1、第四章 光合作用和细胞呼吸第二节 光合作用 实验数据表明，每年全球通过光合作用大约同化实验数据表明，每年全球通过光合作用大约同化2.02.010101414kg kg 碳，如以葡萄糖计算相当于合成碳，如以葡萄糖计算相当于合成4.04.010101212和和5.05.010101212t t 有机物，可见植物光合作用有机物，可见植物光合作用规模之巨大。规模之巨大。那么，植物生长的有机养料从何而来？众科学家那么，植物生长的有机养料从何而来？众科学家经过不懈努力，逐步揭开了绿色植物的光合作用之谜。经过不懈努力，逐步揭开了绿色植物的光合作用之谜。五年后五年后1648年，海尔蒙特(J.B.van Hel
2、mont)74.470.06水分水分是建造植物体的是建造植物体的唯一唯一原料原料2.5 Kg2.1771 2.1771 年，年，英英 普利斯特利普利斯特利 结论：结论：植物可以更新空气植物可以更新空气不足：不足：没有发现光在植物更新空气中的作用没有发现光在植物更新空气中的作用结论：结论：植物体在光下才能更新空气。植物体在光下才能更新空气。不足：不足：没有能说明植物在光下更新了空气中的哪种成分。没有能说明植物在光下更新了空气中的哪种成分。暗暗处处光光下下4.1864 4.1864 年，年，德德 萨克斯萨克斯置于暗处几小时。置于暗处几小时。思考思考：目的是什么？目的是什么？一半遮光一半遮光一半曝光
3、一半曝光 思考思考：自变量是什么？因自变量是什么？因变量是什么？变量是什么？消耗掉叶片中原有的淀粉，消耗掉叶片中原有的淀粉，排除其对实验的干扰。排除其对实验的干扰。自变量：有无光照自变量：有无光照因变量：有无淀粉产生因变量：有无淀粉产生 思考思考：用酒精浴脱色的目的用酒精浴脱色的目的是什么？是什么？思考思考：实验结果是什么？实验实验结果是什么？实验结论是什么？结论是什么？避免叶片中的色素对实验的干扰。避免叶片中的色素对实验的干扰。结果：遮光的部位不变蓝、结果：遮光的部位不变蓝、曝光的部位变成蓝色。曝光的部位变成蓝色。结论：绿色叶片光合作用产生了淀粉。结论：绿色叶片光合作用产生了淀粉。遮光遮光曝
4、光曝光碘蒸气碘蒸气处理处理1880 1880 年，年，德德 恩吉尔曼恩吉尔曼水绵的结构水绵的结构将载有水绵和好氧细菌的装片将载有水绵和好氧细菌的装片置于置于黑暗、无空气黑暗、无空气的环境中的环境中用极细的光束照射水绵用极细的光束照射水绵现象：现象：好氧细菌集中在叶绿体好氧细菌集中在叶绿体被光束照射到的部位。被光束照射到的部位。将载有水绵和好氧细菌的装将载有水绵和好氧细菌的装片片完全暴露在光下完全暴露在光下现象：现象：好氧细菌分布在叶绿好氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位体所有受光的部位 思考思考：分析恩吉尔曼的对比实验，我们可分析恩吉尔曼的对比实验，我们可得出的结论是什么？得出的结论是什么？O2
5、是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所。是叶绿体释放的，叶绿体是光合作用的场所。思考思考：恩吉尔曼的实验，还可证明什么？恩吉尔曼的实验，还可证明什么？光合作用需要光。光合作用需要光。思考思考：好氧细菌在实验中的作用是什么好氧细菌在实验中的作用是什么?指示氧气释放的部位。指示氧气释放的部位。？光合作用？光光H2O(CH2O)O2CO21940年，鲁宾(S.Ruben)和卡门M.Kamen)（P72）思考思考：图中图中A A物质和物质和B B物质的相对分子质量物质的相对分子质量之比为多少？之比为多少？结论：结论：光合作用释放的氧气来自水光合作用释放的氧气来自水8 89 9光合色素与光能的捕获光合色
6、素与光能的捕获提取和分离叶绿体中的色素提取和分离叶绿体中的色素实验原理实验原理：叶绿体中的色素都能叶绿体中的色素都能中，如丙酮（酒精）中，如丙酮（酒精）等。所以可以用丙酮（酒精）提取叶绿体中的色素。等。所以可以用丙酮（酒精）提取叶绿体中的色素。叶绿体中的四种色素在层析液中的扩散速度不同，层叶绿体中的四种色素在层析液中的扩散速度不同，层析液的主要成分是石油醚，石油醚是一种脂溶性很强的有析液的主要成分是石油醚，石油醚是一种脂溶性很强的有机溶剂，叶绿体中的四种色素在石油醚中的机溶剂，叶绿体中的四种色素在石油醚中的：溶解度最高的是胡萝卜素，它随石油醚在滤纸上扩散得最溶解度最高的是胡萝卜素，它随石油醚在
7、滤纸上扩散得最快；叶黄素和叶绿素快；叶黄素和叶绿素a a的溶解度次之；叶绿素的溶解度次之；叶绿素b b的溶解度最的溶解度最低，扩散得最慢。这样，几分钟后，四种色素就在扩散过低，扩散得最慢。这样，几分钟后，四种色素就在扩散过程中分离开来。程中分离开来。实验实验绿叶中色素的提取和分离绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取实验原理：提取(无水乙醇无水乙醇)、分离、分离(层析液层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜绿叶、定性滤纸等、无水乙醇材料用具：新鲜绿叶、定性滤纸等、无水乙醇、石英砂、石英砂、碳酸钙，层析液，滤纸条，棉花，剪刀，
8、铅笔，直尺碳酸钙，层析液，滤纸条，棉花，剪刀，铅笔，直尺等等方法步骤：方法步骤：1.提取绿叶中的色素提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条制备滤纸条 3.画滤液细线画滤液细线 4.分离绿叶中的色素分离绿叶中的色素 5.观察和记录观察和记录讨论：讨论：1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？称取称取5g5g左右的鲜叶，剪碎，左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂放入研钵中。加少许的石英砂（充（充分研磨）分研磨）和碳酸钙和碳酸钙 (中和细胞中的中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出
9、酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与与10ml10ml无水乙醇。在研钵中快速研无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤磨。将研磨液进行过滤(漏斗底部漏斗底部放脱脂棉或尼龙布）。放脱脂棉或尼龙布）。讨论：讨论：1、实验中无水乙醇和层析液、实验中无水乙醇和层析液的用途是什么？的用途是什么？2、滤纸条上色带的数目、排、滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？序、宽窄？3、滤纸条上的滤液细线，为、滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？什么不能触及层析液？光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获分析：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？实验表明：叶绿素实验表明：叶绿素a和和b在在部分部
10、分都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶都有很高的吸收峰，叶绿体中的胡萝卜素和叶黄素的主要吸收黄素的主要吸收。叶绿体中的色素叶绿体中的色素（1 1）色素的种类、颜色和含量）色素的种类、颜色和含量蓝绿蓝绿光合色素与光能的捕获光合色素与光能的捕获讨论：讨论：1.1.用这种方法有什么好处？不同颜色的光照用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响吗？对植物的光合作用会有影响吗？2.2.为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？光源？用无色玻璃或塑料薄膜用无色玻璃或塑料薄膜挂红色或蓝色的灯管，白天开灯挂红色或蓝色的灯管，白天开灯光合作用光合作用1、
11、什么是光合作用？、什么是光合作用？光反应光反应 2、光合作用的过程、光合作用的过程 暗反应暗反应3、总反应式、总反应式4、影响因素、影响因素光合作用的过程光合作用的过程1 1、什么是光合作用？、什么是光合作用？绿色植物通过叶绿体吸收光能，将绿色植物通过叶绿体吸收光能，将COCO2 2和和H H2 2O O合成合成为有机物并释放出为有机物并释放出O O2 2，同时也将太阳能转化为化学，同时也将太阳能转化为化学能储存在糖类和其他有机物中，这一过程称为光合能储存在糖类和其他有机物中，这一过程称为光合作用。作用。光合作用光合作用 光反应光反应 2、光合作用的过程、光合作用的过程 暗反应暗反应 光反应光
12、反应发生在叶绿体的类囊体膜上，必须在有光的条件下才能发生在叶绿体的类囊体膜上，必须在有光的条件下才能进行。进行。暗反应暗反应发生在叶绿体的基质中，在有光和无光的条件下都能进发生在叶绿体的基质中，在有光和无光的条件下都能进行。行。水的光解水的光解H ADP+Pi供供能能叶绿叶绿体中体中的色的色素素H2OO2 酶酶 ATPCO2C52C3固固定定供氢供氢酶酶还还原原(CH2O)多种酶多种酶参加催化参加催化光合作用的过程光合作用的过程光能光能光反应光反应光反应光反应暗反应暗反应暗反应暗反应叶绿体基粒类囊体薄膜上叶绿体基粒类囊体薄膜上叶绿体基质叶绿体基质H2O H+O2+Pi+光能光能ATP酶酶ADP
13、光合磷酸化：光合磷酸化：C3的还原：的还原：2C3+H (CH2O)+C5CO2的固定：的固定：CO2+C5 2C3光能光能中活跃中活跃的化学能的化学能(CH2O)中中稳稳定定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）请分析光下的植物突然停止光照后，其体请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量如何变化？化合物的含量如何变化？停止停止光照光照光反光反应停应停止止请分析光下的植物突然停止请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，的供应后，其体内的其体内的C5化合物和化合物和C3化合物的含量如何变化合物的含量如何变化？化？H ATP还原还原受阻受阻C3 C5 CO2
14、 固定固定停止停止C3 C5 比较项目比较项目光反应光反应暗反应暗反应区区别别场所场所条件条件产物产物与光的关系与光的关系物质变化物质变化能量变化能量变化联系联系实质实质类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素、酶、光、色素、酶、水水酶、酶、ATP、H、CO2O2、ATP、H必须在光下进行必须在光下进行有光无光都能进行有光无光都能进行糖类等有机物糖类等有机物H2O分解成分解成O2和和H；合成合成ATP。CO2被固定为被固定为C3；C3被还原成糖类等。被还原成糖类等。光能转变成光能转变成ATP中中的化学能的化学能ATP中的化学能转变成糖中的化学能转变成糖类等有机物中的化学能类
15、等有机物中的化学能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATP和和H，（暗反应为光反应提供，（暗反应为光反应提供NADP+、ADP、Pi）将无机物合成为有机物，将光能转变成化学能储存在合成的有机物中。将无机物合成为有机物，将光能转变成化学能储存在合成的有机物中。CO2+H2O*(CH2O)+O2*光能光能叶绿体叶绿体光合作用的原料、产物、场所和条光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？请用一个化学反应式表件是什么？请用一个化学反应式表示出来。示出来。光合作用光合作用3、总反应式、总反应式复习回顾：复习回顾：1、叶绿体中色素存在部位是：、叶绿体中色素存在部位是：2、叶绿体中与光合作用有关的酶存在部
16、位是：、叶绿体中与光合作用有关的酶存在部位是：3、色素的作用是：、色素的作用是：4、色素的种类及颜色：、色素的种类及颜色：5、分别说出在色素提取中层析液、无水乙醇、分别说出在色素提取中层析液、无水乙醇、CaCO3、SiO2的作用的作用【思考题思考题】：在光合作用过程中能重复利用在光合作用过程中能重复利用的物质有的物质有 等。等。若其它条件适宜、光照停止，则若其它条件适宜、光照停止，则ATP和和H 、C3 、C5 （为什（为什么？）么？）。若其它条件适宜，停止若其它条件适宜，停止CO2供应，则供应，则ATP和和H 、C3 、C5 （为什么？）（为什么？）。（填增加或减少）（填增加或减少）色素、酶
17、、色素、酶、C5、ADP减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加增加增加光合作用光合作用4、影响因素、影响因素光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的光合速率通常是指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量吸收量或或O2的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物的释放量，也可用单位时间、单位叶面积上的干物质积累量来表示。质积累量来表示。光合作用光合作用4、影响因素、影响因素 下图示两种温度和两种二氧化碳浓度下不同光照强度对光合速率的影响。下图示两种温度和两种二氧化碳浓度下不同光照强度对光合速率的影响。如何区分是哪种因素对光合速率的影响？如何区分是哪种因素对光合速率的影响？哪种因素对哪种因素对光合速率
18、光合速率影响大？影响大？4.4.影响光合作用的因素：影响光合作用的因素：外界因素外界因素1 1）光照）光照2 2）CO23 3）温度）温度4 4）矿质营养）矿质营养5 5）水分）水分1 1）不同部位）不同部位2 2）不同生育期）不同生育期光合作用光合作用4、影响因素、影响因素 提高光能利用率的途径：提高光能利用率的途径：1）延长光照时间；）延长光照时间；2）增加光照面积）增加光照面积 （合理密植、套种）；（合理密植、套种）；3）增强光合作用效率）增强光合作用效率 （提高（提高CO2浓度和温度、合理施肥）浓度和温度、合理施肥）b点为点为“光补偿点光补偿点”。bc段（不含段（不含b、c点），点），
19、速率大于速率大于 速速率。率。c点为点为“光饱和点光饱和点”。如果某植物长期处于如果某植物长期处于b点所示的光照下，能正常生长吗？点所示的光照下，能正常生长吗？COCO2 2吸吸收收量量COCO2 2释释放放量量光照强度光照强度cabABd光合作用光合作用1、什么是光合作用？、什么是光合作用？光反应光反应 2、光合作用的过程、光合作用的过程 暗反应暗反应3、总反应式、总反应式4、影响因素、影响因素原理：还原原理：还原CO2所需要的所需要的ATP和和H是通过是通过氧化无机物氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、SO、H2、Fe2+等等而获得的。而获得的。化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等
