2022年光合作用教案.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -河南质量工程职业学院教案用纸导 课 ： 在前面几节课中我们一起学习了植物的水分代谢和矿质代谢的内容,其中多多少少都接触到了有关植物光合作用的内容,那么光合作用究竟是一个什么样的过程了？是否就像我们在初高中学习的那样, 就是一个植物叶绿体在光的作用下把水和二氧化碳合成有机物和氧气的简洁的化学反应？我们带着这些问题,今日一起来学习新的一章.新课 ：第 四章植 物 的光 合作 用 第 一 节光 合 作 用 的 概 念及 意义一、光合作用概念1. 狭义的概念绿色植物利用光能把 CO和水合成有机物,同时释放氧气的过

2、程.2. 广义的概念光合作用的通式：（广义的）光养生物利用光能把 CO2合成有机物的过程.光合细菌利用光能,以某些无机物或有机物作供氢体,把CO合成有机物的过程.3. 光合作用的实质氧化仍原反应,CO被仍原. H A 被氧化.二、光合作用的重要性1. 把无机物变为有机物约合成 5 千亿吨 / 年2. 把太阳能转变为可贮存的化学能转化 3.2 1021J/y 的日光3. 维护大气中 O2和 CO2的相对平稳释放出 5.35 千亿吨氧气 / 年争论： 增强光合作用的方法都有哪些？其次节 叶绿体和光合色素一、叶绿体叶绿体 chloroplast是光合作用最重要的细胞器.它分布在叶肉细胞的细胞质中.可

3、编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -河南质量工程职业学院教案用纸 一 叶绿体的分别 二 叶绿体的发育、形状及分布1. 发育由前质体发育而来.在光照下合成叶绿素,使前质体发育成叶绿体.2. 形状扁平椭圆形, 每个细胞中叶绿体的大小与数目依植物种类、组织类型以及发育阶段而异.一个叶肉细胞中约有20 至数百个叶绿体,其长36m,厚 23m.3. 分布

4、叶肉细胞中的叶绿体较多分布在与空气接触的质膜旁,有利于叶绿体同外界进行气体交换.4. 运动随原生质环流运动随光照的方向和强度而运动. 三叶绿体的基本结构 （提问）被膜基质 间质类囊体 片层1. 叶绿体被膜由两层单位膜组成,两膜间距510nm.被膜上无叶绿素, 主要功能是掌握物质的进出,维护光合作用的微环境.膜对物质的透性受膜成分和结构的影响.膜中蛋白质含量高,物质透膜的受控程度大.2. 基质及内含物基质：被膜以内的基础物质.以水为主体,内含多种离子、低分子有机物,以及多种可溶性蛋白质等.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第

5、 2 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -河南质量工程职业学院教案用纸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -3. 类囊体由单层膜围起的扁平小囊.膜厚度5 7nm,囊腔空间为 10nm左右,片层舒展的方向为

6、叶绿体的长轴方向类囊体分为二类：基质类囊体又称基质片层,舒展在基质中彼此不重叠.基粒类囊体或称基粒片层,可自身或与基质类囊体重叠,组成基粒.堆叠区 片层与片层相互接触的部分,非堆叠区片层与片层非相互接触的部分.类囊体片层堆叠的生理意义1. 膜的堆叠意味着捕获光能机构高度密集, 更有效的收集光能.2. 膜系统常是酶排列的支架,膜的堆叠易构成代谢的连接带,使代谢高效的进行.3. 类囊体片层堆叠成基粒是高等植物细胞所特有的膜结构, 它有利于光合作用的进行. 四 类囊体膜上的蛋白复合体蛋白复合体：由多种亚基、多种成分组成的复合体.主要有四类：即光系统（PSI）、光系统（ PS）、Cytb /f复合体和

7、 ATP酶复合体（ ATPase）.参加了光能吸取、传递与转化、电子传递、H+输送以及 ATP合成等反应. 光合膜 二、光合色素在光合作用的反应中吸取光能的色素称为光合色素提问： 初高中所做的叶绿素提取试验中,我们都提取出了什么色素？ 一 光合色素的结构和性质1. 叶绿素使植物出现绿色的色素.高等植物叶绿素 a叶绿素 b藻类中叶绿素 c叶绿素 d河南质量工程职业学院教案用纸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料w

8、ord 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -光合细菌细菌叶绿素叶绿素是双羧酸的酯,一个羧基被甲醇所酯化,另一个羧基被叶绿醇所酯化.叶绿素 a 与 b 的不同之处是叶绿素a 比 b 多两个氢少一个氧. 两者结构上的差别仅可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在于叶绿素 a 的第吡咯环上一个甲基 CH3被醛基 CHO所取代.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇 植醇 的“尾巴”.叶绿素的提取叶绿素是一种酯,因此不溶于水.通常用含有少量水的有机溶剂如80的丙酮,或 者 95%乙醇,或丙酮乙醇水4.5 4.5

9、1 的混合液来提取叶片中的叶绿素,用于测定叶绿素含量.之所以要用含有水的有机溶剂提取叶绿素,这是由于叶绿素与蛋白质结 合牢,需要经过水解作用才能被提取出来.铜代叶绿素反应卟啉环中的镁可被H+所置换.当为 H所置换后,即形成褐色的去镁叶绿素.去镁叶绿素中的H再被 Cu2+取代,就形成铜代叶绿素, 颜色比原先的叶绿素更明艳稳固.依据这一原理可用醋酸铜处理来储存绿色标本.制作绿色标本方法：用 50%醋酸溶液配制的饱和醋酸铜溶液浸渍植物标本 处理时可加热 2. 类胡萝卜素 carotenoid类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素两种.胡萝卜素呈橙黄色,有、三种同分异构体,其中以- 胡萝卜素在植物体内含量最多

10、. - 胡萝卜素在动物体内经水解转变为维生素A.叶黄素呈黄色,是由胡萝卜素衍生的醇类,也叫胡萝卜醇, 通常叶片中叶黄素与胡萝卜素的含量之比约为2:1 .一般来说,叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为31,所以正常的叶子总出现绿色.秋天或在不良的环境中,叶片中的叶绿素较易降解,数量削减,而类胡萝卜素比较稳固,河南质量工程职业学院教案用纸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - -

11、- - - - - - -所以叶片出现黄色. 二 光合色素的吸取光谱对橙光、黄光吸取较少,尤以对绿光的吸取最少.叶绿素 a 在红光区的吸取峰比叶绿素b 的高,蓝紫光区的吸取峰就比叶绿素b 的低.阳生植物叶片的叶绿素a/b 比值约为 31,阴生植物的叶绿素a/b 比值约为 2.3 1.植物体内不同光合色素对光波的挑选吸取是植物在长期进化中形成的对生态环境的适应,这使植物可利用各种不同波长的光进行光合作用. 三 叶绿素的生物合成及其与环境条件的关系1 合成叶绿素分子中的吡咯环的起始物质是- 氨2. 影响叶绿素形成的条件（ 1）光光是影响叶绿素形成的主要条件.从原叶绿素酸酯转变为叶绿酸酯需要光,而光

12、过强,叶绿素又会受光氧化而破坏.黑暗中生长的幼苗呈黄白色,遮光或埋在土中的茎叶也呈黄白色.这种因缺乏某些条件而影响叶绿素形成,使叶子发黄的现象,称为黄化现象.黑暗使植物黄化的原理常被应用于蔬菜生产中,如韭黄、软化药芹、白芦笋、豆芽菜、葱白、蒜白、大白菜等生产.(2) 温度叶绿素的生物合成是一系列酶促反应,受温度影响.叶绿素形成的最低温度约2,最适温度约30, 最高温度约 40 .(3) 养分元素叶绿素的形成必需有肯定的养分元素.氮和镁是叶绿素的组成成分,铁、锰、铜、锌等就在叶绿素的生物合成过程中有催化功能或其它间接作用.因此,缺少这些元素时都会引起缺绿症,其中尤以氮的影响最大,因而叶色的深浅可

13、作为衡量植株体内氮素水平高低的标志.河南质量工程职业学院教案用纸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -(4) 遗传叶绿素的形成受遗传因素掌握,如水稻、玉米的白化苗以及花卉中的斑叶不能合成叶绿素.有些病毒也能引起斑叶.第三节光合作用的过程光合作用的实质是将光能转变成化学能.依据能量转变的性质,将光合作用分为三个阶段:1. 原初反应 : 光能的吸取

14、、传递和转换成电能.2. 电子传递和光合磷酸化: 电能转变为活跃化学能 ;3. 碳同化 : 活跃的化学能转变为稳固的化学能.一、 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.原初反应特点 1 速度特别快, 1012s109s 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反应中心色素： 少数特别状态的chla 分子,它具有光化学活性, 是光能的“捕获器”、 “转换器”.聚光色素（天线色素） ：没有光化学活性, 只有收集光能的作用, 包括大部分 chla和全部 chlb 、胡萝卜素、叶黄素.（一）光能的吸取与传递1 激发

15、态的形成能量的最低状态基态.色素分子吸取了一个光子后-高能的激发态.叶绿素分子受光激发后的能级变化2 激发态的命运（ 1）放热河南质量工程职业学院教案用纸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -激发态的叶绿素分子在能级降低时以热的形式释放能量,此过程又称内转换或无辐射退激.（ 2）发射荧光与磷光激发态的叶绿素分子回至基态时,可以光子形式释放能量.

16、 荧光、磷光 （ 3）色素分子间的能量传递激发态的色素分子把激发能传递给处于基态的同种或异种分子而返回基态的过程.激子传递激子通常是指非金属晶体中由电子激发的量子,它能转移能量但不能转移电荷.这种在相同分子内依靠激子传递来转移能量的方式称为激子传递.共振传递在色素系统中, 一个色素分子吸取光能被激发后,其中高能电子的振动会引起邻近另一个分子中某个电子的振动 共振 ,当其次个分子电子振动被诱导起来,就发生了电子激发能量的传递.这种依靠电子振动在分子间传递能量的方式就称为“共振传递”.（二）光化学反应1 反应中心与光化学反应（ 1）反应中心原初反应的光化学反应是在光系统的反应中心进行的.反应中心是

17、发生原初反应的最小单位.由反应中心色素分子、原初电子受体、次级电子受体与供体等电子传递体,以及维护这些电子传递体的微环境所必需的蛋白质等成分组成的.反应中心中的原初电子受体是指直接接收反应中心色素分子传来电子的电子传递体反应中心色素分子是光化学反应中最先向原初电子受体供应电子的,因此反应中心色素分子又称原初电子供体.（ 2）光化学反应原初反应的光化学反应实际就是由光引起的反应中心色素分子与原初电子受体间的氧化仍原反应河南质量工程职业学院教案用纸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 10 页 - - - - -

18、- - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -3PS 和 PS的光化学反应PS和 PS反应中心中的原初电子供体很相像,都是由两个叶绿素a 分子组成的二聚体,分别用 P700、P680 来表示.二 电子传递和光合磷酸化原初反应的结果 :1 产生了高能电子推动着光合膜上的电子传递.2 电子传递的结果 :可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3 引起水的裂解放氧以及NADP的+仍原.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4 建立了跨膜的质子动力势,启动了光合磷酸化,形成ATP.（一）电子

19、和质子的传递1 光合链指定位在光合膜上的,由多个电子传递体组成的电子传递的总轨道.2 光合电子传递体的组成与功能（1） PS复合体（ 2）质醌（ 3） Cytb /f复合体（ 4）质蓝素（ 5） PS复合体（ 6）铁氧仍蛋白和铁氧仍蛋白-NADP仍原酶（ 3）假环式电子传递（二）光合磷酸化光下在叶绿体 或载色体 中发生的由 ADP与 Pi 合成 ATP的反应1 光合磷酸化的类型（）非环式光合磷酸化与非环式电子传递偶联产生ATP的反应.（）环式光合磷酸化河南质量工程职业学院教案用纸可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 9 页

20、,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -与环式电子传递偶联产生ATP的反应.（ 假环式光合磷酸化与假环式电子传递偶联产生ATP的反应.2 光合磷酸化的机理1 化学渗透学说（2）结合转化机制的变构学说该学说认为,在 ATP形成过程中,与 ATP合成酶的 3 个亚基各具肯定的构象,分别称为紧绷、松驰和开放,各自对应于底物结合、产物形成和产物释放的三个过程3H+电化学势与质子动力e传递与 H+向膜内的运转 , 仍会引起类囊体膜的电势变化,从而产生H+电化学势差（三）光反应中的光能转化效率光能转化效率是指光合产物中所贮存的化学能占光合作用所吸取的有效辐射能的百分率.光反应中,植物把光能转变成化学能贮藏在ATP和 NADPH中.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 10 页,共 10 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载