专题六--光合作用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题六 光合作用,考纲解读,1.,光合作用的发现,2.,光合作用的概念,3.,叶绿体中色素的种类和作用,4.,光合作用的过程,5.,光合作用的重要意义,6.,光合作用原理的应用及化能合成作用,7.,探究环境对光合作用强度的影响,问题探讨,为什么植物的叶片大多是绿色的，但有时叶片也会发黄？,因为绿叶中所含的色素主要是叶绿素，但也有其它的一些色素。,试验回顾及问题探讨,绿叶中的色素有哪些、其颜色各怎样？为什么叶绿素呈绿色？,一、捕获光能的色素和结构,吸收光能的百分比,（一）捕获光能的色素,叶绿素,类胡萝卜素,叶绿素,a,叶绿素,b,胡萝卜素,叶黄素,蓝绿色,黄绿色,橙黄色,黄 色,占,3/4,吸收蓝紫光和红光,吸收蓝紫光,与光合作用有关的这些色素都存在于叶绿体中类囊体的薄膜上。,形态：,扁平的椭球形或球形。,结构：,外包双膜，内有许多由内,囊体（囊状结构）堆叠而成的基粒（增大了受光面积），基粒间充满了基质。类囊体的薄膜上分布有叶绿素、类胡萝卜素和与光反应有关的酶，基质中也含有许多与暗反应有关的酶。,（二）叶绿体的结构,光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把,CO,2,和,H,2,O,转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,二、光合作用的原理和应用,1.,英国的普利斯特利的意义和不足之处分别是？,2.,德国植物学家萨克斯的实验过程及结果证明了,什么？,植物可以更新空气，但没有发现光的作用。,证明了光合作用的产物有淀粉的生成。,结果,：暴光部分呈深蓝色，遮光部分无颜色变化,实验过程,：,绿叶,饥,饿处理,光照（一半暴光，,一半遮光）,碘蒸气处理,结论,：,思考与讨论：,1.,光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？其化学反应式是？,原料,CO,2,和,H,2,O,；,产物,糖类和,O,2,；,场所,叶绿体；,条件,光合酶；,光合作用的反应式是：,CO,2,+H,2,O,光能叶绿体,（,CH,2,O,）,+O,2,2.,从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学有什么联系？与技术手段的进步有什么关系？试举例说明。,生物学的发展与物理学和化学的研究和进展关系很密切。例如：,到,1785,年，由于发现了空气的组成，人们才明确光合作用放出的气体是,O,2,，吸收的是,CO,2,；,鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的气体,O,2,是来自水，而不是来自,CO,2,；,卡尔文用同位素示踪技术探明了,CO,2,中的碳在光和作用中的转化成有机物中碳的途径。,光合作用的场所是叶绿体，其内囊体的薄膜上含有叶绿素（包括蓝绿色的叶绿素,a,和黄绿色的叶绿素,b,，它们主要吸收红光和蓝紫光,),、类胡萝卜素（包括有橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素，主要吸收蓝紫光）和与光反应有关的酶，是光反应的场所；叶绿体基质中含有多种酶，是暗反应的场所。,小 结,第二讲,叶绿体中的色素,H,2,O,水的光解,O,2,H,ADP+Pi,酶,ATP,C,O,2,C,5,2,C,3,固,定,供氢,酶,酶,供能,还,原,多种酶,参加催化,暗反应,光能,二、光合作用的过程,光反应,(,C,H,2,O),糖类,光反应与暗反应的比较,过程,比较,光 反 应,暗 反 应,进行部位,进行条件,物质转化,能量转化,联 系,类囊体薄膜上,光、色素、酶,水,O,2,+H,ATP,的合成,CO,2,的固定和还原,ATP,ADP+Pi,光能转化为,ATP,中活跃的化学能,ATP,中活跃的化学能转化为葡萄糖中稳定化学能,叶绿体基质中,多种酶、不受光限制,光反应为暗反应提供,H,和,ATP,光合作用的总反应式,光合作用的总反应式,光合作用的实质,6C,O,2,+12H,2,O,光能,叶绿体,物质代谢,能量代谢,CO,2,+H,2,O C,6,H,12,O,6,+O,2,光能,有机物中,稳定,的化学能,C,6,H,12,O,6,+6,O,2,+6H,2,O,ATP,中,活跃,的化学能,（四）化能合成作用,自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称,化能合成作用,。,2NH,3,+3O,2,硝化细菌,2HNO,2,+2H,2,O+,能量,2HNO,2,+O,2,硝化细菌,2HNO,3,+,能量,CO,2,+H,2,O,硝化细菌,（,CH,2,O,）,+O,2,4.,光合作用与化能合成作用,化能合成作用是指某些细菌利用环境中物质氧化分解时所释放的化学能，将无机物合成有机物。,进行光合作用与化能合成作用的生物都能将无机物合成有机物，其区别是合成作用中的能量来源不同。,农业生产上常用轮作、间作和套种来提高农作物产量。,轮作是指在同,块地上，按预定的计划轮换种植不同作物。,轮作,可以提高土壤肥力，防止害虫的发生。,间作,是指在同一块地上将不同的作物相间种植。,套种,是指在同,块地上,年种植和收获,两,种或两种以上的作物，,请回答下列问题：,(1),轮作能提高土壤肥效的原因是,。,(2),轮作能防止虫害，是由于改变了原有的,，从,而使害虫难以生存下去。,(3),从提高农作物对光能的利用率的角度分析：,间作能提高农作物产量的原因是,。,套种能提高农作物产量的原因是,。,不同的作物对土壤中不同矿质元素的吸收量不同,食物链,增加光合作用的面积,延长光合作用时间,3.,光合作用原理的应用,（,1,）增强光照强度和延长光照时间（增大光反应）来增加光合产物。,（,2,）控制温度（影响暗反应）主要是增大昼夜温差，促进合成、减少消耗，使有机物的积累增加。,（,3,）增大田间,CO,2,浓度，促进暗反应的进行。,1,、,总光合作用,=,净光合作用,+,呼吸作用,；,1,）、,(,光合作用,),制造的有机物,=,合成的有机物,=,积累的有机物（干物质量）,+,消耗的有机物,(,呼吸作用,),；,2,）、叶绿体固定的,CO2=,光合作用所需要的,CO2=,从外界吸收的,CO2+,呼吸产生的,CO2,；,几个关键的生物量,：,光合速率,:,是指一定量的植物,(,如一定的叶面积,),在单位时间内进行多少光合作用,(,如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。,净光合量 吸收量 释放量 积累量,实际光合量 消耗量 产生量 制造量,观测指标,CO2 O2,有机物,ab:,bc:,cd:,de:,a,c,b,d,e,CO,2,的补偿点,CO,2,的饱和点,b,点,c,点,CO,2,太低，农作物消耗光合产物；,随,CO,2,的浓度增加，光合作用强度增强；,CO,2,浓度再增加，光合作用强度保持不变；,CO,2,深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。,CO,2,浓度对光合作用的关系,下页,光合速率,光照强度,光照强度对光合速率的影响,阳生植物,阴生植物,晴天,24,小时内光合作用情况,光补偿点,光饱和点,如图所示某植物光合速率和呼吸速率随温度而变化的走势,叶面积指数与光合作用的关系,叶面积对光合作用的影响,0,吸收量,光照强度,A,B,C,B,：光补偿点：,C,：光饱和点,CO,2,B,：光补偿点,：光合作用和呼吸作用达到平衡时的光照强度，或者光合作用吸收的,CO2,量等于呼吸作用释放,CO2,的量,C,：光饱和点：光合速率最大时的光照强度。,释放量,CO,2,A,点：光照强度为零，只有呼吸作用,主要受光反应产物的限制,主要受暗反应酶活性和,CO2,浓度限制,光,照,强,度,总光合作用,=,净光合作用,+,呼吸作用,真正光合速率,=,表观光合速率（实测二氧化碳吸收量）,+,呼吸速率,光合作用的有关计算,在光照条件下，人们测得的,CO2,吸收量是植物从外界环境,吸收的,CO2,总量，叫表观光合速率。,0,吸收,量,光照强度,A1,B1,C1,B,：光补偿点,C,：光饱和点,CO,2,阳生植物,阴生植物,阳生植物的光补偿点和光饱和点大于阴生植物的光补偿,点和光饱和点。,A2,B2,C2,释放量,CO,2,在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳生植物。,在较弱的光照条件下能够生长良好的植,物叫阴生植物。,延长光合作用时间,大田：复种（或轮种,-,一年种两茬或三茬）,温室：人工光照,增加光合作用面积,改变株型、合理密植,提高光合作用效率,（,1,）控制光照强弱（阳生植物和阴生植物）,（,2,）增加水分和二氧化碳。,（,3,）增加矿质元素的供应,（,4,）控制温度，大棚作物白天可适当升高温度，夜晚适当降低温度。,五、提高光能利用率的措施（提高产量）,返回,从植物细胞中提取叶绿体，放入含有,ADP,、磷酸盐以及氢的载体等物质的溶液中，按图示控制条件进行光合作用的有关实验并不断测定有机物的合成量，用此数据绘成曲线图如下，请你用已学的光合作用知识根据曲线各段特点回答,：,（,1,）,ab,段由于缺乏,CO,2,，使光合作用过程中的,不能进行，因此无有机物生成。,（,2,）,bc,段在提供了,CO,2,之后，由于,ab,段已积累了大量的,，所以有机物能快速合成。,（,3,）,cd,段在无光照条件下，由于光合作用过程中的,无法进行，无法继续提供,又由于,ab,段所积累的物质,的原因，使有机物的合成逐渐下降至,0,。,暗反应,H,和,ATP,光反应,新的,H,和,ATP,被逐渐用完,分析说明,光合作用的过程,光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是（）,A,H,2,O,、,CO,2,、,ADP,B,CO,2,、,NADPH,、,ATP,C,H,2,O,、,CO,2,、,ATP,D,NADPH,、,H,2,O,、,ADP,【,答案,】B,光合作用的条件和产物,关于光合作用的叙述，下列正确的一项是（）,A,光合作用的两个阶段均有,H,和,ATP,产生,B,光合作用中产生的,O,2,来自于,CO,2,中的氧,C,光合作用固定,CO,2,的是一种五碳化合物,D,光合作用的暗反应必须在暗处进行,【,答案,】C,叶绿体色素的提取和分离,下列有关“叶绿体色素的提取和分离”实验的叙述正确的是,(),A.,加人碳酸钙防止滤液挥发,B.,用,NaCl,溶液提取叶片中的色素,C.,加人二氧化硅（石英砂）有利于充分研磨,D.,用无水酒精或丙酮分离滤液中的色素,【,答案,】C,细胞呼吸原理的应用,蔬菜和水果长时间储藏、保鲜需要的条件应为（）,A,低温、干燥、低氧,B,低温、湿度适中、低氧,C,高温、干燥、高氧,D,高温、湿度适中、高氧,【,答案,】B,例,5,以测定的,CO2,吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是,(),A.,光照相同时间，,35,时光合作用制造的有机物的量与,30,时相等,B.,光照相同时间，在,20,条件下植物积累的有机物的量最多,C.,温度高于,25,时，光合作用制造的有机物的量开始减少,D.,两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等,A,例,6.,右图表示将重量相同的三株小麦幼苗置于三支试管中,(,试管内装有含全部矿质元素的培养液,),。然后将它们分别放在三种条件下培养若干天。试根据结果回答：,（,1,）,c,试管中的小麦幼苗与,a,试管比较增重较多，这是因为提高,a 15,O,C b 20,O,C c 20,O,C,强光照 弱光照 强光照,温度能提高,_,从而使,_,尤其是,_,反应的速度加快。,（,2,）,b,试管中的幼苗与,a,试管相比增重很少，这是因为其光合作用的,_,的产物很少，限制了暗反应中的,_,过程。,酶的活性,光合速度,暗,光反应,还原,例,7,请根据生物学相关知识回答下列问题：,（,1,）光照强度、,CO2,浓度会影响光合作用。下图,1,表示在较低,CO2,浓度下，阳生植物的光合作用速率变化曲线；若其他条件不变，适当提高,CO2,浓度，理论上推测曲线的,Z,点将向,方移动。,右上,（,2,）植物在一天中光合作用强度会发生一定的变化。上图,2,表示南方某植物，在夏季某一晴天中光合作用速率变化曲线。则图中,点环境中,CO2,浓度最低，此时,（是、否）进行光合作用？,ab,时间段内，植物叶肉细胞中产生,【H】,的场所有,。,g,是,叶绿体、线粒体、细胞质基质,例,8.,将植物培养在适宜的光照，温度、和充足的,CO,2,条件下：,（,1,）当,CO,2,浓度突然降至极低水平时，发现植物叶片中的五碳化合物含量突然上升，这是因为,_,缺少时，植物体内的五碳化合物不能形成,_,。,（,2,）如果在降低,CO,2,的同时，停止光照，则不会出现五碳化合物上升的现象，这是因为暗反应所必须的,_,和,_,供应不足，使,_ _,不能形成五碳化合物。,CO,2,三碳化合物,H,ATP,三碳化合物,1,、,分析有关植物光合作用的资料，回答问题。,在一定浓度的,CO2,和适当的温度条件下，测定,A,植物和,B,植物在不同光照条件下的光合速率，结果如下表，据表中数据回答问题。,（,1,）,.,与,B,植物相比，,A,植物是在,光照条件下生长的植物，判断的依据是,。,（,2,）,.,当光照强度超过,9,千勒克司时，,B,植物光合速率,，造成这种现象的,实质是,反应跟不上,反应。,弱光,因为,A,植物在光饱和时的光照强度低于,B,植物,不再增加,暗,光,（,3,）,.,当光照强度为,9,千勒克司时，,B,植物的总光合速率是,（,mg CO,2,/100 cm,2,叶,小时）。当光照强度为,3,千勒克司时，,A,植物与,B,植物固定的,CO2,量的差值为,（,mg CO,2,/100 cm,2,叶,小时）,45,1.5,2,.,请回答与光合作用有关的问题：,（,1,）甲、乙、丙三种植物光合作用,强度与光照强度的关系如右图所示。,强光下上述三种植物固定,CO,2,能,力最强的植物是,。,乙植物达到最大光合作用强度,所需的最低光照强度是,（,a,、,b,、,c,、,d,）。,当光照强度从,a,到,b,时，,植物光合作用强度增加的最快。,（,2,）植物光合作用产生的,O,2,来自,H,2,O,，还是来自,CO,2,？,甲,c,甲,来自,H,2,O,3,某同学为研究自然条件下植物新陈代谢变化情况，设计了如图所示的装置。以下是关于植物新陈代谢的相关实验结果图，请据图分析回答下列问题。,(1),甲图中,M,点的含义是,.,在,L,点时植物光合作用消耗的二氧化碳是,mol,h,。,(2),乙图反映细胞呼吸过程中,02,的吸收及,C02,的释放情况，图示曲线是在什么条件下测得的,?,在此光照强度下，光合作用的强度等于呼吸作用的强度（光补偿点）,1.0,无光,(,或黑暗,),(3),影响甲图中,a,曲线,P,点上下移动的主要外界因素是,；,(4),绘制下列有关曲线图：,甲图中光合作用强度是用,C02,吸收量,(mol,h),表示的，如果改为用,02,的吸收量,(mol,h),表示，请在甲图中绘出光合作用强度与光照强度的关系曲线；,在乙图中绘出无氧呼吸,C02,的释放量与,02,浓度的关系。,温度,4,、有甲,乙,丙,丁,4,盆长势均匀的植物置于阳光下,(,如图所示,),甲添加品红色光,乙添加绿色光,丙添加品红色滤光片,A,丁添加绿色滤光片,B,经过一段时间,各盆中长势最旺和长势最差的依次是下列的哪一组,()A,.,甲和乙,B,.,乙和丙,C,.,甲和丁,D,.,丙和丁,C,5,、图,1,表示光合作用部分过程的图解,图,2,表示改变光照后,与光合作用有关的五碳化合物和三碳化合物在细胞内的变化曲线,根据图回答,:(1),图,1,中,A,表示的物质是,_,它由,_,产生,其作用主要是,_(2),图,1,中,ATP,形成所需的能量最终来自于,_,若用放射性同位素标记,14,CO,2,则,14,C,最终进入的物质是,_,用于,C,3,的还原,太阳光能,(CH,2,O),水在光下分解,H,(3),图,2,中曲线,a,表示的化合物是,_,在无光照时,其含量迅速上升的原因是,:_(4),曲线,b,表示的化合物是,_,在无光照时,其含量下降的原因是,:_,C,3,CO,2,与,C,5,结合形成,C,3,和,C,3,不能被还原,C,5,C,5,与,CO,2,结合形成,C,3,且,C,3,不能被还原为,C,5,6,、图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系,请据图回答,:,(1),甲图表示在光照弱的情况下,光合作用随,_,的增强成正比增强,这种情况下,可以认为此时影响光合作用的过程是,_,阶段,(2),从图甲可见,光照强度超过某一强度时,光合作用速度不再增加,且有稳定发展的趋势,这种变化主要决定于,_,此时光合作用的,_,阶段受到限制,(3),图乙中,C,点表示光照强度为,B,时,植物生长的,_,出现,CD,段的原因是,_,光照强度,光反应,温度,暗反应,最适温度,酶活性降低,光合作用速率降低,(4),请在图甲中绘制,50,时植物光合作用速度变化的曲线,(5),根据图甲,在图乙绘制光照强度为,A,时,不同温度下光合作用速率变化曲线,7,、将一绿色植物放入一个三角瓶中,如图,1,所示,在瓶中安放一个测定瓶中,CO,2,浓度的传感器,将瓶口用橡胶塞塞上,传感器的另一端与计算机连接,以监测一段时间内瓶中,CO,2,浓度的变化,如果用此装置进行植物光合作用速率的测定,请写出实验步骤及注意事项,:(1),在适宜条件下,首先将该装置置于,_,条件下,此时测得的数值是,_(2),再将该装置置于,_,下,此时测得的数值是,_,光照,光合速率与呼吸速率的差值,(,即净光合作用速率,),黑暗,该条件下植物呼吸作用速率,(3),如果图,2,为该植物在实验中测得的数据,根据图中数据,该植物在单位时间,(,分,),内,光合作用速率为,_,ppm/min(,精确到,0.1)(4),为使此研究结果更为科学,可采取的措施为,_,82.5,要重复测量多次,取平均值,（,1800-150,）,/,23 +(550-150),/,(60-23),=71.7+10.8,=82.5,8,.,在充满,N,2,与,CO,2,的密闭容器中,实验室条件下用水培法栽培几株番茄,CO,2,充足,测得系统的呼吸速率和光合速率变化曲线如下图,请回答问题,(1)68h,间,光合速率,_,(,大于,小于,),呼吸速率,容器内的,O,2,含量,_,CO,2,含量,_,植株干重,_,大于,上升,下降,增加,(2)910h,间,光合速率迅速下降,推测最可能发生变化的环境因素是,_,;10h,时不再产生,ATP,的细胞器是,_,;,若此环境因素维持不变,容器内的,O,2,含量将逐渐下降并完全耗尽,此时另一细胞器即,_,停止,ATP,的合成,_,成为,ATP,合成的唯一场所,(3),若在,8h,时,将容器置于冰浴中,请推测呼吸速率会出现的变化及其原因,_,光照强度,叶绿体,线粒体,细胞质基质,呼吸速率下降,相关酶的活性因降温而下降,9,.(,探究题,),为探究环境因素对光合作用强度的影响,多个兴趣小组设计实验进行研究,实验材料和用具,:100mL,量筒,20W,至,500W,的台灯,冷开水,NaHCO,3,黑藻等,实验步骤,:,准备,6,套如图所示装置,分别编号为,16,在瓶中各加入约,500mL 0.01 g/mL NaHCO,3,溶液后用冷开水充满,取,6,等份黑藻分别放入,16,号装置,将,6,套装置放入暗室中,然后用,20W50W75W100W200W,和,500W,的台灯等距离地分别照射,16,号装置,观察气泡的产生情况,(1),该实验中的自变量是,_,列出实验中的两个控制变量,(,无关变量,):_(2),通过该实验测得的氧气量并非光合作用实际产生的氧气量,其原因是,_,光照强度,CO,2,(,或,NaHCO,3,溶液,),浓度,温度,pH,黑藻,(,要求至少答出两项,),黑藻自身的细胞呼吸会消耗氧气,30min,后停止光照,测量光合作用释放的,O,2,体积,对该实验进行分析,回答有关问题,:,(3),在冬季的人工大棚中种植蔬菜,需要确定合适的光照强度,因为光照不够会降低产量,而提供多余的光照还会浪费钱,通过该实验还不能够确定最适合黑藻生长的光照强度,你该如何开展进一步的探究呢,?_,在,100W500W,光照范围内设置多组梯度进行实验,10,.,图中甲为测定光合作用速率的装置，在密封的试管内放一个经消毒的新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积如图乙所示。图丙为植物叶肉细胞内部分生理过程模式图,A,、,B,、,C,为相应生理过程进行的场所，均为气体物质。植物叶片的呼吸速率不变。请据图回答下列问题：,丙,（,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时间均等），液滴所在位置应在实验初始标记的,位置处。,左侧,丙,（,2,）丙图内可表示二氧化碳的是,_,_ _,_,（填序号）；二氧化碳被消耗的场所在,_,_,_,_,；,A,场所中发生的能量变化过程是,_,_,_,_,；进入,C,的是指,_,_ _,_,和还原剂氢。,丙,叶绿体基质,光能活跃的化学能稳定的化学能,丙酮酸,（,3,）对叶片来说，光照强度为,10,千勒克斯时对应丙图中存在的箭头有（填序号）,。,（,4,）在图乙中，光照强度为,15,千勒克斯时，叶片,1,小时光合作用产生的气体量为,毫升（假设随光照的增强，植物体的温度不变）。,200,丙,（,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实验，对照实验装置与实验组装置的区别是,。如果对照组在相同光照情况下，刻度管中的红色液滴向右移了,5,毫米，其原因,。,（,6,）如果将试管中的,CO2,缓冲液改为水，则实验测得的数据指标是,值。,新鲜叶片改为经消毒的死叶片,环境物理因素（如温度变化等）对实验的影响,释放的二氧化碳与吸收氧气量的差,(,或无氧呼吸释放的二氧化碳,),丙,THANK YOU!,