1、第二节 光合作用 第四章第四章 光合作用和呼吸作用光合作用和呼吸作用 学习目标： 1、说出对光合作用的认识过程。、说出对光合作用的认识过程。 2、举例说出主要的光合色素。、举例说出主要的光合色素。 3、概述光合作用的过程。、概述光合作用的过程。 4、举例说出影响光合作用的环境因素。、举例说出影响光合作用的环境因素。 追根溯源，对绝大多数生追根溯源，对绝大多数生 物来说，活细胞所需能量物来说，活细胞所需能量 的最终源头是来自太阳的的最终源头是来自太阳的 光能。光能。 太阳的光能是通过什么途径进入生太阳的光能是通过什么途径进入生 物体的？物体的？ 一、导入新课一、导入新课 图图A A 图图B B
2、图图C C 图图D D 干燥土壤干燥土壤 90.8kg90.8kg 小柳树小柳树 2.25kg2.25kg 只用雨水浇灌只用雨水浇灌 五年后柳树长大五年后柳树长大 土壤烘干后称重土壤烘干后称重 1648165316481653年年( (比利时比利时) )海尔蒙特海尔蒙特 实验前实验前 实验后实验后 变化变化 土壤干重土壤干重 90.800kg 90.743kg -0.057kg 柳柳 树树 2.25kg 76.70kg +74.75kg 二、光合作用的认识过程二、光合作用的认识过程 1 2 3 1、蜡烛易熄灭、小、蜡烛易熄灭、小 白鼠易窒息而死。白鼠易窒息而死。 2、蜡烛不容易熄灭。 3、小白
3、鼠不易窒息 而死。 结论结论? ? 植物吸收了“固定空气”,放出了 “ 活命气体”即:植物能更新空气植物能更新空气! ! 17711771年，年，( (英）普里斯特利英）普里斯特利(Joseph (Joseph Priestley)Priestley)的实验的实验 17791779年年, ,荷兰科学家荷兰科学家-金鱼藻实验金鱼藻实验 思考思考:为什么选择金鱼藻作为实验材料为什么选择金鱼藻作为实验材料? 18641864年，年，( (德）萨克斯德）萨克斯(J. Von (J. Von Sachs)Sachs)的实验的实验 2、让叶片中的、让叶片中的淀粉淀粉消耗掉或转移消耗掉或转移 实验是否设置了
4、对照实验是否设置了对照,实验中单一变量是什实验中单一变量是什 么么?实验中哪些处理用于排除干扰实验中哪些处理用于排除干扰? 本实验得出本实验得出 的结论是？的结论是？ 1 1、实验为空白对照，单一变量为光照、实验为空白对照，单一变量为光照 2、植物光合作用需要光照、植物光合作用需要光照 (现在现在我们认为是不能够得出这个结论的我们认为是不能够得出这个结论的) 结论：结论： 1 1、植物光合作用产生了淀粉；、植物光合作用产生了淀粉； 18801880年，年，( (美）恩吉尔曼美）恩吉尔曼(G. (G. Engelmann)Engelmann)的实验的实验 黑暗中黑暗中,无空气无空气 极极 细细
5、光光 束束 光照下光照下,无空气无空气 水绵结构水绵结构 1、为什么水绵是合适的实验材料为什么水绵是合适的实验材料？ 2、他是如何控制实验条件的他是如何控制实验条件的？ 3、他是如何对照的他是如何对照的？ 水绵具有细而长的叶绿体，便于观察水绵具有细而长的叶绿体，便于观察 选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线选用黑暗、无空气的环境：排除环境中光线 和氧气的影响和氧气的影响 选用极细的光束，并用好氧细菌检测：准确选用极细的光束，并用好氧细菌检测：准确 判断释放氧气的部位判断释放氧气的部位 此实验在设计上有什么巧妙之处？此实验在设计上有什么巧妙之处？ 自身对照自身对照 恩吉尔曼的实验结果是什么恩吉
6、尔曼的实验结果是什么？得出此结论的理由是什么得出此结论的理由是什么？ 结论：结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植 物进行光合作用的场所。因为好氧细菌只集中在叶绿物进行光合作用的场所。因为好氧细菌只集中在叶绿 体受光部位的周围。体受光部位的周围。 1930年（美）鲁宾年（美）鲁宾(S.Ruben)和卡和卡 门（门（M.Kamaen) 用氧的同位素用氧的同位素18O分别标记分别标记H2O和和CO2,使它分别成为使它分别成为 H218O和和C18O2。进行两组光合作用的实验。进行两组光合作用的实验： CO2 C18O2 18O2 O2 H218O H2
7、O 绿色植物绿色植物 （如小球（如小球 藻）藻） 结论：光合作用释放的结论：光合作用释放的O2全部全部来自于来自于H2O 三、光合色素与光能的捕获 不同种色素的作用是否相同呢？不同种色素的作用是否相同呢？ 绿色植物的光合作用是在叶绿体绿色植物的光合作用是在叶绿体 中进行，叶绿体中的色素具有吸中进行，叶绿体中的色素具有吸 收光能的作用。那么，叶绿体中收光能的作用。那么，叶绿体中 究竟有几种色素？怎么才能把它究竟有几种色素？怎么才能把它 们提取和分离出来呢？下面我们们提取和分离出来呢？下面我们 通过实验来说明通过实验来说明 光合色素与光能的捕获 1、实验原理、实验原理 （1）.叶绿体中的色素能溶解
8、在丙酮（有机叶绿体中的色素能溶解在丙酮（有机 溶剂，酒精、汽油、苯、石油醚等）中，溶剂，酒精、汽油、苯、石油醚等）中， 所以用所以用丙酮可提取叶绿体中色素。丙酮可提取叶绿体中色素。 （2）.色素在层析液中溶解度不同，溶解度色素在层析液中溶解度不同，溶解度 高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散高的色素分子随层析液在滤纸条上的扩散 得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤得快，溶解度低的色素分子随层析液在滤 纸条上的扩散得慢，因而可用纸条上的扩散得慢，因而可用层析液将不层析液将不 同的色素分离。同的色素分离。 2、实验步骤：、实验步骤： 1 1 5 5 2 2 6 6 3 3 4 4 实验步 骤 色素
9、的提取与分离色素的提取与分离 实验关键实验关键 1.选材时应注意选择选材时应注意选择鲜嫩、色浓绿鲜嫩、色浓绿、无浆汁的、无浆汁的 叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。叶片。如菠菜叶、棉花叶、洋槐叶等。 2.画滤液细线时应以画滤液细线时应以细、齐、直细、齐、直为标准，重复为标准，重复 画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复画线时必须等上次画线干燥后再进行，重复 2-3次。次。 3.层析时不要让滤液细线触及层析液。层析时不要让滤液细线触及层析液。 叶绿体中色素的提取和分离叶绿体中色素的提取和分离 光照到物体表光照到物体表 面后，该物体又将面后，该物体又将 这种颜色的光反射这种颜色的光反射 出来，就是
10、我们所出来，就是我们所 见到的颜色。对植见到的颜色。对植 物而言，除了部分物而言，除了部分 橙光、黄光和大部橙光、黄光和大部 分绿光被反射外，分绿光被反射外， 其他的基本上都被其他的基本上都被 叶绿素分子等所吸叶绿素分子等所吸 收了，所以植物的收了，所以植物的 叶片呈现绿色。叶片呈现绿色。 恩吉尔曼实验的结果恩吉尔曼实验的结果 分析：这一巧妙的实验说明了什么？分析：这一巧妙的实验说明了什么？ 叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同，叶绿体中的色素对不同波长的吸收的强度不同， 主要吸收主要吸收红光红光与与蓝紫光蓝紫光，几乎不吸收，几乎不吸收绿光绿光 实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素a和和b在蓝
11、光和红光部分都有在蓝光和红光部分都有 很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素主要 吸收蓝紫光。吸收蓝紫光。 2、光合作用的过程、光合作用的过程 酶酶 光、光、 色素、色素、 叶绿体内的类囊体膜上叶绿体内的类囊体膜上 水的光解：水的光解： H2O H + O2 光能光能 （还原剂）（还原剂） ATP的合成：的合成： ADPPi 能量能量（光能光能） ATP 酶酶 （1）.光反应阶段光反应阶段 条件条件 ： 场所：场所： 物质变化：物质变化： 能量变化：能量变化： 光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中 H H2 2O O
12、类囊体膜类囊体膜 酶酶 Pi ADP ATP H CO2 2 糖类糖类 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白质蛋白质 脂质脂质 CO2的的 固定固定 三碳化合物三碳化合物 2C3 C C3 3的的 还原还原 基质基质 多种酶多种酶 H H2 2O O 类囊体膜类囊体膜 酶酶 Pi ADP ATP H CO2 2 糖类糖类 五碳化合物五碳化合物 C5 蛋白质蛋白质 脂质脂质 CO2的的 固定固定 三碳化合物三碳化合物 2C3 C C3 3的的 还原还原 基质基质 多种酶多种酶 H ATP 2.暗反应阶段暗反应阶段 CO2的固定：的固定： CO2C5 2C3 酶酶 C3的还原：的还原： ATP H 、
13、 ADP+Pi 条件：条件： 场所：场所： 物质变化：物质变化： 能量变化：能量变化： 叶绿体的基质中叶绿体的基质中 多种酶、多种酶、 ATP中活跃的化学能中活跃的化学能转变为糖类等转变为糖类等 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 2C3 (CH2O) 酶酶 糖类糖类 H 、ATP 光反应阶段与暗反应阶段 的比较 项目项目 光反应阶段光反应阶段 暗反应阶段暗反应阶段 区区 别别 场所场所 条件条件 物质物质 变化变化 能量能量 转化转化 囊状结构的薄膜上囊状结构的薄膜上 叶绿体的基质中叶绿体的基质中 需需光、色素和酶光、色素和酶 不需不需光、色素光、色素;需需多种酶多种酶 光能光能转变为
14、转变为ATP中中活泼活泼 的化学能的化学能 ATP中中活泼的化学能活泼的化学能转化为糖转化为糖 类等有机物中类等有机物中稳定的化学能稳定的化学能 水的光解：水的光解：H2O 光 光 H+O 2 光光 ADP+Pi ATP 酶酶 CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3 C3的还原：的还原：2C3 （CH2O） H，ATP 酶 ATP ADP+Pi 酶酶 联联 系系 1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供H 和和ATP 2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成合成 ATP的
15、原料的原料ADP和和Pi 3、两者、两者相互独立又同时进行相互独立又同时进行，相互制约又密切联系相互制约又密切联系 3、光合作用的总反应式：、光合作用的总反应式： CO2+H2O 叶绿体叶绿体 光能光能 糖类糖类 (CH2O)+O2 CO2+H2O （CH2O）+O2 光能光能 叶绿体叶绿体 糖类糖类 CO2+H2O 叶绿体叶绿体 光能光能 (CH2O)+O2 4、光合作用的概念、光合作用的概念 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体吸收光能将吸收光能将COCO2和和H H2O O 合成为合成为糖类等有机物糖类等有机物并释放出并释放出O O2，同时将同时将 太阳光能太阳光能转化为储存在糖类和其他
16、有机物转化为储存在糖类和其他有机物 中的化学能的过程。中的化学能的过程。 整个光合作用过程中的物质整个光合作用过程中的物质 变化和能量变化分别是什么？变化和能量变化分别是什么？ 物质变化：物质变化： 无机物无机物 能量变化：能量变化： 光能光能 转变转变 转变转变 5、光合作用的实质：、光合作用的实质： 有机物有机物 糖类等有机物中的糖类等有机物中的 化学能化学能 6、影响光合作用的环 境因素 （1）、光）、光光照强度对光合作用的影响光照强度对光合作用的影响 解题思路：解题思路：利用利用光合作用的模型光合作用的模型分析光强（自变量）分析光强（自变量） 和光合强度（因变量）的关系。和光合强度（因
17、变量）的关系。 分析过程：分析过程： 光能光能 活跃化学活跃化学 能能 （ ATP） 稳定化学能稳定化学能 （有机物）（有机物） ADP+Pi H2O O2+H C3 有机物有机物 ATP 光光 光光 能量：能量： 物质：物质： 光反应光反应 例例1：植物的新陈代谢受外部环境因子（如光、温度）：植物的新陈代谢受外部环境因子（如光、温度） 和内部因子（如激素）的影响，研究内、外因子对和内部因子（如激素）的影响，研究内、外因子对 植物生命活动的影响具有重要意义。植物生命活动的影响具有重要意义。 （1）右图表示野外松树（阳生植物）右图表示野外松树（阳生植物） 光合作用强度与光照强度的关系。光合作用强
18、度与光照强度的关系。 其中的纵坐标表示松树整体表其中的纵坐标表示松树整体表 现出的吸收现出的吸收 CO2 和释放和释放 CO2 量的状况。请分析回答：量的状况。请分析回答： 当光照强度为当光照强度为 b 时，光合作用强度时，光合作用强度 。 不能。光照强度为不能。光照强度为 a 时，光合作用形成的有机物和呼吸时，光合作用形成的有机物和呼吸 作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此，作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此， 从全天看，消耗大于积累，植物不能正常生长。从全天看，消耗大于积累，植物不能正常生长。 最高最高 光照强度为光照强度为 a 时，光合作用吸收时，光合作用吸收
19、CO2 的量等于呼吸作用放出的量等于呼吸作用放出 CO2 的量。的量。 如果白天光照强度较长时期为如果白天光照强度较长时期为 a ，植物能不能正常生长？为什么？，植物能不能正常生长？为什么？ 如将该曲线改绘为人参（阴生植物）光合作用强度与光照强度关系的曲线，如将该曲线改绘为人参（阴生植物）光合作用强度与光照强度关系的曲线， b 点的位置应如何移动，为什么？点的位置应如何移动，为什么？ 0 吸 收 光照强度 a b c d 释 放 CO2 CO2 f 左移，与松树比较，人参光合作用强度达到最高点时，左移，与松树比较，人参光合作用强度达到最高点时， 所需要的光照强度比松树低。所需要的光照强度比松树
20、低。 限制限制cf和和fd段光合作用强度的因子分别是？段光合作用强度的因子分别是？ 光强、光强、CO2浓度浓度 影响光合作用的环境因素影响光合作用的环境因素 （2）、）、CO2对光合作用的影响对光合作用的影响 解题思路：解题思路：利用利用光合作用的模型光合作用的模型分析分析CO2浓度浓度 （自变量）和光合强度（因变量）的关系。（自变量）和光合强度（因变量）的关系。 分析过程：分析过程： H 2C3 有机物有机物 ATP C5 固定固定 还还 原原 CO2 生产上提高生产上提高CO2化碳的措施主要有？化碳的措施主要有？ 1、保证田间植物通风。、保证田间植物通风。2、施用农家肥。、施用农家肥。 3
21、、在大棚中经常使用二氧化碳生发器，施用干冰，、在大棚中经常使用二氧化碳生发器，施用干冰， 或混养家禽、家畜等。或混养家禽、家畜等。 （3）、温度对光合作用的影响）、温度对光合作用的影响 实质：温度影响暗反应（酶促反应）实质：温度影响暗反应（酶促反应） 在生产上应用：在生产上应用： 在大棚生产中常常采用白天适当在大棚生产中常常采用白天适当升温升温（保证光合作（保证光合作 用正常进行，晚上适当用正常进行，晚上适当降温降温（降低呼吸酶的活性）。（降低呼吸酶的活性）。 例、下图表示在例、下图表示在10000勒克司光照下某植物的呼吸量与勒克司光照下某植物的呼吸量与 光合量随环境温度而发生，据图回答问题：
22、光合量随环境温度而发生，据图回答问题： （1）从图中可）从图中可 以看出，叶绿体以看出，叶绿体 内的酶与呼吸酶内的酶与呼吸酶 相比相比 。 510152025 30 35 40 45 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 吸收量 释放量 最适温度低最适温度低 （2）最有利于该植物有机物积累的温度为）最有利于该植物有机物积累的温度为 。 此时图中显示出的净产量为此时图中显示出的净产量为 。 （3）温度为）温度为40度时该植物的代谢情况为度时该植物的代谢情况为 。 （4）从图中关系谈一谈夏季中午时蒸腾作用的益处：）从图中关系谈一谈夏季中午时蒸腾作用的益处： 。 35 0.2mol的的CO2 光合
23、量等于呼吸量。光合量等于呼吸量。 蒸腾作用降低叶片的温度蒸腾作用降低叶片的温度,有利于光合作用。有利于光合作用。 510 1520 25 30 35 40 45 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 吸收量 释放量 课堂总结：课堂总结： 一、光合作用的认识过程 二、光合色素与光能的捕获 三、光合作用 1、光合作用的场所 2、光合作用的过程 3、光合作用反应式 4、光合作用的概念 5、光合作用的实质 6、影响光合作用的因素 1. 光合作用过程中，产生光合作用过程中，产生ADP和消耗和消耗ADP的部位的部位 在叶绿体中依次为在叶绿体中依次为 ( ) 外膜外膜 内膜内膜 基质基质 类囊体膜类囊体膜
24、 A B C D B 2. 2. 与光合作用光反应有关的是（与光合作用光反应有关的是（ ） H H2 2O O ATP ATP ADP ADP COCO2 2 A.A. B.B. C.C. D.D. A 课堂练习课堂练习 3.3.光合作用的过程可分为光反应和暗反应光合作用的过程可分为光反应和暗反应 两个阶段，下列说法正确的是（两个阶段，下列说法正确的是（ ） A.A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应 B.B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行 光反应光反应 C.C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应叶绿体基质中可进行光反应和暗反应 D.D.叶绿体基质中进行暗反应叶绿体基质中进行暗反应, , 不进行光反应不进行光反应 D 谢谢大家！谢谢大家！
