能量之源-光與光合作用課件人教版必修

能量之源--光與光合作用光合作用是地球上最重要的生命過程之一。它將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為地球上的生命提供能量和氧氣。讓我們深入探討這個(gè)神奇的過程。什么是光合作用？定義光合作用是植物利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為葡萄糖和氧氣的過程。主要參與者綠色植物、藻類和某些細(xì)菌是主要的光合作用生物。能量轉(zhuǎn)換光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲(chǔ)存在有機(jī)物中。光合作用的基本過程1光能吸收葉綠體中的色素吸收光能。2水分解光能促使水分子分解，釋放氧氣和電子。3二氧化碳固定利用光反應(yīng)產(chǎn)物將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。光合作用的能量轉(zhuǎn)換光能太陽光提供初始能量。電能光能轉(zhuǎn)化為電子流?；瘜W(xué)能電子流驅(qū)動(dòng)ATP和NADPH的合成。有機(jī)物最終形成葡萄糖等有機(jī)物。光合作用的重要性1生命能量來源2氧氣供給3碳循環(huán)4食物鏈基礎(chǔ)5氣候調(diào)節(jié)光合作用是地球生態(tài)系統(tǒng)的基石，影響著整個(gè)生物圈。光合作用與生命能量供給光合作用為幾乎所有生命形式提供了能量來源。沒有光合作用，地球上的生命將無法持續(xù)。氧氣產(chǎn)生光合作用釋放的氧氣支持了需氧生物的呼吸。這種氧氣還形成了保護(hù)地球的臭氧層。光合作用與二氧化碳排放碳吸收植物通過光合作用每年吸收約1230億噸二氧化碳。碳儲(chǔ)存森林和海洋植物是重要的碳匯，儲(chǔ)存大量碳。氣候調(diào)節(jié)光合作用幫助緩解溫室效應(yīng)，平衡大氣中的二氧化碳含量。光合作用與氧氣供給50%地球氧氣約50%的大氣氧氣來自海洋中的浮游植物。20%熱帶雨林熱帶雨林產(chǎn)生地球約20%的氧氣。30%其他植物其余30%的氧氣來自其他陸地植物。光合作用與食物鏈1生產(chǎn)者光合作用生物是食物鏈的基礎(chǔ)。2初級(jí)消費(fèi)者草食動(dòng)物直接食用植物。3次級(jí)消費(fèi)者肉食動(dòng)物捕食草食動(dòng)物。4分解者分解有機(jī)物，完成物質(zhì)循環(huán)。光合作用與植物生長(zhǎng)葉片發(fā)育光合作用產(chǎn)物促進(jìn)葉片生長(zhǎng)，增加光合面積。莖干生長(zhǎng)光合產(chǎn)物用于莖干生長(zhǎng)，支撐植物結(jié)構(gòu)。根系發(fā)展部分光合產(chǎn)物輸送到根部，促進(jìn)根系生長(zhǎng)。光合作用需要什么條件？1光提供能量，驅(qū)動(dòng)光反應(yīng)。2二氧化碳為有機(jī)物合成提供碳源。3水提供電子和氫離子。4葉綠素吸收光能的關(guān)鍵色素。光合色素——葉綠素葉綠素a主要光合色素，吸收紅光和藍(lán)紫光。葉綠素b輔助色素，擴(kuò)大光譜吸收范圍。類胡蘿卜素輔助吸收光能，保護(hù)葉綠素。葉綠素如何吸收光能？光子撞擊光子與葉綠素分子相遇。電子激發(fā)葉綠素分子中的電子被激發(fā)到高能態(tài)。能量傳遞激發(fā)能通過共振轉(zhuǎn)移到反應(yīng)中心。電子釋放反應(yīng)中心釋放高能電子，開始光反應(yīng)。光合作用的兩大階段光反應(yīng)在類囊體膜上進(jìn)行，將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。暗反應(yīng)在基質(zhì)中進(jìn)行，利用光反應(yīng)產(chǎn)物固定二氧化碳。光反應(yīng)階段1光能吸收葉綠素吸收光能，激發(fā)電子。2水分解光系統(tǒng)II催化水分解，釋放氧氣和電子。3電子傳遞電子經(jīng)過電子傳遞鏈，產(chǎn)生質(zhì)子梯度。4ATP合成質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)ATP合成酶生成ATP。5NADPH生成光系統(tǒng)I將電子傳遞給NADP+，形成NADPH。有機(jī)物合成階段CO2固定RuBisCO酶將CO2與RuBP結(jié)合。還原反應(yīng)利用ATP和NADPH將3-PGA還原為G3P。再生反應(yīng)部分G3P用于再生RuBP。糖合成剩余G3P用于合成葡萄糖等有機(jī)物。光反應(yīng)中的電子傳遞1PSII水分解，釋放電子。2PQ傳遞電子到細(xì)胞色素b6f復(fù)合體。3PC將電子從b6f傳遞到PSI。4PSI進(jìn)一步激發(fā)電子。5Fd將電子傳遞給NADP+還原酶。ATP和NADPH的生成ATP合成質(zhì)子通過ATP合成酶回流到基質(zhì)，驅(qū)動(dòng)ATP的合成。這個(gè)過程稱為化學(xué)滲透。NADPH生成在光系統(tǒng)I中，高能電子最終被傳遞給NADP+，形成還原性更強(qiáng)的NADPH。有機(jī)物合成階段的碳循環(huán)1CO2固定2碳還原3RuBP再生4糖類合成5碳輸出這個(gè)循環(huán)過程被稱為卡爾文循環(huán)，是固定大氣中CO2的關(guān)鍵步驟。影響光合作用的因素光照影響光反應(yīng)速率。CO2濃度影響暗反應(yīng)速率。溫度影響酶的活性。水分影響氣孔開閉。光照強(qiáng)度弱光光合速率隨光強(qiáng)增加而線性增加。強(qiáng)光光合速率達(dá)到飽和，不再增加。光補(bǔ)償點(diǎn)光合作用與呼吸作用平衡的光照強(qiáng)度。二氧化碳濃度1低濃度CO2是限制因子，光合速率隨濃度增加而上升。2中等濃度CO2濃度不再是主要限制因素。3高濃度光合速率達(dá)到飽和，不再增加。4CO2補(bǔ)償點(diǎn)光合作用剛好補(bǔ)償呼吸作用的CO2濃度。溫度最適溫度光合作用速率最高，通常在20-35℃之間。低溫酶活性降低，光合速率減慢。高溫酶失活，光合速率急劇下降。水分供給充足水分氣孔打開，CO2進(jìn)入順暢，光合作用正常進(jìn)行。水分不足氣孔關(guān)閉，CO2進(jìn)入受阻，光合作用受抑制。其他礦質(zhì)養(yǎng)分氮構(gòu)成葉綠素和光合酶的重要元素。鎂葉綠素的中心原子，缺乏會(huì)導(dǎo)致葉綠素合成減少。鐵參與電子傳遞鏈的組成，缺乏會(huì)導(dǎo)致葉黃素。鉀調(diào)節(jié)氣孔開閉，影響CO2的吸收。光合作用異常與植物保護(hù)1識(shí)別癥狀葉片變黃、生長(zhǎng)緩慢等。2診斷原因可能是光照、水分、養(yǎng)分等問題。3采取措施調(diào)整環(huán)境條件，補(bǔ)充所缺營(yíng)養(yǎng)。4持續(xù)監(jiān)測(cè)關(guān)注植物恢復(fù)情況，及時(shí)調(diào)整策略。光合作用與農(nóng)業(yè)應(yīng)用溫室種植控制環(huán)境因素，優(yōu)化光合