第四節(jié)光合作用和

第四節(jié)光合作用和第一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一一、捕獲光能的色素種類和葉綠體結(jié)構(gòu)：1、色素種類和作用為什么春夏兩季植物的葉子翠綠醉人，而深秋樹葉則金黃斑斕呢？綠葉中有哪些色素那？如何提取和分離？第二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一葉綠體中色素的作用：實驗：三棱鏡反射可見光：連續(xù)光譜——紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。波長：700~400nm第三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一將提取出的葉綠體中的4種色素溶液分別放在可見光與三棱鏡之間，可以看到連續(xù)光譜中有些波長的光被吸收了。葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光；類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光。綠光吸收量最少

第四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一葉綠素中的吸收光譜0400500600700nm50100葉綠素b葉綠素a第五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一練習(xí)：A、B、C、D4盆長勢均勻的植物置于陽光下，A添加品紅色光照，B添加綠色光照，C隔品紅色濾光片，D隔綠色濾光片（如下圖所示）。經(jīng)過一段時間后，各盆植物長勢最好的是（A）第六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能：1、葉綠體存在于植物的哪一個部位？它有什么功能？2、葉綠體的結(jié)構(gòu)是怎樣的？3、色素和酶分布在哪？

第七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一二光合作用原理和應(yīng)用概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。

地位：從物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變的過程來看，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。第八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一思考如果我們將葉綠體比喻為綠色工廠，其中的廠房、動力、原料和產(chǎn)物各是什么？回答：廠房是葉綠體，動力是光能，原料是二氧化碳和水，產(chǎn)物是有機物和氧。反應(yīng)式：

第九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一思考

光反應(yīng)式：H2O+CO2(CH2O)

+O2

葉綠體第十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一光合作用的探究歷程：1、1648年，比利時科學(xué)家海爾蒙特實驗：把一棵重2．5kg的柳樹苗栽種到一個木桶里，木桶里盛有事先稱過重量的土壤。以后，他每天只用純凈的雨水澆灌樹苗。為防止灰塵落入，他還專門制作了桶蓋。五年以后，柳樹增重80多千克，而土壤卻只減少了100g。結(jié)論：建造植物體的原料是水分。

第十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一2、1771年，英國科學(xué)家——普利斯特利。結(jié)論：綠色植物在（光照下）更新空氣（氧氣）。3、1779年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯綠色葉片才能更新污濁空氣。4、1864年，德國科學(xué)家——薩克斯。

結(jié)論：綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。

第十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一5、1880年，德國科學(xué)家——恩吉爾曼

p100

結(jié)論：光合作用的場所是葉綠體。

6、1941年，美科學(xué)家魯賓和卡門

（同位素標(biāo)記法或同位素示蹤法）

結(jié)論：光合作用中釋放的氧全部來自水。

第十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一三、光合作用的重要意義：1、制造有機物；2、轉(zhuǎn)化并儲存太陽能；3、使大氣中的氧氣和二氧化碳的含量相對穩(wěn)定；（“空氣凈化器”）4、對生物的進(jìn)化有重要作用。

1）原始大氣——無氧

2）30~20億年前——藍(lán)藻——氧氣

3）臭氧層的作用第十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一自己設(shè)計實驗通過實驗驗證：（1）植物在進(jìn)行光合作用時，可以產(chǎn)生氧；（2）植物在進(jìn)行光合作用時需要吸收二氧化碳。提示：氧使余燼木條復(fù)燃；氫氧化鈉溶液能吸收二氧化碳等——創(chuàng)新。第十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一1、條件：四、光合作用過程

（一）光反應(yīng)階段2、場所：3、過程光、色素、酶葉綠體內(nèi)的類囊體膜上水的光解：ATP的生成：ADP+Pi+能量ATP酶

NADPH合成：（NADP++能量+H+NADPH）酶2H2O4[H]+

+O2光第十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一

5、光反應(yīng)中能量變化光能電能活躍的化學(xué)能4、光反應(yīng)產(chǎn)物:ATP、NADPH([H])

、O2第十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一（二）碳反應(yīng)階段(卡爾文循環(huán))

1、概念：發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中,是將二氧化碳還原為糖的過程,此過程又稱卡爾文循環(huán).2、場所：葉綠體基質(zhì)3、條件：ATP、NADPH酶第十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一碳反應(yīng)階段過程（理）C--PCCCC--PCO2

C--P2CCC--PCCRuBP五碳糖(核酮糖二磷酸)3-磷酸甘油酸ATPADPNADPHNADP+C--PCC三碳糖葉綠體基質(zhì)三碳糖轉(zhuǎn)移到葉綠體外固定還原第十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一碳反應(yīng)階段過程（理）3CO2

RuBP3c5糖6

C3酸ATPADPNADPHNADP+5C3糖葉綠體基質(zhì)三碳糖轉(zhuǎn)移到葉綠體外固定還原1

c3糖第二十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一碳反應(yīng)階段過程（文）CO2

（RuBP）

c5糖

C3ATPADPNADPHNADP+葉綠體基質(zhì)固定還原(

cH2O)糖第二十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一4、碳反應(yīng)中過程：(1)CO2固定：CO2+C5糖2C3酸(2)C3還原:

2C3酸酶2C3糖C6糖(3)C5再生：5C3糖3C5糖酶酶酶(4)ATP的水解：ATPADP+Pi+能量(5)NADPH水解：(

NADPH

NADP++能量+H+）

酶酶第二十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一4、碳反應(yīng)中過程（文）：CO2固定：CO2+C5糖2C3C3還原：C3酸

C3糖C6糖C5糖再生：5C3糖3C5糖酶酶酶ATP的水解：ATPADP+Pi+能量NADPH水解：

酶酶第二十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一5、碳反應(yīng)中能量變化：活躍的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能ATP中三碳糖中第二十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一C--PCC從葉綠體中轉(zhuǎn)移出來的三碳糖蔗糖細(xì)胞呼吸其他代謝碳反應(yīng)中的產(chǎn)物三碳糖，在葉綠體內(nèi)能作為合成淀粉、蛋白質(zhì)、和脂質(zhì)的原料，但大部分的是運至葉綠體外，并且轉(zhuǎn)變成蔗糖，供植物體所有細(xì)胞利用。第二十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一色素分子可見光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多種酶酶C6H12O6+H2OCO2吸收光解能固定還原酶光反應(yīng)碳反應(yīng)光合作用的過程光合作用怎樣進(jìn)行？第二十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一光反應(yīng)階段與碳反應(yīng)階段的比較項目光反應(yīng)階段碳反應(yīng)階段區(qū)別場所條件物質(zhì)變化能量轉(zhuǎn)化活躍化能穩(wěn)定化能基粒類囊體的薄膜葉綠體的基質(zhì)中需光、色素和酶能量;多種酶、不需光、光能活躍化能水的光解：2H2O

光

4[H]+O2光ADP+PiATPNADPH形成酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的還原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶ATPADP+Pi酶聯(lián)系1、光反應(yīng)是碳反應(yīng)基礎(chǔ)，光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供[H]和ATP2、碳反應(yīng)是光反應(yīng)繼續(xù)，碳反應(yīng)為光反應(yīng)提供原料ADP和Pi3、兩者相互獨立又同時進(jìn)行，相互制約又密切聯(lián)系第二十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一過程能量載體進(jìn)行場所1光能電能電子流類囊體2電能活躍化學(xué)能NADPHATP類囊體3活躍化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能糖類等有機物葉綠體基質(zhì)光合作用中的能量變化第二十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一五、呼吸作用與光合作用的關(guān)系（概述）光合作用呼吸作用場所需光條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體活細(xì)胞需光有光無光均可合成有機物分解有機物貯存能量于有機物中釋放能量，產(chǎn)生ATP光合作用呼吸作用有機物和氧氣二氧化碳第二十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一C6H12O6

+6O2

+6H2O12H2O+6CO2

+能線粒體光合總反應(yīng)式：呼吸總反應(yīng)式(理)：細(xì)胞基質(zhì)G失去氫，氧化；O2得到氫，還原。放能反應(yīng)H2O失去氫，氧化；CO2得到氫，還原。吸能反應(yīng)第三十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一六影響光合作用因素光合速率：

單位時間內(nèi)光合作用量（如氧氣釋放量、二氧化碳吸收量、有機物合成量）凈光合速率：總光合速率：人們測得從外界吸收的CO2的量。植物從外界吸收的CO2量，加上呼吸釋放的CO2量?？偣夂纤俾?凈光合速率+呼吸速率小資料：光合效率

光合作用效率=光合作用制造有機物所含能量光合作用吸收光能主要：光照強度、溫度、CO2濃度間接：水、礦質(zhì)元素第三十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一CO2吸收量CO2釋放量光照強度0abc一定條件下的呼吸作用光的補償點光的飽和點凈光合產(chǎn)量總光合產(chǎn)量當(dāng)二氧化碳濃度升高時，光補償點降低，飽和點升高當(dāng)溫度升高時，光補償點升高，飽和點也略有升高降低植物光補償點，提高飽和點可以最大限度利用光能第三十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一AB光照強度光合速率0吸收量CO2陽生植物陰生植物A點含義：（1）、光照強度無光，只進(jìn)行呼吸作用B點含義：CO2吸收量等于釋放量,即光合速率等于呼吸速率,（無積累）。C點含義：光合強度最大，不再隨光照強度增大而增強。C第三十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一ABCO光合作用速率1020304050溫度（°C）主要影響酶活性AB段：隨溫度升高光合速率增強B點：光合速率最大（對應(yīng)溫度最適）BC段：隨溫度升高，光合速率下降

（直至完全停止）（2）、溫度1天中光合強度先增加，中午短暫下降，如C點。原因：中午溫度過高，氣孔關(guān)閉，CO2進(jìn)不了葉肉細(xì)胞。第三十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一BACO2濃度光合速率0吸收量CO2C3植物C4植物CD(3)、二氧化碳濃度AB段：光合小于呼吸，消耗光合產(chǎn)物；B點：光合速率=呼吸速率BC段：隨CO2濃度增加，光合強度增強；C點：光合最大CD段：CO2濃度再增加，光合強度不變；D點后：CO2濃度超一定限度，原生質(zhì)體中毒或氣孔關(guān)閉。第三十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一小結(jié)：光合作用原理的應(yīng)用提高農(nóng)作物光合強度的理論及措施：1、提高光能利用率：合理密植、間作套種4、適當(dāng)提高CO2濃度：通風(fēng)、施有機肥3、適當(dāng)提高溫度：蓋膜5、適當(dāng)增加植物體內(nèi)的含水量：合理灌溉6、適當(dāng)增加礦質(zhì)元素的含量：合理施肥2、延長光照時間：多茬種植第三十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一自養(yǎng)生物：能夠直接把從外界環(huán)境攝取的無機物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)，并儲存能量的一類生物例：植物包括藻類——光能自養(yǎng)硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌——化能自養(yǎng)

七生物類型：異養(yǎng)生物：不能直接利用無機物制成有機物，只能把從外界攝取的現(xiàn)成的有機物轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并儲存了能量的一類生物例：人、動物、真菌和多數(shù)細(xì)菌1同化第三十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一

小資料：菟絲子（植）寄生，不光合；植根細(xì)胞無葉綠體，不光合；化能合成作用：2NH3+3O2硝化細(xì)菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量6CO2+6H2O能量2C6H12O6+6O2第三十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一2、同化作用和異化作用新陳代謝：生物體內(nèi)全部有序化學(xué)反應(yīng)的總稱（合成自身有機物、儲能）（分解自身有機物、釋能）同化作用：異化作用：新陳代謝自養(yǎng)型異養(yǎng)型需氧型厭氧型兼性厭氧型自養(yǎng)、異養(yǎng)的本質(zhì)區(qū)別：能否將CO2和H2O合成有機物自養(yǎng)型（能）異養(yǎng)型（不能）第三十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一典型生物的新陳代謝類型①人和絕大多數(shù)動物：異養(yǎng)需氧型②絕大多數(shù)植物：自養(yǎng)需氧型③腐生細(xì)菌：有的異養(yǎng)需氧型，有的異養(yǎng)厭氧型④硝化細(xì)菌：自養(yǎng)需氧型⑤酵母菌：異養(yǎng)兼性厭氧型⑥破傷風(fēng)桿菌：異養(yǎng)厭氧型⑦蛔蟲：異養(yǎng)厭氧型

第四十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期一練習(xí)鞏固1.葉綠體中的色素所吸收的光能，用于___和____；形成的____和____提供給碳反應(yīng)。2.光合作用的實質(zhì)是：把___