最小。,溫室栽培用什么顏色的塑料大棚最好？,無色。無色透明大棚各色光均能透過，兩類色素 除吸收紅光和藍紫光外，對其它色素也有不同程 度的吸收。,用什么顏色的塑料大棚光合效率最低？,綠色，有色大棚主要透過同色光,植物對綠光吸收最少。,影響葉綠素合成的因素 (1)光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。 (2)溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性，進而

3、影響葉綠素的合成，低溫時，葉綠素分子易被破壞，因而葉子變黃。 (3)礦質(zhì)元素：葉綠素中含N、Mg等礦質(zhì)元素，若缺乏將導致葉綠素無法合成，葉片變黃。另外，F(xiàn)e是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分，缺Fe也將導致葉綠素合成受阻。,葉綠體的結(jié)構(gòu),外膜,內(nèi)膜,基粒,基質(zhì),類囊體,捕獲光能的色素分布在_,類囊體的薄膜上,葉綠體中的色素僅僅是吸收光能么？,光合作用的定義,綠色植物通過葉綠體，利用光能，把CO2和H2O轉(zhuǎn)化成儲存能量的有機物，并釋放出O2的過程。,總結(jié)光合作用的反應式,反應物、條件、場所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,糖類,光合作用的具體過程可以分為幾個階段？,三、光合

4、作用的過程,光反應,暗反應,思考：暗反應為什么稱之為“暗”反應？ 暗反應在光下能不能進行？,光反應,水的光解：,ATP的形成：,光合作用,暗反應,C O 2的固定：,C O 2的還原：,CO2H2O （CH2O）O2,光能,葉綠體,糖類,呼吸作用： C6H12O66O26H2O 6CO212H2O能量,酶,光、色素、酶 H、ATP、多種酶,基粒（類囊體的薄膜） 基 質(zhì),1. 水的光解 1. CO2的固定 2. H、ATP的合成 2. C3化合物的還原 3. ATP水解,光能 ATP中活躍 ATP中活躍的化學能 的化學能 有機物中穩(wěn)定的化學能,ATP、H、O2 （CH2O）、ADP、Pi等,H2

5、O CO2,快，以微秒計。 較緩慢。,光反應為暗反應提供了H和ATP，暗反應為光反應提供ADP、Pi和NADP+，且暗反應是光反應的繼續(xù)。,四、光照、CO2濃度驟變對植物細胞內(nèi)C3、C5、H、ATP、（CH2O）合成量影響,五、化能合成作用,自養(yǎng)生物,利用環(huán)境中某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物。少數(shù)的細菌，如硝化細菌。,光能自養(yǎng)生物,化能自養(yǎng)生物,異養(yǎng)生物,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。,外部因素,反應條件：光、溫度、必需礦質(zhì)元素 反應原料： CO2濃度、水,內(nèi)部因素,六、影響光合作用的因素,葉齡,OA段：,AB段：,BC段：,幼葉，

6、隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷提高,壯葉，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。,老葉，葉片內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。,應用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉，可降低其細胞呼吸消耗有機物。,葉面積,OA段：,A點：,OB段：,BC段：,OC段：,隨葉面積的不斷增大， 光合作用實際量不斷增大,光合作用面積的飽和點,隨葉面積的增大，光合 作用不再增強，原因是有 很多葉被遮擋，光照強度在光補償點以下,干物質(zhì)量隨光合作用增強而增加,隨葉面積的不斷增加，干物質(zhì)積累量不斷降低,隨葉面積的

7、不斷增加，呼吸量不斷增加,應用：適當間苗、修剪，合理密植。,植物的光合作用與細胞呼吸同時進行時，存在 如下關(guān)系： (1)光合作用實際產(chǎn)氧量植物氧氣釋放量細胞呼吸耗氧量。 (2)光合作用實際CO2消耗量實測植物CO2消耗量細胞呼吸CO2釋放量。 (3)光合作用葡萄糖積累量光合作用實際葡萄糖生產(chǎn)量細胞呼吸葡萄糖消耗量。,凈光合速率的表示方法： 單位時間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機物積累量。 真正（實際）光合速率的表示方法： 單位時間內(nèi)02產(chǎn)生量、 C02固定量或有機物產(chǎn)生（制造）量。,光照強度,1.光,A點 B點 AB段 BC段,應用：白天：適當增強光照 陰雨天：適當補光 間作套種時合理搭配農(nóng)

8、作物的種類。,光質(zhì),白光紅光、藍紫光 綠光,溫室大棚塑料薄膜的顏色最好是：,無色透明,綠色植物生理實驗的安全燈顏色：,綠色,水域植物（藻類水深）的垂直分布：,綠藻,紅藻,褐藻,不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收，即到達深水層的光線是相對富含短波長的光，所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。,A,B,2.CO2濃度,C3的生成,CO2濃度,暗反應C3還原,（CH20）,A,B,A點：,AB段：,B點：,進

9、行光合作用所需CO2的最低濃度,在一定范圍內(nèi)，隨C02濃度的提高，植物的光合速率加快,表示C02的飽和點，CO2超過該濃度，光合速率達到最大不再提高。,C3的生成,CO2濃度,暗反應C3還原,（CH20）,A,B,思考： 1、在溫度適宜、CO2含量超過B點對應的濃度的條件下，如何進一步提高光合效率？ 2、若光照充足、溫度適宜，造成B點的原因是什么？ 3、若再繪另一光照更弱條件下的該曲線，則圖中A點向什么方向移動。,應用：農(nóng)作物增產(chǎn)措施,（2）溫室栽培，晴天適當增加 CO2濃度,施有機肥（農(nóng)家肥）,施用NH4HCO3肥料,（1）合理密植使農(nóng)田通風良好 “正其行，通其風”,CO2發(fā)生器,3.H2O

10、,含水量,1、光合作用的原料； 2、植物體內(nèi)各種生化 反應的介質(zhì)； 3、影響氣孔的開閉。,應用：根據(jù)作物需水規(guī)律合理灌溉； 預防干旱洪澇,OA段：在一定范圍內(nèi)，水 越充足，光合作用速率越快,4.礦質(zhì)元素,礦質(zhì)元素,礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。如可促進葉片面積增大，提高酶的合成速率，作為酶的激活劑等，提高光合作用速率。,應用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時、 適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。,5.溫度,酶活性,1、溫度,NADPH、ATP生成量,暗反應,（CH20）生成量,光反應,主,次,2、溫度是影響氣孔開閉的因素之一,應用：農(nóng)作物增產(chǎn)措施,晴天：白天適當升溫，晚上適當 降溫以保持較高的晝夜溫

11、差,連續(xù)陰雨天：白天和晚上均降溫,1、適時播種； 2、溫室栽培： 3、防止“午休”現(xiàn)象,光合作用整套機構(gòu)對溫度比較敏感，溫度過高時光合速率會減弱。光合作用的最適溫度因植物種類而異。,多因子對光合作用速率的影響,P點：,Q點：,限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高,橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法,多因子對光合作用速率的影響,溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當充加C02，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加光照強度和C02濃

12、度以提高光合速率?？傊筛鶕?jù)具體情況，通過增加光照強度，調(diào)節(jié)溫度或增加CO2濃度來充分提高光合速率，以達到增產(chǎn)的目的,實驗假設(shè) 實驗步驟 實驗結(jié)果 實驗結(jié)論,在一定范圍內(nèi)隨光照強度的增強，光合作用強度也增強,案例：探究光照強弱對光合作用強度的影響,實驗假設(shè) 實驗步驟,取生長旺盛的綠葉，用打孔器 打出小圓片30片。 將小圓形葉片置于注射器內(nèi)， 抽拉出小圓形葉片內(nèi)的氣體， 重復幾次。,實驗假設(shè) 實驗步驟,將氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。 取3只小燒杯(培養(yǎng)皿)，分別倒入20mL富含CO2的 清水。 分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后分別對這3個實驗裝置進行強、

13、中、弱三種光照。,實驗假設(shè) 實驗步驟,觀察并記錄同一時間段內(nèi)各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量。,實驗假設(shè) 實驗步驟,實驗結(jié)果 實驗結(jié)論,A中上浮葉圓片最多，其次是B，C中最少。,光合作用的強度受光照強度的影響，在一定光照強度范圍內(nèi)，隨光照強度升高光合作用速率逐漸增強。,都能 合成物質(zhì)儲存能量,無機物 有機物,人、動物、真菌、大多數(shù)細菌,有機物 有機物,能否 將無機物合成有機物,綠色植物硝化細菌硫細菌、鐵細菌等,1、異養(yǎng)生物與自養(yǎng)生物比較,2、化能合成作用與光合作用比較,3、同化作用、異化作用與新陳代謝類型,3、同化作用、異化作用與新陳代謝類型,考點1光合作用與細胞呼吸的關(guān)系,1光合作用和細胞呼

14、吸的關(guān)系圖,場所：葉綠體 場所：細胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體,光合作用反應方程式：CO2H2O (CH2O)O2 呼吸作用反應方程式：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O能量,2光合作用和細胞呼吸中物質(zhì)和能量的變化關(guān)系 (1)物質(zhì)變化：,思考：(1)產(chǎn)生ATP最多的階段是什么階段？ 答案：光反應階段。 (2)為各種生命活動提供的ATP最多的階段是什么階段？ 答案：細胞有氧呼吸階段。,3以氣體變化探究光合作用與呼吸作用的關(guān)系 (1)不同狀態(tài)下植物的代謝特點及相對強度的關(guān)系,(2)光合速率與呼吸速率的關(guān)系 綠色植物在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率。 綠色植物組織在光下，光合作用與細胞

15、呼吸同時進行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。 真正光合速率、凈光合速率、呼吸速率的關(guān)系：真正光合速率凈光合速率呼吸速率 三者的常用表示方法：,總結(jié)：影響光合作用和呼吸作用因素的圖象分析,1影響細胞呼吸的外部因素及應用,2.影響光合作用的因素及應用 (1)內(nèi)部因素,(2)外部因素(單因子),(3)多因子影響,光合作用及呼吸作用在提高作物產(chǎn)量方面的主要應用,【例3】 (改編題)下圖甲表示春季晴天某密閉大棚內(nèi)一晝夜CO2濃度的變 化。乙圖曲線a表示某種植物在20、CO2濃度為0.03%的環(huán)境中隨著 光照強度的變化光合速率的變化情況；在B點時改變某種條件，結(jié)果發(fā) 生了如曲線b變化。丁、戊分別表示在一定實驗條件下測得的某植物光 合作用速率與光照強度之間的關(guān)系、呼吸作用與氧氣濃度之間的關(guān) 系。請分析回答：,(1)甲圖中，一晝夜CO2濃度最高和最低的分別是a、b對應的時刻，a、b兩個時刻的生物學意義是 (2)分析乙圖在B點時改變的某種條件可能是(列舉兩種情況)： 理由： 理由： (3)乙圖中A點與B點相比較，A點時葉綠體中C3的含量_(填“多”或“少”)，H的含量_(填“多”或“少”)。乙圖中如果在C點時溫度降低10，則曲線有何變化？請在丙圖中表示出來。,表示光合作用強度等于細胞呼吸的強度,溫度適當增加,在一定的