植物生理学教案---第三章光合作用1
植物生理学003 植物的光合作用1
20世纪50年代，美国人阿农和他的同事发现叶绿体在光下确实可以将 ADP和磷酸盐合成为ATP——光和磷酸化。同时他们也发现希尔反应的同时也 可以合成ATP。
电子传递与光合磷酸化是偶联的。
？
20世纪60-70年代，美国的贾根道夫(R.Jackendoff)及中国的沈允钢证明将电子 传递和磷酸化偶联起来的是1961年米切尔提出的跨膜氢离子浓度梯度。其核心内 容是：当电子传递在生物膜上进行时，可引起膜两侧形成跨膜的浓度梯度，而这 种梯度可以作为合成ATP的能量。
绿色植物
CH2O + O2
3、近代对光合作用的认识
20世纪初，维尔斯戴特－－分离提纯叶绿素，研究结构。 费弗尔和伍德沃德－－研究叶绿素并人工合成。……此三人因此获得诺贝尔奖
所以，光合作用的总反应式改写为：
光 6CO2 + 6H2O
叶绿素
C6H12O6 + O2
1939年 ，希尔R.Hill(英)－－分离出菠菜叶绿体，并发现在完全没有CO2的 情况下，加入电子受体照光，看到H2O被氧化，O2放出。
• 氧化还原反应， CO２被还原； H２A被氧化。
• 但这是一个弱氧化剂和弱还原剂的反应，违背 氧化还原化学反应原理，在植物体内为什么能 发生呢？
植物生理学第三章植物的光合作用
光合作用的过程
光能
H2O
光解 吸收
色素分子
O2 [H] 酶
供能
2C3
还
固
CO2
多种酶 定 C5
酶
ATP
酶
原
（CH2O）
ADP+Pi
光反应阶段
暗反应阶段
水的光解：H2O 光解 2[H]+1/2 O2
酶
CO2的固定: CO2+C5 2C3
光合磷酸化：ADP+Pi＋能量 酶
ATP
C3化合物还原：2 C3
光系统（PSII）
PSII的颗粒大，直径约17.5 nm，主要分布在类囊体膜的叠合部分。
➢ 晶体结构中的PSII为一个二聚体，二聚体的两个 单体呈准二次旋转对称。PSII单体具有36个跨膜α螺旋，其中D1和D2各5个，CP43和CP47各6个， Cytb559的α亚基和β亚基各自形成一个跨膜α-螺旋。 D1和D2蛋白与Cytb559的α和β亚基一起组成PSII 反应中心，是进行原初电荷分离和电子传递反应 的机构，CP47和CP43的主要功能是接受LHCII的 激发能量并传递到反应中心。
是否需光 需光 不一定，但受光促进 不一定，但受光促进
不同层次和时间上的光合作用
第二节 原初反应
➢ 原初反应 是指从光合色素分子被光激发，到引起 第一个光化学反应为止的过程。 ➢ 它包括： 光物理－光能的吸收、传递
光化学－有电子得失
原初反应特点 1) 速度非常快，10－12s∽10－9s内完成； 2) 与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)； 3) 量子效率接近1
表1 光合作用中各种能量转变情况
•
能量转变 光能 电能 活跃的化学能 稳定的化学能
植物生理学教案(2024)
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06
植物的生殖生理与种子形成
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植物的生殖方式及特点
有性生殖
通过精子和卵细胞的结合形成合 子，再发育成新个体。有性生殖 具有遗传多样性，有利于植物适
应环境变化。
无性生殖
通过营养器官（如根、茎、叶） 的分裂、出芽或孢子等方式繁殖 新个体。无性生殖繁殖速度快，
能保持母本的优良性状。
研究方法
植物生理学的研究方法包括实验观察、生理生化分析、分子生物学技术、生物信息学分析等多 种手段，以揭示植物生命活动的本质和规律。
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植物生理学在农业生产中的应用
01 作物育种
通过了解植物生理机制，可以指导作物育种工作 ，选育出高产、优质、抗逆性强的新品种。
02 栽培技术
根据植物生理学原理，可以制定合理的栽培技术 措施，如合理施肥、灌溉、病虫害防治等，提高 作物产量和品质。
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植物生长调控技术及其在农业生产中的应用
调控技术
通过外源施加生长物质或其类似物、改变环境条件等手段，调控植物生长发育 过程。
农业生产应用
提高作物产量和品质，改善植物生长环境适应性，促进作物早熟和增产等。例 如，利用赤霉素促进杂交水稻制种产量的提高，利用乙烯利促进棉花叶片脱落 和采收等。
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1. 光照强度
直接影响光反应速率，光 照越强，光合作用速率越 快。
3. 二氧化碳浓度
是光合作用的原料之一， 浓度高低直接影响光合作 用的速率。
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2. 温度
影响酶的活性，适宜的温 度有利于光合作用的进行 。
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呼吸作用的概念、类型及生理意义
• 概念：呼吸作用是指植物体内的有机物在细胞内经过一系列的 氧化分解，最终生成二氧化碳或其他产物，并且释放出能量的 过程。
中国海洋大学资料植物生理学讲稿植物的光合作用
第三章植物的光合作用讲授内容和目标：掌握植物光合作用的概念和生理基础，了解叶绿体色素的结构组成和生理作用。
了解环境因素同植物光合作用之间的关系，了解植物光合作用在农业中的应用。
重点突出介绍光合作用的机理和研究方法。
学时分配：6学时。
具体内容：光合作用的定义：太阳光能CO2 + H2O =====（CH2O）+ O2绿色细胞绿色植物利用太阳光能同化二氧化碳和水成为有机物质并蓄积太阳光能的过程。
第一节光合作用的重要性1.合成有机物质光合作用是地球上规模最大的有机物质的合成过程。
l每年同化2义1011t碳素。
浮游植物同化40%,陆地植物同化60%。
为人类和动物界提供最终的食物来源。
为人类的工农业生产提供原料：棉花、木材、石油、橡胶等。
2.蓄积太阳光能植物在合成有机物质的同时将太阳光能储存到了有机化合物中。
每年储存的太阳光能有3X1021J O 为人类的生存提供能源：-生命活动的能源——食物。
-煤炭、石油的能源。
-沼气、柴草等3.生态平衡大气CO2的平衡：二氧化碳是温室气体，其浓度的增加可以使地球的温度增加。
大气氧气的平衡：-氧气是一切需氧生物生存的必需条件。
-氧气是臭氧层形成的基础。
第二节叶绿体及叶绿体色素叶片是光合作用的主要器官，叶绿体是植物进行光合作用的主要细胞器。
叶绿体色素是植物进行光合作用吸收光能的主要物质。
一.叶绿体的结构和成分1 .叶绿体的外部形态高等植物的叶绿体大多数呈圆形，直径3〜6mm ,厚2-3 mm 。
每平方毫米叶片含 有3 X 107〜5义107个叶绿体。
2 .内部结构外被一一叶绿体膜，外膜、内膜。
基质基粒嗜钺滴类囊体： 基粒类囊体基质类囊体水分75%,干物质25%。
在干物质中：蛋白质30%〜45%,脂类20〜40%藏物质（淀粉等）10〜20%,灰份 10%,少量的其它成分。
二.光合色素定义：存在于叶绿体中在光合作用中参与光能的吸收和传递的色素。
（一）叶绿素 chlorophyll是一类含镁的吓琳化合物。
植物的光合作用
第二单线态
第一单线态
(10-8-10-9 s) 10-2 S
（第一三单线态）
10-2 s
Figure. 3-8
荧光与磷光：
三、叶绿素的生物合成及与环境的关系
1）、叶绿素的生物合成
5－氨基酮戊
谷氨酸（α酮戊二酸） 酸（ALA）
２ 个
胆色素原 ４个 阶段I
-4NH3
尿卟啉 原III
-4CO2
厌氧环境
第四节 光合作用的机制
近年来的研究表明，光反应的过程并不都需要光，而暗反应 过程中的一些关键酶活性也受光的调节。
整个光合作用可大致分为三个步骤：
① 原初反应；包括光能的吸收、传递和转换过程（即光化 学反应）。
② 电子传递和光合磷酸化；将电能转变为活跃的化学能过
程。 ③ 碳同化过程；将活跃的化学能转变为稳定的化学能。 第一、二两个步骤基本属于光反应，第三个步骤属于暗反应。
粪卟啉原III
在有氧条件下，粪卟啉原III再脱羧、脱氢、氧化形
成原卟啉 Ⅸ。
阶段II
Fe Mg
亚铁血红素 Mg- 原卟啉 Ⅸ
一个羧基被 甲基酯化
叶绿醇 叶绿素a 被红光还原 叶绿酸酯a 原叶绿酸酯
谷氨酸或 酮戊二酸
δ－氨基酮酸 （ALA）
胆色素原
原卟啉 IX
叶绿酸酯a
原叶绿酸酯
叶绿素b
Figure 3-9
２、电镜下： 被膜（envelope membrane) 外膜
内膜
有控制代谢物质进出叶绿体的功能
基质（stroma) 成分：可溶性蛋白质和其他代谢活性物 质，有固定CO2能力。 嗜锇滴：在基质中有一类易与锇酸结合的颗粒较嗜锇 滴—脂类滴，其主要成分是亲脂性的醌类物质。功能： 脂类仓库。 类囊体 (thylakoid) 由许多片层组成的片层系统，每个 片层是由自身闭合的薄片组成，呈压扁了的包囊装，称 类囊体。
光合作用教案
光合作用教案一、教学目标1. 理解光合作用的概念和过程。
2. 掌握光合作用的方程式和反应条件。
3. 了解光合作用在自然界和人类生活中的重要性。
4. 培养学生的科学观察和实验操作能力。
二、教学内容1. 光合作用的定义和概念。
2. 光合作用的反应方程式。
3. 光合作用的反应条件和影响因素。
4. 光合作用在自然界和人类生活中的应用。
三、教学过程1. 知识导入引导学生通过观察植物，了解植物的生长过程和产生氧气的特点。
通过问题引导学生思考：植物是如何进行光合作用的？2. 基础知识讲解（1）简要介绍光合作用的定义和概念。
光合作用是指植物利用光能将水和二氧化碳转化为有机物质和氧气的过程。
（2）详细讲解光合作用的反应方程式。
光合作用的反应方程式为：6CO2 + 6H2O + 光能→ C6H12O6 + 6O2。
（3）解释光合作用的反应条件和影响因素。
讲解光合作用的反应条件包括光照、温度和二氧化碳浓度，并说明它们对光合作用速率的影响。
3. 实验操作为了加深学生对光合作用的理解，进行一次简单的实验操作。
实验步骤：（1）准备一盆绿色植物（如豆苗）、一张半透明黑纸和一台光照强度计。
（2）将植物放在一定距离内，测量光照强度。
（3）将半透明黑纸盖在植物上，再次测量光照强度。
（4）观察并记录实验结果。
学生可以观察到盖在植物上的黑纸会减少光照强度，从而影响植物的光合作用速率。
4. 拓展应用（1）介绍光合作用在自然界的重要性。
光合作用是地球上最重要的化学能转换过程，它能够为自然界提供能量和氧气。
（2）讲解光合作用在人类生活中的应用。
光合作用是农作物生长的基础，也是食物链的重要环节。
同时，光合作用还有助于减少温室气体，缓解气候变化等。
四、教学总结通过本节课的学习，学生们对光合作用的概念、过程和重要性有了更深入的了解。
通过实验操作，学生进一步加深了对光合作用的理解。
光合作用在自然界和人类生活中的应用也被介绍，让学生了解到光合作用的实际意义。
高中生物教案：植物的光合作用
高中生物教案：植物的光合作用一、引言：植物的光合作用的重要性和基本原理（200字）光合作用是植物体内发生的一系列化学反应，将光能转化为化学能，并且产生氧气。
对于植物来说，光合作用不仅是其生命活动所必需的，同时也对整个地球生态系统起着重要作用。
本教案将介绍植物的光合作用的基本原理和相关实验方法以及如何在课堂中进行相关授课。
二、植物光合作用的基本原理（400字）1. 光合作用的定义和过程：光合作用是植物利用太阳能将水和二氧化碳转化成有机物质（如葡萄糖）和氧气的过程。
它在叶绿体中进行，包括光能吸收、光解水和固定二氧化碳三个阶段。
2. 光能吸收过程：叶绿素是实现光能吸收的关键色素，它可以吸收多种波长范围内的可见光，并将其转化为电子能量。
3. 光解水过程：通过光解水反应，叶绿体会将从光能吸收过程中获得的电子能量用于将水分解为氧气和氢离子。
4. 固定二氧化碳过程：通过暗反应（卡尔文循环），植物利用从光解水过程中获得的氢离子和电子，以及空气中的二氧化碳，合成出有机物质（如葡萄糖）。
三、实验：观察植物光合作用的过程（500字）1. 实验材料准备：挑选一些带叶片的植物，玻璃瓶、试管、酒精灯、苏打水等。
2. 实验步骤：a) 将带叶片的植物放入玻璃瓶，并加入足够的水。
b) 用试管将一个带塞子的草皮顶住玻璃瓶口，并使其与玻璃瓶密封。
c) 倒置玻璃瓶，将试管紧密贴在玻璃瓶底部。
d) 在试管中注入少量苏打水。
e) 将整个装置放置在充足阳光下进行观察。
3. 观察结果：植物吸收太阳光能进行光合作用，产生氧气。
苏打水中的碳酸盐溶液在接受足够阳光照射后呈现明显的变化，由无色逐渐变为黄色，表示二氧化碳被光合作用过程中消耗。
4. 实验探究：a) 利用实验结果讨论植物如何吸收太阳能并进行光合作用。
b) 探究不同条件下植物光合作用的速率：改变环境温度、CO2浓度、光照强度等因素，观察它们对植物光合作用的影响。
四、课堂教学设计建议（400字）1. 知识导入：通过提问或展示图片等方式，引起学生对于植物光合作用的好奇心，并与之前所学相关知识进行联系。
中国科学院大学植物生理学课件：第三章 植物的光合作用
类胡萝卜素
• 类胡萝卜素(carotenoid)是由8个异戊二烯形 成的四萜，含有一系列的共轭双键，分子的两 端各有一个不饱和的取代的环己烯，也即紫罗 兰酮环(图)，它们不溶于水而溶于有机溶剂。 类胡萝卜素包括胡萝卜素(carotene,C40H56O2) 和叶黄素(xanthophyll, C40H56O2)。前者呈橙 黄色，后者呈黄色。胡萝卜素是不饱和的碳氢 化合物，有α、β、γ三种同分异构体，其中 以β 胡萝卜素在植物体内含量最多
绿色植物在吸收CO2的同时每年释放O2量约 5.35×1011吨，使大气中Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ能维持在21％左右
• 光合作用每年向大气中释放5.53×1011吨O2是地球上氧气的来 源，由于大气中O2的存在，其它需氧生物才能够在地球上产生， 进化和发展。（其它需O2生物产生后，光合作用又担负了维持 大气中O2和CO2相对平衡的任务。） • 目前，由于人类活动大量释放CO2，以及绿色植被减少，大气中 O2和CO2的平衡正在被打破。据记载: 1900年 300ppm
Wood Fibers Stored Carbohydrates Amino Acids Clothing Shelter Food
2．将光能转变成化学能
• 绿色植物在把CO2转化为有机物的过程中， 把光能转化为化学能，贮存在有机物中， 是人类和其它异养生物生命活动最终的 能量来源，也为人类提供了其它能量。 我们现在燃烧的植物材料，是现在光合 作用的结果，燃烧的石油、天然气、煤 是远古时代光合作用的结果。（1.65亿 亿吨水升高1℃度，1.65×1014卡）
叶绿素分子含有一个卟啉环（porphyrin ring）的“头部”和一个叶绿醇(植醇， phytol)的“尾巴”。卟啉环由四个吡咯环 与四个甲烯基(－CH＝)连接而成，它是各 种叶绿素的共同基本结构。卟啉环的中央 络合着一个镁原子，镁偏向带正电荷，而 与其相联的氮原子则带负电荷，因而“头 部”有极性，是亲水的。另外还有一个含 羰基的同素环（含相同元素的环），其上 一个羧基以酯键与甲醇相结合 叶绿素a与b的分子式很相似，不同之处是叶绿素a比b
植物的光合作用教案
植物的光合作用教案引言：植物的光合作用是生物学中一个重要的概念。
本教案将详细介绍植物的光合作用过程、条件和结果，以便学生能够全面理解植物的生长和发展。
通过本教案，学生将能够掌握光合作用的基本原理，并能够应用这些知识解决实际问题。
一、光合作用的概述光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
该过程发生在植物的叶绿体中，通过光合色素吸收光能，产生光合电子传递链，最终生成三磷酸腺苷（ATP）和还原型辅酶NADPH。
同时，光合作用释放出的氧气也是重要的副产物。
二、光合作用的条件1. 光照强度：植物对光的需求量不同，适宜的光照强度能够促进光合作用的进行。
光合作用的速率与光强呈正相关关系。
2. 光质：不同光质对光合作用的影响不同。
植物对红光和蓝光的吸收较高，而绿光的吸收较低，因此植物绿色部分很少参与光合作用。
3. 温度：适宜的温度能够提高酶活性，促进光合作用的进行。
过高或过低的温度会导致光合作用受到抑制。
4. 二氧化碳浓度：二氧化碳是光合作用中的底物之一，适宜的二氧化碳浓度可以提高光合作用的速率。
三、光合作用的过程1. 能量吸收：植物叶片上的叶绿素可以吸收来自阳光的能量，其中光合作用最主要的吸收色素是叶绿素a。
2. 光合电子传递链：能量被转化为高能电子，随后通过一系列的电子传递过程，最终聚集到辅酶NADPH上。
3. 光化学反应：在光合电子传递链的过程中，一部分高能电子转移到了细胞色素复合物I和II上，并最终用于产生ATP。
4. 光合糖化：通过卡尔文循环（光合细菌）或C4途径（高等植物）的过程，将二氧化碳转化为葡萄糖和其他有机物质。
5. 氧气释放：光合作用过程中产生的氧气被释放到大气中，同时也为植物体提供了氧气。
四、光合作用的意义光合作用是地球上最重要的能量转化过程之一。
它通过转化太阳能为化学能，为地球上的生物提供了充足的能量来源。
同时，光合作用还能释放氧气，维持了地球大气中的氧气含量，为动物呼吸提供了氧气。
绿色植物的光合作用教案及课件讲解
绿色植物的光合作用教案及课件讲解一、教学目标：1. 让学生了解绿色植物的光合作用的概念和意义。
2. 让学生掌握光合作用的基本过程和原理。
3. 培养学生观察和实验的能力，提高学生的科学素养。
二、教学重点：1. 光合作用的概念和意义。
2. 光合作用的基本过程和原理。
三、教学难点：1. 光合作用的过程和原理的理解。
2. 光合作用在实际生产中的应用。
四、教学准备：1. 课件讲解。
2. 实验材料和工具。
五、教学过程：1. 导入：通过展示绿色植物的图片，引导学生思考绿色植物的特点和作用。
2. 讲解：利用课件，详细讲解光合作用的概念、意义、基本过程和原理。
3. 实验：组织学生进行光合作用实验，让学生亲身体验和观察光合作用的过程。
4. 讨论：引导学生思考光合作用在实际生产中的应用，如农业生产、环境保护等。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调光合作用的意义和应用。
6. 作业：布置相关的练习题，巩固所学知识。
附：课件讲解内容第一章：绿色植物的光合作用概述1.1 光合作用的概念1.2 光合作用的意义第二章：光合作用的基本过程2.1 光反应2.2 暗反应第三章：光合作用的原理3.1 光合作用的能量转化3.2 光合作用的物质转化第四章：光合作用在实际生产中的应用4.1 农业生产中的应用4.2 环境保护中的应用第五章：光合作用的实验观察5.1 光合作用实验的基本方法5.2 光合作用实验的操作步骤六、教学策略与方法6.1 教学策略采用问题驱动的教学模式，引导学生主动探究光合作用的相关问题。
利用多媒体课件和实物模型，帮助学生形象地理解光合作用的过程。
通过小组讨论和实验操作，培养学生的合作能力和实践能力。
6.2 教学方法讲授法：用于讲解光合作用的基本概念和原理。
演示法：通过实验演示光合作用的过程。
探究法：引导学生通过实验和观察，探究光合作用的奥秘。
互动法：通过问答、小组讨论等形式，促进师生互动和学生间的交流。
七、教学评价7.1 形成性评价在教学过程中，通过提问、回答、实验操作等方式，及时了解学生的学习进展和理解程度。
植物的光合作用教案
植物的光合作用教案一、教学目标1.了解植物的光合作用的基本概念和过程；2.掌握光合作用的化学反应式；3.理解光合作用在生态系统中的重要性；4.能够简单地描述光合作用的影响因素。
二、教学内容1. 植物的光合作用基本概念植物的光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
光合作用是植物生长和发育的基础，也是维持地球生态平衡的重要过程。
2. 光合作用的化学反应式光合作用的化学反应式为：光合作用的反应式可以分为两个阶段：光反应和暗反应。
光反应发生在叶绿体的基粒膜上，需要光能的参与，产生氧气和ATP（三磷酸腺苷）等能量物质。
暗反应发生在叶绿体的基质中，不需要光能的参与，利用光反应产生的ATP和NADPH（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酰化物）等能量物质，将二氧化碳转化为有机物质。
3. 光合作用在生态系统中的重要性光合作用是地球上最重要的生物化学过程之一，它为地球上的生物提供了能量和有机物质。
光合作用还能够产生氧气，维持地球大气中氧气的含量，保持地球生态平衡。
4. 光合作用的影响因素光合作用的速率受到以下因素的影响：1.光照强度：光照强度越强，光合作用速率越快；2.温度：适宜的温度可以促进光合作用的进行，但过高或过低的温度会影响光合作用的速率；3.二氧化碳浓度：二氧化碳浓度越高，光合作用速率越快；4.水分：水分不足会影响植物的光合作用速率。
三、教学方法1.讲授法：通过讲解光合作用的基本概念、化学反应式和影响因素，让学生了解光合作用的过程和重要性；2.实验法：通过实验观察光合作用的现象和过程，让学生更加深入地理解光合作用；3.讨论法：通过讨论光合作用在生态系统中的作用和影响因素，让学生思考光合作用的重要性和应用。
四、教学过程1. 讲授光合作用的基本概念和化学反应式1.介绍光合作用的基本概念和过程；2.讲解光合作用的化学反应式和反应过程；3.强调光合作用在生态系统中的重要性。
2. 进行光合作用实验1.准备实验器材和材料；2.将水蕨叶片置于含有碳酸钠的溶液中，放置在光照下；3.观察叶片的变化，记录实验结果。
初中科学教案《植物的光合作用》
初中科学教案《植物的光合作用》教学目标：1. 理解光合作用的概念和意义。
2. 掌握光合作用的反应式和过程。
3. 了解光合作用的应用和重要性。
教学重点：1. 光合作用的概念和意义。
2. 光合作用的反应式和过程。
教学难点：1. 光合作用的反应式和过程的理解和应用。
教学准备：1. PPT课件2. 相关图片和视频资料3. 实验器材和材料教学过程：一、导入（5分钟）1. 利用PPT课件展示植物的光合作用的图片和视频，引起学生的兴趣。
2. 引导学生思考光合作用的意义和重要性。
二、光合作用的概念和意义（10分钟）1. 介绍光合作用的概念，即植物通过叶绿体利用光能将二氧化碳和水转化为有机物和氧气的过程。
2. 解释光合作用的意义，包括提供植物生长和发育的能量来源，维持大气中氧气和二氧化碳的平衡，以及与人类生活的关系等。
三、光合作用的反应式和过程（10分钟）1. 呈现光合作用的反应式：6CO2 + 6H2O + 光能→C6H12O6 + 6O2。
2. 讲解光合作用的过程，包括光反应和暗反应两个阶段。
四、光合作用的应用和重要性（5分钟）1. 介绍光合作用在农业生产中的应用，如提高作物产量和品质。
2. 强调光合作用对维持地球生态平衡的重要性。
五、小结和作业（5分钟）1. 总结本节课所学的知识点，加深学生对光合作用的理解和记忆。
2. 布置作业，巩固所学知识。
教学反思：本节课通过图片和视频的展示，引导学生对光合作用产生兴趣，通过讲解和实验，使学生理解和掌握光合作用的反应式和过程，以及光合作用的应用和重要性。
在教学过程中，要注意关注学生的学习情况，及时解答学生的疑问，提高教学效果。
六、实验探究：光合作用的过程（10分钟）【实验目的】通过实验观察和记录，加深对光合作用过程的理解。
【实验材料】绿色植物叶片碘液酒精玻璃棒培养皿光源（如台灯）【实验步骤】1. 选取同种绿色植物的新鲜叶片，洗净并剪成适当大小。
2. 将叶片放入盛有酒精的小烧杯中，隔水加热，使叶片中的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成黄白色。
【植物生理学】第3章 光合作用
这一错误的假设是如何被纠正的呢?
（1）细菌光合作用
1930年，Stanford大学 Niel
细菌光合作用：
CO2 + H2S
CH2O + S
植物光合作用：
CO2 + H2O
CH2O + O2
三、光合作用的研究历史：
（2）希尔反应和希尔氧化剂；
4Fe3++2H2O
4Fe2++4H++O 2
希尔氧化剂
秋天叶片呈现黄色、红色。
影响叶绿素合成的条件 第二节 叶绿体与光合色素 （1）光照 黄化 度
（3）矿质元素 缺绿病 分
（5）O2
第三节 光合作用的机理
能量 变化
光能
电能
活跃的 化学能
稳定的 化学能
能量 物质
转变 过程
反应 部位
量子
电子
原初反应 电子传递
ATP NADPH2
碳水化 合物等
光合磷酸化 碳同化
光 合 链 的 特 点
光合链的特点
①电子传递链主要由光合膜上的 PSⅡ、Cytb6/f、PSI三个复 合体串联组成。
②电子传递有二处是逆电势梯度，这种逆电势梯度的“上坡” 电子传递均由聚光色素复合体吸收光能后推动，而其余电 子传递都是顺电势梯度进行的。
③水的氧化与PS Ⅱ 电子传递有关，NADP+的还原与 PSI电子 传递有关。
• 光系统Ⅱ (photosystem Ⅱ，简称PSⅡ)的颗粒较大，直径为17.5nm， 主要分布在类囊体膜的叠合部分。
• 两者的组成成分有所不同。
（二）光合电子传递体及其功能 1. PSⅡ （1）PSII的结构与功能
光合作用的原理和应用教案
光合作用的原理和应用教案光合作用是自然界中植物的一种重要生理过程，它利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
这个过程对地球的生态系统以及人类的生活有着重要影响。
本教案将重点介绍光合作用的原理和应用。
一、光合作用的原理光合作用发生在植物细胞的叶绿体中，其中最主要的反应是光合作用的光化学反应和暗反应两个阶段。
1.光化学反应光化学反应发生在叶绿体的光合色素分子中，包括叶绿素a和叶绿素b。
当叶绿素分子吸收光子能量后，光能被转换为化学能，并将电子传递给光合酶。
这个过程中，水分子被分解，释放出氧气和氢离子。
氢离子进一步参与到暗反应中。
2.暗反应在暗反应中，光合酶将光能转换为化学能，将二氧化碳还原为葡萄糖等有机物质。
这个过程中，暗反应依赖于暗能量ATP和还原能量NADPH，这两种能量分子在光化学反应中生成。
二、光合作用的应用1.地球生态系统的平衡2.农业生产的提高光合作用是农业生产中重要的过程。
农作物通过光合作用产生的有机物质提供人类所需的食物。
在农业生产中，通过优化光合作用的条件，如合理选择种植的作物品种、施肥、灌溉等，可以提高农作物的产量和质量。
3.能源生产光合作用可以作为可再生能源的源头。
生物质能就是通过植物的光合作用将光能转化为化学能后形成的能源。
生物质能可以通过燃烧产生热能，或通过发酵生成生物燃料等形式提供能源。
4.环境净化与治理光合作用能够吸收二氧化碳和排放氧气，通过植物的种植和绿化等方式可以减少空气中的污染物，净化大气质量。
同时，植物通过吸收和固定土壤中的养分，可以防止农田化肥的流失，减少土壤污染。
5.科学研究和教育光合作用是生物学和地学中一个重要研究领域，通过对光合作用的研究可以深入了解植物生理学、分子生物学等学科的原理和应用。
通过教学实验和课外科普活动，可以帮助学生理解光合作用的基本原理和对生态环境的重要性。
总结：光合作用是地球上最重要的生物化学过程之一，通过利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气。
第三章植物的光合作用_植物生理学
第三章植物的光合作用_植物生理学第三章：植物的光合作用植物的光合作用是植物生理学中一个非常重要的过程，通过光合作用，植物能够将光能转化为化学能，并且产生出氧气和有机物质，为植物自身生长和发育提供能量和养分，也间接地为其他生物提供能源。
植物的光合作用是在叶绿体中进行的。
叶绿体是植物细胞中的一种细胞器，它含有叶绿素，可以吸收太阳光中的能量。
光合作用主要包括光能的吸收、光能的转换和产物的合成三个过程。
首先，光能的吸收过程。
植物的叶绿体中含有多种不同类型的叶绿素，它们能够吸收不同波长的光。
叶绿素中的色素分子吸收光子后激发，成为激发态叶绿素。
不同的叶绿素吸收不同波长的光，其中最主要的是吸收红光和蓝光的叶绿素a，然后是辅助叶绿素如叶绿素b和叶黄素等。
叶绿体中的叶绿素主要吸收短波长的光，因此植物呈现出绿色。
其次，光能的转换过程。
当叶绿素吸收光子之后，其中的电子被激发出来，并且通过一系列的电子传递过程，在两个光化学反应中最终形成高能态分子ATP和NADPH。
这两种高能物质是植物光合作用最重要的产物，它们为植物提供了能量和电子。
ATP是一种能量通货，它可以通过释放磷酸基团的能量来驱动其他细胞活动。
NADPH是一种电子载体，它可以将电子传递给碳固定反应中的酶，驱动二氧化碳的还原反应。
最后，产物合成过程。
产生的ATP和NADPH被用来驱动碳固定反应，也就是光合作用的第二阶段。
在这个阶段中，植物利用ATP和NADPH将二氧化碳还原成有机物质。
这个过程中最重要的酶是光合酶RuBisCO，它将二氧化碳与一种五碳糖RuBP反应生成六碳糖，然后分解成两个三碳糖PGA。
PGA在一系列酶催化作用下转化为三碳糖G3P，部分G3P能够通过其他途径转化为其他有机物质，但大部分会再次参与碳固定反应生成更多的RuBP。
总结起来，植物的光合作用是植物生理学中的一个重要过程，通过光合作用植物能够利用太阳能将二氧化碳和水转化为有机物质并产生氧气。
光合作用教案
光合作用教案光合作用是绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。
以下是一份光合作用教案：一、教学目标1. 了解光合作用的基本概念和过程。
2. 理解光合作用对生物界的重要意义。
3. 掌握光合作用的化学方程式。
二、教学重难点1. 教学重点- 光合作用的光吸收、光吸收色素、光合作用的过程。
2. 教学难点- 光吸收色素的吸收光谱、光合作用的过程。
三、教学方法讲授法、讨论法、直观演示法四、教学过程1. 导入通过展示一些植物光合作用的图片或视频，引发学生对光合作用的兴趣。
2. 光合作用的概念和意义- 讲解光合作用的基本概念：绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。
- 强调光合作用对生物界的重要意义：是地球上几乎所有生物生存的基础，为其他生物提供了物质和能量。
3. 光合作用的过程- 光吸收：叶绿体中的叶绿素吸收光能，并将光能转化为化学能。
- 碳固定：二氧化碳通过卡尔文循环被固定，形成有机化合物。
- 能量转化：光能被转化为化学能，储存在有机化合物中。
4. 光合作用的化学方程式讲解光合作用的化学方程式5. 总结对本节课的内容进行总结，重点强调光合作用的过程和意义。
6. 作业布置布置作业，让学生在课后通过查找资料等方式，了解光合作用在实际生活中的应用。
五、教学总结通过本次教学，学生对光合作用的基本概念、过程和意义有了一定的了解，同时掌握了光合作用的化学方程式。
在教学过程中，通过图片、视频等多媒体资料的展示，增强了学生的学习兴趣，提高了教学效果。
高中生物教案：植物的光合作用与呼吸作用
高中生物教案：植物的光合作用与呼吸作用一、引言本节课将探讨植物的两个重要生理过程，即光合作用和呼吸作用。
光合作用是植物通过光能转化为化学能的过程，而呼吸作用则是植物获取能量的过程。
了解这两个过程对于理解植物生长发育、能量转化以及生态系统平衡至关重要。
二、光合作用2.1 光合作用的定义和基本原理•光合作用是指植物利用阳光、水和二氧化碳等原料，在叶绿素等色素的催化下，通过一系列反应将无机物转化成有机物质，并释放出氧气。
•主要反应方程式: 光能+ 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O22.2 光合色素及其功能•叶绿素是进行光合作用的关键色素之一，在叶片中扮演着吸收光线和传递电子的重要角色。
•叶绿素a和叶绿素b是最广泛存在于植物中的两种主要叶绿素。
2.3 光合作用的光反应和暗反应•光反应：光合作用在叶绿体中进行，利用光能将水分解产生氧气、ATP和NADPH。
•暗反应：光能以化学形式存在，经过一系列酶催化的反应，在叶绿体基质中将CO2转化为C6H12O6。
2.4 光合作用与环境因素•光强度、温度和二氧化碳浓度等环境因素对光合作用有重要影响。
•植物会通过调节气孔开闭和调整叶片方向来适应不同的环境条件。
三、呼吸作用3.1 呼吸作用的定义和基本原理•呼吸作用是指植物通过有机物质的代谢释放出能量，并产生二氧化碳和水。
•主要反应方程式: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 能量3.2 呼吸作用的三个阶段•糖解过程：将葡萄糖分子分解为丙酮酸或磷酸甘油酸等中间产物，并产生少量ATP。
•Krebs循环：通过一系列反应将中间产物进一步分解，释放出更多的ATP。
•氧化磷酸化过程：利用氧气将剩余的能量转化为大量ATP。
3.3 呼吸作用与光合作用的关系•光合作用和呼吸作用是相互依存、互为补充的两个过程。
•在白天，植物进行光合作用，同时也进行呼吸作用以供给能量；在夜晚或光照不足时，植物主要进行呼吸作用获取能量。
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Chla在蓝紫光区吸收带偏向短 波光,吸收带较窄,吸收峰较低 Chla在红光区吸收带偏向长 波光,吸收带较宽,吸收峰较高
类胡萝卜素的最大吸收峰在蓝紫光区。
（三）荧光现象和磷光现象
二、光合色素的结构与性质 光合色素主要有三类：叶绿素、类 胡萝卜素、藻胆素 1、叶绿素（chlorophyll，chl） 主要有Chla和Chlb，不溶于水，易溶于 乙醇、丙酮等有机溶剂。
叶绿素a：蓝绿色 COOCH3 C32H30ON4Mg COOC20H39 叶绿素b：黄绿色 COOCH3 C32H28O2N4Mg COOC20H39
H 2O PSⅡ PQ Cyt.b6/f PC PSⅠ Fd O2
特点：电子的最终受体是O2，生成超 氧阴离子自由基（O2-）。在强光照射下， NADP+供应不足的情况下发生。
（五）光合磷酸化 光合磷酸化（photophosphorylation）： 叶绿体在光下把Pi与ADP合成ATP的过程。
光合磷酸化的类型：
光
CO2 + 2H2O※
叶绿体
(CH2O) + O2※ + H2O
光合作用中释放的O2来自H2O。
第二节 光合色素
一、叶绿体的结构
基粒
内膜
基质
基质内囊体
基粒内囊体
双层膜（控制代谢物质进出的屏障） 内膜向内折叠
类囊体（基质~、基粒~）
基粒（光合膜）（将光能转变为化学能） 基质（光合产物淀粉形成和贮藏的场所）
锰和氯是放氧反应中必不可少的物 质，锰是PSⅡ的组成成分，氯起活化 作用。
（四）光合电子传递的类型 1、非环式电子传递 （noncyclic electron transport）
H 2O PSⅡ PQ Cyt.b6/f PC PSⅠ Fd FNR
NADP+
特点：释放1O2，需分解2H2O，传递4 个电子，需吸收8个光量子，量子产额为 1/8；有8个H+进入内囊体腔。
2H +
3、H+在质子动力势推动下，通过 ATP合成E合成ATP
经非环式电子传递时，每释放1个 O2，传递4个电子，需吸收8个光量子， 偶联生成2个NADPH· +和3个ATP。 H
经过光合链和光合磷酸化，电能 进一步形成活跃的的化学能，贮存在 NADPH和ATP中。 同化力（assimilatory power）:指 ATP和NADPH，它们在暗反应中用于 CO2的同化
3CO2 6PGA 6ATP
6ADP
GAP
DHAP
Xu5P S7P SBP E4P GAP Xu5P F6P
C3 途 径
光合链的特点： 1、光合链中的电子传递体有PQ、Cyt、 Fe-S、PC等，其中PQ还可传递质子 2、光合链中有二处（P680 P680*和 P700 P700*）是逆电势梯度的“上坡” 电子传递，需聚光色素吸收和传递的 光能来推动。
3、释放1个O2，至少需8个光量子。
4、每释放1个O2，就有8个H+进入 类囊体腔。其中4个来自H2O的氧化， 4个由PQ从基质带入类囊体膜内。
光能的吸收、传递和转运过程 （原初反应） 光反应 电能转变为活跃的化学能 （电子传递和光合磷酸化） 暗反应 活跃的化学能转变为稳定的化学能 （碳同化）
一、原初反应
原初反应（primary reaction）: 是光合作用的第一幕，它包括光能的吸收、 传递和转换过程，结果引进了一个氧化还 原反应。
1、光合单位
光合单位（photosynthetic unit）：指 结合在类囊体膜上能进行光合作用的最小 结构的功能单位，由聚光素系统和作用中 心组成。（250~300个色素分子）
量子需要量：植物每放出一分 子O2或同化一分子C O2所需的光量 子数目（8-10）。
量子效率：又称量子产额或光合效 率，指吸收一个光量子后放出的O2或 固定CO2分子数目（1/10~1/8）
不同波长的光子所持的能量 光 紫外 紫 蓝 绿 黄 橙 红 λ/nm 小于400 400~425 425~490 490~560 560~580 580~640 640~740 E/KJ.mol-1 297 289 259 222 209 197 172
（二）吸收光谱
吸收光谱：物质对不同波长光的吸收 情况。
1、化学历程
（1）羧化阶段
CH2O P C=O HCOH + HCOH CH2O P RuBP RuBP羧化E/加氧E 3-PGA CO2 + H2O
Mg2+ Rubisco
COOH 2 HCOH CH2O P
（2）还原阶段 COOH 2HCOH CH2O P 3-PGA
PGA激酶 2ATP 2ADP
2、作用中心和聚光色素 作用中心色素 （reaction centre pigments）：
指具有光化学活性的少数特殊状态的chla分 子，即能捕获光能又能将光能转换为电能。
聚光色素（light harvesting pigments）： 指没有光化学活性，只能吸收光能并将其 传递给作用中心色素的色素分子。又称天 线色素。
天线色素分子吸收光子而被激发，以 “激子传递”和“共振传递”的方式进 行能量传递，传递速率很快，传递效率 极高。 光合反应中心：指进行光反应原初反 应的最基本的色素蛋白结构，它至少包括 一个反应中心色素分子即原初电子供体 （P），一个原初电子受体（A）和一个次 级电子供体（D）。
高等植物的最初电子供体是H2O， 最终电子受体是NADP+。
COO P 2HCOH CH2O P DPGA
GAP脱氢E 2NADPH 2NADP+
CHO 2HCOH+2Pi CH2O P GAP
一旦合成GAP，光合作用的贮能过程完成。
（3）再生阶段 由GAP经过一系列反应重新形成 RuBP的过程。最后一步反应： Ru-5-P + ATP RuBP + ADP
光
6CO2 + 6H2O
绿色植物
C6H12O6 + 6O2
光合作用本质上是一个氧化还原反 应，H2O是电子供体（还原剂），被氧 化到O2的水平；CO2是电子受体（氧化 剂），被还原到糖的水平；氧化还原反 应所需的能量来自光能。
光
CO2 + H2O
叶绿体
（CH2O） + O2
用叶绿体代替绿色植物，说明叶绿 体是进行光合作用的基本单位与场所。
三、碳同化
高等植物的碳同化途径有三条：C3 途径、C4途径和CAM途径。只有C3途 径具备合成淀粉等产物的能力。 （一）C3途径 CO2被固定形成的最初产物是三碳化 合物，故称C3途径； CO2的受体是核酮 糖-1,5-二磷酸，故称还原戊糖磷酸途径 （RPPP）；Calvin对该途径有重大贡献， 故称卡尔文循环。
2、环式电子传递 （cyclic electron transport）
PSⅠ Fd (NADPH PQ) Cyt.b6/f PC PSⅠ
特点：环式电子传递途径可能不止一条。 不释放O2，也无NADP+的还原。
3、假环式电子传递 （pseudocyclic electron transport）
光系统（photosystem）的分布和特征 PSⅠ 分布 中心色素 反应 特征 光合膜外侧 P700 PSⅡ 光合膜内侧 P680
长光波反应
短光波反应
NADP+的还原 水的光解和放氧
光
光
PSⅡ
H 2O
PSⅠ
1/2O2+2H+ NADP+
NADPH+H+
双光系统很好地解释了红降和增益效应。
（二）光合链
※
Mg偏向带正电荷，N 偏向带负电荷，亲水 “头部”
亲脂性“尾巴”
醋酸铜处理可以保存绿色植物标本。
叶绿素的功能：绝大多数 chla和全 部chlb具有收集和传递光能的作用，少 数chla分子能将光能转化为电能。
2、类胡萝卜素
胡萝卜素：橙黄色
不饱和碳氢化合物：C40H56 叶黄素：黄色 胡萝卜素衍生的醇类：C40H56O2 类胡萝卜素的功能：收集光能，防 护光照伤害叶绿素
4、水分
5、氧气 正常叶子的叶绿素与类胡萝卜素的比 值约为3：1，叶绿素a与叶绿素b的比值 约为3：1，叶黄素与胡萝卜素约为2：1。 叶色：绿色 黄色（类胡萝卜素较稳定） 红色（低温--- 较多糖分---可 溶性糖形成花青素）
※第三节 光合作用的机制
根据需光与否，光合作用可分为： 光反应（light reaction）和暗反应 （dark reaction）。 光反应在光合膜上进行，暗反应在 叶绿体基质中进行。
非环式光合磷酸化
环式光合磷酸化
假环式光合磷酸化
OEC：放氧复合体*ຫໍສະໝຸດ **内囊体腔
PQ穿梭：在光下，PQ在将电子向下 传递的同时，把膜外基质中的质子转运 至内囊体膜内，PQ在内囊体膜上的氧化 还原往复变化称~。
光合磷酸化的机制（化学渗透学说）
1、PQ有亲脂性，可传递电子和质子
2、PQ从内囊体膜基质 膜内， 光 同时，膜内侧H2O 1/2O2 + 2H+，使[H+]膜内> [H+]膜外，形成质 子动力势
3、光能向电能的转化
D· A P·
hν
D· A P*·
D·+· P A
激发态反应中心 电荷分离的反应中心
基态反应中心
D+· AP·
二、电子传递与光合磷酸化
（一）光系统 红降（red drop）：当波长大于 685nm（远红光）时，量子产额急剧下 降的现象。