最新光合作用的原理和应用课件.ppt

1、光合作用的发现历程光合作用的发现历程1.17711.1771年普利斯特利实验年普利斯特利实验一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后植物能更新空气植物能更新空气实验结论：实验结论：。普利斯特利实验结果说服普利斯特利实验结果说服力不强，应如何设计对照力不强，应如何设计对照实验？实验？应将点燃的蜡烛和小鼠分应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。为空白对照。17791779年，荷兰的英格豪斯年，荷兰的英格豪斯 黑暗 光下 绿色植物只有在光照条件绿色植物只有在光照条件下才能更新污浊的空气下才能更新污浊的空气18451845

2、年，德国科学家梅耶年，德国科学家梅耶 1785 1785年，发现空气的组成年，发现空气的组成 光能转变成化学能，将化学能储存在什么物质中呢？光能转变成化学能，将化学能储存在什么物质中呢？明确绿叶在光下释放的是氧气，明确绿叶在光下释放的是氧气，吸收的是二氧化碳。吸收的是二氧化碳。植物在进行光合作用时，把光植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。能转换成化学能储存起来。2.18642.1864年年,德国科学家萨克斯实验德国科学家萨克斯实验不变蓝不变蓝绿色绿色叶片叶片黑暗黑暗处理处理一半曝光一半曝光一半遮光一半遮光碘蒸汽碘蒸汽 4848小时小时2 2小时小时变蓝变蓝分析：分析：1.1.将绿

3、叶先进行黑暗处理的目的是什么？将绿叶先进行黑暗处理的目的是什么？2.2.实验中的自变量是？因变量是？实验中的自变量是？因变量是？3.3.这个实验证明了什么？这个实验证明了什么？自变量是光的有无、因变量是有无淀粉生成自变量是光的有无、因变量是有无淀粉生成消耗掉叶片中消耗掉叶片中的营养物质的营养物质对照组是曝光处理、实验组是遮光处理对照组是曝光处理、实验组是遮光处理光合作用的产物除氧气外还有淀粉。光合作用的产物除氧气外还有淀粉。实验材料选择水绵，水绵的叶绿体呈螺旋实验材料选择水绵，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位氧气多的部位

4、没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰干扰用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相对于一组对照实验和光照少的部位，相对于一组对照实验临时装片暴露在光下的实验再次验证实验临时装片暴露在光下的实验再次验证实验结果结果3.18803.1880年年 恩格尔曼实验恩格尔曼实验将载有将载有水绵水绵和和好氧细菌好氧细菌的临时装片放在的临时装片放在没有空气没有空气的的黑暗黑暗环境中，环境中，然后用然后用极细极细的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。若将临时装片

5、暴露在光下，细菌则分布在叶绿到的部位集中。若将临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位。体所有受光部位。O O2 2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所光合作用的场所恩格尔曼实验的结论是什么？恩格尔曼实验的结论是什么？4.19394.1939年年 鲁宾鲁宾 卡门实验卡门实验H2OH218O18O2光照下的光照下的球藻悬液球藻悬液C18O2O2 CO2分析：分析：1.1.鲁宾和卡门研究的课题是什么？鲁宾和卡门研究的课题是什么？2.2.他们采用了什么方法？实验的结果证明了什么？他们采用了什么方法？实验的结果证明了什么？3.3.该实验是否也是对照实验？

6、该实验是否也是对照实验？相互对照相互对照同位素标记法同位素标记法光合作用释放的光合作用释放的O2来自来自H2O光合作用释放的光合作用释放的O来自来自H2O还是还是CO2?(CH2 O)+O214CO2+H2O14光能光能叶绿体叶绿体（1 1）方法：）方法：_（2 2）发现了卡尔文循环，即暗反应中碳的转移）发现了卡尔文循环，即暗反应中碳的转移途径：途径：_5.205.20世纪世纪4040年代年代 卡尔文卡尔文同位素标记法同位素标记法CO2 C3 CH2O141414光合作用探索历程光合作用探索历程1.1.场所：场所：叶绿体叶绿体2.2.动力：动力：光光3.3.原料：原料：二氧化碳二氧化碳 水水4

7、.4.产物：产物：糖类糖类 氧气氧气 概念：绿色植物通过概念：绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用光能，把，利用光能，把二氧化碳二氧化碳和水和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气氧气的的过程。过程。通过以上的研究和探索，光合作用的场所、动力、原料、通过以上的研究和探索，光合作用的场所、动力、原料、产物分别是什么？产物分别是什么？叶绿体叶绿体中的色中的色素素H2O水的光解水的光解O2H ADP+Pi 酶酶 ATPco2C5光反应光反应2c3固固定定供氢供氢供能供能还还原原(CH2O)糖类糖类 多种酶多种酶参加催化参加催化暗反应暗反应光合作用的过程光合作用的过程

8、光能光能需光、色素、酶需光、色素、酶需多种酶需多种酶叶绿体类囊体薄膜叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质水的光解、水的光解、ATPATP的合成的合成COCO2 2的固定、的固定、C C3 3的还原、的还原、ATPATP水解水解光能光能ATPATP中活跃化学能中活跃化学能有机物中稳定有机物中稳定化学能化学能H20O2HADP、PiATPCO2C3C5(CH2O)色素吸收光能不需要酶，水的色素吸收光能不需要酶，水的光解与光解与ATPATP的合成都需要酶的合成都需要酶H20O2HADP、PiATPCO2C3C5(CH2O)光反应光反应H、ATP暗反应暗反应ADP、Pi光能光能叶绿体叶绿体（CH2O)

9、+O2CO2 +H2 O思考：思考：1.1.正常光合作用时，叶绿体中的正常光合作用时，叶绿体中的ATPATP移动方向是？移动方向是？ADPADP的移动方向是？的移动方向是？2.2.光反应合成的光反应合成的ATPATP的作用是？能否给其他生命活动提的作用是？能否给其他生命活动提供能量？供能量？暗反应所需要的暗反应所需要的ATPATP来自？能否来自呼吸作用产生的来自？能否来自呼吸作用产生的ATPATP？3.3.线粒体产生的线粒体产生的ATPATP作用是？作用是？ATPATP从类囊体移向基质从类囊体移向基质ADPADP从基质移向类囊体从基质移向类囊体光反应合成的光反应合成的ATP ATP 为暗反应为

10、暗反应C C3 3还原提供能量还原提供能量不为其他生命活动提供能量不为其他生命活动提供能量暗反应所需暗反应所需ATPATP只来自光反应，只来自光反应，没有来自呼吸作用的能量没有来自呼吸作用的能量线粒体产生线粒体产生的的ATPATP为其他生命活动提供能量为其他生命活动提供能量4.4.光合作用和有氧呼吸、无氧呼吸都能产生光合作用和有氧呼吸、无氧呼吸都能产生HH，各自，各自的作用是？的作用是？5.5.暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可一直持续进行吗？可一直持续进行吗？光合作用产生的光合作用产生的HH用于还原用于还原C C3 3有氧呼吸产生的有氧

11、呼吸产生的HH与与O O2 2结合成水结合成水无氧呼吸产生的无氧呼吸产生的HH反应生成酒精或乳酸反应生成酒精或乳酸暗反应不能持续，缺少暗反应不能持续，缺少ATPATP、HH6.6.光和作用过程中光和作用过程中当供给当供给1414COCO2 2时，放射性出现的顺序是时，放射性出现的顺序是？当当供给供给3 3H H2 2O O时，放射性出现的顺序是时，放射性出现的顺序是？当供给当供给H H2 21818O O时，时，放射性出现的顺序是放射性出现的顺序是？O元素元素:H218O 1818O2C元素元素:1414CO21414C3（1414CH2O）H元素：元素：3 3H2O 3 3HC3 3H2O7

12、.7.光合作用过程中，突然停止光照，光合作用过程中，突然停止光照，HH和和 ATP ATP、C3C3、C5C5的变化如何？原因？的变化如何？原因？光反应光反应停止停止HH ATPATPC C3 3还原还原受阻受阻C C5 5停止停止光照光照C C3 3 (CH(CH2 2O)O)COCO2 2固定固定停止停止C C3 3 C C5 5 暗反应暗反应减弱减弱HH (CH(CH2 2O)O)ATPATP 8.8.光合作用过程中，突然停止光合作用过程中，突然停止CO2CO2供应，供应，HH和和 ATP ATP、C3C3、C5C5的变化如何？原因？的变化如何？原因？环境因素对光合作用的影响环境因素对光

13、合作用的影响（1）光照）光照（2）二氧化碳浓度二氧化碳浓度（3）温度温度（4）矿质元素）矿质元素1 1光照强度光照强度A A点：点：_，产生，产生ATPATP的场所有的场所有_ABAB段：段：光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用B B点：点：光合作用光合作用 呼吸作用，产生呼吸作用，产生ATPATP的场所有的场所有_ B B点所示光照强度称为点所示光照强度称为_呼吸作用呼吸作用细胞质基质、线粒体细胞质基质、线粒体=细胞质基质、细胞质基质、线粒体、叶绿体线粒体、叶绿体光补偿点光补偿点C C点：点：光合作用光合作用_呼吸作用呼吸作用,光照强度称为光照强度称为_ 光饱和点光饱和点限制限制B B、C C

14、点光合作用强度的环境因素？点光合作用强度的环境因素？B B点限制光合作用强度的因素：点限制光合作用强度的因素：_；C C点限制光合作用强度的环境因素：点限制光合作用强度的环境因素：_。光照强度光照强度COCO2 2浓度、温度等环境因素浓度、温度等环境因素应用：应用：a.a.增强光照强度增强光照强度 b.b.延长光照时间延长光照时间 措施：间作、轮作、套作措施：间作、轮作、套作 c.c.增加光合作用面积增加光合作用面积 措施：合理密植措施：合理密植AB当光照强度大于当光照强度大于B时，光合作用与呼吸作用的细胞图呢？时，光合作用与呼吸作用的细胞图呢？总总光光合合速速率率净光合净光合速率速率呼吸呼吸

15、速率速率总光合速率总光合速率 =呼吸速率呼吸速率 +净光合速率净光合速率 净光合速率净光合速率 =总光合速率总光合速率 -呼吸速率呼吸速率 净光合速率净光合速率呼吸速率呼吸速率夏季晴朗夏季晴朗的一天中植物光合作用强度日变化曲线的一天中植物光合作用强度日变化曲线 气孔关闭，气孔关闭，COCO2 2供应减少供应减少光照强度增强光照强度增强光照强度光照强度光合作用强度光合作用强度光质：白光为复色光，光合作用能力最强；单光质：白光为复色光，光合作用能力最强；单色光中红光、蓝紫光较强，绿光最差色光中红光、蓝紫光较强，绿光最差(大棚薄大棚薄膜用无色透明的薄膜膜用无色透明的薄膜)2.CO2.CO2 2浓度对

16、光合作用强度的影响浓度对光合作用强度的影响(1)CO(1)CO2 2浓度如何影响光合作用强度？浓度如何影响光合作用强度？COCO2 2影响暗反应阶段，制约影响暗反应阶段，制约C C3 3的形成。的形成。(2)(2)应用：温室作物栽培时适当提高室内应用：温室作物栽培时适当提高室内COCO2 2浓度，如浓度，如施施用有机肥用有机肥NHNH4 4HCOHCO3 3、用用COCO2 2发生器发生器提高产量提高产量，大田中大田中“正其正其行，通其风行，通其风”，目的就是提高，目的就是提高COCO2 2浓度，提高产量浓度，提高产量COCO2 2补偿点补偿点COCO2 2饱和点饱和点A A点限制光合作用强度

17、的因素：点限制光合作用强度的因素：B B点后限制光合作用强度的因素：点后限制光合作用强度的因素：COCO2 2浓度浓度光照强度、温度光照强度、温度3 3温度对光合作用强度的影响温度对光合作用强度的影响(1)(1)温度如何影响光合作用强度？温度如何影响光合作用强度？(2)(2)如何调节温度可以增加大棚农作物的产量？如何调节温度可以增加大棚农作物的产量？温度通过影响酶的活性影响温度通过影响酶的活性影响光合作用光合作用温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸

18、速率，保证植物有机物的积累。细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。（增大昼夜温差）（增大昼夜温差）4 4水分、水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响必需元素等因素对光合作用强度也有影响(1)(1)水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。表明表明 。在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉N N：P P：MgMg：K K：光合酶的重要组分光合酶的重要组分ATPATP的重要组分的重要组分叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分

19、促进有机物的运输促进有机物的运输4 4水分、水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响必需元素等因素对光合作用强度也有影响(2 2)矿质营养影响光合作用矿质营养影响光合作用5 5多因子影响多因子影响 A.A.光照强度为光照强度为a a时，造成曲线时，造成曲线和和光合作用强度差异的原因光合作用强度差异的原因是是COCO2 2浓度不同浓度不同 B.B.光照强度为光照强度为b b时，造成曲线时，造成曲线和和光合作用强度差异的原因光合作用强度差异的原因是温度不同是温度不同 C.C.光照强度为光照强度为a ab b，曲线，曲线、光合作用强度随光照强度升光合作用强度随光照强度升高而升高高而升高 D.D.光

20、照强度为光照强度为b bc c，曲线，曲线、光合作用强度随光照强度升光合作用强度随光照强度升高而升高高而升高总结：总结：影响光合作用速率的影响光合作用速率的外因（环境因素）：外因（环境因素）：光照强度、光照强度、COCO2 2浓度、温度浓度、温度影响光合作用速率的影响光合作用速率的内因（自身因素）：内因（自身因素）：酶的数量和活性、叶绿体的数量、色素含量酶的数量和活性、叶绿体的数量、色素含量下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中化示意图，其中为生理过程，为生理过程，ah为物质名称，为物质名称，请回答：请回答：(1)(1)图

21、中物质图中物质b b和和g g的分别是的分别是_和和_。(2)(2)物质物质a a分布在叶绿体的分布在叶绿体的_，提取该物质，提取该物质时加入时加入CaCO3CaCO3的目的是的目的是_。(3)(3)过程过程、发生的场所依次是发生的场所依次是_和和_。氧气氧气二氧化碳二氧化碳类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上 防止色素被破坏防止色素被破坏 线粒体基质线粒体基质 线粒体内膜线粒体内膜 (4)(4)过程中，能够产生过程中，能够产生ATPATP的过程是的过程是_ _，ATPATP的结构简式是的结构简式是_，必须有氧气参与进行的是，必须有氧气参与进行的是_。(5)(5)较强光照下，较强光照下，过程中过程中d

22、 d的移动方向是的移动方向是_。(6)(6)假如白天突然中断假如白天突然中断COCO2 2的供应，则在短时间内的供应，则在短时间内f f量的变量的变化是化是_(_(填填“增加增加”或或“减少减少”)”)；假如该植物从光照；假如该植物从光照条件下移到黑暗处，条件下移到黑暗处，h h量的变化是量的变化是_(_(填填“增加增加”或或“减少减少”)”)。I I、V VAPPP V从叶绿体基质向类从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动囊体薄膜方向移动 增加增加增加增加A A过程表示光合作用暗反应，无光条件下能正常进行过程表示光合作用暗反应，无光条件下能正常进行B B过程发生在细胞质基质中，所有活细胞都能进行过

23、程发生在细胞质基质中，所有活细胞都能进行C C过程表示有氧呼吸第二阶段，无氧条件下能正常进过程表示有氧呼吸第二阶段，无氧条件下能正常进行行D D过程产生的过程产生的HH、ATPATP、COCO2 2都用于过程都用于过程化能合成作用化能合成作用 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量能量 能量能量6CO2+6H2O (CH20)+6O2硝化细菌的化能合成作用硝化细菌的化能合成作用 细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用化能合成作用。除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的菌属于进行化能合成作用的自养生物自养生物。化能合成作用化能合成作用六、光合作用的意义六、光合作用的意义: