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第五章 第四节 光与光合作用,生物的生命活动中： 直接能源物质： 主要能源物质： 最终能量来源：,ATP,糖类,太阳能,（光合作用合成）,结论：建造植物体的原料是水分。,柳2.5kg 土 100kg,一、光合作用的探究历程,实验一,1648年 海尔蒙特实验,1771年 普利斯特利实验,一、光合作用的探究历程,实验二,结论：植物可以更新污浊的空气。,把带叶的枝条放到水里这些叶 在阳光下产生气泡，在暗处不产生气泡。（重复500多次）,结论： 植物只有在阳光照射下才能更新空气。 植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。,1779年 英格豪斯实验,一、光合作用的探究历程,实验三,光能,化学能,1845年 梅耶,一、光合作用的探究历程,1785年 发现空气组成：绿叶在光下放出的是氧气，吸收的是二氧化碳。,光合作用,贮存,？,黑暗处理 一昼夜,让一张叶片一半 曝光一半遮光,碘液处理,1864年 萨克斯实验,结论：植物光合作用产生了淀粉。,一、光合作用的探究历程,一、光合作用的探究历程,1880年 恩格尔曼实验（P100）,1:为什么选用水绵做为实验材料？ 2:实验一为什么要在黑暗且没有空气的环境中进行？ 3:为什么先用极细光束照射水绵？而后又让水绵完全暴露在光下的目的是？ 4:本实验还有什么巧妙之处？,水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。,排除氧气和光的干扰。,在叶绿体上形成光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。,与在黑暗处形成对照，再次验证实验结果。,用好氧细菌可以确定释放氧气的多少。,一、光合作用的探究历程,一、光合作用的探究历程,1880年 恩格尔曼实验（P100）,结论：氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。,CO2,18O2,C18O2,O2,H218O,H2O,光照射下的 小球藻悬液,1939年 鲁宾和卡门,证明：,光合作用所释放的氧气全部来自于水。,（同位素标记法）,一、光合作用的探究历程,1946年 卡尔文的实验,同位素标记法,用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放射性。,结论：CO2中的碳在光合作用中转化成有机物 中的碳。,一、光合作用的探究历程,1、反应式,一、光合作用的探究历程,？,叶绿体,2、概念,光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。,为什么有些植物的叶片在不同时期颜色不同呢？,为什么植物叶片通常是绿色的?,二、捕获光能的色素和结构,1、捕获光能的色素,（1）色素的种类和颜色,叶绿素a(蓝绿色),叶绿素b （黄绿色）,胡萝卜素（橙黄色）,叶黄素（黄色）,1 /4,3 /4,为什么许多植物到秋天叶子就变黄？,二、捕获光能的色素和结构,叶绿素不稳定，容易分解。 秋天气温降低，阻碍叶绿素合成，而类胡萝卜素较稳定。因此，随叶绿素不断分解，其他色素的颜色就逐渐显现出来。,二、捕获光能的色素和结构,叶绿体中的色素提取液,二、捕获光能的色素和结构,结论： 叶绿素主要吸收蓝紫光（430nm-450nm）和红光（640nm-660nm）； 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。,二、捕获光能的色素和结构,1、捕获光能的色素,（2）色素的功能：吸收、传递、转换光能,（1）色素的种类和颜色,2、叶绿体的结构,外膜,内膜,基质,基粒：,含有与光合作用有关的酶,（色素分布在类囊体的薄膜上）,二、捕获光能的色素和结构,由类囊体堆叠而成,叶绿体的功能：光合作用的场所,色素的提取和分离,（一）提取色素：,1、实验原理： 色素能溶解在有机溶剂中,用无水乙醇提取,2、实验步骤,色素的提取和分离,过滤,2、实验步骤,研磨,SiO2,CaCO3,无水乙醇,取材，碎叶,溶解色素,使研磨更充分,防止色素破坏,收集滤液 （棉塞塞紧）,防止提取液挥发减少,色素的提取和分离,（二）分离色素：,1、实验原理： 不同色素在层析液中溶解度不同，扩散速度不同。,溶解度高，扩散速度快，反之则慢。,2、实验步骤,制备滤纸条,画滤液细线,（细、齐、直）,（待滤液干后重复画12次）,分离色素,3、实验现象,蓝绿色,黄绿色,橙黄色,黄色,叶绿素a,叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素,（最快、含量最少）,（含量最多）,（最慢）,三、光合作用的原理和应用,场所： 动力： 原料： 产物：,叶绿体,光,CO2 、H2O,O2 、（CH2O）,三、光合作用的原理和应用,1、光合作用的过程,类囊体的薄膜上,光、色素、酶,光能转变为ATP中活跃的化学能,（1）.光反应阶段,部位：,条件：,物质变化：,能量变化：,O2,H,酶,ATP,ADP+Pi,水的光解,叶绿体基质,酶、CO2、H、ATP,ATP中的活跃的化学能转变成有机物中稳定的化学能,（2）.暗反应阶段,部位：,条件：,物质变化：,能量变化：,CO2 的固定：,C3的还原：,ADP+Pi,CO2,C5,2C3, 固 定,酶, 还 原,多种酶 参加催化,H,ATP,必须有光、色素,有光无光均可,类囊体薄膜上,叶绿体基质中,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的还原 C3 + H（CH2O）+ C5,光能,ATP中活跃化学能,稳定化学能,光反应,暗反应,光反应和暗反应的比较,停止光照,光反应停止,H,ATP,还原受阻,C3,C5,停止CO2供应,固定受阻,还原继续,C3,C5,2、影响光合作用强度的因素,三、光合作用的原理和应用,光合作用强度：,植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。,（1）植物自身因素 （2）环境因素对光合作用强度的影响, 光照, 温度, 二氧化碳浓度, 矿质元素, 水分,影响光合作用强度的因素,不同种类植物、同一植物的不同生长发育时期等,三、光合作用的原理和应用, 光照（光照强度、光质、光照时间）,三、光合作用的原理和应用,探究光照强弱对光合作用强度的影响,实验,实验原理：,叶片有空气，上浮,叶片下沉,充满细胞间隙，叶片上浮,抽气,光合作用,产生O2,黑暗中,光照强度,实验结论：,一定光照强度范围内，植物光合作用强度随光照强度增强而增强。,A,B,光照强度,0,B：呼吸作用=光合作用,C,A：细胞呼吸强度,三、光合作用的原理和应用,光照强度,AB：呼吸作用光合作用,BC：光合作用呼吸作用,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,三、光合作用的原理和应用,光补偿点： 光合作用速率=呼吸作用速率的光照强度,光补偿点,光饱和点,光饱和点： 光合作用速率达到最大时 的光照强度,应用措施： 大棚种植，阴雨天注意补充光照；,光强必须达到一定值(一般应该大于光补偿点)。,下列关于光合作用强度的叙述，正确的是（ ） A叶片从幼到老光合作用强度不变 B森林或农田中植株上部叶片和下部叶片光合作用强度有差异 C光合作用强度是由基因决定的，因此是固定不变的 D在相同光照条件下，各种植物的光合作用强度相同,光质,三、光合作用的原理和应用,光质（光的波长）不同，影响光合速率；,白光为复色光，光合作用能力最强。,1有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B（如图），经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组（ ） A甲、乙 B乙、丙 C甲、丁 D丙、丁,光照时间,三、光合作用的原理和应用, 光照时间长，光合作用时间长，有利于植物的生长发育。, 光照的日变化,一天的时间,光合作用强度,O,光照强度,12,13,11,A,B,C,D,E,10,15,14,阳生植物夏季晴朗的白天一天的变化,（1）为什么7-10时光合作用强度不断增强？,（2）为什么12时左右光合作用强度明显减弱？,（3）为什么14-17时光合作用强度不断下降？,在一定的温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度随光照加强而增强的。,温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少，导致光合作用强度明显减弱。,光照强度不断减弱。,夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光合作用强度曲线图,三、光合作用的原理和应用,三、光合作用的原理和应用, CO2浓度,光 合 作 用 强 度,CO2浓度,0,A,B,CO2补偿点： 光合作用速率=呼吸作用速率 外界环境中的二氧化碳浓度.,CO2饱和点： 光合作用速率达到最大时 外界环境中的二氧化碳浓度,CO2补偿点,CO2饱和点,应用措施： 温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如释放一定量的干冰、多施农家肥料。, 大田生产注意通风，提高CO2浓度。,右图表示将A植物放在不同浓度CO2环境下，其光合速率受光照强度影响的变化曲线。B点与c点相比较，b点时叶肉细胞中C3的含量_,光照强度,CO2吸收量,CO2浓度为1%,CO2浓度为0.03%,b,c,升高,三、光合作用的原理和应用, 温度,温度直接影响酶的活性。 一般植物在1035下正常进行光合作用，在2530最适宜。,应用措施： 温室栽培植物时，白天适当提高温度（增强光合作用），晚上适当降温（抑制呼吸作用）。,三、光合作用的原理和应用, 矿质元素（无机盐离子）,在一定范围内，营养元素越多，光合速率就越快。,N：促进叶面积增大，叶数量增多， 增加光合面积。,Mg：与叶绿素的形成有关。,应用措施：适时、适量施肥。, 水,缺水导致光合速率下降。,应用措施：合理灌溉，预防干旱。,四、化能合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,能够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的合成作用。,化能合成作用:,自养生物:,以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物）； 糖类中储存着的能量。,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。,所需的能量来源不同（光能、化学能）,例如人、动物、真菌及大多数的细菌。,1、自养生物与异养生物的根本区别是（ ） A.能否利用光能 B.能否将有机物转变成自身物质 C.能否利用化学能 D.能否将简单的无机物转化成有机物,2、给含氨（NH3)较多的土壤中耕松土，有利于提高土壤肥力， 原因是（ ） A.改善土壤通气，根细胞呼吸加强 B.可增加土壤中N2的含量 C.改善土壤通气，硝化细菌繁殖快，有利于土壤中硝酸盐的增加 D.可促进氨的扩散,3、将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是（ ） A C3增加，葡萄糖减少 BC3与葡萄糖都减少 C C3与葡萄糖都增加 DC3突然减少，葡萄糖突然增加,4、在光合作用中，不需要酶参与的过程是（ ） A.CO2的固定 B.叶绿素吸收光能 C.三碳化合物的还原 D.ATP的形成,
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