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1、第一节第一节 光光 合合 作作 用用 一 光能在叶绿体中的转换 光能在叶绿体中的转换 包括以下三个步骤 1 光能转换成电能 2 电能转换成活跃的化学能 3 活跃的化学能转换成稳定的化学能 其中1 2两步属于光反应 第3步属于暗反应 通过上述过程 二氧化碳和水最终转化成糖 类等有机物并放出氧气 稳定的化学能就储存 在糖类等有机物中 温故而知新 下面我们首先复习一 下叶绿体结构的特点 囊状结构 基粒 基质 酶 光有这些结构 还不足以进行 光合作用 还缺 什么呢 双层膜结构 原来囊状结构薄膜上具 有色素系统能吸收阳光 叶绿素a 叶绿素b 叶黄素 胡萝卜素 叶绿素a光合作用 CCAA DD 光光光光
2、NADPNADP NADPHNADPH 光光 BB HH 2 2 OO e e 光能光能转换成转换成电能电能示意图示意图 COCO 2 2 CH CH 2 2 O O 光光 光光 HH e e HH 2 2 OO OO 2 2 ADP ADP PiPi ATP ATPNADP NADP NADNAD PHPH 电能电能转换成活跃的转换成活跃的化学能化学能 多种酶催化多种酶催化 COCO 2 2 CC 5 5 2C2C 3 3 CH CH 2 2 O O ATPATP ADP PiADP Pi 供供能能 NADPHNADPH NADPNADP 供供 能能 氢氢 供供 活跃的活跃的化学能化学能转换
3、成稳定的转换成稳定的化学能化学能 ADP ee e H2O e O2 H ATP NADP Pi ADP NADPH NADP CH2O C5 C3 CO2 CO2 C3 H Pi 囊状结构 基质中 叶 绿 素 a 光反应 暗反应 H2O O2 光反应 ATP NADPH 叶绿体 太阳光能由谁 在那个部位被吸收 水分子经过光反应后发生了什么 变化 形成ATP分子的能量来自哪里 生成的氧气到哪里去了 生成NADPH的氢离子 电子和 能量从哪里来 叶绿素a 分子发生了什么变化 简要回顾 光反应与暗反应的关系 光反应 暗反应 ATP NADPH ADP NADP 条 件 物质变化 能量变化 总反应式
4、 实 质 叶绿体基粒片层结构薄膜上叶绿体基质中 1 水的光解 ADP Pi 能量 ATP 2H2O O2 4H 4e NADP H e NADPH CO2 C5 2C3 C3 CH2O C3 C5 2 ATP形成 酶 3 NADPH形成 1 CO2的固定 酶 2 C3的还原 酶 ATP NADPH 3 C5的再生成 酶 光 叶绿素等色素 酶许多有关的酶 ATP和NADPH的化学能转 变成 CH2O 中的化学能 光反应为暗反应提供能量和还原剂 ATP和NADPH 暗反 应为光反应补充ADP Pi和NADP CO2 2H2O CH2O H2O O2 把无机物转变成有机物 同时把光能转变成化学能储存
5、 在有机物中 光能 叶绿体 反应部位 光能转变成ATP和NADPH中 的化学能 联 系 光合作用的方程式 1 H2O 4H 4e O2 2 NADP 2e H NADPH 3 6C O2 12H2O C6H12 O6 6H2 O 6O2 酶 ADP Pi ATP 酶 181818 教学目标巩固 一 填空 1 在光合作用中 光能转化成活跃 的电能 电能以活跃的化学能形式 储存在 中 并最终以稳定 的化学能的形式储存在 中 2 在光合作用中 二氧化碳被固定时 既要接受 释放的能量 又要被 还原 二 选择 1 光能在叶绿体中转化的第二步是 A 光能转化成电能 B 光能转化成活跃的化学能 C 电能转化
6、成活跃的化学能 D 活跃的化学能转化成稳定的化学能 2 叶绿体中可以使光能转化的色素是 A 处于特殊状态的胡萝卜素 B 处于特殊状态的叶绿素a C 处于特殊状态的叶黄素 D 处于特殊状态的叶绿素b C B 三 简答题 1 写出光合作用中水分子分 解的反应 要表示出电子 的情况 伴随着光能转化成活跃的 化学能 叶绿体内发生了 哪些物质变化 二 C3植物和C4植物 对于小麦 水稻等大多数绿色植物来说 在暗 反应阶段中 一个CO2被一个C5固定后 形成 的是两个C3 而给玉米 甘蔗等热带作物提供 CO2时 光 合作用开始后的1s内 竟有90 以上的 C 出 现在含有四个碳原子的有机酸 C4 中 随着
7、 光合作用的进行 C4中的 C 逐渐减少 而C3 中的 C逐渐增多 这说明 这类植物光合作 时 CO2中的C首先转移到C3中 科学家将这类植物称C4植物 将仅有C3的植物叫做C3植物 14 14 14 14 C3植物和C4植物光合作用途径为什么会不同呢 经研究发现 它们的叶片结构上有差异 CC 3 3 植物植物CC 4 4 植物植物 叶片结构叶片结构 不具不具花环型花环型 结构结构 具具花环型结构花环型结构 维管束鞘维管束鞘 细胞细胞 不含叶绿体不含叶绿体 含有含有没有基粒的没有基粒的叶绿叶绿 体体 叶肉细胞叶肉细胞 排列疏松含排列疏松含 有正常叶绿有正常叶绿 体体 一部分组成花环型结一部分组
8、成花环型结 构的外圈 另一部分构的外圈 另一部分 排列疏松 含正常叶排列疏松 含正常叶 绿体绿体 CO2C4C4 CO2 多种酶多种酶 参加催化参加催化 叶肉细胞叶肉细胞 的叶绿体的叶绿体 维管束鞘细胞的叶绿体维管束鞘细胞的叶绿体 CH2O NADP NADPH ATP ADP Pi 2C3 C5 CC 4 4 途径途径 C3 PEP ADP ATP C3 丙酮丙酮 酸 酸 教学目标巩固 一 填空 1 在C3植物体内 与CO2结合的化 合物是 在C4植物体内 与CO2结合的化合物是 2 C3植物叶片内进行光合作用的细 胞是 C4植物叶片内进行 光合作用的细胞是 二 选 择 1 C4植物叶片内
9、花环型 的两圈细胞 由外到内依次是 A 全部是叶肉细胞和维管束 B 部分叶肉细胞和维管束 C 全部叶肉细胞和维管束鞘 D 部分叶肉细胞和维管束鞘 2 在C3途径和C4途径中 CO2被固定后 首先形成的产物分别是 A C3 C4 B PEP C4 C C5 C3 D C3 PEP D A 三 简答题 科学家发现C4植物进行光合作用 时 叶片内只有维管束细胞内出 现淀粉粒 叶肉细胞中没有淀粉 粒 C3植物的情况正好相反 请 你解释出现这些现象的原因 三三 提高农作物的光能利用率提高农作物的光能利用率 思 考 高二生物中曾经学习过合理利用光能的措施 请大家回忆一下主要包括哪些方面 提高农作物产量的重
10、要条件之一 就是设法使 农作物能够更合理地利用光能 即提高农作物 的光能利用率 光能利用率一般是指单位面积土地上 农作物 通过光合作用所产生的有机物中所含的能量 与这块土地所接受的太阳能之比 提高农作物的光能利用率的措施还有哪些 方面 延长光合作用时间 如轮 间 套种延长光合作用时间 如轮 间 套种 增加光合作用面积 如合理密植增加光合作用面积 如合理密植 提高农作物的提高农作物的 光合作用效率光合作用效率 提高农作物的光能利用率提高农作物的光能利用率 光的控制光的控制 二氧化碳的供二氧化碳的供应应应应 必需必需矿质矿质矿质矿质 元素的供元素的供应应应应 1 光照与光合作用的关系 w 1 光照
11、强弱的影响 光的波长的影响 2 光合速率光合速率 光强光强 阴生苔藓 阴生草木 阳生草木阳生草木 小麦小麦 玉米玉米 高粱 在适宜温度和正常的在适宜温度和正常的COCO 2 2 供供 应下各种植物的光合速率应下各种植物的光合速率 光强光强 二氧化碳吸收二氧化碳吸收二氧化碳释放二氧化碳释放 a a b b c c 光照强度与光光照强度与光 合速率的关系合速率的关系 措施 措施 阳生植物应种植在阳生植物应种植在阳光充裕阳光充裕的地方的地方 阴生植物应种植在 阴生植物应种植在荫蔽的地方 的地方 光强必光强必 须达到须达到一定值 光照强弱 光合速率光合速率 波长 波长 nmnm 40040050050
12、0600600700700 不同波长下菜不同波长下菜 豆的光合速率豆的光合速率 植物在能量相等的不同单色光下 植物在能量相等的不同单色光下 红光红光和和蓝紫光蓝紫光 有利于提高光合作用效率 而有利于提高光合作用效率 而黄绿光黄绿光则则不不利于提高利于提高 光合作用效率 光合作用效率 在在红光红光下 光合产物中下 光合产物中糖类糖类含量含量 较多 在较多 在蓝紫光蓝紫光下 光合产物中下 光合产物中蛋白质和脂肪蛋白质和脂肪较多 较多 措施 措施 在塑料大棚或人工光照的温室中 给在塑料大棚或人工光照的温室中 给 绿色植物开绿色植物开 光吧光吧 光的波长 OO a a b b c c d d e e
13、光合作用的强度光合作用的强度 二氧化碳的浓度二氧化碳的浓度 a a b b b b c c c c d d d d e e COCO 2 2 太低 农作物消耗光合产物 太低 农作物消耗光合产物 COCO 2 2 浓度再增加 光合作用强度保持不变 浓度再增加 光合作用强度保持不变 COCO 2 2 深度超过一定限度 将引起原生质体深度超过一定限度 将引起原生质体 中毒或中毒或 气孔关闭 抑制光合作用 气孔关闭 抑制光合作用 随随COCO 2 2 的浓度增加 光合作用强度增强 的浓度增加 光合作用强度增强 2 二氧化碳与光 合作用的关系 措施 措施 温室 温室 燃烧液化石油气 燃烧液化石油气 使用
14、二氧化碳发生器使用二氧化碳发生器 大田 大田 确保良好通风 确保良好通风 增施有机肥料 增施有机肥料 深施深施 碳铵碳铵 空气中空气中COCO 2 2 含量一般占含量一般占330mg L330mg L 与植物光合所需最 与植物光合所需最 适浓度 适浓度 1000mg L1000mg L 相差太远 相差太远 必须指出 必须指出 增加增加COCO 2 2 可以提高光合效率 但是无限制可以提高光合效率 但是无限制 地在全球范围内提高地在全球范围内提高COCO 2 2 浓度 会产生浓度 会产生 温室效应温室效应 N 光合酶及光合酶及NADPNADP 和和ATPATP的重要组分的重要组分 P NADPN
15、ADP 和和ATPATP的重要组分 维持叶的重要组分 维持叶 绿体正常结构和功能绿体正常结构和功能 K 促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输 Mg 叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分 不足 不足 光合作用不能顺利进行光合作用不能顺利进行 过量 过量 危害农作物正常生长发育危害农作物正常生长发育 3 必需矿质元素与 光合作用的关系 教学目标巩固 一 填空 1 你周围的绿色植物中 属于阳生 植物的有 属于阴生植 物的有 2 光合作用所需的二氧化碳 主要 来自 从植物细胞中提取叶绿体 放入含有ADP 磷酸盐以及氢 的载体等物质的溶液中 按图示控制条件进行光合作用的有关 实验并不断测定有机物的合成量 用此数据绘成曲线图如下 请你用已学的光合作用知识根据曲线各段特点回答 1 ab段由于缺乏CO2 使光合作 用过程中的 不能进行 因此无有机物生成 2 bc段在提供了CO2之后 由于 ab段已积累了大量的 所以有机物能快速合成 3 cd段在无光照条件下 由于光合作用过程中的 无 法进行 无法继续提供 又由于ab段所积累的物 质 的原因 使有机物的合成逐渐下降至0 暗反应暗反应 H H 和和ATPATP 光反应光反应 新的新的 H H 和和ATPATP 被逐渐用完被逐渐用完 二 分析说明
