第二章光合作用

1、第二章第二章 光合作用與生物固氮光合作用與生物固氮第一節(jié)第一節(jié) 光合作用光合作用光合作用的細(xì)胞器光合作用的細(xì)胞器葉綠體葉綠體光合作用的過(guò)程光合作用的過(guò)程一一 光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換光能在葉綠體中的轉(zhuǎn)換復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)：光能光能 活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能 穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能光能光能 電能電能 活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能 穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)光反應(yīng)暗反應(yīng)暗反應(yīng)葉綠體的類囊體葉綠體的類囊體葉綠體的基質(zhì)葉綠體的基質(zhì)場(chǎng)所場(chǎng)所1、光能轉(zhuǎn)換成電能、光能轉(zhuǎn)換成電能（1）葉綠體色素）葉綠體色素復(fù)習(xí)：葉綠體色素的種類、顏色、作用復(fù)習(xí)：葉綠體色素的種類、顏色、作用種類種類顏色顏色作用作用葉綠素葉綠素葉綠素葉綠素

2、a葉綠素葉綠素b類胡蘿卜素類胡蘿卜素胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉黃素藍(lán)綠色藍(lán)綠色黃綠色黃綠色橙黃色橙黃色黃色黃色吸收、傳遞和吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能轉(zhuǎn)化光能吸收、傳遞作用吸收、傳遞作用：葉綠素葉綠素a（絕大多數(shù)）（絕大多數(shù)） 全部的葉綠素全部的葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素、胡蘿卜素、葉黃素轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 光光 能能 作用作用：特殊狀態(tài)的葉綠素特殊狀態(tài)的葉綠素a（少數(shù)）（少數(shù)）（2）光能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程）光能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程看書(shū)回答下列問(wèn)題：看書(shū)回答下列問(wèn)題：a、A、B表示色素，它們分別代表什么色素以及各表示色素，它們分別代表什么色素以及各 自的作用自的作用 ？b、特殊狀態(tài)的葉綠素、特殊狀態(tài)的葉綠素a在光的照

3、射下發(fā)生了什么變化？在光的照射下發(fā)生了什么變化？ c、脫離葉綠素、脫離葉綠素a的電子，經(jīng)過(guò)一系列的傳遞，最后傳的電子，經(jīng)過(guò)一系列的傳遞，最后傳 遞給什么物質(zhì)？（閱讀教材中的小資料。）遞給什么物質(zhì)？（閱讀教材中的小資料。）d、失去電子的葉綠體、失去電子的葉綠體a最終從什么物質(zhì)中獲得電子，而最終從什么物質(zhì)中獲得電子，而 恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)？該物質(zhì)發(fā)生了什么變化？并嘗試寫出恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)？該物質(zhì)發(fā)生了什么變化？并嘗試寫出 物質(zhì)變化的反應(yīng)簡(jiǎn)式。物質(zhì)變化的反應(yīng)簡(jiǎn)式。 e、光能轉(zhuǎn)換成電能的標(biāo)志是什么？、光能轉(zhuǎn)換成電能的標(biāo)志是什么？2、電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能、電能轉(zhuǎn)換成活躍的化學(xué)能NADP+ + H+ + 2e N

4、ADPH（還原型輔酶（還原型輔酶）酶酶ADP + Pi + 電能電能 ATP酶酶電能電能活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能3、活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能、活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的化學(xué)能供氫供氫NADPHNADP+活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能 光光 能能 活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能 電電 能能 小結(jié)：光能在葉綠體中轉(zhuǎn)換的三個(gè)階段小結(jié)：光能在葉綠體中轉(zhuǎn)換的三個(gè)階段光光 反反 應(yīng)應(yīng)暗暗 反反 應(yīng)應(yīng)鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1、葉綠素吸收光能被激發(fā)后，能夠失去電子，再得到、葉綠素吸收光能被激發(fā)后，能夠失去電子，再得到電子。最終電子受體和最終電子供體分別是電子。最終電子受體和最

5、終電子供體分別是A、NADP+和水和水 B、ATP和水和水 C、水和、水和NADP+ D、水和、水和O22、一分子、一分子NADP+成為成為NADPH，接收的電子數(shù)和氫的，接收的電子數(shù)和氫的數(shù)目分別是數(shù)目分別是A、1,1 B、1,2 C、2,1 D、2,23、在暗反應(yīng)過(guò)程中，、在暗反應(yīng)過(guò)程中，NADPH的作用是的作用是A、為、為C3化合物還原提供能量化合物還原提供能量 B、還原、還原C3化合物化合物C、與、與ATP的作用完全相同的作用完全相同 D、A和和B4、ATP貯存的能量和貯存的能量和ADP形成形成ATP時(shí)接收的能量分別是時(shí)接收的能量分別是A、化學(xué)能、只能是電能、化學(xué)能、只能是電能B、電能

6、、化學(xué)能、電能、化學(xué)能C、化學(xué)能，電能和化學(xué)能、化學(xué)能，電能和化學(xué)能D、化學(xué)能，只能是化學(xué)能、化學(xué)能，只能是化學(xué)能二二 C3 植物和植物和C4 植物植物復(fù)習(xí)：光合作用的暗反應(yīng)階段復(fù)習(xí)：光合作用的暗反應(yīng)階段光合作用中光合作用中CO2固定后的最初產(chǎn)物是三碳化合物，固定后的最初產(chǎn)物是三碳化合物，所以這種所以這種固定固定CO2的途徑的途徑稱為稱為C3途徑途徑 1960年，年，Hatch和和Slack在研究甘蔗等植物的光合在研究甘蔗等植物的光合作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定CO2后的最初產(chǎn)物是四碳化合物后的最初產(chǎn)物是四碳化合物CO2C4途徑途徑C3途徑途徑僅有僅有C3途徑途徑的植物的植物C3植物植物既

7、有既有C4途徑途徑、又有又有C3途徑途徑的植物的植物C4植物植物C C4 4植物植物玉玉米米甘甘蔗蔗高梁高梁粟粟( 谷子谷子,小米小米)莧菜莧菜7500種，占陸生植物的3%。大多為禾本科雜草,農(nóng)作物中只有玉米、高粱、甘蔗、黍與粟等數(shù)種問(wèn)題問(wèn)題： 為什么為什么C3植物和植物和C4植物固定植物固定CO2后的產(chǎn)物不一樣？后的產(chǎn)物不一樣？是否它們的結(jié)構(gòu)也有不同之外？是否它們的結(jié)構(gòu)也有不同之外？思考思考C3 小麥維管束鞘細(xì)胞無(wú)葉綠體C4 玉米維管束鞘細(xì)胞有葉綠體維管束鞘細(xì)胞第一節(jié) 光合作用C3植物植物C4植物植物閱讀課文，說(shuō)出閱讀課文，說(shuō)出C3植物和植物和C4植物在植物在葉片結(jié)構(gòu)上葉片結(jié)構(gòu)上的區(qū)別的區(qū)別

8、維管束鞘細(xì)胞維管束鞘細(xì)胞葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞C3植物植物C4植物植物不含葉綠體不含葉綠體含有無(wú)基粒的葉綠體含有無(wú)基粒的葉綠體含有葉綠體含有葉綠體（有柵欄組織（有柵欄組織和海綿組織）和海綿組織）含有正常的葉綠體含有正常的葉綠體C4植物在維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞中，都含有葉綠體植物在維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞中，都含有葉綠體思考思考C4植物的植物的C4途徑途徑和和C3途徑途徑在什么部位（細(xì)胞）中進(jìn)行呢？在什么部位（細(xì)胞）中進(jìn)行呢？觀察課文插圖觀察課文插圖 C3途徑途徑（即完成光（即完成光 合作用）合作用）C4途徑途徑C3途徑途徑維管束維管束鞘細(xì)胞鞘細(xì)胞葉肉葉肉細(xì)胞細(xì)胞C3植物植物C4植物植物不含葉綠體不含葉

9、綠體含有無(wú)基粒含有無(wú)基粒的葉綠體的葉綠體含有葉綠體含有葉綠體（有柵欄組織（有柵欄組織和海綿組織）和海綿組織）含有正常含有正常的葉綠體的葉綠體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)功能功能功能功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)填寫下表：填寫下表：思考題：思考題：關(guān)于關(guān)于C4植物和植物和C3植物對(duì)植物對(duì)CO2的固定的敘述，正確的是的固定的敘述，正確的是A、C3植物對(duì)植物對(duì)CO2固定需要能量，固定需要能量，C4植物對(duì)植物對(duì)CO2的固定不的固定不需要能量需要能量B、C3植物對(duì)植物對(duì)CO2的固定不需要能量，的固定不需要能量，C4植物對(duì)植物對(duì)CO2的固的固定需要能量定需要能量C、C4植物和植物和C3植物固定植物固定CO2的場(chǎng)所完全相同的場(chǎng)所

10、完全相同D、C4植物和植物和C3植物對(duì)植物對(duì)CO2的固定都發(fā)生一次的固定都發(fā)生一次C3植物對(duì)植物對(duì)CO2的固定只要有的固定只要有CO2、酶、酶、C5即可，不需能量。即可，不需能量。小結(jié)小結(jié)C4植物的植物的C3途徑與途徑與C3植物完全相同，但植物完全相同，但C4途徑中的途徑中的CO2的的固定中固定中PEP的形成需要能量。的形成需要能量。C3植物植物CO2的固定只有的固定只有1次，發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體中。次，發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體中。而而C4植物對(duì)植物對(duì)CO2的固定有的固定有2次，次，1次發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠次發(fā)生在葉肉細(xì)胞的葉綠體中（體中（C4途徑），途徑），1次發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中，

11、次發(fā)生在維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中，與與CO2的還原發(fā)生在同一細(xì)胞的同一葉綠體中。的還原發(fā)生在同一細(xì)胞的同一葉綠體中。第一次固定和還原不在同一細(xì)胞內(nèi)完成。第一次固定和還原不在同一細(xì)胞內(nèi)完成。 大多數(shù)綠色植物，固定大多數(shù)綠色植物，固定CO2的途徑都屬于的途徑都屬于C3途徑途徑，那么為什么有些植物（那么為什么有些植物（ C4植物植物），它固定），它固定CO2的最的最初途徑是初途徑是C4途徑途徑呢？也就是說(shuō)呢？也就是說(shuō)C4植物植物利用利用PEP將將CO2固定在固定在C4中，中， C4經(jīng)過(guò)一系列的變化后，又把經(jīng)過(guò)一系列的變化后，又把CO2釋釋放出來(lái)，這有什么意義呢？放出來(lái)，這有什么意義呢？閱讀課文，找出答

12、案閱讀課文，找出答案 大大提高了植物固定大大提高了植物固定CO2的能力，適于在高溫、光照的能力，適于在高溫、光照強(qiáng)烈和干旱的條件下生存。強(qiáng)烈和干旱的條件下生存。思考：光照較強(qiáng)的夏季中午，下列哪種植物的光合作用思考：光照較強(qiáng)的夏季中午，下列哪種植物的光合作用效率較高一些？為什么？效率較高一些？為什么？A、菠菜、菠菜 B、水稻、水稻 C、玉米、玉米 D、小麥、小麥 1、 Light 光能量來(lái)源， 葉綠體發(fā)育和葉綠素合成。 調(diào)節(jié)光合碳循環(huán)某些酶的活性。 (1)光強(qiáng) PAR (Wm-2 ) PPF(D) (molm-2s-1) 三、三、光合作用與環(huán)境條件光合作用與環(huán)境條件第一節(jié) 光合作用 (2)光飽和

13、點(diǎn)光飽和點(diǎn)(LSP) 和光補(bǔ)償點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)。LSP：凈光合速率達(dá)到最大時(shí)的光強(qiáng)：凈光合速率達(dá)到最大時(shí)的光強(qiáng),叫光飽和點(diǎn)。叫光飽和點(diǎn)。LCP：凈光合速率等于零時(shí)的光強(qiáng)：凈光合速率等于零時(shí)的光強(qiáng),叫做光補(bǔ)償點(diǎn)。叫做光補(bǔ)償點(diǎn)。-10-5051015202530354005001000150020002500C4C3Shade plant(C3)Pn (molm-2s-1)PPF(molm-2s-1)photoinhibition第一節(jié) 光合作用光抑制：光合作用的光抑制現(xiàn)象表現(xiàn)光抑制：光合作用的光抑制現(xiàn)象表現(xiàn)為強(qiáng)光下光合速率降低。為強(qiáng)光下光合速率降低。(2)光質(zhì)。光質(zhì)。紅光光合效率最高,藍(lán)紫

14、光次之,綠光最差。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)如何利用光強(qiáng)和光質(zhì)？第一節(jié) 光合作用2、 CO2光合作用的原料。 CO2 飽和點(diǎn)：飽和點(diǎn)：再增加再增加CO2濃度濃度,光合速率不光合速率不再增加再增加,這時(shí)的環(huán)境這時(shí)的環(huán)境CO2濃度稱為濃度稱為CO2飽和飽和點(diǎn)。點(diǎn)。CO2 補(bǔ)償點(diǎn)：補(bǔ)償點(diǎn)：凈光合率等于凈光合率等于0時(shí)的環(huán)境時(shí)的環(huán)境CO2濃度稱濃度稱CO2補(bǔ)償點(diǎn)。補(bǔ)償點(diǎn)。第一節(jié) 光合作用-10-10-5-50 05 510101515202025253030353540400 05005001000100015001500C4C3Pn (molm-2s-1)CO2 (l L-1) C3植物高于C4植物 ，怎樣進(jìn)行CO2

15、施肥？. 第一節(jié) 光合作用 3、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng) (1)光合器官的組成成分。N、Mg葉綠素，F(xiàn)e、Cu光合鏈電子遞體。 Zn碳酸酐酶。 (2)參與酶活性的調(diào)節(jié)。MgRuBPCase和PEPCase等， Mn、Cl和Ca與放O2有關(guān)。 (3)參與光合磷酸化。PiATP,Mg+、K+作為H+的對(duì)應(yīng)離子。 (4)參與光合碳循環(huán)與產(chǎn)物運(yùn)轉(zhuǎn)。P、K、B (5) 調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)閉,K+對(duì)光合作用影響也很大。第一節(jié) 光合作用 4、溫度 光合作用溫度三基點(diǎn)。C4植物：5-1035-4550-60C3植物：（中生植物）-2-520-3535-50 （寒生植物）-7-35-2525-35-20-10010203040500204060Pn,Rd (molm-2s-1)Temperature ()Total photosynthetic ratePnR