1、第三节 光合作用,一、光合作用的概念,光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧 的过程。,二、光合作用的发现,17711777，英国 普里斯特利,现象：,蜡烛熄灭。,现象：,蜡烛持续燃烧。,现象：,小鼠死亡。,现象：,小鼠存活。,结论：,植物能够净化因燃烧或呼吸而变混浊的空气。,实验一,现象：,结论：,1864年 德国科学家 萨克斯,未遮光部分变成蓝色。,淀粉是光合作用的产物之一。,实验二,萨克斯实验讨论：,、为何将绿色植物先进行一昼夜的处理？,、为何要对叶子进行“一半暴光，一半遮光”的处理？,、实验还可以说明什么？,饥饿处理，消耗植物体内
2、原来的淀粉,（对照处理）,光合作用需要光照。,1880年，（美）恩格尔曼(C.Engelmann)的实验,实验三,现象：,好氧细菌集中在叶绿体受光部位。,见光叶绿体部位有氧气的产生。,结论：,叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所,本实验为什么要在黑暗无空气的环境里进行？,1880年 美国科学家 恩吉尔曼,在没有空气的光亮环境中,现象：,集中原因：,见光叶绿体部位有氧气的产生。,好氧细菌集中在叶绿体所有受光部位。,1、选用水绵用为实验材料有什么好处？,恩吉尔曼实验在设计上的巧妙之处：,水绵具有细而长的带状叶绿体，且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析。,排除环境中光线和氧的影响。,能准确判断
3、出水绵细胞中释放氧的部位。,对照实验，明确实验结果完全是由光照引起的。,2、为什么将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中？,、为什么先用极细的光束照射，并且用好氧细菌进行检测？,4、为什么要进行黑暗和暴光的处理？,光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？,实验四,1930年，（美）鲁宾(S.Ruben)和卡门（M.Kamaen),同位素标记法(自学P53小字部分）,2、第二组向同种绿色植物提供H218O和CO2,1、第一组向绿色植物提供C18O2和 H2O 。,C18O2+H2O,CO2+H218O,O2,18O2,光合作用释放的O2全部来自于H2O,进行两组光合作
4、用的实验：,思考：验证CO2是光合作用原料如何设计？,萨克斯实验的发展,分析：,结论：,A 装置内存在 CO2 ，B 装置中没有CO2存在。,CO2是光合作用的原料之一。,二、叶绿体,光合作用的场所 叶绿体,外膜,基质,内膜,基粒,（色素，酶）,（酶）,实验六 叶绿体中色素的提取和分离p97 原理 步骤,一、实验原理：,1、叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂丙酮中，所以，可以用丙酮提取叶绿体中的色素。2、层析液是一种脂溶性很强的有机溶剂。3、叶绿体中的色素在层析液中的溶解度不同：溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；溶解度低的随层析液在滤纸上扩散得慢。,二、实验材料：,新鲜的绿色叶片,菠菜的叶片，
5、它的叶片较柔软，叶脉细，利于研磨，叶绿素提取充分。,三、实验用具 ：,干燥的定性滤纸，小烧杯，毛细管，层析液等。,四、实验步骤和注意事项,1、提取绿色叶片中的色素,2、制备滤纸条,3、画滤液细线,5、观察记录实验结果并进行讨论,4、分离叶绿体中的叶绿素,思 考,1、为什么在研钵中放入少许二氧化硅和碳酸钙 ？,2、为什么研磨要迅速、充分？,3、 滤纸条上的滤液线，为什么不能触到层析液？,4、色素的作用：,1、主要吸收蓝紫光 2、传递给特殊状态的叶绿素a,1、吸收红光和蓝紫光；,2、大部分叶绿素a和叶绿素b通过传递，将光能传给特定状态的叶绿素a；,3、特定状态的叶绿素a分子将光能转化成化学能。,吸
6、收、传递、转化光能,色素的种类：,叶绿素a (蓝绿色),类胡萝卜素,叶绿素,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,叶绿素b（黄绿色）,1 /4,3 /4,（蓝紫光）,（红光和蓝紫光）,(主要分布在叶绿体的基粒),四种色素对光的吸收有什么差别？P98,叶绿体中的色素,(蓝绿色),(黄绿色),(橙黄色),(黄色),3/4,1/4,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？,？,兰,红,光合作用中吸收的光%,绿,叶绿体中的色素,叶绿素b,叶绿素a,叶黄素,胡萝卜素,用分光光度计能精确测定光合色素的吸收光谱。叶绿素最强的吸收区有两处：波长640660nm的红光部分和430450nm
7、的蓝紫光部分。叶绿素对橙光、黄光吸收较少，尤以对绿光的吸收最少，所以叶绿素的溶液呈绿色。 叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱很相似，但也稍有不同：叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b的高，而蓝紫光区的吸收峰则比叶绿素b的低，也就是说，叶绿素b吸收短波长蓝紫光的能力比叶绿素a强。,光合色素的吸收光谱,类胡萝卜素,叶绿素b,叶黄素,(蓝绿色）,（黄绿色）,（橙黄色）,（黄色）,（含量占3/4）,（含量占1/4）,叶绿体中的色素,叶绿体结构模式图,(色素),功能:吸收传递转化光能,用于光合作用.,返回,光合作用的场所 叶绿体,为什么春夏两季植物的叶子翠绿醉人，而深秋树叶则金黄斑斓呢？,讨论回答：,叶绿体中的
8、色素分为两大类：叶绿素和类胡萝卜素。由于叶绿素含量约占总量的四分之三，而类胡萝卜素仅占四分之一，所以通常植物的叶子总是翠绿醉人的。这是由于叶绿素掩盖了类胡萝卜素颜色的缘故。,但是，叶绿素很容易被破坏。秋天叶绿素会因为“忍受”不了气温下降等因素的影响而分解消失；胡萝卜素和叶黄素则比较稳定，终于在没有叶绿素干扰时“重见天日”。,分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？,由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色,由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来,CO2 + H2O* （CH2O)+O2
9、*,光能,叶绿体,1、光合作用化学反应式：,2、光合作用过程,光合作用：是绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类（通常指葡萄糖），并且释放出氧气的过程。,光合作用的反应式：,6CO2+12H2O,C6H12O6+6O2+6H2O,光能,叶绿体,释放的氧气来源于参加反应的水,为什么反应式的两边都有水？,什么是光合作用？,H2O,囊状结构的薄膜,酶,1.光反应阶段,酶,光、,色素、,叶绿体内的囊状结构的薄膜上,水的光解：,（还原剂）,ATP的合成：,光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中,2.暗反应阶段,CO2的固定：,C3的还原：,叶绿体的基质中,多种酶、,H
10、、ATP,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,C6H12O6+H2O,CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用的过程,光合作用怎样进行？,注意： 1、光合作用的产物不只是糖类和氧 2、光合作用的过程中有水的产生,光反应阶段与暗反应阶段的比较,囊状结构的薄膜上,叶绿体的基质中,需光、色素和酶,不需光、 H 、ATP;需多种酶,光能转变为ATP中活泼的化学能,ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能,光合作用歌谣,光合作用两反应，光暗交替同进行，光暗各分两步走，光为暗还供氢能，色素吸光两用途，解水释氧暗供氢，A
11、 D P 变 A T P，光变不稳化学能；光完成行暗反应，后还原来先固定，二氧化碳气孔入，C 5 结合C 3 生，C 3 多步被还原，需酶需能还需氢，还原产物有机物，能量贮存在其中，C 5 离出再反应，循环往复永不停。,例题：下图是一个研究光合作用过程的实验，实验前溶液中加入ADP，磷酸盐、叶绿体等，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。请你用已学的光合作用知识，解释曲线形成的原因。,因为没有CO2，只进行光反应，所以无有机物积累,因为AB段为暗反应提供了ATP和H，加之CO2供给，暗反应能够进行，有 机物合成率上升,因无光不能进行光反应，随着光反应产物的消耗，暗反应
12、逐渐减弱，有机物合成率逐渐降低,AB段,BC段,CD段,针对训练,1、与光合作用光反应有关的是（ ）H2O ATP ADP CO2A. B. C. D.,A,3、光合作用过程中，产生ATP和消耗ATP的部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜 内膜 基质 类囊体膜A B C D,D,2、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）A.三碳化合物 B.五碳化合物 C. D.氧气,B,4、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. ,D,光合作用实质,物质变化：无机物合成有机物,能量变化：光能转化为化学能,完成了自然界中规模巨大的物
13、质转变，为绿色植物本身及为人类和动物直接或间接地制造了有机物。,物质来源（绿色工厂）,完成了自然界中规模巨大的能量转变，是一切生物所需能量的最终来源。,能量来源（能量转换器）,光合作用的意义,氧气来源（空气净化器）,从根本上改变了地球环境，并不断净化环境，保持大气中O2和CO2含量的基本稳定。,三个来源,30亿20亿年前，蓝藻制造O2，使进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。O2可形成O3，可滤去紫外线，减轻其对生物的破坏，使水生生物开始逐渐在陆地生活，进而形成广泛分布的各种动植物。,一个进化,光合作用总反应式,CO2 +H2O,光能,叶绿体,(CH2O)+O2,原料,条件,产物,怎样才能提高光合
14、作用效率？请同学们讨论。,增加CO2 浓度,增加水分供给,延长光照时间,增加矿质元素,增强光照强度,增加光照面积,CO2吸收量,为什麽从C点开始光合作用不再增强？,叶片光合作用效率与光照强度的关系,B,光照强度,A,C,D,CO2的含量,CO2吸收量,为什麽从C点开始光合作用不再增强？,叶片光合作用效率与空气中CO2含量的关系,C,B,A,D,夏季某天中小麦的光合量变化,0,光合速率,10,12,14,时间,A,B,C,光合作用过程图解,哪些外界条件会影响光合作用的进行,影响光合作用的因素,1、光照强度,在黑暗中呼吸所释放出的CO2量,光补偿点,光饱和点,净光合作用,总光合作用,提高栽培植物产
15、量的途径,延长光合作用的时间：延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间。通过轮作、间作套种等措施，就能在一年内巧妙地搭配作物，从时间和空间上更好地利用光能。如在前茬作物旺盛生长时，即在行间播种或栽植后茬作物，这样当前茬作物收获时，后茬作物已长大。如麦套棉、豆套薯、粮菜果蔬间混套种等有不少成功的经验。在小面积的栽培试验中，或要加速重要的材料与品种的繁殖时，可采用生物灯或日光灯作人工光源，以延长照光时间。,1、光能的合理利用,增加光合作用的面积：如改变株型、合理密植等。近年来国内外培育出的水稻、小麦、玉米等高产新品种，差不多都是秆矮，叶挺而厚。种植此类品种可增加密植程度，并耐肥抗倒，因而
16、能提高光能利用率。合理密植，就是使栽培植物群体得到合理发展，使之有最适的光合面积，最高的光能利用率，并获得最高收获量的种植密度。种植过密，一方面下层叶子受到光照少，成为消费器官；另一方面，通风不良，造成冠层内CO2浓度过低而影响光合速率；此外，密度过大，还易造成病害与倒伏，使产量大减。,2、保持适宜的环境温度,叶绿素的生物合成、光反应和暗反应是一系列酶促反应，受温度影响。叶绿素形成的最低温度约2，最适温度约30,最高温度约40。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。高温下叶绿素分解大于合成，因而夏天绿叶蔬菜存放不到一天就变黄；相反，温度较低时，叶绿素解体慢，这也是低温
17、保鲜的原因之一。,大田作物间的CO2浓度虽然目前还难以人为控制(主要靠自然通风来提供)，然而，通过增施有机肥，实行秸秆还田，促进微生物分解有机物释放CO2以及深施碳酸氢铵(含有50%CO2)等措施，也能提高冠层内的CO2 浓度。在大棚和玻璃温室内，可通过CO2发生器(燃烧石油)，或石灰石加废酸的化学反应，或直接施放CO2气体进行CO2施肥。,3、适当提高二氧化碳浓度,请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H ,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,
18、CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,例：下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答：（1）该植物的呼吸速率为每小时释放CO2mg/dm2。（2）b点表示光合作用与呼吸作用速率。,（3）若该植物叶面积为10dm2，在光照强度为25Klx条件下光照1小时，则该植物光合作用吸收CO2 mg/dm2。,5,相等,250,（4）若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长？为什么？,（5）若该植物为阴生植物，则b点应向移动。,不能正常生长。白天光照强度为b时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。,左,1、叶绿体的色
19、素中含量最多的是 （ ） A、叶绿素a B、叶绿素bC、胡萝卜素 D、叶黄素,A,2、将小球藻置于什么光的照射下光合效率最高（ ）；在什么光的照射下，光合效率最低（ ）。A、红光和蓝紫光 B、白光C、红光和绿光 D、绿光,B,D,练习,1.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：,图中B是 ， 它来自于 的光解。图中C是，它被传递到叶绿体的 部位，用于 。图中D是，在叶绿体中合成D所需的能量来自 图中的H表示 ， H为I提供 。,2,水,H,基质,C3的还原,ATP,色素吸收的光能,光反应,H和ATP,练习,暗反应,光反应,C,B,光反应,5、下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物 质
20、A与物质B的分子量之比是（ ）,C18O2,A,H2O,CO2,B,H218O,光照射下的小球藻,6.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.叶绿体类囊体薄膜上进行光反应和暗反应B.叶绿体类囊体薄膜上进行暗反应，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,D,7 、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( ) 外膜 内膜 基质 类囊体膜 A B C D,B,8. 与光合作用光反应有关的是（ ）H2O ATP ADP CO2A. B. C. D.,A,9.下图所示是光合作用过程中的某一阶段图解，
21、据图回答,(1)该图解所示的过程是光合作用的 阶段。(2)C6H12O6中氧来自于物质 。(3)要使C过程顺利进行，除必须有C3化合物外，还要有物质 、 提供能量，以及多种酶参与。(4)若将正常进行光合作用的植物突然停止光照，但充分供给物质，则图中C3的含量将会 。,暗反应,3,CO2,1, H ,2,ATP,上升,10.下图为光合作用过程的图解，请据图作答。,（1）写出所代表的物质 （2）写出光合作用的反应式: （3）写出光反应的场所_ _，暗反应的场所_ ，光反应能为暗反应提供_ 物质。,色素,ATP,ADP和Pi,(CH2O),叶绿体的类囊体,叶绿体基质,_ H和ATP,11.下图一表示
22、A、B两种植物光合效率随光照强度改变的变化曲线，图二表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，A植物光合效率受光照强度影响的变化曲线，请分析回答：,（1）在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是 。（2）图一中的“a”点表示_ 。（3）在c点时，叶绿体中ADP的移动方向是_ 。（4）e点与d点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量_ _；e点与f点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量_ _。（填“高”、“低”、“基本一致”）（5）增施农家肥可以提高光合效率的原因是_ _。,A,无光条件下A植物不进行光合作用,从叶绿体基质向囊状结构的薄膜方向移动,低,高,增加CO2的供应，提供必需的矿质元素等,牢记本节课的重点内容,学习动物精神,11、机智应变的猴子：工作的流程有时往往是一成不变的，新人的优势在于不了解既有的做法，而能创造出新的创意与点子。一味 地接受工作的交付， 只能学到工作方法 的皮毛，能思考应 变的人，才会学到 方法的精髓。,学习动物精神,12、善解人意的海豚：常常问自己：我是主管该怎么办才能有助于更好的处理事情的方法。在工作上善解人意， 会减轻主管、共 事者的负担，也 让你更具人缘。,谢谢大家！,
