光合作用的原理和应用课件-2.ppt

1、光合作用的原理和应用光合作用的概念光合作用的概念 指绿色植物通过指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着能量的有转化成储存着能量的有机物，并且释放出机物，并且释放出氧气氧气的过程。的过程。光合作用的实质光合作用的实质合成有机物，储存能量合成有机物，储存能量光合作用的探究历程光合作用的探究历程观点：观点：植植物体由物体由“土壤汁土壤汁”构成，即植物构成，即植物生长发育所需的物质完全来自生长发育所需的物质完全来自土壤。土壤。问题：问题：植物生长所需的物质来自何处？植物生长所需的物质来自何处？亚里士多德亚里士多德(Aristotle)一、一、16481

2、648年年海尔蒙特海尔蒙特 栽培柳树实验栽培柳树实验结论：结论：植物的物质积累植物的物质积累不是来自于土壤，而是不是来自于土壤，而是完全来源于水完全来源于水。你认为他的结论正确吗？你认为他的结论正确吗？二、二、17711771年年普里斯特利普里斯特利的实验的实验结论：绿色植物可以更新空气结论：绿色植物可以更新空气 重复普利斯特利的的实重复普利斯特利的的实验有时成功，有时失败，验有时成功，有时失败，可能的原因是什么？可能的原因是什么？17791779年年荷兰的科学家英格豪斯荷兰的科学家英格豪斯结论：植物体结论：植物体只有在只有在光光下才下才能更新污浊的能更新污浊的空气。空气。甲甲乙乙（2 2）英

3、格豪斯知道植物更新了空气中的什么成英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成分吗？为什么？分吗？为什么？（1 1）他在实验中控制的单一变量是什么？）他在实验中控制的单一变量是什么？17851785年年-空气的组成成分空气的组成成分-绿叶在光下吸收了绿叶在光下吸收了COCO2 2，释放了，释放了O O2 2 1845 1845年年-梅耶（梅耶（德德）-能量转化和守恒定律能量转化和守恒定律-植物植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。（3 3）在这一过程中，光能哪里去了？）在这一过程中，光能哪里去了？光能转化为化学能储存光能转化为化学能储存在什么物

4、质中？在什么物质中？绿色绿色叶片叶片黑暗黑暗处理处理遮光遮光曝光曝光碘蒸汽碘蒸汽不变蓝不变蓝变蓝变蓝结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光结论：植物在结论：植物在光光下产生了下产生了淀粉淀粉光合作用在哪里进行？光合作用在哪里进行？没没有有氧氧气气的的黑黑暗暗环环境境没没有有氧氧气气的的有有光光环环境境极细的光束极细的光束实验证明：氧是由实验证明：氧是由叶绿体叶绿体释放出来的，释放出来的，叶绿叶绿体体是绿色植物进行光合作用的场所。是绿色植物进行光合作用的场所。光合作用释放的氧气到底光合作用释放的氧气到底来自来自COCO2 2还

5、是还是H H2 2O O？CO2H218O?C18O2H2O?预测预测1 1：若第一组为若第一组为O O2 2，第二组为，第二组为18 18O O2 2，则全部来自，则全部来自H H2 2O O第第一一组组第第二二组组六、美国六、美国鲁宾鲁宾和和卡门卡门实验（同位素标记法）实验（同位素标记法）预测预测2 2：若第一组为若第一组为18 18O O2 2 ，第二组为，第二组为O O2 2 ，则全部来自，则全部来自CO2CO2预测预测3 3：若两组既有若两组既有18 18O O2 2、也有、也有O O2 2，则来自两者。，则来自两者。CO2H218O18O2C18O2H2OO2结论：结论：光合作用释

6、放的氧气全部来自水光合作用释放的氧气全部来自水 第第一一组组第第二二组组光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？卡尔文卡尔文美国美国 用用1414C C标记标记1414COCO2 2，供小球藻，供小球藻进行光合作用，探明了进行光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C在光合作用中在光合作用中转化成转化成有机物中有机物中C C的途径，这一途的途径，这一途径称为径称为卡尔文循环卡尔文循环。光合作用的过程光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据:反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反

7、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？有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶光、色素、酶叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：H2O H +O2光能光能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi 能量（能量（光能光能）ATP酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中H场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化进入叶绿进入叶绿体基质，体基质，参与暗反参与暗反应应供暗反供暗反应使用应使用CO

8、2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH糖类糖类卡尔文循环卡尔文循环暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATPH、ADP+Pi叶绿体的叶绿体的基质基质中中 ATP中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等等 有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)+C5 H2O酶酶糖类糖类H、ATP、酶、酶场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化CO2 2 五碳化合

9、物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPH比较光反应、暗反应比较光反应、暗反应光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶（不需光）酶、（不需光）酶、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中水的光解；水的光解；ATP的生成的生成CO2的固定；的固定；C3的还原的还原 ATP中活中活 跃化学能跃化学能光能光能ATP中活中活 跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反

10、应提供HH和和ATPATP，暗反应为光反应提供暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi。CO2+H2O （CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：光反应光反应+Pi+光能光能ATP酶酶ADP水的光解：ATPATP的合成的合成：暗反应暗反应CO2的还原：2C2C3 3+H (CH+H (CH2 2O)+CO)+C5 5CO2的固定：CO2+C5 2C3总结：总结：H2O 2 H+1/2O2酶酶原料

11、和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：能量的转移途径：碳的转移途径：碳的转移途径：光能光能中中活跃活跃的化学能的化学能(CH2O)中中稳定稳定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用于于_ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_

12、,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_，H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类光合作用原理的应用光合作用原理的应用 1、光合作用发生的部位是光合作用发生的部位是。、光合作用分为光合作用分为和和两个阶段。两个阶段。、光合作用释放氧气来自于、光合作用释放氧气来自于物质。物质。、光合作用中的形成于、光合作用中的形成于反应阶段。反应阶段。、光反应为暗反应提供、光反应为暗反应提供和和物质。物质。

13、、光反应场所、光反应场所_，暗反应场所是暗反应场所是_。、光反应阶段能量变化是、光反应阶段能量变化是。9、暗反应阶段能量变化是、暗反应阶段能量变化是10、若白天突然中断了二氧化碳的供应，则首、若白天突然中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是先积累起来的物质是。、二氧化碳中碳的转移途径是、二氧化碳中碳的转移途径是。co2c3(CH2O)l光反应与暗反应是否一个在光下进行光反应与暗反应是否一个在光下进行,一个一个在暗处进行在暗处进行?l夜晚植物能进行光反应、暗反应吗？为什么夜晚植物能进行光反应、暗反应吗？为什么?l白天放在无白天放在无COCO2 2的密闭玻璃罩内的植物能长的密闭玻璃罩内的植物

14、能长期进行光反应、暗反应吗？为什么？期进行光反应、暗反应吗？为什么？积极思维积极思维光反应和暗反应之间的联系：光反应和暗反应之间的联系：光反应是暗反应的基础光反应是暗反应的基础，为暗反应提供，为暗反应提供H和和ATP。光反应停止，暗反应也随即终止。光反应停止，暗反应也随即终止。暗反应是光反应的继续暗反应是光反应的继续，暗反应水解，暗反应水解ATP生生成成ADP和和Pi为光反应合成为光反应合成ATP提供原料。同时，提供原料。同时，如果暗反应受阻，光反应也会因产物积累而不能如果暗反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正常进行。正常进行。光反应光反应H、ATP暗反应暗反应ADP、Pi光反应和暗反应的关

15、系：光反应和暗反应的关系：光反应停止时（如黑暗条件下），暗反应会停止吗？光反应停止时（如黑暗条件下），暗反应会停止吗？会，因为暗反应所需的会，因为暗反应所需的HH和和ATPATP的来源被阻的来源被阻断，暗反应无法持续进行就会停止。断，暗反应无法持续进行就会停止。暗反应停止时（无暗反应停止时（无COCO2 2或气孔关闭），暗反应会停止吗？或气孔关闭），暗反应会停止吗？会，因为光反应产生的会，因为光反应产生的HH和和ATPATP的没有被暗反的没有被暗反应消耗，根据化学平衡原理，相当于光反应产物浓应消耗，根据化学平衡原理，相当于光反应产物浓度升高，化学平衡向反方向进行，即光反应停止。度升高，化学平衡

16、向反方向进行，即光反应停止。光合作用的实质光合作用的实质物质变化：物质变化：把简单的无机物转变为把简单的无机物转变为复杂的有机物复杂的有机物能量变化：能量变化：把光能转变成储存在有把光能转变成储存在有机物中的化学能机物中的化学能光合作用的意义光合作用的意义:光合作用强度光合作用强度 指植物在单位时间通过光合作用制造糖类指植物在单位时间通过光合作用制造糖类（或同化二氧化碳）的数量。（或同化二氧化碳）的数量。同化二氧化碳：同化二氧化碳：即把二氧化碳合成有机物和贮存即把二氧化碳合成有机物和贮存能量能量的过程。的过程。影响影响光合作用强度光合作用强度的因素的因素COCO2 2的浓度，光照强弱；温度的高

17、低；的浓度，光照强弱；温度的高低；光的成分；光的成分；矿质元素、水分等。矿质元素、水分等。1、适当、适当提高提高CO2的浓度（温室大棚）；的浓度（温室大棚）；2、增加增加光照时间和光照强度；光照时间和光照强度；3、白天适当、白天适当增加增加温度，夜间适当温度，夜间适当降低降低温度；温度；4、农作物、农作物间距间距合理，选择适当的合理，选择适当的光源光源等；等；5、合理、合理施肥施肥，提供必要的矿物质元素；，提供必要的矿物质元素；6、合理、合理灌溉灌溉，提供适当水分。，提供适当水分。增加农作物产量的几点做法：增加农作物产量的几点做法：能够直接把从外界环境能够直接把从外界环境摄取的无机物转摄取的无

18、机物转变成为自身的组成物质变成为自身的组成物质，并储存了能量的一，并储存了能量的一类生物类生物 不能直接利用无机物制成有机物不能直接利用无机物制成有机物，只能把从，只能把从外界外界摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物转变成自身的组成物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物质，并储存了能量的一类生物 如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：人、动物、真菌如：人、动物、真菌(如蘑菇如蘑菇)、多数的细菌（乳酸菌、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等大肠杆菌）等自养生物：自养生物：异养生物：异养生物：化能合成作用化能合成作用能够利用体外环境中的

19、能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所某些无机物氧化时所释放的能量释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类等少数种类的细菌的细菌化能合成作用化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2能量能量想一想想一想:光合作用和化能合成作光合作用和化能合成

20、作用有何异、同点？用有何异、同点？相同点：把简单的无机物合成储存能量的有机物相同点：把简单的无机物合成储存能量的有机物 不同点：不同点：能源能源不同不同 光合作用光合作用的能源是的能源是光能；光能；化能合成作用化能合成作用的能源是无机物氧化释放的的能源是无机物氧化释放的化学能化学能绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较含叶绿体的细胞含叶绿体的细胞叶绿体叶绿体线粒体（主要场所）；线粒体（主要场所）；细胞质基质细胞质基质光、色素、酶光、色素、酶氧气、酶等氧气、酶等无机物无机物 有机物有机物活细胞活细胞有机物有机物分解分解CO2、H2O糖类，糖类，O2糖类，糖类，O2C

21、O2、H2O等等绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较光合作用光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础的产物为细胞呼吸提供了物质基础有机物和有机物和氧气；氧气；细胞呼吸细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用产生的二氧化碳可被光合作用所利用贮藏贮藏能量的过程能量的过程光能光能活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能释放释放能量的过程能量的过程稳定的化学能稳定的化学能活跃活跃的化学能的化学能光照下才可发生光照下才可发生光下、暗处都可发生光下、暗处都可发生光能转换为生命动力的过程光能光能光光反应反应ATPATP中中活跃的活跃的化学能化学能有机物中有机物中稳定的化稳定的化学能学能各项生命各项生命活动活动ATPATP中中活跃的活跃的化学能化学能利用利用细胞呼吸细胞呼吸光合作用光合作用暗暗反应反应直接的能量来源：直接的能量来源：ATP最终的能量来源：最终的能量来源：太阳的光能太阳的光能