1、第五节 光合作用将光能转化为化学能一、二、三、四、异养生物同位素示踪法鲁宾和卡门的实验光合作用反应式光合作用释放的氧气中的氧来自哪里呢？概 念光合作用：光合作用是指_通过_，利用_，把_和_转化成储存着能量的_，并且释放出_的过程。叶绿体或细胞膜光能CO2水有机物O2实质：合成有机物，储存能量（吸能反应）绿色植物和蓝细菌1、进行光合作用的生物一定有叶绿体？3、植物细胞都有叶绿体？2、植物光合作用的主要场所是叶绿体？判断：基粒类囊体（连成一体）外膜内膜基质2.膜：双层膜4.分布：能进行光合作用的真核细胞3.结构：由类囊体堆叠形成(光合色素)外膜内膜基粒：基质（液态）：1.形状：DNA、RNA、核
2、糖体半自主性细胞器增大光合作用的面积吸附更多的酶一、光合作用在叶绿体中进行球形或椭球形活动：光合色素的提取与分离（一）提取色素：1.研磨材料:5g鲜叶放入40-50度的烘箱中烘干使研磨充分防止叶绿素被破坏溶解色素色素能溶解在95%乙醇等有机溶剂中。药品SiO2:CaCO3:95%酒精:原理：2.过滤：获取绿色滤液不能使用滤纸,滤纸会吸附色素（二）分离色素不同色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素。扩散速度与色素在层析中的溶解度的关系：溶解度大，扩散速度快;溶解度小，扩散速度慢原理：防止乙醇挥发和色素氧化再将滤纸条一端减去两角剪两角，铅笔细线：3.制备滤纸条防止色
3、素带不整齐不溶于层析液，没有颜色，不会干扰实验增强滤纸的吸收能力，使层析液在滤纸上快速扩散4.点样滤液细线要求：细、齐、直 干后重复34次5.分离色素乙醚或石油醚等防止层析液挥发否则色素直接溶解在层析液中层析液培养皿胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素（1/4）叶绿素（3/4）色素在层析液中溶解度大小：色素带最宽（含量最多）的色素：叶绿素a胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b蓝绿黄绿橙色黄色1.本实验若换用在缺Mg的营养液中，长期培养的番茄叶片中提取的色素进行层析的话，则在滤纸条上能分离得到 条色素带，它们是 。2胡萝卜素、叶黄素 2.某同学在做提取叶绿体色素的实验
4、时，收集到的色素提取液为淡绿色，分析产生该结果的可能原因是 研磨不充分，色素未能充分提取出来 乙醇加入量太多，稀释了色素提取液 乙醇加入量太少，色素未提取出来 未加碳酸钙粉末，叶绿素分子已被破坏 A B C D答案：A四种色素对不同光的吸收一样吗？ 变暗？P102400500600700波长/nm叶绿体色素吸收光谱叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素吸光率（%）叶绿素主要吸收红光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光塑料大棚用什么颜色的塑料薄膜最好？最差？1、色素的功能吸收、传递和转化光能2、叶绿素的合成条件适宜的温度、光照、必需的元素（Mg）白芦笋韭芽蒜白二、光反应将光能转化为化学能，并产生氧气物质变化：H
5、2O 1/2O2+2H+e-光解色素水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：ADP+Pi+ 能量 ATP 合成酶NADP+H+2e NADPH酶条件：物质变化：场所：H2O 1/2O2+2H+e-光解色素光、色素、酶、水类囊体膜上（基粒）水的光解：NADPH的形成：ATP的形成：ADP+Pi+ 能量 ATP 合成酶NADP+H+2e NADPH酶能量变化：光能电能ATP和NADPH中活跃的化学能光反应产物： ATP、NADPH、O2易错点1、水光下裂解成_和O2，水中的_在光下将NADP+_为NADPH。2、NADP+的作用：_。3、最终电子供体：_ 最终电子受体：_H+、e-氢（H+、e-
6、）还原是H+、e-的受体水NADP+叶叶绿绿体体色色素素H2O水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2ADP Pi酶酶ATP色素光能H+e-+NADP+NADPH三、碳反应将二氧化碳还原成糖再生条件：物质变化：场所：碳反应/卡尔文循环多种酶、ATP、NADPH CO2CO2的固定：三碳酸的还原：五碳糖的再生：能量变化：ATP、NADPH中活跃化学能-有机物中稳定的化学能叶绿体基质 CO2五碳糖 2三碳酸酶ATP、NADPH 2三碳酸 2三碳糖酶5三碳糖 3五碳糖酶3个CO26个三碳糖1个保持用于糖的生成或其他5个经一系列变化再生为3个五碳糖如果形成一个葡萄糖分子需要卡尔文循环_次6碳反应/卡尔文循环3
7、3651卡尔文至少循环_次会有_个三碳糖离开循环。31三碳酸五碳糖NADPH、ATPADP、DADP+CO2光照某种因素忽然改变时，叶绿体中各种物质含量变化：细胞溶胶卡尔文循环的第一个产物是 。淀粉、蛋白质、脂质的合成场所是 ， 蔗糖合成的场所是 ，上述有机物合成的原料都是 。卡尔文循环 次最终得到1分子C3糖，卡尔文循环 次最终得到1分子葡萄糖。细胞溶胶三碳糖36碳反应所需要的能量由 提供ATP、NADPH碳反应所需要的还原剂由 提供NADPHATP为碳反应提供了 NADPH为碳反应提供了 能量氢三碳酸叶绿体光合作用的全过程叶绿体中的色素多种酶参加催化固定光反应碳反应光能H2OO2水的光解必
8、须有光有光无光都可以NADPHH+e+NADP+ADP+PiATP供氢供能供能还原三碳糖三碳酸CO2五碳糖三碳糖再生判断下列有关光合作用的叙述对错1、光反应需要光，不需要酶，碳反应不需要光，需要多种酶X X2、提取中绿体中色素就可进行光反应X X3、离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成碳反应4.CO2的固定过程发生在叶绿体中,C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中5.当对植物突然停止光照以后,碳反应也马上停止X X6.叶绿体类囊体膜上含有光合作用所需的各种酶和色素 X XX X7.CO2进入卡尔文循环后形成的第一个糖是三碳糖8.形成一个葡萄糖分子需要卡尔文循环3次
9、X X6 69、水在光下裂解的产物有O2、NADPH、ATP。10、H+在光下将NADP+还原为NADPH。X12、卡尔文循环从一个CO2开始。X13、CO2固定形成三碳糖。氢（H+、e-）、O2XX14、ATP和NADPH为碳反应全过程提供能量。X15、光反应产生的ATP可用于各项生命活动。X16、光合作用的产物只有淀粉在叶绿体中合成，其余都在叶绿体外合成。X三碳酸是_的产物，三碳糖是 _ 的产物。CO2的固定三碳酸的还原只有细胞呼吸，没有光合作用 光合作用的强弱一般用光合速率表示。光合速率也称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二
10、氧化碳。能否直接测出光合速率？为什么？不同条件下，植物细胞消耗CO2情况1、黑暗时：CO2O2四、光合作用受环境因素的影响如：单位时间单位叶面积CO2的消耗量2、弱光下：光合作用强度 细胞呼吸强度O2CO2CO2O2光合作用强度 = 细胞呼吸强度3、某光下：O2CO2光合作用强度 细胞呼吸强度O2CO2CO2O24、强光下： 光合作用的强弱一般用光合速率表示。光合速率也称光合强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行的光合作用，如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳。表观/净光合速率=实际/真正/总光合速率-呼吸速率如：单位时间单位叶面积CO2的消耗量如：单位时间单位叶面积CO2的吸收
11、量外因：内因：光照强度、温度、CO2、水、矿质光合色素含量、酶含量、五碳糖含量四、光合作用受环境因素的影响 光合速率受到多种环境因素的影响，其中最重要的因素是光强度、温度和空气中的二氧化碳浓度。光照强度光合速率0 0C C光饱和点（一）光照强度 真正光合速率主要限制因素： 光照强度主要限制因素： 外因：CO2浓度、温度（内因：色素、酶） ?下图是某植物叶片在夏季晴朗天气里一天的光合作用变化曲线。1.DE段光合作用强度降低的原因是 ，故该段时间内限制光合作用的主要因素是 ，从而应影响了 阶段，导致三碳酸含量 。光照强度逐渐减弱，导致光合作用减弱光照强度增加光反应下图是某植物叶片在夏季晴朗天气里一
12、天的光合作用变化曲线。2.BC段光合作用强度降低的原因是 。故该段时间内限制光合作用的主要因素是 ，从而影响了 阶段，导致三碳酸酸含量 。 大量积累 。 光照过强，气孔关闭，CO2吸收减少导致光合作用减弱CO2浓度减少碳反应NADPH、ATP、RuBP光照强度co2吸收量CO2释放量0 0ABC呼吸速率光补偿点光饱和点qp表观光合速率真正光合速率真正（实际）光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率呼吸速率=光合速率D（一）光照强度 A点:AB段：B点：BC段：仅呼吸光合呼吸光合=呼吸光照强度co2吸收量CO2释放量0 0ABC呼吸速率光补偿点光饱和点qp表观光合速率真正光合速率呼吸速率=光合速率
13、D DBCDCO2缺Mg左移右移右上右移左移左下阳生植物光饱和点 阴生植物光饱和点 AB光照强度光合速率0阳生植物阴生植物生产应用：间作套种CO2BCO2CO2ACO2CCO2CO2DA A点点: :ABAB段：段：B B点：点：BCBC段：段：A A图图B B图图C C图图D D图图有呼吸无光合有呼吸无光合光合小于呼吸光合小于呼吸光合等于呼吸光合等于呼吸光合大于呼吸光合大于呼吸O2O2O2O2O2O2a a光合作用强度CO2浓度植物光合作用所需最低CO2的浓度（二）CO2浓度此时植物只进行呼吸作用 abc CO2 吸收量 CO2 释放量 CO2浓度CO2饱和点CO2补偿点(呼吸速率=光合速率
14、)主要限制因素： CO2浓度主要限制因素： 外因：光照强度、温度（内因：色素、酶）（二）CO2浓度b光饱和点CO2释放光照强度CO2吸收0 00.03% CO2A0 . 1 % CO2Bacd1、箭头所指位置的名称是？2、CO2浓度若为0.1%，则曲线如何画？1、大田：通风,施用农家肥（NH4HCO3)。2、大棚：使用二氧化碳生发器，施用干冰，或混养家禽、家畜等。生产上应用：适当增加CO2浓度影响光合作用酶的活性应用：适当增加昼夜温差（三）温度光合速率温度0 0净光合作用量呼吸作用量光合作用量CO2的吸收或释放量温度 A B C D E F G 在图中画出净光合作用量曲线（四）多因子对光合作用
15、速率的影响曲线达到水平之前，限制光合速率的因素为 ；当到达水平后，横坐标所表示的因素不再是限制因素，可采取 的方法提高光合速率。 光照强度适当升温或适当增加CO2浓度P96P96 分析比较各图中P、Q点的主要影响因素是什么？直接影响光合作用的原料间接影响影响气孔开闭及光合产物的运输、分配水（五）其他影响因素不同光质下的光合速率： 应用:温室大棚使用 玻璃无色透明光合速率波长（nm）图为不同波长下菜豆的光合速率光质白光 红光和蓝紫光 绿光哪些元素会影响光合作用？（1）N：_（2）P：_（3）Mg：_是各种酶、ATP的重要组成成分。是叶绿体膜和ATP的重要组成成分。叶绿素的重要组成成分。某些元素图
16、为夏季晴天植物一昼夜内CO2吸收量的变化情况光合作用开始点光合强度等于呼吸强度光照强度增强蒸腾强，失水，气孔关闭，CO2减少气孔重开，CO2增多光照强度减弱AC： C点： D： F G： H点：只进行呼吸作用开始光合作用光合作用强度=呼吸作用强度光照过强，气孔关闭，CO2吸收较少，光合作用减弱光合作用强度=呼吸作用强度有机物积累最多光合作用结束：H点之后光合作用强度大于呼吸作用强度：DH密闭容器内CO2浓度的变化与时间关系24小时后，植物是否积累有机物？ 能 段为幼叶， 段为壮叶， 段为老叶。OAABBC内部影响因素 下图为叶龄和光合速率的关系： 叶龄光合作用实际量干物质量呼吸量0 2 4 6
17、 8叶面积指数物质量叶面积指数=总叶面积土地面积叶面指数越大说明叶片交错重叠程度越大。叶面指数在生产上的应用是？合理密植ABCO很多叶片被档在光补偿点以下叶面积指数内部影响因素u什么时候光合速率=呼吸速率？C、 Fu进行光合作用的区段？u产生/制造有机物的区段？u积累有机物的区段？BGBGCFu哪一点有机物积累最多？F24点OACO2吸收量BCD时间FE8点6点18点16点G关键词：产生关键词：产生/ /制造有机物（总）、积累有机物（净）制造有机物（总）、积累有机物（净）下图为一天内大棚下图为一天内大棚CO2CO2吸收情况吸收情况下图为一天内大棚下图为一天内大棚CO2CO2变化情况变化情况u哪
18、点（字母）开始进行光合作用？哪点结束？哪点（字母）开始进行光合作用？哪点结束？u植株光合速率等于呼吸速率的点？植株光合速率等于呼吸速率的点？ uC C点叶肉细胞的光合速率和呼吸速率是否相等点叶肉细胞的光合速率和呼吸速率是否相等u一昼夜之后植物体内有机物含量是增加还是减少？一昼夜之后植物体内有机物含量是增加还是减少？B B，E EC C、D D光合作光合作用消耗用消耗的的CO2CO2光合光合 呼吸呼吸增加增加关键词：植株光合速率和叶肉细胞光合速率关键词：植株光合速率和叶肉细胞光合速率 (1)标记实验开始时毛细刻度管中液滴所在位置。实验时，当光照强度由0渐变为2.5 千勒克斯时（不同光照强度照射的
19、时间均等），液滴所在位置应在实验初始标记的 （左侧、右侧或相同）位置处。(2)(2)在图乙中，光照强度为在图乙中，光照强度为1515千勒克斯时，叶片千勒克斯时，叶片1 1小时光合作用小时光合作用产生的气体量为产生的气体量为 毫升（假设随光照的增强，植物体的毫升（假设随光照的增强，植物体的温度不变温度不变 光合速率测定方法光合速率测定方法(3)(3)与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值率数值 （偏高（偏高/ /偏低偏低/ /相同），原因是相同），原因是 。(5)(5)为了防止无关变量对实验结果的干扰，本实验还应设置对照
20、为了防止无关变量对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照实验装置与实验组装置的区别是实验，对照实验装置与实验组装置的区别是 。(4) (4) 测实际光合速率还要测出呼吸速率，如何改变上面装置来测呼测实际光合速率还要测出呼吸速率，如何改变上面装置来测呼吸速率吸速率 。例例. .某实验小组将玉米幼苗置于一密闭容器内，测定温度对光某实验小组将玉米幼苗置于一密闭容器内，测定温度对光合作用和细胞呼吸的影响（用容器内合作用和细胞呼吸的影响（用容器内CO2CO2的变化量表示）。的变化量表示）。实验结果如下（实验结果如下（“+”“+”表示增加，表示增加，“”表示减少），下列表示减少），下列有关说法正确的
21、是有关说法正确的是A A由表中数据可知，光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度相由表中数据可知，光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度相同同B B在适宜光照下，在适宜光照下，3535时光合速率小于呼吸速率时光合速率小于呼吸速率C C由表可知，在适宜光照下，最有利于植物生长的温度是由表可知，在适宜光照下，最有利于植物生长的温度是3030D D在黑暗情况下，叶肉细胞内无在黑暗情况下，叶肉细胞内无ATPATP的形成的形成（ ）温度（温度（）1015202530354045适宜光照适宜光照-12-17-23-26-35-26-24-15黑暗黑暗+6+11+18 +25 +35 +40 +32 +20净净呼呼18 28 41 51 70 66 56 35
