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1、 光光 合合 作作 用用刘文华刘文华CO2+H2O* (CH2O)+O2* 光能光能叶叶绿体体一、光一、光协作用的概念作用的概念 及反响式及反响式光光协作用是指作用是指绿色植物色植物经过叶叶绿体，利体，利用光能，把二氧化碳和水用光能，把二氧化碳和水转化成化成储存着存着能量的有机物，并且能量的有机物，并且释放出氧放出氧 的的过程。程。基粒外膜内膜基质色素色素与光反与光反响有关响有关的酶的酶与暗反响有关与暗反响有关的酶的酶二、叶绿体的构造和功能二、叶绿体的构造和功能叶叶绿素素类胡胡萝卜素卜素叶叶绿素素a(蓝绿色色)叶叶绿素素b黄黄绿色色胡胡萝卜素卜素 橙黄色橙黄色叶黄素黄叶黄素黄 色色3/4(1/
2、4)胡胡爷爱币分散速度最快分散速度最快最窄最窄最最宽分散速度最慢分散速度最慢三：叶绿体中的色素种类及功能三：叶绿体中的色素种类及功能1.色素种类色素种类1作用中心色素：作用中心色素：三：叶绿体中的色素种类及功能三：叶绿体中的色素种类及功能吸收和吸收和传送光能送光能例如：少数特殊形状叶例如：少数特殊形状叶绿素素a吸收、吸收、转换光能光能2.色素的功能色素的功能2聚光色素聚光色素:例如：类胡萝卜素例如：类胡萝卜素叶绿素叶绿素b大部分叶绿素大部分叶绿素a四：光能转换成电能原初反响四：光能转换成电能原初反响光光 光光 光光PDAH2Oe作用中心作用中心NADP+NADPHB阐明：阐明：B为聚光色素，为
3、聚光色素， P为作用中心色素，为作用中心色素，A为原初为原初e受体，受体，D为原初为原初e供体供体H2OO2H+e-ADP+Pi ATP NADP+NADPH光光CO22C3(CH2O)固定C5复原光反响暗反响叶叶绿体片体片层构造构造基基质五：电能转换成活泼的化学能五：电能转换成活泼的化学能卡卡尔文循文循环六：光反响和暗反响比较六：光反响和暗反响比较 工程工程 光反响光反响 暗反响暗反响 场所 条件条件物量变化才干变化基粒片层膜基粒片层膜基质基质光、色素、酶光、色素、酶酶酶2H2O 4H+4e-+O2ADP + Pi ATPNADP+2e-+H+ NADPH CO2 + C5 2C32C3 +
4、 ATP + NADPH (CH2O) +ADP +Pi + NADP+ + C5酶酶酶酶酶酶色素吸收的光能色素吸收的光能酶酶色素吸收的光能色素吸收的光能酶酶色素吸收的光能色素吸收的光能光能光能电能电能活泼活泼的化的化学能学能活泼的活泼的化学能化学能稳定的稳定的化学能化学能七、七、 C3 C3植物和植物和C4C4植物植物什么叫什么叫C4C4植物？植物？举例。例。 光光协作用作用时CO2CO2中的中的C C首先首先转移到移到C4C4里，里，然后再然后再转移到移到C3C3中的植物，叫做中的植物，叫做C4C4植物。植物。 例如：玉米、甘蔗、高粱等例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。植物。什么叫什么叫C
5、3C3植物？植物？举例。例。 光光协作用作用时CO2CO2中的中的C C直接直接转移到移到C3C3里的植物，叫做里的植物，叫做C3C3植物。植物。 例如：小麦、水稻、大麦、大豆、例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温薯、菜豆和菠菜等温带植物。植物。一一C4植物叶的构造植物叶的构造1. C4与与C3植物叶的构造区别植物叶的构造区别C3C3植植植植物物物物C4C4植植植植物物物物C3: 维管束鞘管束鞘细胞不含叶胞不含叶绿体体C4: 呈呈“花花环型两圈型两圈外外: 部分叶肉部分叶肉细胞胞内内: 含无基粒的叶含无基粒的叶绿体的体的 维管束鞘叶脉鞘管束鞘叶脉鞘细胞胞 维维管束：由管束：由管
6、束：由管束：由导导管和管和管和管和筛筛管等构成的构造。管等构成的构造。管等构成的构造。管等构成的构造。 导导管：运管：运管：运管：运输输水分和水分和水分和水分和矿质矿质元素等，元素等，元素等，元素等，单单向。向。向。向。 筛筛管：运管：运管：运管：运输输有机养料等，双向运有机养料等，双向运有机养料等，双向运有机养料等，双向运输输。什么叫什么叫什么叫什么叫C3C3C3C3途径？途径？途径？途径？光光协作用中固定作用中固定CO2CO2的途径的途径发生在生在C3C3植植物体内。物体内。什么叫什么叫什么叫什么叫C4C4C4C4途径？途径？途径？途径？光光协作用中固定作用中固定CO2CO2的途径的途径发
7、生在生在C4C4植植物体内。物体内。二二 C3 和和C4途径途径叶肉叶肉叶肉叶肉细细胞胞胞胞中的叶中的叶中的叶中的叶绿绿体体体体 维维管束鞘叶脉鞘管束鞘叶脉鞘管束鞘叶脉鞘管束鞘叶脉鞘细细胞中的叶胞中的叶胞中的叶胞中的叶绿绿体体体体C4C4植物光植物光植物光植物光协协作用特点表示作用特点表示作用特点表示作用特点表示图图CO2CO2NADPHNADPHNADPNADP+ +ATPATPADP+PiADP+PiCH2OCH2O多种多种多种多种酶酶参与催化参与催化参与催化参与催化C C5 52C2C3 3COCO2 2C4C4C4C4C3(PEP)C3(PEP)C3(PEP)C3(PEP)丙丙丙丙酮酮
8、酸酸酸酸C4C4C4C4ADP+PiADP+PiADP+PiADP+PiATPATPATPATPC3C3C3C3酶酶二二 C3 和和C4途径途径C4途径途径C3途径途径C4途径途径产生的生的缘由由 由于由于由于由于C4C4植物中含有能固定植物中含有能固定植物中含有能固定植物中含有能固定CO2CO2为为C4C4的相关的相关的相关的相关酶酶，即磷酸即磷酸即磷酸即磷酸烯烯醇式丙醇式丙醇式丙醇式丙酮酮酸酸酸酸羧羧化化化化酶酶，简简称称称称为为PEPPEP羧羧化化化化酶酶( (与与与与CO2CO2有很有很有很有很强强的的的的亲亲和力和力和力和力) )。可促使。可促使。可促使。可促使PEPPEP把大气中含
9、把大气中含把大气中含把大气中含量很低的量很低的量很低的量很低的CO2CO2以以以以C4C4的方式固定下来的方式固定下来的方式固定下来的方式固定下来 C4 C4植物植物植物植物这这种独特的作用，被种独特的作用，被种独特的作用，被种独特的作用，被笼统笼统的比的比的比的比喻喻成成成成“ “二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳泵泵。二二 C3 和和C4途径途径大气中的大气中的大气中的大气中的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳低低低低浓浓度的度的度的度的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳高高高高浓浓度的度的度的度的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳C4C4C4C4途径途径途径途径C3C3C3C3途径途径途径途径产
10、产物物物物能量能量能量能量能量能量能量能量CO2CO2的的的的受体受体受体受体CO2CO2固定固定固定固定后的后的后的后的产产物物物物CO2CO2固定固定固定固定的的的的场场所所所所C3C3复原复原复原复原的的的的场场所所所所ATPATP和和和和NADPHNADPH的的的的作用作用作用作用对对象象象象暗反响暗反响暗反响暗反响途径途径途径途径C3C3植物植物植物植物C4C4植物植物植物植物C3C3C3C3PEPPEPPEPPEPC5C5C5C5C3C3C3C3C3C3C3C3途径途径途径途径C3C3C3C3C4C4C4C4途径途径途径途径C3C3C3C3途径途径途径途径C4C4C4C4C3C3C
11、3C3C5C5C5C5叶肉叶肉叶肉叶肉细细胞胞胞胞的叶的叶的叶的叶绿绿体体体体叶肉叶肉叶肉叶肉细细胞胞胞胞的叶的叶的叶的叶绿绿体体体体维维管束鞘管束鞘管束鞘管束鞘细细胞的叶胞的叶胞的叶胞的叶绿绿体体体体叶肉叶肉叶肉叶肉细细胞胞胞胞的叶的叶的叶的叶绿绿体体体体维维管束鞘管束鞘管束鞘管束鞘细细胞的叶胞的叶胞的叶胞的叶绿绿体体体体C3C3植物和植物和C4C4植物光植物光协作用比作用比较练习1 1C4C4植物光植物光协作用作用过程中的重要特点是程中的重要特点是 A A、既有、既有C4C4途径又有途径又有C3C3途径途径 B B、只需、只需C4C4途径没有途径没有C3C3途径途径 C C、先、先进展展C
12、3C3途径后途径后进展展C4C4途径途径 D D、只需、只需C3C3途径没有途径没有C4C4途径途径A练习2 2C4C4植物具有植物具有较强光光协作用的作用的缘由是有关的由是有关的一种一种酶能催化能催化 A A、PEPPEP固定固定较低低浓度度CO2 CO2 B B、C5C5化合物与化合物与CO2CO2结合合 C C、NADPHNADPH复原复原C3C3生成有机物生成有机物 D D、特殊形状的叶、特殊形状的叶绿素素a a将光能将光能转换成成电能能 A练习3 3C4C4植物与植物与C3C3植物相比，其植物相比，其发生光生光协作用的作用的场所所为 A A、只、只发生在叶肉生在叶肉细胞叶胞叶绿体中体
13、中 B B、只、只发生在生在维管束鞘管束鞘细胞叶胞叶绿体中体中 C C、叶肉、叶肉细胞和胞和维管束鞘管束鞘细胞的叶胞的叶绿体中体中 D D、叶肉、叶肉细胞和胞和导管管细胞的叶胞的叶绿体中体中 C练习4 4以下植物中属于以下植物中属于C4C4植物的是植物的是 A A、水稻、水稻 B B、小麦、小麦 C C、高粱、高粱 D D、菜豆、菜豆 C分析分析 以下图以下图4条曲线条曲线a、b、c、d为不同光照在不为不同光照在不同同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线，浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线，a光照非常弱，光照非常弱，CO2很少远小于很少远小于0.03%);b适当遮阴相当适当遮阴
14、相当于全光照的于全光照的1/25，CO2浓度为浓度为0.03；c为全光照晴天为全光照晴天不遮阴，不遮阴， CO2浓度为浓度为0.03；d为全光照，为全光照， CO2浓度为浓度为1.22%；请据图回答；请据图回答净光光合合速速率率 40 30 20 10 0 10 10 20 30 40 50温度温度0C1根据根据右图提供信右图提供信息，他能得息，他能得出什么结论出什么结论?b cda(2)随着光照强度和随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光协作用浓度的提高，植物光协作用以净光协作用为目的以净光协作用为目的)最适温度的变化趋势是怎样的呢最适温度的变化趋势是怎样的呢？为什么？为什么？3当曲线当曲线
15、b净光合速率降为零时，真光合速率能否净光合速率降为零时，真光合速率能否为零？为什么？为零？为什么？4上述结果给我们的消费实际提供了什么指点？上述结果给我们的消费实际提供了什么指点？逐逐渐提高，由于当光照提高，由于当光照强度和二氧化碳度和二氧化碳浓度提高，此度提高，此时限制光限制光协作用的要素是作用的要素是酶的活性，在一定范的活性，在一定范围内内酶的活的活性随温度的提高而增大。性随温度的提高而增大。不不为零，由于在零，由于在b实验条件下，呼吸速率不条件下，呼吸速率不为零零适适时播种，控制光照播种，控制光照强弱，合理密植，通弱，合理密植，通风透透光，增施有机肥等措施提高光，增施有机肥等措施提高净光
16、合光合产量量八：影响光协作用的外界要素八：影响光协作用的外界要素光光光照强度光照强度光质光质日照的变化日照的变化温度：温度：CO2浓度：浓度：必需矿质元素的供应：必需矿质元素的供应：水：水：直接影响光反响，而光反响的产直接影响光反响，而光反响的产物物NADP、ATP的数量又间接影的数量又间接影响暗反响。响暗反响。影响酶的活性，而影响反响速度影响酶的活性，而影响反响速度直接影响暗反响的速度，而暗反响的产直接影响暗反响的速度，而暗反响的产物物NADP+、ADP、Pi的数量又影响光反的数量又影响光反响的速度。响的速度。直接或间接影响光协作用直接或间接影响光协作用光协作用的原料，经过影响气孔的开闭影光
17、协作用的原料，经过影响气孔的开闭影响二氧化碳的供应，影响光协作用响二氧化碳的供应，影响光协作用添加光添加光协作用面作用面积延伸光延伸光协作用作用时间提高光提高光协作用效率作用效率在在农业消消费上运用上运用(如何添加如何添加农作物的光能作物的光能利用率利用率)光能利用率：光能利用率：单位土地面位土地面积上，上，农作物作物经过光光协作作用所用所产生的有机物中所含的能量，与生的有机物中所含的能量，与这块土地所接土地所接受的太阳能的比。受的太阳能的比。光合效率：光合效率：绿色植物色植物经过光光协作用制造的有机物中作用制造的有机物中所含的能量与光所含的能量与光协作用中吸收的光能的比作用中吸收的光能的比值
18、。立体种植立体种植改改动株形株形大棚人工光照大棚人工光照一年一熟改一年一熟改为一年几熟一年几熟一年多熟一年多熟添加光合面积添加光合面积延伸光协作用延伸光协作用时间时间提高光提高光协作用的效率作用的效率光照光照强弱的控制弱的控制温度：适温度：适时播种，温室内播种，温室内 留意温留意温度的度的调理。理。合理密植合理密植适当添加适当添加二氧化碳二氧化碳浓度度合理密植，通合理密植，通风透气透气施用施用农家肥家肥施用施用NH4HCO3大田大田最大限制地利用光照最大限制地利用光照时间，提高光能利用率。，提高光能利用率。光合面光合面积即植物的即植物的绿色面色面积，主要是指叶，主要是指叶面面积必需必需矿质元素
19、的供元素的供应： 合理施肥，中耕松土合理施肥，中耕松土水的供水的供应：合理灌合理灌溉九：影响光九：影响光协作用的内因：作用的内因：基因基因叶叶绿体构造和数量体构造和数量色素的量，色素的量，酶种种类、量、活性、量、活性04全国以下关于光协作用强度的表达，正确的选项是全国以下关于光协作用强度的表达，正确的选项是 A、叶片从幼到老光协作用强度不变、叶片从幼到老光协作用强度不变B、森林或农田中植株上部的叶片和下部的叶片光协作用、森林或农田中植株上部的叶片和下部的叶片光协作用强度有差别强度有差别C、光协作用强度是有基因决议的，因此是固定不变的、光协作用强度是有基因决议的，因此是固定不变的D、在一样的光照
20、条件下，各种植物的光协作用强度不变、在一样的光照条件下，各种植物的光协作用强度不变B04全国离体的叶绿体在光照下进展稳定的光协作用时，全国离体的叶绿体在光照下进展稳定的光协作用时，假设忽然中断假设忽然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中气体的供应，短时间内叶绿体中C3化化合物与合物与C5化合物相对含量的变化是化合物相对含量的变化是 A、 C3化合物添加、化合物添加、 C5化合物减少化合物减少B、 C3化合物添加、化合物添加、 C5化合物减少化合物减少C、 C3化合物减少、化合物减少、 C5化合物添加化合物添加D、 C3化合物减少、化合物减少、 C5化合物减少化合物减少C04江苏光协作用的过程
21、可分为光反响和暗反响两阶段江苏光协作用的过程可分为光反响和暗反响两阶段，以下说法正确的选项是，以下说法正确的选项是 A、叶绿体的类囊体膜上进展光反响和暗反响、叶绿体的类囊体膜上进展光反响和暗反响B、叶绿体的类囊体膜上进展暗反响，不进展光反响、叶绿体的类囊体膜上进展暗反响，不进展光反响C、叶绿体的基质可进展光反响和暗反响、叶绿体的基质可进展光反响和暗反响B、叶绿体的基质可进展暗反响，不进展光反响、叶绿体的基质可进展暗反响，不进展光反响 D(04江苏胡萝卜素和叶黄素在光协作用中的作用是江苏胡萝卜素和叶黄素在光协作用中的作用是 A、传送光能、传送电子、传送光能、传送电子 B、传送光能、转化光能、传送
22、光能、转化光能C、吸收光能、转变光能、吸收光能、转变光能 D、吸收光能、传送光能、吸收光能、传送光能D(04广东以下关于光协作用和呼吸作用的表达，正广东以下关于光协作用和呼吸作用的表达，正确的选项是确的选项是 A、光协作用和呼吸作用总是同时进展、光协作用和呼吸作用总是同时进展B、光协作用构成的糖类在呼吸作用中被利用、光协作用构成的糖类在呼吸作用中被利用C、光协作用产生的、光协作用产生的ATP主要用于呼吸作用主要用于呼吸作用D、光协作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中、光协作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进展进展 B(04江苏过去人们以为作物播种密度越大，产量越高。江苏过去人们以为作物播
23、种密度越大，产量越高。在保证营养需求的情况下，有人对小麦的产量与播种量的在保证营养需求的情况下，有人对小麦的产量与播种量的关系进展研讨，结果如以下图所示关系进展研讨，结果如以下图所示 600050004000300020001000 产量产量Kg.hm2306090120150180210播种量播种量/ Kg.hm2(1)根据上根据上图分析，当播种密度分析，当播种密度过大大时小麦小麦产量将量将减少减少2从影响光从影响光协作用效率的要素分析，作用效率的要素分析，产生上述景象的生上述景象的缘由是由是叶片接受光照缺乏，通叶片接受光照缺乏，通风透气差，透气差，CO2供供应缺乏缺乏色素分子色素分子可见光
24、可见光C5(RUBP)2C3ADP+PiATP2H2OO24NADPH多种酶多种酶酶酶葡萄糖，葡萄糖，其他分子其他分子CO2吸收吸收光解光解能量能量固定固定复原复原酶酶光反响光反响暗反响暗反响 光协作用的图解过程光协作用的图解过程1、当、当CO2停停顿供供应时，C3和和C5的含量有如何的含量有如何变化？化？C3的含量减少，的含量减少，C5的含量增的含量增多多2、当忽然停、当忽然停顿光照光照时，C3和和C5的含量有如何的含量有如何变化？化？C3的含量增多，的含量增多，C5的含量减的含量减少少3、每生成、每生成1moL的的C6H12O6，需多少，需多少moLC5参与参与？t浓度浓度012C5C3t浓度浓度012C3C5(PGA)PGALPGAL
