第五章 第4节能量之源—光与光合作用.ppt

点以上，植物才能正常生长)。
BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C 点以上不再加强了。称C点对应的光照强度为光饱和点。限制
C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等

应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如图虚线所示。 间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽 培避免高温等都与光补偿点有关。
二、光合作用的原理和应用
1、光合作用的探究历程 (1)．直到18世纪中期，人们一直以为只有土壤中的水是植物建造 自身的原料。
植物 可 以 更 新 因 蜡 (2)．1771年，英国的普利斯特利的实验证实： 烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。
(3)．1779年，荷兰的英格豪斯证明了 气中不可缺少。
阳光和绿叶
(4)不同条件下，叶绿体中C3、C5、[H]、ATP及(CH2O) 合成量的动态变化 条件 停止光照 CO2供应不变 突然光照 CO2供应不变 光照不变 停止CO2供应 光照不变 CO2供应不变 (CH2O)运输受阻 C3 C5 (CH2O)合 [H]和ATP 成量 减少或没 有 增加 减少或没 有 减少
在更新空
(4) ． 1864 年，德国的萨克斯的实验证实了光合作用的产物还有 淀粉 。
(5)．1939年，美国的鲁宾和卡门利用 同位素标记法 合作用释放的氧气来自水。
证明了光
(6) ． 20 世纪 40 年代，美国的卡尔文利用同位素技术最终探明了 CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把 CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并 释放出O2的过程。
2．CO2浓度
(1)曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随 CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光 合作用速率不再增加。 图1中 A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的 CO2浓度，即
CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需 CO2的最低浓
度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。 (2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家 肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。
例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增加光照时间 和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。
1．光照强度：在一定光照强度范围内，增加 光照强度可提高光合作用速率。

曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2 量表明此时的呼吸强度。
AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐 减少，有一部分用于光合作用；而到 B点时，细胞呼吸释放的 CO2全部用于光合作用，即光合作用强度＝细胞呼吸强度，称 B点对应的光照强度为光补偿点(植物白天的光照强度在光补偿
太阳能 。 对大多数生物，活细胞所需能量的最终源头是_______
胡萝卜素 捕 获 光 能 的 色 素 类胡萝 卜素
(占1/4)
叶黄素 叶绿素a
叶绿素
(占3/4)
叶绿素b
滤纸上色带的排列顺序如何？宽窄如何？说明什么？
四种色素对光的吸收
叶绿体中的 色素提取液
1、春夏叶片为什么是绿色？ 而秋天树叶为什么会变黄？ 2、P97问题探讨？ 蓝紫光、红光 叶绿素主要吸收___________ 蓝紫光 类胡萝卜素主要吸收________
7、光照面积(略)
①图像分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不 断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合 作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。 OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合 作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段) 不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。 ②应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封
能量之源——光与光合作用
一、捕获光能的色素和结构 实验——绿叶中色素的提取和分离
实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液) 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：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等 方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录 讨论： 1.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？
减少或没 增加 下降 有 减少 增加 增加
减少 增加
增加 减少
增加
增加
(5)光合作用强度表示方法 ①单位时间内光合作用产生糖的数量。 ②单位时间内光合作用吸收CO2的量。 ③单位时间内光合作用放出O2的量。
三、化能合成作用
自养生物 光能自养生物
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成 糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。 例如绿色植物。
(2)呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加 量、O2减少量或有机物减少量，即表示呼吸速率。
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼
吸速率(A点)。 测得的数据为净光合速率。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，
③真正光合速率＝净（表观）光合速率＋呼吸速率。 由关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下： A.光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量； B. 光合作用固定 CO2 量＝ CO2 吸收量＋细胞呼吸释放 CO2量； C.光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量（增重部分）
CO2的 多种酶 固定
C5
糖类
比较光反应、暗反应
条件 场所 过程 光反应阶段 光、色素、酶 叶绿体类囊体膜 水的光解； ATP 的合成 电 能
ATP中活 跃化学能
暗反应阶段
酶、[H]、ATP
叶绿体基质中 CO2的固定； C3的还原
ATP中活 跃化学能 有机物中稳 定化学能
能量变化 光 能
联系
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和 ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi 。
行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消 耗有机物，造成不必要的浪费
五、光合作用与细胞呼吸的关系 1.光合作用 与细胞呼吸 的区别与联系
2.光合作用与有氧呼吸过程中［H］、ATP的来源与 去路比较
3.光合作用速率与细胞呼吸速率
(1)光合作用速率表示方法：通常以一定时间内 CO2等 原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。 但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为净 光合速率和真正光合速率。 ①净光合速率：常用一定时间内O2释放量、CO2吸收 量或有机物(葡萄糖)积累量表示。 ②真正光合速率：常用一定时间内O2产生量、CO2固 定量或制造、生产、合成有机物的量表示。
3.（2012年高考天津卷）设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝 藻，测定净光合速率和呼吸速率（光合速率＝净光合速率＋呼吸 速率），结果见图。据图判断，下列叙述正确的是（ ）
A
A.与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的 ［H］多 B.与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生 的ATP多 C.若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3， 则K1＞K2＞K3 D.密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否 为兼性厌氧生物
类囊体膜
H2O
酶
Pi ＋ADP
光反应阶段
ATP 供暗反
进入叶绿 [H] 体基质， 参与暗反 应
应使用 场所： 叶绿体内的类囊体薄膜上 条件： 光、色素、酶 光能 （还原剂） [H] + O2 水的光解：H2O 过程 酶 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
能量转化 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
3．温度
(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影 响光合作用速率。 (2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，温室栽培也可适当降 低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上 适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。
4．必需元素供应
(1) 曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应， 可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶 液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。 (2) 应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，
异养生物
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生 命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
化能合成作用
化能自养生物
利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来 制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。பைடு நூலகம்
所需的能量来源不同（光能、化学能）
四、光合作用原理的应用
影响光合作用强度的因素？
CO2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温 度的高低、必需矿物质元素、水分等。
叶绿体的结构
类囊体
外膜 内膜 基质 基粒
类囊体的薄膜上 捕获光能的色素分布在___________
叶绿体的功能
1、恩格尔曼实验 的结论是什么？
O2是由叶绿体产生的
2、此实验设计有什么巧妙之处？ 3、以上资料可以得出什么结论？
叶绿体是进行光合作用的场所。它内部的 巨大膜表面上，分布了许多吸收光能的色素分 子，还有许多进行光合作用的酶。
光能 叶绿体
反应物、条件、 场所、生成物
CO2＋H2O
（CH2O）＋O2
糖类
2.光合作用的过程：
2H2O
光解 吸收
O2 4[H]
酶
2C3
固定
CO2
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
还 原
能
多种酶 C5
(CH2O)
光反应
暗反应
光合作用过程
划分依据:反应过程是否需要光能
光反应 暗反应
有光才能反应 光反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？ 有光、无光都能反应