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1、第四节 光合作用,第5章 细胞的能量供应和利用,提取原理：,叶绿体中的色素溶解于有机溶剂无水乙醇中，所以可以用无水乙醇提取叶绿体中色素。,1.绿叶中色素的提取与分离,分离原理：,四种色素在层析液中溶解度不同，因而随层析液 在滤纸上扩散速度不同，溶解度高的随层析液在 滤纸上扩散得快，反之则慢，据此原理可使各色 素分离开来。,方法与步骤,分离色素,色素的种类,色素的吸收光谱,能得出什么结论？,叶绿素主要吸收红光和蓝紫光。 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。,叶片为什么呈绿色？,秋天叶片变黄的原因？,温度降低，叶绿素分解，类胡萝卜素比较稳定， 表现出类胡萝卜素颜色。,秋天叶片变红的原因？,叶绿素因低温而分解
2、，液泡中红色的花青素含量增加。,叶绿素是类胡萝卜素的3倍；两类色素对绿光吸收的最少，绿光被大量反射出来。,实验中黑暗处理消耗有机物时需在有光条件 下操作，观察最好选用什么颜色的灯？,绿色，这样对实验影响最小。,温室栽培用什么颜色的塑料大棚最好？,无色。无色透明大棚各色光均能透过，两类色素 除吸收红光和蓝紫光外，对其它色素也有不同程 度的吸收。,用什么颜色的塑料大棚光合效率最低？,绿色，有色大棚主要透过同色光,植物对绿光吸收最少。,影响叶绿素合成的因素 (1)光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 (2)温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而
3、影响叶绿素的合成，低温时，叶绿素分子易被破坏，因而叶子变黄。 (3)矿质元素：叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，叶片变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻。,叶绿体的结构,外膜,内膜,基粒,基质,类囊体,捕获光能的色素分布在_,类囊体的薄膜上,叶绿体中的色素仅仅是吸收光能么？,光合作用的定义,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。,总结光合作用的反应式,反应物、条件、场所、生成物,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,光合作用的具体过程可以分为几个阶段？,三、光合
4、作用的过程,光反应,暗反应,思考：暗反应为什么称之为“暗”反应？ 暗反应在光下能不能进行？,光反应,水的光解：,ATP的形成：,光合作用,暗反应,C O 2的固定：,C O 2的还原：,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,呼吸作用： C6H12O66O26H2O 6CO212H2O能量,酶,光、色素、酶 H、ATP、多种酶,基粒（类囊体的薄膜） 基 质,1. 水的光解 1. CO2的固定 2. H、ATP的合成 2. C3化合物的还原 3. ATP水解,光能 ATP中活跃 ATP中活跃的化学能 的化学能 有机物中稳定的化学能,ATP、H、O2 （CH2O）、ADP、Pi等,H2
5、O CO2,快，以微秒计。 较缓慢。,光反应为暗反应提供了H和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+，且暗反应是光反应的继续。,四、光照、CO2浓度骤变对植物细胞内C3、C5、H、ATP、（CH2O）合成量影响,五、化能合成作用,自养生物,利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。,光能自养生物,化能自养生物,异养生物,只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,外部因素,反应条件：光、温度、必需矿质元素 反应原料： CO2浓度、水,内部因素,六、影响光合作用的因素,叶龄,OA段：,AB段：,BC段：,幼叶，
6、随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断提高,壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。,老叶，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。,应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，可降低其细胞呼吸消耗有机物。,叶面积,OA段：,A点：,OB段：,BC段：,OC段：,随叶面积的不断增大， 光合作用实际量不断增大,光合作用面积的饱和点,随叶面积的增大，光合 作用不再增强，原因是有 很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下,干物质量随光合作用增强而增加,随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低,随叶面积的
7、不断增加，呼吸量不断增加,应用：适当间苗、修剪，合理密植。,植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在 如下关系： (1)光合作用实际产氧量植物氧气释放量细胞呼吸耗氧量。 (2)光合作用实际CO2消耗量实测植物CO2消耗量细胞呼吸CO2释放量。 (3)光合作用葡萄糖积累量光合作用实际葡萄糖生产量细胞呼吸葡萄糖消耗量。,净光合速率的表示方法： 单位时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量。 真正（实际）光合速率的表示方法： 单位时间内02产生量、 C02固定量或有机物产生（制造）量。,光照强度,1.光,A点 B点 AB段 BC段,应用：白天：适当增强光照 阴雨天：适当补光 间作套种时合理搭配农
8、作物的种类。,光质,白光红光、蓝紫光 绿光,温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：,无色透明,绿色植物生理实验的安全灯颜色：,绿色,水域植物（藻类水深）的垂直分布：,绿藻,红藻,褐藻,不同颜色的藻类吸收不同波长的光。藻类本身的颜色是反射出来的光，即红藻反射出了红光，绿藻反射出绿光，褐藻反射出黄色的光。水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即到达深水层的光线是相对富含短波长的光，所以吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的红藻分布于海水深的地方。,A,B,2.CO2浓度,C3的生成,CO2浓度,暗反应C3还原,（CH20）,A,B,A点：,AB段：,B点：,进
9、行光合作用所需CO2的最低浓度,在一定范围内，随C02浓度的提高，植物的光合速率加快,表示C02的饱和点，CO2超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。,C3的生成,CO2浓度,暗反应C3还原,（CH20）,A,B,思考： 1、在温度适宜、CO2含量超过B点对应的浓度的条件下，如何进一步提高光合效率？ 2、若光照充足、温度适宜，造成B点的原因是什么？ 3、若再绘另一光照更弱条件下的该曲线，则图中A点向什么方向移动。,应用：农作物增产措施,（2）温室栽培，晴天适当增加 CO2浓度,施有机肥（农家肥）,施用NH4HCO3肥料,（1）合理密植使农田通风良好 “正其行，通其风”,CO2发生器,3.H2O
10、,含水量,1、光合作用的原料； 2、植物体内各种生化 反应的介质； 3、影响气孔的开闭。,应用：根据作物需水规律合理灌溉； 预防干旱洪涝,OA段：在一定范围内，水 越充足，光合作用速率越快,4.矿质元素,矿质元素,矿质元素直接或间接影响光合作用。如可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，提高光合作用速率。,应用：根据作物的需肥规律，适时、 适量地增施肥料，可提高农作物产量。,5.温度,酶活性,1、温度,NADPH、ATP生成量,暗反应,（CH20）生成量,光反应,主,次,2、温度是影响气孔开闭的因素之一,应用：农作物增产措施,晴天：白天适当升温，晚上适当 降温以保持较高的昼夜温
11、差,连续阴雨天：白天和晚上均降温,1、适时播种； 2、温室栽培： 3、防止“午休”现象,光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。,多因子对光合作用速率的影响,P点：,Q点：,限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高,横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法,多因子对光合作用速率的影响,温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加C02，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和C02浓
12、度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的,实验假设 实验步骤 实验结果 实验结论,在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强,案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响,实验假设 实验步骤,取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片30片。 将小圆形叶片置于注射器内， 抽拉出小圆形叶片内的气体， 重复几次。,实验假设 实验步骤,将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。 取3只小烧杯(培养皿)，分别倒入20mL富含CO2的 清水。 分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、
13、中、弱三种光照。,实验假设 实验步骤,观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。,实验假设 实验步骤,实验结果 实验结论,A中上浮叶圆片最多，其次是B，C中最少。,光合作用的强度受光照强度的影响，在一定光照强度范围内，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。,都能 合成物质储存能量,无机物 有机物,人、动物、真菌、大多数细菌,有机物 有机物,能否 将无机物合成有机物,绿色植物硝化细菌硫细菌、铁细菌等,1、异养生物与自养生物比较,2、化能合成作用与光合作用比较,3、同化作用、异化作用与新陈代谢类型,3、同化作用、异化作用与新陈代谢类型,考点1光合作用与细胞呼吸的关系,1光合作用和细胞呼
14、吸的关系图,场所：叶绿体 场所：细胞质基质、线粒体,光合作用反应方程式：CO2H2O (CH2O)O2 呼吸作用反应方程式：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O能量,2光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系 (1)物质变化：,思考：(1)产生ATP最多的阶段是什么阶段？ 答案：光反应阶段。 (2)为各种生命活动提供的ATP最多的阶段是什么阶段？ 答案：细胞有氧呼吸阶段。,3以气体变化探究光合作用与呼吸作用的关系 (1)不同状态下植物的代谢特点及相对强度的关系,(2)光合速率与呼吸速率的关系 绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。 绿色植物组织在光下，光合作用与细胞
15、呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。 真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的关系：真正光合速率净光合速率呼吸速率 三者的常用表示方法：,总结：影响光合作用和呼吸作用因素的图象分析,1影响细胞呼吸的外部因素及应用,2.影响光合作用的因素及应用 (1)内部因素,(2)外部因素(单因子),(3)多因子影响,光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用,【例3】 (改编题)下图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变 化。乙图曲线a表示某种植物在20、CO2浓度为0.03%的环境中随着 光照强度的变化光合速率的变化情况；在B点时改变某种条件，结果发 生了如曲线b变化。丁、戊分别表示在一定实验条
16、件下测得的某植物光 合作用速率与光照强度之间的关系、呼吸作用与氧气浓度之间的关 系。请分析回答：,(1)甲图中，一昼夜CO2浓度最高和最低的分别是a、b对应的时刻，a、b两个时刻的生物学意义是 (2)分析乙图在B点时改变的某种条件可能是(列举两种情况)： 理由： 理由： (3)乙图中A点与B点相比较，A点时叶绿体中C3的含量_(填“多”或“少”)，H的含量_(填“多”或“少”)。乙图中如果在C点时温度降低10，则曲线有何变化？请在丙图中表示出来。,表示光合作用强度等于细胞呼吸的强度,温度适当增加,在一定的温度范围内，随着温度的增加光合作用增强,CO2的浓度增加,一定的CO2浓度范围内，随着CO2浓度的增加光合作用增强,多,少,(4)影响图丁中E点上下移动的主要外因是 。 (5)图戊中的数据需要在适宜光照条
