细胞生物学光合作用.ppt

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1、 光光 合合 作作 用用CO2+H2O*(CH2O)+O2*光能光能叶绿体叶绿体一、光合作用的概念一、光合作用的概念 及反应式及反应式光合作用是指绿色植物通过光合作用是指绿色植物通过叶绿体叶绿体，利，利用用光能光能，把，把二氧化碳二氧化碳和和水水转化成储存着转化成储存着能量的能量的有机物有机物，并且释放出，并且释放出氧氧 的过程。的过程。基粒外膜内膜基质色素色素与光反与光反应有关应有关的酶的酶与暗反应有关与暗反应有关的酶的酶二、叶绿体的结构和功能二、叶绿体的结构和功能叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a(蓝绿色蓝绿色)叶绿素叶绿素b（黄绿色黄绿色）胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色橙黄色）叶黄

2、素叶黄素（黄黄 色色）（3/4）(1/4)胡胡爷爷爱爱币币（扩散速度最快）（扩散速度最快）（最窄）（最窄）（最宽）（最宽）（扩散速度最慢）（扩散速度最慢）三：叶绿体中的色素种类及功能三：叶绿体中的色素种类及功能1.色素种类色素种类（1）作用中心色素：）作用中心色素：三：叶绿体中的色素种类及功能三：叶绿体中的色素种类及功能吸收吸收和和传递光能传递光能例如：例如：少数特殊状态叶绿素少数特殊状态叶绿素a吸收、吸收、转换转换光能光能2.色素的功能色素的功能（2）聚光色素）聚光色素:例如：例如：类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素b大部分叶绿素大部分叶绿素a四：光能转换成电能（原初反应）四：光能转换成电能（

3、原初反应）光光 光光 光光PDAH2Oe作用中心作用中心NADP+NADPHB说明：说明：B为聚光色素，为聚光色素，P为作用中心色素，为作用中心色素，A为原初为原初e受体，受体，D为原初为原初e供体供体H2OO2H+e-ADP+Pi ATP NADP+NADPH光光CO22C3(CH2O)固定C5还原光反应暗反应叶绿体片叶绿体片层结构层结构基质基质五：电能转换成活跃的化学能五：电能转换成活跃的化学能卡尔文循环卡尔文循环六：光反应和暗反应比较六：光反应和暗反应比较 项目项目 光反应光反应 暗反应暗反应 场所场所 条件条件物质物质变化变化能力能力变化变化基粒片层膜基粒片层膜基质基质光、色素、酶光、

4、色素、酶酶酶2H2O 4H+4e-+O2ADP+Pi ATPNADP+2e-+H+NADPH CO2+C5 2C32C3+ATP+NADPH (CH2O)+ADP+Pi+NADP+C5酶酶酶酶酶酶色素吸收的光能色素吸收的光能酶酶色素吸收的光能色素吸收的光能酶酶色素吸收的光能色素吸收的光能光能光能电能电能活跃活跃的化的化学能学能活跃的活跃的化学能化学能稳定的稳定的化学能化学能七、七、C C3 3植物和植物和C C4 4植物植物什么叫什么叫C C4 4植物？举例。植物？举例。光合作用时光合作用时COCO2 2中的中的C C首先转移到首先转移到C C4 4里，里，然后再转移到然后再转移到C C3 3

5、中的植物，叫做中的植物，叫做C C4 4植物。植物。例如：例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。玉米、甘蔗、高粱等热带植物。什么叫什么叫C C3 3植物？举例。植物？举例。光合作用时光合作用时COCO2 2中的中的C C直接转移到直接转移到C C3 3里里的植物，叫做的植物，叫做C C3 3植物。植物。例如：例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。（一）（一）C4植物叶的结构植物叶的结构1.C4与与C3植物叶的结构区别植物叶的结构区别C C3 3植物植物植物植物C C4 4植物植物植物植物C3:维管束鞘细胞不含叶绿体维管束鞘

6、细胞不含叶绿体C4:呈呈“花环型花环型”两圈两圈外外:部分叶肉细胞部分叶肉细胞内内:含无基粒的叶绿体的含无基粒的叶绿体的 维管束鞘维管束鞘（叶脉鞘）（叶脉鞘）细胞细胞 维管束：维管束：维管束：维管束：由导管和筛管等构成的结构。由导管和筛管等构成的结构。由导管和筛管等构成的结构。由导管和筛管等构成的结构。导管：导管：导管：导管：运输水分和矿质元素等，单向。运输水分和矿质元素等，单向。运输水分和矿质元素等，单向。运输水分和矿质元素等，单向。筛管：筛管：筛管：筛管：运输有机养料等，双向运输。运输有机养料等，双向运输。运输有机养料等，双向运输。运输有机养料等，双向运输。什么叫什么叫什么叫什么叫C C

7、C C3 3 3 3途径？途径？途径？途径？光合作用中固定光合作用中固定COCO2 2的途径发生在的途径发生在C C3 3植物体内。植物体内。什么叫什么叫什么叫什么叫C C C C4 4 4 4途径？途径？途径？途径？光合作用中固定光合作用中固定COCO2 2的途径发生在的途径发生在C C4 4植物体内。植物体内。（二）（二）C3 和和C4途径途径叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体 维管束鞘维管束鞘维管束鞘维管束鞘（叶脉鞘）（叶脉鞘）（叶脉鞘）（叶脉鞘）细胞中的叶绿体细胞中的叶绿体细胞中的叶绿体细胞中的叶绿体C C4 4植物光合作用特点示意图植物光合作用特

8、点示意图植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图COCO2 2NADPHNADPHNADPNADP+ATPATPADP+PiADP+Pi（CHCH2 2OO）多种酶多种酶多种酶多种酶参加催化参加催化参加催化参加催化C C5 52C2C3 3COCO2 2C C C C4 4 4 4C C C C3 3 3 3(PEP)(PEP)(PEP)(PEP)（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）C C C C4 4 4 4ADP+PiADP+PiADP+PiADP+PiATPATPATPATPC C C C3 3 3 3酶酶酶酶（二）（二）C3 和和C4途径途径C4途径途径C3途径途径C4途径产生

9、的原因途径产生的原因 因为因为因为因为C C4 4植物中含有能固定植物中含有能固定植物中含有能固定植物中含有能固定COCO2 2为为为为C C4 4的相关酶，的相关酶，的相关酶，的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为PEPPEP羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶(与与与与COCO2 2有很强的亲和力有很强的亲和力有很强的亲和力有很强的亲和力)。可促使。可促使。可促使。可促使PEPPEP把大气中把大气中把大气中把大气中含含含含量很低的量很低的量很低的量很低的COCO2 2以以以以C C4 4的形式固定下来的

10、形式固定下来的形式固定下来的形式固定下来 C C4 4植物这种独特的作用，被形象的比喻成植物这种独特的作用，被形象的比喻成植物这种独特的作用，被形象的比喻成植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵二氧化碳泵二氧化碳泵二氧化碳泵”。（二）（二）C3 和和C4途径途径大气中的大气中的大气中的大气中的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳低浓度的低浓度的低浓度的低浓度的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳高浓度的高浓度的高浓度的高浓度的二氧化碳二氧化碳二氧化碳二氧化碳C C C C4 4 4 4途径途径途径途径C C C C3 3 3 3途径途径途径途径产物产物产物产物能量能量能量能量能量能量能量能量C

11、OCO2 2的的的的受体受体受体受体COCO2 2固定固定固定固定后的产物后的产物后的产物后的产物COCO2 2固定固定固定固定的场所的场所的场所的场所C C3 3还原还原还原还原的场所的场所的场所的场所ATPATP和和和和NADPHNADPH的的的的作用对象作用对象作用对象作用对象暗反应暗反应暗反应暗反应途径途径途径途径C C3 3植物植物植物植物C C4 4植物植物植物植物C C C C3 3 3 3PEPPEPPEPPEPC C C C5 5 5 5C C C C3 3 3 3C C C C3 3 3 3途径途径C C C C3 3 3 3C C C C4 4 4 4途径途径C C C

12、C3 3 3 3途径途径C C C C4 4 4 4C C C C3 3 3 3C C C C5 5 5 5叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体维管束鞘维管束鞘维管束鞘维管束鞘细胞的叶细胞的叶细胞的叶细胞的叶绿体绿体绿体绿体叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体维管束鞘维管束鞘维管束鞘维管束鞘细胞的叶细胞的叶细胞的叶细胞的叶绿体绿体绿体绿体C C3 3植物和植物和C C4 4植物光合作用比较植物光合作用比较练习练习1 1）C C4 4植物光合作用过程中的重要特点是植物光合作用过

13、程中的重要特点是 （）A A、既有、既有C C4 4途径又有途径又有C C3 3途径途径 B B、只有、只有C C4 4途径没有途径没有C C3 3途径途径 C C、先进行、先进行C C3 3途径后进行途径后进行C C4 4途径途径 D D、只有、只有C C3 3途径没有途径没有C C4 4途径途径A练习练习2 2）C C4 4植物具有较强光合作用的原因是有关植物具有较强光合作用的原因是有关的一种酶能催化的一种酶能催化 （）A A、PEPPEP固定较低浓度固定较低浓度COCO2 2 B B、C C5 5化合物与化合物与COCO2 2结合结合 C C、NADPHNADPH还原还原C C3 3生成

14、有机物生成有机物 D D、特殊状态的叶绿素、特殊状态的叶绿素a a将光能转换成电能将光能转换成电能 A练习练习3 3）C C4 4植物与植物与C C3 3植物相比，其发生光合作用植物相比，其发生光合作用的场所为的场所为 （）A A、只发生在叶肉细胞叶绿体中、只发生在叶肉细胞叶绿体中 B B、只发生在维管束鞘细胞叶绿体中、只发生在维管束鞘细胞叶绿体中 C C、叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体中、叶肉细胞和维管束鞘细胞的叶绿体中 D D、叶肉细胞和导管细胞的叶绿体中、叶肉细胞和导管细胞的叶绿体中 C练习练习4 4）下列植物中属于）下列植物中属于C C4 4植物的是植物的是 （）A A、水稻、水稻 B

15、 B、小麦、小麦 C C、高粱、高粱 D D、菜豆、菜豆 C分析分析 下图下图4条曲线（条曲线（a、b、c、d）为不同光照在不同）为不同光照在不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线，浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线，a光光照非常弱，照非常弱，CO2很少（远小于很少（远小于0.03%);b适当遮阴（相当于适当遮阴（相当于全光照的全光照的1/25），），CO2浓度为浓度为0.03；c为全光照（晴天不为全光照（晴天不遮阴），遮阴），CO2浓度为浓度为0.03；d为全光照，为全光照，CO2浓度为浓度为1.22%；请据图回答；请据图回答净净光光合合速速率率 40 30 20 10 0

16、 10 10 20 30 40 50温度温度0C（1）根据）根据右图提供信右图提供信息，你能得息，你能得出什么结论出什么结论?b cda(2)随着光照强度和随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以浓度的提高，植物光合作用（以净光合作用为指标净光合作用为指标)最适温度的变化趋势是怎样的呢？为最适温度的变化趋势是怎样的呢？为什么？什么？（3）当曲线）当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是否净光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？为零？为什么？（4）上述结果给我们的生产实践提供了什么指导？）上述结果给我们的生产实践提供了什么指导？逐渐提高，因为当光照强度和二氧化碳浓度提高，此时逐渐

17、提高，因为当光照强度和二氧化碳浓度提高，此时限制光合作用的因素是酶的活性，在一定范围内酶的活限制光合作用的因素是酶的活性，在一定范围内酶的活性随温度的提高而增大。性随温度的提高而增大。不为零，因为在不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零实验条件下，呼吸速率不为零适时播种，控制光照强弱，合理密植，通风透适时播种，控制光照强弱，合理密植，通风透光，增施有机肥等措施提高净光合产量光，增施有机肥等措施提高净光合产量八：影响光合作用的外界因素八：影响光合作用的外界因素光光光照强度光照强度光质光质日照的变化日照的变化温度：温度：CO2浓度：浓度：必需矿质元素的供应：必需矿质元素的供应：水：水：直接影响

18、光反应，而光反应的产直接影响光反应，而光反应的产物物NADP、ATP的数量又间接影的数量又间接影响暗反应。响暗反应。影响酶的活性，而影响反应速度影响酶的活性，而影响反应速度直接影响暗反应的速度，而暗反应的产直接影响暗反应的速度，而暗反应的产物物NADP+、ADP、Pi的数量又影响光反的数量又影响光反应的速度。应的速度。直接或间接影响光合作用直接或间接影响光合作用光合作用的原料，通过影响气孔的开闭影光合作用的原料，通过影响气孔的开闭影响二氧化碳的供应，影响光合作用响二氧化碳的供应，影响光合作用增加光合作用面积增加光合作用面积延长光合作用时间延长光合作用时间提高光合作用效率提高光合作用效率在农业生

19、产上应用在农业生产上应用(如何增加农作物的光能利用率）如何增加农作物的光能利用率）)光能利用率：单位土地面积上，农作物通过光合作光能利用率：单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能的比。受的太阳能的比。光合效率：绿色植物通过光合作用制造的有机物中光合效率：绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值。所含的能量与光合作用中吸收的光能的比值。立体种植立体种植改变株形改变株形大棚人工光照大棚人工光照一年一熟改为一年几熟一年一熟改为一年几熟一年多熟一年多熟增加光合面积增加光合面积延长

20、光合作用延长光合作用时间时间提高光合作用的效率提高光合作用的效率光照强弱的控制光照强弱的控制温度：适时播种，温室内温度：适时播种，温室内 注意温注意温度的调节。度的调节。合理密植合理密植适当增加适当增加二氧化碳二氧化碳浓度浓度合理密植，通风透气合理密植，通风透气施用农家肥施用农家肥施用施用NH4HCO3（大田）（大田）最大限度地利用光照时最大限度地利用光照时间，提高光能利用率。间，提高光能利用率。光合面积即植物的绿光合面积即植物的绿色面积，主要是指叶色面积，主要是指叶面积面积必需矿质元素的供应：必需矿质元素的供应：合理施肥，中耕松土合理施肥，中耕松土水的供应：水的供应：合理灌溉合理灌溉九：影响

21、光合作用的内因：九：影响光合作用的内因：基因基因叶绿体（结构和数量）叶绿体（结构和数量）色素的量，酶种色素的量，酶种类、量、活性类、量、活性（04全国）下列关于光合作用强度的叙述，正确的是（全国）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、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的叶片和下部的叶片光合作用、森林或农田中植株上部的叶片和下部的叶片光合作用强度有差异强度有差异C、光合作用强度是有基因决定的，因此是固定不变的、光合作用强度是有基因决定的，因此是固定不变的D、在相同的光照条件下，各种植物的光合作用强度不变、在相同的光照条件下，各种植物的光合作用

22、强度不变B（04全国）离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，全国）离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断如果突然中断CO2气体的供应，短时间内叶绿体中气体的供应，短时间内叶绿体中C3化合化合物与物与C5化合物相对含量的变化是（化合物相对含量的变化是（）A、C3化合物增加、化合物增加、C5化合物减少化合物减少B、C3化合物增加、化合物增加、C5化合物减少化合物减少C、C3化合物减少、化合物减少、C5化合物增加化合物增加D、C3化合物减少、化合物减少、C5化合物减少化合物减少C（04江苏）光合作用的过程可分为光反应和暗反应两阶段江苏）光合作用的过程可分为光反应和暗反应两阶段，下

23、列说法正确的是（，下列说法正确的是（）A、叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应、叶绿体的类囊体膜上进行光反应和暗反应B、叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应、叶绿体的类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应C、叶绿体的基质可进行光反应和暗反应、叶绿体的基质可进行光反应和暗反应B、叶绿体的基质可进行暗反应，不进行光反应、叶绿体的基质可进行暗反应，不进行光反应 D(04江苏）胡萝卜素和叶黄素在光合作用中的作用是（江苏）胡萝卜素和叶黄素在光合作用中的作用是（）A、传递光能、传送电子、传递光能、传送电子 B、传递光能、转化光能、传递光能、转化光能C、吸收光能、转变光能、吸收光能、转变光能 D、吸收光能

24、、传递光能、吸收光能、传递光能D(04广东）下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确广东）下列关于光合作用和呼吸作用的叙述，正确的是（的是（）A、光合作用和呼吸作用总是同时进行、光合作用和呼吸作用总是同时进行B、光合作用形成的糖类在呼吸作用中被利用、光合作用形成的糖类在呼吸作用中被利用C、光合作用产生的、光合作用产生的ATP主要用于呼吸作用主要用于呼吸作用D、光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中、光合作用与呼吸作用分别在叶肉细胞和根细胞中进行进行 B(04江苏）过去人们以为作物播种密度越大，产量越高。江苏）过去人们以为作物播种密度越大，产量越高。在保证营养需要的情况下，有人对小麦的产量与播

25、种量的在保证营养需要的情况下，有人对小麦的产量与播种量的关系进行研究，结果如下图所示关系进行研究，结果如下图所示 600050004000300020001000 产量产量Kg.hm2306090120150180210播种量播种量/Kg.hm2(1)根据上图分析，当播种密度过大时小麦产量将根据上图分析，当播种密度过大时小麦产量将减少减少（2）从影响光合作用效率的因素分析，产生上述现象的）从影响光合作用效率的因素分析，产生上述现象的原因是原因是叶片接受光照不足，通风透气差，叶片接受光照不足，通风透气差，CO2供应不足供应不足色素分子色素分子可见光可见光C5(RUBP)2C3ADP+PiATP2

26、H2OO24NADPH多种酶多种酶酶酶葡萄糖，葡萄糖，其他分子其他分子CO2吸收吸收光解光解能量能量固定固定还原还原酶酶光反应光反应暗反应暗反应 光合作用的图解过程光合作用的图解过程1、当、当CO2停止供应时，停止供应时，C3和和C5的含量有如何变化？的含量有如何变化？C3的含量减少的含量减少，C5的含量增多的含量增多2、当突然停止光照时，、当突然停止光照时，C3和和C5的含量有如何变化？的含量有如何变化？C3的含量增多的含量增多，C5的含量的含量减少减少3、每生成、每生成1moL的的C6H12O6，需多少，需多少moLC5参与？参与？t浓度浓度012C5C3t浓度浓度012C3C5(PGA)PGALPGAL