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第五章 第四節(jié) 光與光合作用,生物的生命活動中： 直接能源物質(zhì)： 主要能源物質(zhì)： 最終能量來源：,ATP,糖類,太陽能,（光合作用合成）,結(jié)論：建造植物體的原料是水分。,柳2.5kg 土 100kg,,一、光合作用的探究歷程,實驗一,1648年 海爾蒙特實驗,1771年 普利斯特利實驗,一、光合作用的探究歷程,實驗二,結(jié)論：植物可以更新污濁的空氣。,把帶葉的枝條放到水里．這些葉 在陽光下產(chǎn)生氣泡，在暗處不產(chǎn)生氣泡。（重復500多次）,結(jié)論： 植物只有在陽光照射下才能更新空氣。 植物體只有綠葉才能更新污濁的空氣。,1779年 英格豪斯實驗,一、光合作用的探究歷程,實驗三,光能,,化學能,1845年 梅耶,一、光合作用的探究歷程,1785年 發(fā)現(xiàn)空氣組成：綠葉在光下放出的是氧氣，吸收的是二氧化碳。,光合作用,,貯存,？,黑暗處理 一晝夜,讓一張葉片一半 曝光一半遮光,,,,碘液處理,1864年 薩克斯實驗,,結(jié)論：植物光合作用產(chǎn)生了淀粉。,,一、光合作用的探究歷程,一、光合作用的探究歷程,1880年 恩格爾曼實驗（P100）,1:為什么選用水綿做為實驗材料？ 2:實驗一為什么要在黑暗且沒有空氣的環(huán)境中進行？ 3:為什么先用極細光束照射水綿？而后又讓水綿完全暴露在光下的目的是？ 4:本實驗還有什么巧妙之處？,水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察。,排除氧氣和光的干擾。,在葉綠體上形成光照多和光照少的部位，相當于一組對比實驗。,與在黑暗處形成對照，再次驗證實驗結(jié)果。,用好氧細菌可以確定釋放氧氣的多少。,一、光合作用的探究歷程,一、光合作用的探究歷程,1880年 恩格爾曼實驗（P100）,結(jié)論：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。,,,,,CO2,18O2,,,,,,,C18O2,O2,H218O,H2O,,光照射下的 小球藻懸液,,,1939年 魯賓和卡門,證明：,光合作用所釋放的氧氣全部來自于水。,（同位素標記法）,一、光合作用的探究歷程,1946年 卡爾文的實驗,同位素標記法,用14C標記的14CO2供小球藻進行光合作用,然后追蹤檢測其放射性。,結(jié)論：CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物 中的碳。,一、光合作用的探究歷程,1、反應式,一、光合作用的探究歷程,？,葉綠體,2、概念,光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。,為什么有些植物的葉片在不同時期顏色不同呢？,為什么植物葉片通常是綠色的?,二、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),1、捕獲光能的色素,（1）色素的種類和顏色,葉綠素a(藍綠色),葉綠素b （黃綠色）,胡蘿卜素（橙黃色）,葉黃素（黃色）,,1 /4,3 /4,為什么許多植物到秋天葉子就變黃？,二、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),葉綠素不穩(wěn)定，容易分解。 秋天氣溫降低，阻礙葉綠素合成，而類胡蘿卜素較穩(wěn)定。因此，隨葉綠素不斷分解，其他色素的顏色就逐漸顯現(xiàn)出來。,二、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),葉綠體中的色素提取液,二、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),結(jié)論： 葉綠素主要吸收藍紫光（430nm-450nm）和紅光（640nm-660nm）； 類胡蘿卜素主要吸收藍紫光。,二、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),1、捕獲光能的色素,（2）色素的功能：吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換光能,（1）色素的種類和顏色,2、葉綠體的結(jié)構(gòu),外膜,內(nèi)膜,基質(zhì),基粒：,含有與光合作用有關(guān)的酶,（色素分布在類囊體的薄膜上）,二、捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu),由類囊體堆疊而成,,葉綠體的功能：光合作用的場所,色素的提取和分離,（一）提取色素：,1、實驗原理： 色素能溶解在有機溶劑中,——用無水乙醇提取,2、實驗步驟,色素的提取和分離,過濾,2、實驗步驟,研磨,,SiO2,CaCO3,無水乙醇,取材，碎葉,,,——溶解色素,——使研磨更充分,——防止色素破壞,,,,,收集濾液 （棉塞塞緊）,——防止提取液揮發(fā)減少,色素的提取和分離,（二）分離色素：,1、實驗原理： 不同色素在層析液中溶解度不同，擴散速度不同。,溶解度高，擴散速度快，反之則慢。,2、實驗步驟,制備濾紙條,,,畫濾液細線,（細、齊、直）,（待濾液干后重復畫1~2次）,,分離色素,3、實驗現(xiàn)象,藍綠色,黃綠色,橙黃色,黃色,——葉綠素a,——葉綠素b,——胡蘿卜素,——葉黃素,（最快、含量最少）,（含量最多）,（最慢）,三、光合作用的原理和應用,場所： 動力： 原料： 產(chǎn)物：,葉綠體,光,CO2 、H2O,O2 、（CH2O）,三、光合作用的原理和應用,1、光合作用的過程,,類囊體的薄膜上,光、色素、酶,光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學能,（1）.光反應階段,部位：,條件：,物質(zhì)變化：,能量變化：,O2,[H],,,酶,ATP,,ADP+Pi,水的光解,,葉綠體基質(zhì),酶、CO2、[H]、ATP,ATP中的活躍的化學能轉(zhuǎn)變成有機物中穩(wěn)定的化學能,（2）.暗反應階段,部位：,條件：,物質(zhì)變化：,能量變化：,,,CO2 的固定：,C3的還原：,ADP+Pi,,CO2,,C5,2C3,① 固 定,,酶,,② 還 原,多種酶 參加催化,[H],,ATP,必須有光、色素,有光無光均可,類囊體薄膜上,葉綠體基質(zhì)中,H2O的光解 H2O → [H] + O2 2.ATP的生成 ADP + Pi → ATP,1.CO2的固定 CO2 + C5 → C3 2.C3的還原 C3 + [H]→（CH2O）+ C5,光能,,ATP中活躍化學能,,穩(wěn)定化學能,光反應,暗反應,光反應和暗反應的比較,停止光照,,光反應停止,,,[H],ATP,,,還原受阻,,,C3,C5,,,,,停止CO2供應,,固定受阻,,還原繼續(xù),,,C3,C5,,,2、影響光合作用強度的因素,三、光合作用的原理和應用,光合作用強度：,植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。,（1）植物自身因素 （2）環(huán)境因素對光合作用強度的影響,① 光照,② 溫度,③ 二氧化碳濃度,④ 礦質(zhì)元素,⑤ 水分,影響光合作用強度的因素,不同種類植物、同一植物的不同生長發(fā)育時期等,三、光合作用的原理和應用,,① 光照（光照強度、光質(zhì)、光照時間）,三、光合作用的原理和應用,探究光照強弱對光合作用強度的影響,實驗,實驗原理：,葉片有空氣，上浮,,葉片下沉,,充滿細胞間隙，葉片上浮,抽氣,光合作用,產(chǎn)生O2,黑暗中,光照強度,實驗結(jié)論：,一定光照強度范圍內(nèi)，植物光合作用強度隨光照強度增強而增強。,A,B,,,,光照強度,0,B：呼吸作用=光合作用,C,A：細胞呼吸強度,,三、光合作用的原理和應用,光照強度,AB：呼吸作用光合作用,BC：光合作用呼吸作用,總光合速率=凈光合速率+呼吸速率,三、光合作用的原理和應用,光補償點： 光合作用速率=呼吸作用速率的光照強度,光補償點,光飽和點,光飽和點： 光合作用速率達到最大時 的光照強度,應用措施： ①大棚種植，陰雨天注意補充光照；,光強必須達到一定值(一般應該大于光補償點)。,下列關(guān)于光合作用強度的敘述，正確的是（ ） A．葉片從幼到老光合作用強度不變 B．森林或農(nóng)田中植株上部葉片和下部葉片光合作用強度有差異 C．光合作用強度是由基因決定的，因此是固定不變的 D．在相同光照條件下，各種植物的光合作用強度相同,光質(zhì),三、光合作用的原理和應用,光質(zhì)（光的波長）不同，影響光合速率；,白光為復色光，光合作用能力最強。,1．有甲、乙、丙、丁4盆長勢均勻的植物置于陽光下，甲品紅光照射；乙綠色光照射；丙添加品紅色濾光片A；丁添加綠色濾光片B（如圖），經(jīng)過一段時間，各盆中長勢最旺的和長勢最差的依次是下列哪一組（ ） A．甲、乙 B．乙、丙 C．甲、丁 D．丙、丁,光照時間,三、光合作用的原理和應用,① 光照時間長，光合作用時間長，有利于植物的生長發(fā)育。,② 光照的日變化,一天的時間,,光合作用強度,O,,光照強度,,12,13,11,A,B,C,D,E,10,15,14,陽生植物夏季晴朗的白天一天的變化,（1）為什么7-10時光合作用強度不斷增強？,（2）為什么12時左右光合作用強度明顯減弱？,（3）為什么14-17時光合作用強度不斷下降？,在一定的溫度和二氧化碳供應充足的情況下，光合作用的強度隨光照加強而增強的。,溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關(guān)閉，CO2供應減少，導致光合作用強度明顯減弱。,光照強度不斷減弱。,夏季晴朗的白天某種綠色植物葉片光合作用強度曲線圖,三、光合作用的原理和應用,三、光合作用的原理和應用,② CO2濃度,光 合 作 用 強 度,CO2濃度,0,,A,B,,,CO2補償點： 光合作用速率=呼吸作用速率 外界環(huán)境中的二氧化碳濃度.,CO2飽和點： 光合作用速率達到最大時 外界環(huán)境中的二氧化碳濃度,CO2補償點,CO2飽和點,應用措施： ① 溫室栽培植物時適當提高室內(nèi)CO2的濃度，如釋放一定量的干冰、多施農(nóng)家肥料。,② 大田生產(chǎn)注意通風，提高CO2濃度。,右圖表示將A植物放在不同濃度CO2環(huán)境下，其光合速率受光照強度影響的變化曲線。B點與c點相比較，b點時葉肉細胞中C3的含量______,,,光照強度,CO2吸收量,,,CO2濃度為1%,CO2濃度為0.03%,,,b,c,升高,三、光合作用的原理和應用,③ 溫度,溫度直接影響酶的活性。 一般植物在10℃～35℃下正常進行光合作用，在25℃~30℃最適宜。,應用措施： ①溫室栽培植物時，白天適當提高溫度（增強光合作用），晚上適當降溫（抑制呼吸作用）。,三、光合作用的原理和應用,④ 礦質(zhì)元素（無機鹽離子）,在一定范圍內(nèi)，營養(yǎng)元素越多，光合速率就越快。,N：促進葉面積增大，葉數(shù)量增多， 增加光合面積。,Mg：與葉綠素的形成有關(guān)。,應用措施：適時、適量施肥。,⑤ 水,缺水導致光合速率下降。,應用措施：合理灌溉，預防干旱。,四、化能合成作用,例如：硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌,能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用。,化能合成作用:,自養(yǎng)生物:,以CO2和H2O（無機物）為原料合成糖類（有機物）； 糖類中儲存著的能量。,異養(yǎng)生物:,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。,所需的能量來源不同（光能、化學能）,例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。,1、自養(yǎng)生物與異養(yǎng)生物的根本區(qū)別是（ ） A.能否利用光能 B.能否將有機物轉(zhuǎn)變成自身物質(zhì) C.能否利用化學能 D.能否將簡單的無機物轉(zhuǎn)化成有機物,2、給含氨（NH3)較多的土壤中耕松土，有利于提高土壤肥力， 原因是（ ） A.改善土壤通氣，根細胞呼吸加強 B.可增加土壤中N2的含量 C.改善土壤通氣，硝化細菌繁殖快，有利于土壤中硝酸鹽的增加 D.可促進氨的擴散,3、將置于陽光下的盆栽植物移至黑暗處，則細胞內(nèi)三碳化合物與葡萄糖的生成量的變化是（ ） A ．C3增加，葡萄糖減少 B．C3與葡萄糖都減少 C ．C3與葡萄糖都增加 D．C3突然減少，葡萄糖突然增加,4、在光合作用中，不需要酶參與的過程是（ ） A.CO2的固定 B.葉綠素吸收光能 C.三碳化合物的還原 D.ATP的形成,