第四節(jié)能量之源—光與光合作用

1、NoImage(黃綠色黃綠色)(黃色黃色)(橙黃色橙黃色)(藍綠色藍綠色)NoImage(黃綠色黃綠色)(黃色黃色)(橙黃色橙黃色)(藍綠色藍綠色)吸收吸收藍紫藍紫光光,保護保護吸收吸收紅光、紅光、藍紫藍紫光光綠葉中色素的提取和分離實驗綠葉中色素的提取和分離實驗: 1實驗原理實驗原理:綠葉中色素在層析液中的綠葉中色素在層析液中的( )不同,在濾紙上的( )不同,可以分離開各種色素. 2注意事項: 無水乙醇作用:( ) 二氧化硅作用:( ) 碳酸鈣的作用:( )溶解度溶解度擴散速度擴散速度 溶解色素溶解色素 研磨充分研磨充分防止色素被破壞防止色素被破壞葉綠素葉綠素類胡蘿卜素類胡蘿卜素葉綠素葉綠素

2、b葉黃素葉黃素(藍綠色）藍綠色）（黃綠色）（黃綠色）（橙黃色）（橙黃色）（黃色）（黃色）（含量占（含量占3/4）（含量占（含量占1/4）外膜外膜內(nèi)膜內(nèi)膜基質(zhì)基質(zhì)基?；?:葉綠體中的色素葉綠體中的色素葉綠體結構模式圖葉綠體結構模式圖(色素色素)胡蘿卜素胡蘿卜素葉綠素葉綠素a 二二:葉綠體葉綠體 光合作用的場所光合作用的場所（光反應酶、（光反應酶、光反應場所）光反應場所）（暗反應酶、少量（暗反應酶、少量DNA,RNA.暗反應場所）暗反應場所）光合作用場所一定是葉綠體嗎？光合作用場所一定是葉綠體嗎？2 2、色素的吸收光譜、色素的吸收光譜葉綠素溶液葉綠素溶液葉綠素主要吸收紅光和藍紫光葉綠素主要吸收紅

3、光和藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光類胡蘿卜素溶液類胡蘿卜素溶液 光照到物體表光照到物體表面后，該物體又將面后，該物體又將這種顏色的光反射這種顏色的光反射出來，就是我們所出來，就是我們所見到的顏色。對植見到的顏色。對植物而言，除了部分物而言，除了部分橙光、黃光和大部橙光、黃光和大部分綠光被反射外，分綠光被反射外，其他的基本上都被其他的基本上都被葉綠素分子等所吸葉綠素分子等所吸收了，所以植物的收了，所以植物的葉片呈現(xiàn)綠色。葉片呈現(xiàn)綠色。光反應階段：光反應階段：暗反應階段：暗反應階段：（葉綠體類囊體薄膜）（葉綠體類囊體薄膜）（葉綠體基質(zhì)）（葉綠體基質(zhì)） 經(jīng)過科學家們的不懈努力

4、，人們對光經(jīng)過科學家們的不懈努力，人們對光合作用的認識日益深入。在光合作用的合作用的認識日益深入。在光合作用的過程中，并不是全部過程都需要光。根過程中，并不是全部過程都需要光。根據(jù)反應過程是否需要光能，可以將光合據(jù)反應過程是否需要光能，可以將光合作用分為光反應和暗反應兩個階段。作用分為光反應和暗反應兩個階段。內(nèi)膜內(nèi)膜外膜外膜基質(zhì)基質(zhì)多種酶多種酶基?；Ｄ覡罱Y構囊狀結構 色素色素和和酶酶透明透明 溫故而知新溫故而知新光合作用的過程光合作用的過程光反應階段光反應階段暗反應階段暗反應階段co22c3H2O水在光下分解水在光下分解C5ATPADP+Pi酶酶供能供能H供氫供氫O2 固固 定定還還 原原基

5、質(zhì)中多種基質(zhì)中多種酶參加催化酶參加催化(CH2O)+H2O蛋白質(zhì)蛋白質(zhì),脂肪脂肪酶酶色素色素光反應階段：光反應階段：暗反應階段：暗反應階段：（葉綠體基粒類囊體膜）葉綠體基粒類囊體膜）（葉綠體基質(zhì)）（葉綠體基質(zhì)）物質(zhì)變化：物質(zhì)變化：H2O的光解的光解 H2O H+O2ATP的形成的形成 ADP+Pi ATP能量變化：能量變化： 光能光能 活躍的化學能活躍的化學能(ATP)光光色素色素光光色素色素物質(zhì)變化：物質(zhì)變化：能量變化：能量變化： 活躍的化學能活躍的化學能 穩(wěn)定的化學能穩(wěn)定的化學能(有機有機 物物)CO2的固定的固定 CO2+C5 2C3CO2的還原的還原 2C3 （CH2O）+C5酶酶 H

6、 酶酶 ATP光反應階段與暗反應階段的比較光反應階段與暗反應階段的比較項目項目光反應階段光反應階段暗反應階段暗反應階段區(qū)區(qū)別別場所場所條件條件物質(zhì)物質(zhì)變化變化能量能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化囊狀結構的薄膜上囊狀結構的薄膜上葉綠體的基質(zhì)中葉綠體的基質(zhì)中需需光、色素和酶光、色素和酶不需不需光、色素光、色素;需需多種酶多種酶光能光能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)锳TP中中活潑活潑的化學能的化學能ATP中中活潑的化學能活潑的化學能轉(zhuǎn)化為糖轉(zhuǎn)化為糖類等有機物中類等有機物中穩(wěn)定的化學能穩(wěn)定的化學能水的光解：水的光解：H2O 光光 H+O2光光ADP+Pi ATP酶酶CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3C3的還原：的還原：2C3 （C

7、H2O） H，ATP酶ATP ADP+Pi酶酶聯(lián)聯(lián) 系系1、光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應的進行提供、光反應是暗反應的基礎，光反應為暗反應的進行提供H和和ATP2、暗反應是光反應的繼續(xù)，暗反應為光反應的進行提供、暗反應是光反應的繼續(xù)，暗反應為光反應的進行提供合成合成ATP的原料的原料ADP和和Pi3、兩者、兩者相互獨立又同時進行相互獨立又同時進行，相互制約又密切聯(lián)系相互制約又密切聯(lián)系1:光合作用反應式：光合作用反應式： 光合作用指綠色植物通過光合作用指綠色植物通過_，利用利用_，把，把_和和_轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化成儲存著能量的成儲存著能量的_，并且釋放，并且釋放出出_的過程。的過程。2:光合作用概念

8、：光合作用概念：CO2+H2O （CH2O）+O2光能光能葉綠體葉綠體葉綠體葉綠體光能光能二氧化碳二氧化碳水水有機物有機物氧氣氧氣總結：光合作用的反應式與概念總結：光合作用的反應式與概念光合作用的場所光合作用的場所條件條件產(chǎn)物產(chǎn)物原料原料 葉綠體葉綠體光照光照(CH2O),O2（來源于（來源于H2O）O2 H2O6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2元素來龍去脈元素來龍去脈光合作用完整反映式光合作用完整反映式( (計算式計算式) )3、給一株正在進行光合作用的大豆供給、給一株正在進行光合作用的大豆供給 CO2 ，則一段，則一段時間后時間后 C存在于存在于 （ ） A.

9、淀粉淀粉 B. 脂肪脂肪 C. 氨基酸氨基酸 D. 以上三項都有以上三項都有141、光反應中，、光反應中，ATP和和O2的產(chǎn)生都離不開的產(chǎn)生都離不開 （ ） A. 水和水和CO2 B. 色素和色素和CO2 C. 水、光能、水、光能、CO2 D. 水、色素、光能水、色素、光能2、光合作用過程中，能量流動的大致途徑是、光合作用過程中，能量流動的大致途徑是（ ） A.光光 色素色素 （CH2O） B.光光 色素色素 ADP （CH2O） C.光光 色素色素 ATP （CH2O） D.光光 ADP ATP （CH2O）14三三:光合作用的過程光合作用的過程4.光合作用的意義光合作用的意義為一切生物生命

10、活動提供物質(zhì)來源和能量來源。為一切生物生命活動提供物質(zhì)來源和能量來源。.維持了大氣成分的基本穩(wěn)定。維持了大氣成分的基本穩(wěn)定。促進了生物的進化：呼吸方式由無氧呼吸進化為促進了生物的進化：呼吸方式由無氧呼吸進化為 有氧呼吸。有氧呼吸。1、延長光照時間增加光照強度、延長光照時間增加光照強度2、提高二氧化碳濃度、提高二氧化碳濃度3、適宜的溫度：、適宜的溫度：增施有機肥料，增施有機肥料，利用微生物分解有利用微生物分解有機物產(chǎn)生二氧化碳機物產(chǎn)生二氧化碳直接施放貯存在直接施放貯存在鋼瓶中的二氧化碳鋼瓶中的二氧化碳點煤球爐點煤球爐保持晝夜溫差保持晝夜溫差解題規(guī)律總結解題規(guī)律總結 1：影響光合作用的速率的環(huán)境因

11、素影響光合作用的速率的環(huán)境因素 (1)(1)光合作用速率的測定方法光合作用速率的測定方法 測定植物光合作用的速率，最簡單有效的方法是測定植物光合作用的速率，最簡單有效的方法是測定：二氧化碳的吸收量測定：二氧化碳的吸收量. . 在光照下測定的二氧化碳的吸收量只是光合作用從外界吸在光照下測定的二氧化碳的吸收量只是光合作用從外界吸收的量，稱為表觀光合速率。真正光合速率是指植物在光收的量，稱為表觀光合速率。真正光合速率是指植物在光下實際把二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機物的量，即在單位時間內(nèi)、下實際把二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機物的量，即在單位時間內(nèi)、葉面積從外界吸收和自身呼吸釋放二氧化碳的量。葉面積從外界吸收和自身呼吸釋放

12、二氧化碳的量。 (1)光合作用速率的測定方法光合作用速率的測定方法AA.光照相同時間，光照相同時間，35時光合作用制造時光合作用制造的有機物的量與的有機物的量與30時相等時相等B.光照相同時間，在光照相同時間，在20條件下植物積條件下植物積累的有機物的量最多累的有機物的量最多C.溫度高于溫度高于25時，光合作用制造的有時，光合作用制造的有機物的量開始減少機物的量開始減少D.兩曲線的交點表示光合作用制造的與兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等呼吸作用消耗的有機物的量相等例例1:(2007年高考生物試題（山東年高考生物試題（山東卷）卷）,以測定的以測定的CO2吸收量與釋放量

13、為吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是下列分析正確的是 解題規(guī)律總結解題規(guī)律總結 (2):環(huán)境因素對光合作用的影響環(huán)境因素對光合作用的影響 1）光照）光照:光是光合作用的能量來源，光照光是光合作用的能量來源，光照 強度直接影響光合速率。強度直接影響光合速率。 2）二氧化碳濃度）二氧化碳濃度:二氧化碳是光合作用的兩二氧化碳是光合作用的兩種原料之一種原料之一 3）溫度）溫度:直接影響光合作用中各種酶的活動、直接影響光合作用中各種酶的活動、光合結構光合結構. 4）礦質(zhì)元素）

14、礦質(zhì)元素1、影響光合作用強度的因素（1 1）COCO2 2的濃度的濃度五、光合作用原理的應用五、光合作用原理的應用光光合合作作用用速速率率CO2濃度濃度OA 在一定范圍內(nèi)隨在一定范圍內(nèi)隨CO2濃度增大而加快，但濃度增大而加快，但CO2達一定濃度時，達一定濃度時，光合速率不再增加。光合速率不再增加。 1）二氧化碳濃度對光合作用的影響）二氧化碳濃度對光合作用的影響AB:CO2濃度過低濃度過低,光合作用不能進光合作用不能進行行.BC:隨隨CO2濃度增濃度增加加,光合強度增大光合強度增大.原因原因:CO2影響暗影響暗反應反應CD:隨隨CO2濃度增濃度增加加,光合強度不變光合強度不變.原因原因:受光反應

15、的受光反應的ATP和和H限制限制BBCDBCD1).CO2濃度：濃度：光合作用的原料之一光合作用的原料之一適當提高空氣中適當提高空氣中CO2濃度，促進暗反應進行濃度，促進暗反應進行思考：夏天正午氣孔關閉時思考：夏天正午氣孔關閉時C3、C5、ATP、H的含量會怎么變化？的含量會怎么變化？C3C5、ATP、H光合速率思考：如果其它條件正常，突然停止思考：如果其它條件正常，突然停止CO2供應，供應，C3、C5、ATP、H的含量會怎么變化？的含量會怎么變化？C3減少、減少、C5增加、增加、ATP增加、增加、H增加增加（2）光照）光照 CO2吸吸收收量量CO2釋釋放放量量光照強度光照強度ABCOEa、光

16、強度：、光強度：在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨光照強度的增強而加快，但光強在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨光照強度的增強而加快，但光強增加到一定強度，光合作用速率不再加快。增加到一定強度，光合作用速率不再加快。 b、光質(zhì)：、光質(zhì)：復色光（白光）下，光合速率最快；單色光中，紅光下光合速率復色光（白光）下，光合速率最快；單色光中，紅光下光合速率最快，藍紫光次之，綠光最差。最快，藍紫光次之，綠光最差。 光飽和點、光補償點光飽和點、光補償點ABC:在一定范圍內(nèi)，光合在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光照強度提高而加快。速率隨光照強度提高而加快。DCD:當光照強度高到一定數(shù)值后，當光照強度高到一定數(shù)值后，光照強度再提高

17、而光合速率不再光照強度再提高而光合速率不再加快加快.原因原因:受暗反應受暗反應CO2濃度限制濃度限制原因原因:光反應產(chǎn)生光反應產(chǎn)生ATP, H的限制的限制2.光照：光照：(光合作用的動力光合作用的動力)光照強度、光照時間、光質(zhì)光照強度、光照時間、光質(zhì)適當提高光照強度、延長光照時間適當提高光照強度、延長光照時間促進光反應，產(chǎn)生更多的促進光反應，產(chǎn)生更多的 ATP 和和 H思考：如果其它條件正常，突然停止光照，思考：如果其它條件正常，突然停止光照，C3、C5、ATP、H的含量會怎么變化？的含量會怎么變化？C3C5、ATP、H光合速率光合速率光照光照/CO2/H2O/礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素光合速率溫度光合

18、速率葉齡(6).葉齡葉齡：(3)溫度溫度 溫度通過影響酶活性來影響光合速率。溫度通過影響酶活性來影響光合速率。在一定范圍內(nèi)隨溫度升高，光合速率增大；在一定范圍內(nèi)隨溫度升高，光合速率增大；溫度過高會使酶活性下降，從而使光合速溫度過高會使酶活性下降，從而使光合速率減小。率減小。 （4）水分）水分 水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學反應的介質(zhì)。另外，水還影響各種化學反應的介質(zhì)。另外，水還影響氣孔的開閉，間接影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體，進入植物體，所以水對光合作用影響很大所以水對光合作用影響很大 。（5）礦物質(zhì)元素）礦物質(zhì)元素 礦質(zhì)元素會直接或間接影響光

19、合作用。礦質(zhì)元素會直接或間接影響光合作用。N、Mg、Fe、Mn等是合成葉綠素的等是合成葉綠素的必需元素；必需元素；K、P等參與碳水化合物等參與碳水化合物代謝；代謝；P參與葉綠體膜的構成及光合參與葉綠體膜的構成及光合作用中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變和能量傳遞作用中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變和能量傳遞 。溫度對光合作用的影響溫度對光合作用的影響實質(zhì)：溫度影響實質(zhì)：溫度影響暗反應暗反應（酶促反應酶促反應）在生產(chǎn)上應用：在生產(chǎn)上應用： 在大棚生產(chǎn)中常常采用在大棚生產(chǎn)中常常采用白天適當升溫白天適當升溫（保證光合作保證光合作 用正常進行，用正常進行，晚上適當降溫晚上適當降溫（降低呼吸酶的活性降低呼吸酶的活性）。）。例例2、下圖表示在

20、、下圖表示在10000勒克司光照下某植物的呼吸量與勒克司光照下某植物的呼吸量與光合量隨環(huán)境溫度而發(fā)生，據(jù)圖回答問題：光合量隨環(huán)境溫度而發(fā)生，據(jù)圖回答問題：（1）從圖中可）從圖中可以看出，葉綠體以看出，葉綠體內(nèi)的酶與呼吸酶內(nèi)的酶與呼吸酶相比相比 。510152025 3035 40 45 0.10.20.30.40.5吸收量釋放量最適溫度低最適溫度低 （2）最有利于該植）最有利于該植物有機物積累的溫度為物有機物積累的溫度為 。 此時圖中顯示此時圖中顯示出的凈產(chǎn)量為出的凈產(chǎn)量為 。（3）溫度為）溫度為40度時該植物度時該植物的代謝情況為的代謝情況為 。（4）從圖中關系談一談夏季）從圖中關系談一談夏

21、季中午時蒸騰作用的益處：中午時蒸騰作用的益處： 。5 1 01 5 2 02 53 0 3 54 04 50 . 10 . 20 . 30 . 40 . 5吸 收 量釋 放 量350.2mol的的CO2光合量等于呼吸量。光合量等于呼吸量。蒸騰作用降低葉片的溫度蒸騰作用降低葉片的溫度,有利于光合作用。有利于光合作用。 CO2 +H2O光能光能葉綠體葉綠體(CH2O)+O2原料原料條件條件產(chǎn)物產(chǎn)物怎樣才能提高光怎樣才能提高光合作用效率？請合作用效率？請同學們討論。同學們討論。增加增加COCO2 2 濃度濃度增加水分供給增加水分供給延長光照時間延長光照時間增加礦質(zhì)元素增加礦質(zhì)元素增強光照強度增強光照

22、強度增加光照面積增加光照面積2 2、提高農(nóng)作物光合作用強度的措施、提高農(nóng)作物光合作用強度的措施1 1、適當提高光照強度、延長光照時間輪作、適當提高光照強度、延長光照時間輪作3 3、適當提高、適當提高COCO2 2濃度濃度多施農(nóng)家肥；多施農(nóng)家肥； 增加通風增加通風4 4、適當提高溫度、適當提高溫度白天提高溫度，增加光合速率白天提高溫度，增加光合速率 夜晚降低溫度，降低呼吸速率夜晚降低溫度，降低呼吸速率5 5、合理灌溉、合理灌溉6 6、合理施肥、合理施肥2 2、合理密植、合理密植自養(yǎng)生物：自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉(zhuǎn)攝取的無機物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)變成為自身的

23、組成物質(zhì)，并儲存了能量的一類生物，并儲存了能量的一類生物 7、化能合成作用化能合成作用異養(yǎng)生物：異養(yǎng)生物：不能直接利用無機物制成有機物不能直接利用無機物制成有機物，只能，只能把從外界把從外界攝取的現(xiàn)成的有機物攝取的現(xiàn)成的有機物轉(zhuǎn)變成自身的組成物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并儲存了能量的一類生物質(zhì)，并儲存了能量的一類生物 能夠利用體外環(huán)境中的能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化某些無機物氧化時所釋放的能量時所釋放的能量來制造有機物的合成作用來制造有機物的合成作用 例如：例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌等少數(shù)種類的細菌7、化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3

24、O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化細菌硝化細菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化細菌硝化細菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量小小 結結1、捕獲光能的色素和結構、捕獲光能的色素和結構捕獲光能的色素捕獲光能的色素綠葉中色素的提取和分離綠葉中色素的提取和分離葉綠體的結構和功能葉綠體的結構和功能2、光合作用的原理和應用、光合作用的原理和應用3、化能合成作用、化能合成作用光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程光合作用的過程光合作用的過程

25、光合作用原理的應用光合作用原理的應用探究環(huán)境因素對光合作用的影響探究環(huán)境因素對光合作用的影響(4)、（c）：的重要組成成分。的重要組成成分。光反應階段暗反應階段進行部進行部位位條件條件物質(zhì)物質(zhì)變化變化能量變能量變化化聯(lián)系聯(lián)系葉綠體類囊體薄膜中葉綠體類囊體薄膜中葉綠體基質(zhì)中葉綠體基質(zhì)中光、色素和酶光、色素和酶ATP 、 H 多種酶催化多種酶催化光能光能電能電能活躍的化學能活躍的化學能 活躍的化學能活躍的化學能穩(wěn)定的化學能穩(wěn)定的化學能 光反應為暗反應提供光反應為暗反應提供HH和和ATPATP暗反應消耗了光反應的產(chǎn)物暗反應消耗了光反應的產(chǎn)物, ,促進光反應的進行促進光反應的進行水的光解水的光解H2O2H+1/2O2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 2C3CO2的還原的還原2C3 CH2O+C5 酶酶 酶酶ATP H2、光合作用的過程、光合作用的過程解題規(guī)律總結 3:光反應與暗反應關系: (1): 光反應要在基粒中有光下進行,為暗反應提供H和ATP (2) 暗反應在基質(zhì)中有光或無光下都能進行, 消耗了光反應的產(chǎn)物,促進光反應的進行解題規(guī)律總結解題規(guī)律總結 4:光合作用量變分析公式: CO2+C5 2C3 酶酶 ATP H CH2O+C5 (1):如果停止光照, (2):如果停止二氧化碳,解題規(guī)律總結解題規(guī)律總結5:根據(jù)獲取有機物的