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1、第三讲:绿色植物的光合作用光合作用影响因素场所光合色素提高光能利用率实验设计与探究与其他代谢关系过程内部因素环境因素光反应暗反应1771年，英，普里斯特利的实验1864年，德，萨克斯的实验1880年，美，恩格尔曼的实验20世纪30年代，美，鲁宾和卡门的实验一、光合作用的发现普里斯特利(英)的实验 实验简单过程：蜡烛,小老鼠分别与绿色植物 放在一起用玻璃钟罩住. 实验现象：蜡烛不易熄灭，小老鼠也不易死亡 . 结论：绿色植物可以更新空气分别萨克斯(德)的实验（置于暗处几小时）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光思考1:萨克斯将绿色叶片放在暗处几小时的 目的是什么?2:萨克斯对这个实验设计在逻辑上很
2、强的严密性具体体现在 A.没有对照实验B.本实验不需要设置对照实验C.暴光处作为对照实验D.遮光处作为对照将叶片原有的淀粉消耗掉3.该实验中若暴光时间过长,遮光处理的部分 用碘蒸汽处理后也呈现蓝色其原因是什么?4.该实验中叶片内含有的叶绿素等色素,会 对碘蒸汽处理后表现的蓝色造成干扰,影响 实验效果为增强实验效果对叶片应作怎样 的处理?有机物在植物体内能够转移热酒精溶液脱色5.该实验除了能证明光合作用产生了外淀粉 还能证明什么?光合作用需要光恩格尔曼的实验隔绝空气黑暗，用极细光束照射完全暴露在光下水绵和好氧 细菌的装片结论：氧是由 叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合 作用的场所。光合作用需要光照
3、1.恩格尔曼的实验选择水绵做研究材 料的优点是什么?好氧性细菌的作用?2.三棱镜的光线射水绵临时装片,大 量好氧性细菌集中在红光和蓝紫光 区从这一实验能够得处什么结论?叶绿体带状大而明显便于观察 好氧性细菌的作用:指示氧气放处的部位叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 用于光合作用放出氧气20世纪30年代，鲁宾和卡门（美）的同位 素标记实验，如下图所示：光合作用产生的氧气（产物）全部来自 水（原料），而不是来自CO2这一实验证明：验证CO2是光合作用原料如何设计？验证叶绿体是场所如何设计？思考：二、叶绿体中的色素胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b叶绿体中的色素叶绿素中的吸收光谱040050060070
4、0 nm 50100叶绿素b叶绿素a1: 光 合 色 素 种 类 与 功 能叶绿素叶绿素a叶绿素b少数特殊状态：吸收、转化光能多数：吸收、传递光能类胡萝卜素：叶 黄 素胡萝卜素吸收、传递光能主要吸收红橙光和蓝紫光吸收、传递光能主要吸收蓝紫光色素种类类 叶绿绿素a 叶绿绿素b 胡萝萝卜素 叶黄素吸收光谱谱主要吸收红红光和蓝蓝紫光 主要吸收蓝蓝紫光化学 性质质四种色素都不溶于水易溶于酒精丙酮酮等有机溶剂剂 叶绿绿素的化学性质质没有类类胡萝萝卜素稳稳定，叶绿绿素的 合成易受光照温度和矿质矿质 元素的影响这这些条件对类对类 胡萝萝 卜素的影响较较小植 物 叶 色正常 绿绿 色正常叶子的叶绿绿素和类类胡
5、萝萝卜素的数量比3：1所以正常 叶片总总是绿绿色叶色 变变 黄叶绿绿素分子被破坏类类胡萝萝卜素较稳较稳 定显显示出类类胡萝萝卜 素的颜颜色，叶子呈黄色。叶色 变变 红红秋天降温植物体内积积累了较较多的可溶性糖有利于形成液 泡中的花青素,而叶绿绿素因寒冷降解,叶子呈红红色。2:色素与叶色3:光合作用的过程(1)光反应能量变化条件物质变化部位(2)暗反应部位 条件物质变化能量变化H2O H+O2 +e光解光能 电能 活跃的化学能CO2的固定 CO2的还原C3植物C4植物区别活跃的化学 能稳定的化学能基 质色素分子光能酶供能 ATPADP+Pi光反应暗反应水在光下分解H2OO2供 H酶HC52C3还
6、多种酶催化固 定CH2OCO2原光能转变成电能中色素的作用：聚光色素作用中心色素绝大多数叶绿素a ,全部叶绿素b，胡萝卜素，叶黄素 (吸收、传递光能)少数处于特殊状态下叶绿素a （吸收、把光能转换成电能）C4C4植物植物常见: 玉米、甘蔗、高粱、苋菜 等热带植物。C3C3植物常见植物常见: : 小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。C3C3植物和植物和C4C4植物植物C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构特点植物叶片结构特点C C3 3植物植物C C4 4植物植物维管束鞘细胞维管束鞘细胞叶肉细胞叶肉细胞 细胞细胞 大小大小是否是否 含叶绿体含叶绿体排列排列是否是否 含
7、叶绿体含叶绿体C C3 3植植 物物C C4 4植植 物物小栅栏组织栅栏组织 海绵组织海绵组织“ “花环状花环状” ”地围地围 绕在维管束鞘绕在维管束鞘 细胞的外面细胞的外面不含大含含没有基粒的叶没有基粒的叶 绿体绿体，叶绿体数，叶绿体数 多、个体大多、个体大含有含有C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构特点植物叶片结构特点叶肉细胞叶肉细胞 中的叶绿体中的叶绿体维管束鞘细胞维管束鞘细胞 中的叶绿体中的叶绿体C C4 4植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图COCO2 2NADPHNADPH NADPNADP+ +ATPATP ADP+PiADP+Pi（CHCH2 2OO）多种酶
8、多种酶 参加催化参加催化C C5 52 2C C3 3COCO2 2 C C4 4C C3 3(PEP)(PEP)（丙酮酸）（丙酮酸）C C4 4ADP+PiADP+PiATPATPC C3 3酶酶大气中的大气中的 二氧化碳二氧化碳低浓度的低浓度的 二氧化碳二氧化碳高浓度的高浓度的 二氧化碳二氧化碳C C4 4途径途径C C3 3途径途径产物产物能量能量能量能量C C4 4植物中的植物中的“二氧化碳泵二氧化碳泵”“ “二氧化碳泵二氧化碳泵” ” C C4 4植物和植物和C C3 3植物植物COCO2 2固定的途径分别有几条？固定的途径分别有几条？C C4 4植物有两条：植物有两条：C C4 4
9、途径和途径和C C3 3途径途径C C3 3植物有一条：植物有一条：C C3 3途径途径 上述途径分别发生在什么细胞内？上述途径分别发生在什么细胞内？C C4 4植物的植物的C C4 4途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内C C4 4植物的植物的C C3 3途径发生在：维管束鞘细胞的叶绿体内途径发生在：维管束鞘细胞的叶绿体内C C3 3植物的植物的C C3 3途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内COCO2 2的的 受体受体COCO2 2固定固定 后的产物后的产物COCO2 2固定固定 的场所的场所C C3 3还原还原 的场所的场所ATPATP和和
10、 NADPHNADPH的的 作用对象作用对象暗反应暗反应 途径途径C C3 3植物植物C C4 4植物植物C C3 3PEPPEPC C5 5C C3 3C C3 3途径C C3 3C C4 4途径C C3 3途径C C4 4 C C3 3C C5 5叶肉细胞叶肉细胞 的叶绿体的叶绿体叶肉细胞叶肉细胞 的叶绿体的叶绿体 维管束鞘维管束鞘 细胞的叶细胞的叶 绿体绿体叶肉细胞叶肉细胞 的叶绿体的叶绿体维管束鞘维管束鞘 细胞的叶细胞的叶 绿体绿体C C3 3植物和植物和C C4 4植物光合作用比较植物光合作用比较讨论：光合作用中1、能量的转换过程：光能 电能 ATP中的化学能 有机物中稳定的化学能
11、4、当条件改变时，C3、C5含量如何变化？光照由强 弱CO2浓度降低2、H的转移：H2O H C6H12O63、C的转移：CO2 C3 糖类三、光反应阶段和暗反应阶段的比较光反应阶段暗反应阶段 进行部 位 条件物质 变化能量变 化联系叶绿体基粒囊状结构中叶绿体基质中光、色素和酶ATP NADPH 多种酶催化光能转换成电能 再变成活跃的化学能 （ATP、NADPH中）活跃的化学能变成稳 定的化学能 光反应为暗反应提供NADPH和ATP暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料水的光解H2O2H+1/2O2合成ATP ADP+Pi +E ATP光酶 光能CO2的固定CO2+C5 2C3三碳
12、的还原2C3 C6H12O6酶酶 ATP H光合作用的实质：光合作用的意义：把无机物（CO2和H2O）转变为有机物， 把光能转变为化学能，储存在有机物中（1）是生物生存所需要有机物的最主要来源。 （2）是生物生存所需能量的根本来源。 （3）保持大气中O2和CO2含量的基本稳定。( 4 ) 对生物的进化有直接意义。光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。项 目 光 反 应暗 反 应区别条件需光、色素、酶与光和色素无关需要 酶、二氧化碳HATP场所在叶绿体基粒片层结 构的薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质 转化水的光解2H2O 4H+O2 ATP的形成：ADP+Pi+能量 酶 ATP CO2的固
13、定： CO2+C5 酶 2C3 CO2的还原： 2C3 ATP H + 酶 C6H12O6 +C5+H2O能量 转化叶绿素把光能转化成电能，电能转化成活跃的化 学能，并储存在ATP，NADPH中把活跃的化学能转化 成稳定的化学能并储 存在有机物中。实质光能转化成活跃的化学能，并放出氧气。同化二氧化碳形成有 机物。联系光反应为 暗反应提供还原剂、能量；暗反应为 光反应提供和 没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。总之，光反应 是暗反映的物质和能量的准备阶 段，暗反应是光反应的继续 ，是物质和能量转化 的完成阶段。二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。水分的吸 收和利用矿
14、质元素的 吸收利用光合作用呼吸作用有机物、O2水 分CO2水 分Mg、N、P能 量溶解、运输四、影响光能利用率的因素：延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积 光能利用率光合作用效率( 轮作 )( 合理密植：间种、套种 )光照强度、光质CO2浓度温度水（ 合理灌溉）矿质元素（ 合理施肥）叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光A AB B光照强度光照强度0 0吸收吸收COCO2 2阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物B B：光补偿点光补偿点C C：光饱和点光饱和点 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。C C【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有 效的方法是测定：A.植物
15、体内葡萄糖的氧化量B.植物体内叶绿体的含量C.二氧化碳的消耗量D.植物体内水的消耗量【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完 成光反应,最好是检测其:A.葡萄糖的形成B.淀粉的形成C.氧气的释放D.CO2的吸收量五、光合作用和呼吸作用中的化学计算光合作用反应式： 6CO212H2OC6H12O66O26H2O呼吸作用反应式： 有氧：C6H12O66O26H2O 6CO212H2O 无氧：C6H12O62C2H5OH2CO2 (植物)实测CO2吸收量光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量实测O2释放量 光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量例4将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内， 在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg ，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少 36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生 葡萄糖30mg，请回答：（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的 强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 mg。（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产 量是 mg。（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在 黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少） 。（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，你认为可采取的措施是:
