第四節(jié)能量之源—光與光合作用(公開課)

1、第四節(jié)第四節(jié) 能量之源能量之源光合作用光合作用張張 瀧瀧一、探究實驗：綠葉中色素的提取和分離一、探究實驗：綠葉中色素的提取和分離1、實驗結果：、實驗結果：種類種類顏色顏色含量含量葉綠素葉綠素b b胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉黃素葉綠素葉綠素a葉綠素葉綠素 ( (占總量占總量3/4)3/4)類胡蘿卜素類胡蘿卜素( (占總量占總量1/41/4) )(藍綠色藍綠色)( (黃綠色黃綠色) )(橙黃色橙黃色)(黃色黃色)分子式分子式(C55H72O5N4Mg)(C40H56)(C40H56O2)(C55H72O5N4Mg)注意：在濾紙條上距離最近的兩條色素帶和距離最遠注意：在濾紙條上距離最近的兩條色素帶和距

2、離最遠的兩條色素帶的兩條色素帶?代表：層析液的代表：層析液的溶解度溶解度不同，越靠上的溶解度越大。不同，越靠上的溶解度越大。代表：色素的代表：色素的含量含量色素帶數(shù)量的代表什么？色素帶數(shù)量的代表什么？色素帶寬窄的代表什么？色素帶寬窄的代表什么？色素帶位置的代表什么？色素帶位置的代表什么？代表：色素的代表：色素的種類種類2、色素與吸收光譜、色素與吸收光譜溫室的頂棚用紅色玻溫室的頂棚用紅色玻璃還是綠色玻璃？璃還是綠色玻璃？3、熒光現(xiàn)象、熒光現(xiàn)象葉綠素溶液在葉綠素溶液在透射光透射光下呈綠色，但下呈綠色，但在在反射光反射光下呈紅色，此為熒光現(xiàn)象下呈紅色，此為熒光現(xiàn)象二、光合作用的探究歷程二、光合作用的

3、探究歷程1、實驗者2、實驗過程及現(xiàn)象3、實驗結論特別指出恩格爾曼P100薩克斯P102魯賓和卡門P102O2葉綠體葉綠體H2O有機物有機物陽光陽光CO2 + H2O（CH2O）+O2光能光能葉綠體葉綠體綠色植物通過綠色植物通過葉綠體葉綠體，利用，利用光能光能，把二氧化碳和水轉，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的化成儲存著能量的有機物有機物，并且放出，并且放出氧氧的過程。的過程。CO2三、光合作用概念三、光合作用概念1、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物質變化變化能量能量轉化轉化類囊體薄膜類囊體薄

4、膜葉綠體基質葉綠體基質光、色素、酶、水等光、色素、酶、水等多種酶多種酶、CO2 、H、ATP光能光能轉化為轉化為ATP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化為糖轉化為糖類等類等有機物有機物中中穩(wěn)定的化學能穩(wěn)定的化學能水的光解：水的光解：2H2O 光光4H+O2ATP合成：合成：ADP+Pi +光能光能 ATP酶酶C3的還原：的還原：2C3 （CH2O）+ C5+H2O H，ATP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ATP；2、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

5、應的繼續(xù)，暗反應為光反應的進行提供ADP和和Pi；CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3酶酶四、光合作用的原理四、光合作用的原理7C2、光合作用反應方程式及元素去向、光合作用反應方程式及元素去向6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能光能葉綠體葉綠體b、H的轉移：的轉移：H2O H C6H12O6 H2O c、C的轉移：的轉移： CO2 C3 糖糖類類a、O的轉移：的轉移：H2O O2光合作用的原理光合作用的原理四、光合作用的原理四、光合作用的原理3.條件條件驟變驟變時物質含量的變化時物質含量的變化CO2濃度不變濃度不變光反應HATPO2C3C5（CH2O）光照光照減弱減弱

6、 光照光照增強增強H2OCO2HO2酶多種酶ADP+ PiADP+ PiATPATPC52C3（CH2O）H2O水的光解水的光解形成形成ATPATPCOCO2 2的固定的固定C3C3的還原的還原積累、積累、增加增加消耗、消耗、減少減少四、光合作用的原理四、光合作用的原理3.條件驟變時物質含量的變化條件驟變時物質含量的變化光照光照不變不變暗反應 C3C5HATPO2（CH2O）CO2濃度濃度減少減少 CO2濃度濃度增加增加H2OCO2HO2酶多種酶ADP+ PiADP+ PiATPATPC52C3（CH2O）H2O水的光解水的光解形成形成ATPATPCOCO2 2的固定的固定C3C3的還原的還原

7、積累、積累、增加增加消耗、消耗、減少減少CO2固定過程減慢，固定過程減慢， C3形成量減少形成量減少;而而C3的還原過程仍在進行的還原過程仍在進行。下圖是改變下圖是改變CO2濃度后與濃度后與光合作用有關的光合作用有關的 C5和和C3在在細胞內的變化曲線，請回細胞內的變化曲線，請回答：答：（3）光照強度和）光照強度和CO2濃度的變化均影響光合作用的速度，濃度的變化均影響光合作用的速度，但前者主要影響光合作用的但前者主要影響光合作用的 ，后者主要影響光合，后者主要影響光合作用的作用的 。C3光反應光反應暗反應暗反應（1）曲線）曲線a表示的化合物是表示的化合物是 ，曲線曲線b表示的化合物表示的化合物

8、是是 ；（2）在）在CO2濃度降低時，濃度降低時，曲線曲線a表示的化合物的含表示的化合物的含量迅量迅速下降的原是速下降的原是： C5植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數(shù)量植物在單位時間內通過光合作用制造糖類的數(shù)量。 O2的產生量的產生量 五、影響光合作用強度的因素及應用：五、影響光合作用強度的因素及應用：2、觀測指標：、觀測指標：（一）光合作用強度：（一）光合作用強度：1、概念：、概念：有機物的合成（產生）量有機物的合成（產生）量 CO2的固定量的固定量將植物置于光下，植物將植物置于光下，植物消耗消耗的的CO2，產生產生的的O2，制造制造的葡萄的葡萄糖糖 呼吸作用呼吸作用實際光合速率？實際

9、光合速率？光照強度光照強度ABC光補償點光補償點COCO2 2釋放速率釋放速率COCO2 2吸收速率吸收速率o o縱坐標的值實指縱坐標的值實指凈光合速率凈光合速率A點點對應的縱坐對應的縱坐標的絕對值實指標的絕對值實指呼吸速率呼吸速率光飽和點光飽和點最大最大凈光合凈光合速率速率呼吸速率呼吸速率最最大大光光合合速速率率（二）、曲線分析（二）、曲線分析其大小主其大小主要受溫度要受溫度影響影響A B C D時間時間ABCCOCO2 2吸收速率吸收速率o o縱坐標的值實指縱坐標的值實指凈光合速率凈光合速率A點點對應的縱坐對應的縱坐標的絕對值實指標的絕對值實指呼吸速率呼吸速率最大最大凈光合凈光合速率速率呼

10、吸速率呼吸速率最最大大光光合合速速率率（二）、曲線分析（二）、曲線分析其大小主其大小主要受溫度要受溫度影響影響S1S2S3呼吸消耗呼吸消耗( (有機物有機物) )量量 = =( (有機物有機物) )儲存量儲存量 = =( (有機物有機物) )制造量制造量 = =S1 + S2S3-S1 S3 + S2酵母菌酵母菌或或植物的植物的非綠色器官非綠色器官呼吸速率隨呼吸速率隨O2濃度濃度的變化的變化A點點:只進行無氧呼吸只進行無氧呼吸C點及以后點及以后:只進行有氧呼吸只進行有氧呼吸AC之間之間:無氧呼吸無氧呼吸+有氧呼吸有氧呼吸B點對應的氧濃度下，點對應的氧濃度下，無氧呼無氧呼吸受到抑制，有氧呼吸又很

11、微吸受到抑制，有氧呼吸又很微弱，弱，消耗的有機物最少消耗的有機物最少補充：光合作用與呼吸作用的主要補充：光合作用與呼吸作用的主要影響因素分析影響因素分析O O2濃度濃度ACO2釋放速率釋放速率0無氧呼吸無氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸BCab總曲線總曲線O2的吸收速率1.內部因素內部因素植物種類不同植物種類不同同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同部位的葉片（葉齡）同一植物在不同部位的葉片（葉齡）（三）、影響光合作用強度的因素：（三）、影響光合作用強度的因素：二、影響光合作用強度的因素：二、影響光合作用強度的因素：1.內部因素內部因素植物種類不同植物種類不同同一植物在不

12、同的生長發(fā)育階段同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同部位的葉片（葉齡）同一植物在不同部位的葉片（葉齡）二、影響光合作用強度的因素：二、影響光合作用強度的因素：1.內部因素內部因素植物種類不同植物種類不同同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同的生長發(fā)育階段同一植物在不同部位的葉片（葉齡）同一植物在不同部位的葉片（葉齡）OAOA段：段：ABAB段：段：BCBC段：段：幼葉幼葉，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉綠體，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率不斷提高不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率不斷提高 壯葉壯葉，葉片面積、葉綠體和葉綠素都處

13、于穩(wěn)定狀態(tài)，葉片面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。光合速率也基本穩(wěn)定。 老葉老葉，隨著葉齡的增加，葉，隨著葉齡的增加，葉片內葉綠素被破壞，光合速片內葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。率也隨之下降。 應用：應用：栽培作物培養(yǎng)時栽培作物培養(yǎng)時適當摘除老葉適當摘除老葉和發(fā)黃的葉和發(fā)黃的葉，可降低有機物消耗。，可降低有機物消耗。 溫度溫度pH強度強度波長波長澆水澆水Mg2+施肥施肥空氣空氣中的中的濃度濃度施肥施肥外部因素外部因素光（光強、光質）、溫度、光（光強、光質）、溫度、COCO2 2濃度濃度、礦質元素、水等、礦質元素、水等光照強度光照強度O2的的產產生生量量OA光照光照強度

14、強度溫度、溫度、CO2光合作用隨著光照強度的變化而變化。一定范圍內，隨著光合作用隨著光照強度的變化而變化。一定范圍內，隨著光照逐步增強光合作用也隨著加快；但是光照增強到一定光照逐步增強光合作用也隨著加快；但是光照增強到一定程度，光合作用速度不再增加。程度，光合作用速度不再增加。B真光合作用光照光照(1)描述曲線：描述曲線： 點的描述點的描述 線段的描述線段的描述 (2)點的移動描述點的移動描述8 例如：若圖示為陽生植物，則陰生植物，例如：若圖示為陽生植物，則陰生植物，A、B、C 點如何點如何移動？若呼吸速率增加，光補償點如何移動？缺移動？若呼吸速率增加，光補償點如何移動？缺Mg時時B點點如何移

15、動？如何移動？(3)改變：若將縱坐標改為改變：若將縱坐標改為O2的吸收量，則曲線如何變化？的吸收量，則曲線如何變化？(4)應用：應用：(5)計算：計算：0吸收光 照 強 度abcd釋放C O2C O2f若上圖示植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為若上圖示植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25和和30，該曲線表示該植物在，該曲線表示該植物在25時光合作用強時光合作用強度與光照強度的關系。若將溫度提高到度與光照強度的關系。若將溫度提高到30的條件下的條件下（原光照強度和（原光照強度和CO2濃度不變），理論上圖中相應點的濃度不變），理論上圖中相應點的移動分別是：移動分別是：c點點 ；a點點 ；

16、f點點 。下移下移右移右移 左下移左下移溫度改變時，光補償溫度改變時，光補償點和光飽和點的變化點和光飽和點的變化 若溫度不變，若溫度不變，CO2濃度改變則濃度改變則c、a、f如何移動？如何移動？ c不動：不動：a不動：不動：f右上移動右上移動:29例例.將一新鮮葉片放在特殊的裝置內，給予不同強度的光照（其他條件保持不將一新鮮葉片放在特殊的裝置內，給予不同強度的光照（其他條件保持不變），測得氧氣釋放速率如下表所示。下列對該數(shù)據(jù)的分析，錯誤（變），測得氧氣釋放速率如下表所示。下列對該數(shù)據(jù)的分析，錯誤（ ） A.該葉片呼吸作用吸收該葉片呼吸作用吸收O2的速率是的速率是0.2 L/cm2葉面葉面min

17、B.當光照強度為當光照強度為2 klx時，光合作用釋放時，光合作用釋放O2與呼吸作用與呼吸作用 吸收吸收O2的速率基本相等的速率基本相等C.當光照強度為當光照強度為8 klx時，光合作用產生時，光合作用產生O2的速率為的速率為0.8L/cm2葉面葉面minD.當光照強度超過當光照強度超過10 klx，光合作用速率不再提高，光合作用速率不再提高光照強度光照強度（klx） 02468101214O2（L/cm2葉面葉面min） -0.200.20.40.81.21.21.2CO2飽和點飽和點CO2補償點補償點光合作用速率COCO2 2濃度濃度光照強度改變時，光照強度改變時， CO2補償點和補償點和

18、CO2飽和點的變化飽和點的變化光反應增強，單位時間產生更多的光反應增強，單位時間產生更多的 ，單位時間還原單位時間還原CO2量量 ，對，對CO2利用率利用率 ，光，光合速率合速率 ，因此光合速率可以在更，因此光合速率可以在更 的的CO2濃度濃度下與細胞呼吸速率相等，即下與細胞呼吸速率相等，即CO2補償點補償點 。 ATP和和NADPH 增大增大 增大增大 增大增大 低低 降低降低COCO2 2濃度濃度2、點的移動、點的移動b點之后的限制因素是點之后的限制因素是 ，而增強光照，而增強光照，光反應光反應 ，植物暗反應固定的，植物暗反應固定的CO2 ，因此，因此CO2飽和點飽和點 。 光照強度、溫度

19、光照強度、溫度 增強增強 增多增多 右上移右上移 COCO2 2濃度濃度將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調節(jié)將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調節(jié)小室小室CO2濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度（以作用的強度（以CO2吸收速率表示）吸收速率表示）,測定結果如測定結果如圖。下列相關敘述，正確的是圖。下列相關敘述，正確的是 ( )A.如果光照強度適當降低，如果光照強度適當降低，a點左移，點左移，b點左移點左移B.如果光照強度適當降低，如果光照強度適當降低，a點左移，點左移，b點右移點右移C.如果光照強度適當增加，如果光照強度適當增加，a點右移，

20、點右移，b點右移點右移D.如果光照強度適當增加，如果光照強度適當增加，a點左移，點左移，b點右移點右移D小結：一般來說，改小結：一般來說，改變條件，利于光合作變條件，利于光合作用的進行時，光補償用的進行時，光補償點和點和CO2補償點要補償點要左左移移，光飽和點和，光飽和點和CO2飽和點要飽和點要右移右移溫度溫度酶活性酶活性1 1）溫度）溫度2 2）溫度是影響氣孔開閉的因素之一）溫度是影響氣孔開閉的因素之一光合作用強度光合作用強度應用：應用：農作物增產措施農作物增產措施a a 適時播種適時播種: :b b 溫室栽培：溫室栽培：盛夏的中午，溫度高，氣盛夏的中午，溫度高，氣孔大多關閉，植物因為缺孔大

21、多關閉，植物因為缺少少COCO2 2而光合作用強度下降。而光合作用強度下降。晴天：晴天：白天適當升溫，晚上適當降溫以保持白天適當升溫，晚上適當降溫以保持 較高的晝夜溫差較高的晝夜溫差連續(xù)陰雨天：連續(xù)陰雨天：白天和晚上均降溫白天和晚上均降溫“午休午休”現(xiàn)象現(xiàn)象4、必需元素的影響、必需元素的影響： 1、描述曲線：、描述曲線：2、分析下降原因：、分析下降原因：3、應用：、應用：5、水分的影響：、水分的影響：1、影響、影響2、應用、應用6 6、多因子對光合作用速率的影響、多因子對光合作用速率的影響P P點：點：Q Q點：點：限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子，限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子

22、，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高 橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取適當提高圖因子，若要提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法示中的其他因子的方法 10、D高考調研 48面3、43.與光合作用有關的其他曲線解讀與光合作用有關的其他曲線解讀光合作用的實際量光合作用的實際量 2 4 6 8 葉面積指數(shù)葉面積指數(shù)O物質的量物質的量呼吸量呼吸量干物質量干物質量A A、OAOA段，隨葉面積指數(shù)的增加，光合作用實際量增加；過段，隨葉面積指數(shù)的增加，光合作用實際量增加；過A A點

23、后，點后，隨著葉面積指數(shù)的增加，光合作用實際量不再增加隨著葉面積指數(shù)的增加，光合作用實際量不再增加B B、OBOB段，隨葉面積指數(shù)的增加，干物質量增加，過段，隨葉面積指數(shù)的增加，干物質量增加，過B B點后隨葉面點后隨葉面積指數(shù)的增加干物質量減少積指數(shù)的增加干物質量減少C C、由曲線、由曲線OCDOCD可以看出，葉面積指數(shù)是影響呼吸作用酶活性的重可以看出，葉面積指數(shù)是影響呼吸作用酶活性的重要因素要因素D D、D D點以后隨著葉面積指數(shù)的增加，植物將不能生活下去點以后隨著葉面積指數(shù)的增加，植物將不能生活下去葉面積指數(shù)是指單位土地面積上植物葉面積指數(shù)是指單位土地面積上植物的總葉面積，葉面積指數(shù)越大，

24、葉片的總葉面積，葉面積指數(shù)越大，葉片交錯重疊程度越大，如圖表示葉面積交錯重疊程度越大，如圖表示葉面積指數(shù)與光合作用和呼吸作用的關系，指數(shù)與光合作用和呼吸作用的關系，下列說法不正確的是下列說法不正確的是_C7e e光合作用的日變化光合作用的日變化光合作用的日變化光合作用的日變化31111、下圖表示的是一晝夜北方某作物植株下圖表示的是一晝夜北方某作物植株COCO2 2吸收量的變吸收量的變化。甲圖為盛夏某一晴天，乙圖是在春季的某一晴天。對化。甲圖為盛夏某一晴天，乙圖是在春季的某一晴天。對兩圖的相關原因分析兩圖的相關原因分析不正確不正確的是的是 A A甲圖中有機物積累最多的是甲圖中有機物積累最多的是G

25、 G點，兩圖中點，兩圖中B B點植物干重點植物干重均低于均低于A A點時的干重點時的干重B B植株有機物總積累可用橫軸上、下曲線圍成的有關面植株有機物總積累可用橫軸上、下曲線圍成的有關面積表示，適當提高溫度可增加積表示，適當提高溫度可增加OAOA的絕對值的絕對值C C兩圖中兩圖中DEDE時間段葉綠體中三碳化合物含量均大大減少時間段葉綠體中三碳化合物含量均大大減少D D甲圖中甲圖中E E點與點與G G點相比，葉綠體中的點相比，葉綠體中的ATPATP含量較多含量較多C C1212、請你預期一天內、請你預期一天內大棚中大棚中COCO2 2濃度變化濃度變化的最的最可能情況是圖中哪條曲線所示可能情況是圖

26、中哪條曲線所示 變式：變式：時間時間A A1313、下列有關說法、下列有關說法不正確不正確的是的是A.HA.H點點COCO2 2濃度最低，說明此時植物積累有機物最多濃度最低，說明此時植物積累有機物最多 B.BCB.BC段較段較ABAB段段COCO2 2濃度增加減慢，是因為低溫使植物濃度增加減慢，是因為低溫使植物 呼吸作用減弱呼吸作用減弱C.FGC.FG段段COCO2 2濃度下降不明顯，是因為氣孔關閉，葉片濃度下降不明顯，是因為氣孔關閉，葉片 對對COCO2 2的吸收減少的吸收減少D.COD.CO2 2濃度下降從濃度下降從DEDE段開始，說明植物進行光合作用段開始，說明植物進行光合作用 是從是從

27、D D點開始的點開始的D D化能合成作用化能合成作用 自然界中的某些細菌，能夠利用環(huán)境中的自然界中的某些細菌，能夠利用環(huán)境中的某些無機物氧化分解時所釋放的能量來制造有某些無機物氧化分解時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用稱化能合成作用。機物，這種合成作用稱化能合成作用。 2NH2NH3 3 + 3O+ 3O2 2 硝化硝化細菌細菌2HNO2HNO2 2 + 2H+ 2H2 2O + O + 能量能量2HNO2HNO2 2 + O+ O2 2硝化硝化細菌細菌2HNO2HNO3 3 + + 能量能量COCO2 2 + H+ H2 2O O硝化細菌硝化細菌（CHCH2 2O O ）+ O+ O2

28、 2化學能化學能1515、將某綠色植物放在特定的實驗裝置中，研究溫度對光合作、將某綠色植物放在特定的實驗裝置中，研究溫度對光合作用與呼吸作用的影響用與呼吸作用的影響( (其余的實驗條件都是理想的其余的實驗條件都是理想的) )，實驗以，實驗以C02C02的吸收量與釋放量為指標。實驗結果如下表所示：的吸收量與釋放量為指標。實驗結果如下表所示：下列對該表數(shù)據(jù)分析正確的是下列對該表數(shù)據(jù)分析正確的是A A晝夜不停地光照，溫度在晝夜不停地光照，溫度在3535時該植物不能生長時該植物不能生長B B晝夜不停地光照，該植物生長的最適宜溫度是晝夜不停地光照，該植物生長的最適宜溫度是3030C. C. 每天交替進行每天交替進行1212小時光照、小時光照、1212小時黑