高二生物《第3章第5节光合作用》课件

能量 转换
③NADP+被还原成 NADPH 光能→ATP 、NADPH 中活跃的化学能
1、光反应是碳反应的基础，光反应为碳反应的进行提供 NADPH和ATP 联系 2、碳反应是光反应的继续，碳反应水解ATP生成ADP和Pi 为光反应的物质(ATP)合成提供原料
元素来龙去脉
光能 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O 叶绿体
原料 产物 能量 转换 发生 部位 发生 条件 CO2、H2O O2、葡萄糖等有机物
呼吸作用
O2、葡萄糖等有机物
CO2、H2O等
释放能量的过程： 稳定的化学能→活 跃的化学能
活细胞，线粒体、细胞 质 光下、暗处都可发生
贮藏能量的过程： 光能→活跃的化学能 →稳定的化学能
有叶绿体的活细胞，叶绿 体
光照下才可发生
4、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉 的是（ B ） A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2 5、与光合作用光反应有关的是（ A ） ①H2O ②ATP ③ADP ④CO2 A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
6、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件 下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶 肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依 次是 C A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降
CO2
卡尔文循环 （3轮）
叶 绿 体
淀粉
三碳糖
氨基酸 脂质
蛋白质
三碳糖 其他代谢 细胞呼吸
蔗糖
细 胞 溶 胶
光反应： 需要--水与光；产物-- O2、ATP、NADPH
NADPH：与NADH是同一类辅酶，都是氢载体，比 NADH多一个磷酸基团。其氧化态为NADP+ 。
碳反应： 原料--CO2 、 ATP、NADPH ；产物--糖
光合作用和呼吸作用中的化学计算
光合作用反应式： 6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O 呼吸作用反应式： 需氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O 厌氧呼吸：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2 实测CO2吸收量 ＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量 实测O2释放量 ＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量
7、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C 原子，14C的转移途径是（ ） D A、CO2 叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素 ATP C、CO2 乙醇 糖类 D、CO2 三碳化合物 糖类
8、在光合作用过程中，能量的转移途径是 B
A、光能 B、光能 C、光能 D、光能 ATP 叶绿素 叶绿素 ATP 叶绿素 ATP CO2 CO2 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖
：还原 NADP+
光合作用的光反应示意图
高能电子 高能电子
叶绿素、类胡 萝卜素蛋白质 复合体
1 2
H2O
光系统II（类囊体膜的 光系统I ：还原 O2+2H+ 内侧） ：水的光解和放氧， （类囊体膜的 +
夺取水中的电子供 给光系统Ⅰ
PS I 光 NADPH NADP+ 外侧）
NADP
光 PSII H2O 1 2 O2+2H+
场所：叶绿体基质
3 3
6
5
1
CO2+核酮糖二磷酸
酶
C6 NADP+
酶
2C3
ATP ADP+Pi NADPH
C3
三碳糖磷酸 如何再生核酮糖二磷酸（RuBp）？生成 一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环？ 6个三碳 糖磷酸 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RuBp
3个CO2
碳反应的产物又是如何被植物体利用的呢？
光反应发生的变化
（1）水在光下裂解为H＋、O2和电子
（2）光能被吸收并转化为ATP中的化学能 （3）水光解产生的氢（ H＋＋e－ ）在光下将 NADP＋还原为NADPH
梅尔文· 卡尔文
1961年诺贝尔化学奖获 得者，通过化学分析， 阐明光合作用中碳化合 物的合成过程，即发现 卡尔文循环
二、碳反应
总方程式 6CO2+12H2O
光能 叶绿体
C6H12O6+6O2+6H2O
2H2O
光解
O2
2C3
酶
吸收
4[H]
还原
固定
CO2
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
多种酶
能
C5 CH2O+H2O
光反应
Байду номын сангаас
碳反应
光反应阶段与碳反应阶段的比较
项目 场所 条件 光反应阶段 碳反应阶段
叶绿体类囊体膜上 光、色素、酶 ①水在光下裂解 ②ATP的合成
（2）光质
例：用下述容积相同的玻璃罩分别罩住大小、生长状 况相同的天竺葵，光照相同的时间后，罩内O2最少的 是 A．绿色罩 B．红色罩 C．蓝色罩 D．紫色罩
自然光 > 蓝紫光 > 红光 > 黄光 > 绿光
2)影响光合速率的因素——温度
光合作用是在酶的催化下进行的，温度直 接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃ 下正常进行光合作用。
应用： 增加昼夜温差
3)影响光合速率的因素————二氧化碳浓度
光 合 作 用 速 率 规律:
CO2浓度
二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有 机物，在一定的浓度范围内,光合作用速率随 CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合 作用速率趋于稳定。
应用：
通风、施用农家肥
光合作用与呼吸作用的区别
光合作用
ADP+Pi+能量 H2O 光 1/2O2+2H+ +2e酶 ATP
叶绿体基质中
酶、NADPH 、ATP(有无光均可) ①CO2的固定： CO2+C5 酶 2三碳酸 ②CO2的还原： 2三碳酸 NADPH、 AT P 三碳糖 酶 C5 ATP 、NADPH中活跃的化学 能→有机物中稳定的化学能
区
别
物质 变化
C元素: CO2 元素转移 H元素: H2O O元素: CO2
H2O
C3
有机物、H2O
有机物、H2O C3 有机物、H2O O2
光合作用的实质和影响光合速率的条件
光合作用的实质：
能量转化： 光能
物质转变： 无机物 电能 活跃化学能 有机物 稳定化学能
环境因素影响光合速率
光合速率: 或称光合强度，是指一定量的植物(如一定
光合速率与光照强度、时间的关系
例：下图是夏季晴朗的白天，
某种绿色植物叶片光合作用强度 的曲线图。分析回答： 1．为什么7～10时的光合 作用强度不断增强？ 2．为什么12时左右的光 合作用强度明显减弱？ 3．为什么14～17时的光 合作用强度不断下降？ 1．7～10时的光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。 2．12时左右的温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化 碳供应减少，所以光合作用强度明显减弱。 3．14～17时的光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。
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、制 造多少有机物）。
光能
叶绿体
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
影响因素： 光照（光强度、光质）、温度、 空气中的二氧化碳浓度
1）光照
（1）光强度：在其他条 件都适宜的情况下，在一 定范围内，光合速率随光 照强度提高而加快。当光 照强度高到一定数值后， 光照强度再提高而光合速 率不再加快，这种现象叫 光饱和现象。
光系统Ⅱ
光能 水分解 供电子
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
叶绿素中低能电子激发并呈高能 状态，色素缺失电子 ADP+Pi
获能
ATP
失能电子进入光系统Ⅰ
光系统Ⅰ
光能
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
光系统Ⅱ 提供电子
叶绿素中低能电子被激发并呈高 能状态，色素缺失电子
NADP+与H+接受2个高能电 子生成NADPH
俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这 么说呢？我们来看一组数据： ①地球表面上的绿色植物每年大约制造 4400亿 吨有机物； ②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为 7．11×1018kJ，这个数字大约相当于240000 个三门峡水电站所发出的电力。
绿色植物储 存在有机物中的 能量来自哪呢？
太阳能
课后习题
1.在光合作用过程中，不属于暗反应的是 A.CO2与五碳化合物结合 B.三碳化合物接受ATP释放的能量 C.H2O的氢传递给NADP+ D.NADPH的氢传递给三碳化合物 2.离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2 气体的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含 量的变化是 A. C3化合物增多、 C5化合物减少 B. C3化合物增多、 C5化合物增多 C. C3化合物减少、 C5化合物增多 D. C3化合物减少、 C5化合物减少 3.对某植株作如下处理：（甲）持续光照10min；（乙）光照5s再 黑暗处理5s，连续交替进行20min。若其他条件不变，则在甲、 乙两种情况下植株所制造的有机物总量是 A.甲多于乙 B.甲少于乙 C.甲和乙相等 D.无法确定
胡萝卜素
吸收可见 的太阳光 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
吸收、传递 光能
xanthophyll
OH
可见光透过三棱镜
恩 吉 尔 曼 的 实 验
叶 绿 体 色 素 吸 收 光 谱
波 长 /nm
2、叶绿体中的色素
胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 层析液 培养皿
插滤纸条
思考: 为什么绝大多数植物叶片是绿色的?
太阳的光能又是 通过什么途径进 入植物体内的？
鲁宾和卡门实验 实验组 对照组 向绿色植物提供 向绿色植物提供 18 18 H2 O、CO2 , 释 H2O、 C O2 , 18 放的氧是 O2 释放的氧是O2 结论:光合作用释放的氧全部来自水
1、光合作用的场所
叶绿体
（1）分布： 叶肉细胞（主要） 保卫细胞 幼嫩茎的皮层细胞 某些果实的表皮细胞 等 （2）形态：扁平的椭 圆形或球形
1、光合作用的场所 叶绿体 （3）结构:外膜、内 膜、基粒、基质 （4）捕获光能的色素 位于 类囊体的薄膜上 (即光合膜上)
类囊体
外膜 内膜 基质 基粒
色素
酶
2、叶绿体中的色素
HO
色素
功能：吸收、 叶绿素a 叶绿素 传递、转化光 （C、H、O、N、Mg） 叶绿素b 能
类胡萝卜素
（C、H）
叶黄素
功能：
9.将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一 定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给 予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg， 若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖 30mg，请回答： （1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的 强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 0 mg。 （2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产 量是 24.5 mg。 （3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在 黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化 是（填增加或减少） 减少 。 （4）若要使这株植物有更多的有机物积累， 你认为可采取的措施是: ①延长光照时间；②降低夜间温度；③增加CO2浓度。 。
开始达到光饱和现象的光照强度为光饱和点。随着光照强 度减弱，光合速率减慢，当减弱到一定的光照强度时，光 和吸收的二氧化碳与呼吸释放二氧化碳的量几乎相等，此 时的光照强度为光补偿点。阴生植物的光饱和点与光补偿 点一般都低于阳生植物。
CO2 吸 收 C′
C
阳生植物
阴生植物
光照强度
0
A
B′
B B：光补偿点
光能在叶绿体中的转换
C3
光 光 光 吸收传递光 能的色素
CO2
酶
ADP+Pi
酶
酶
ATP NADPH
酶 酶
还 原
C5
e H2O O2
e C H+
A
e
D e
NADP+
酶
（CH2O）
光能转换 成电能
电能转换成活 跃的化学能
活跃的化学能转换 成稳定的化学能
光反应
（类囊体上进行）
碳反应
（叶绿体基质中进行）
3.光合作用过程
为什么有些植物叶片在不同时期颜色不同呢？
鲁宾和卡门实验
同位素标记法：放射性同位素可用于追踪物质
的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物， 化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素 标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这 种方法叫做同位素标记法。
一、光反应
场所： 类囊体膜上
：水的光解和放氧，夺取水中的电子 供给光系统Ⅰ
C：光饱和点
• 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。
光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物
> 阴生植物
注意：
1、光合作用与呼吸作用的关系 真正光合速率：是指植物在光下实际把二氧化碳转化 成有机物的 量，即在单位时间、叶面积从外界吸收和 自身呼吸释放二氧化碳的量。 表观光合速率：不算呼吸 作用放出的二氧化碳量， 只算从外界吸收的二氧化 碳量，即是在光下测定的 二氧化碳的吸收量。 如何计算一天的光合积累 量？