考点4光合作用.ppt
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1、考点考点4 4 光合作用光合作用知识点:知识点:1.1.光合作用的发现光合作用的发现 2.2.叶绿体中的色素叶绿体中的色素 3.3.光合作用的过程光合作用的过程 4.C34.C3植物和植物和C4C4植物的概念植物的概念 及叶片结构的特点及叶片结构的特点 5.5.光合作用的重要意义光合作用的重要意义 6.6.提高农作物的光能利用率提高农作物的光能利用率1771年,英,年,英,普里斯特利普里斯特利的实验的实验1864年,德,年,德,萨克斯萨克斯的实验的实验1880年,美,年,美,恩格尔曼恩格尔曼的实验的实验20世纪世纪30年代,美,年代,美,鲁宾和卡门鲁宾和卡门的实验的实验光合作用的发现光合作用的
2、发现普里斯特利的实验普里斯特利的实验结论:植物可以更新空气结论:植物可以更新空气萨克斯的实验萨克斯的实验放在放在暗处几小时,暗处几小时,目的是什么?目的是什么?结论:结论:产物产物淀粉淀粉 条件条件光照光照恩格尔曼的实验恩格尔曼的实验隔绝空气隔绝空气黑暗,用极细光束照射完全暴露在光下完全暴露在光下水绵和好氧水绵和好氧细菌的装片细菌的装片结论:结论:氧是由氧是由 叶绿体叶绿体释放出来的,释放出来的,叶绿体叶绿体是光合是光合作用的场所。作用的场所。光合作用需要光合作用需要光照光照鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验结论:光合作用释放的氧全部来自水结论:光合作用释放的氧全
3、部来自水。场所场所条件条件产物产物原料原料光合作用的定义光合作用的定义:是指绿色植物通过是指绿色植物通过叶绿体叶绿体,利用,利用光能光能,把把二氧化碳和水二氧化碳和水转化为储存了能量的转化为储存了能量的有有机物机物,并释放,并释放氧气氧气的过程。的过程。光合作用的光合作用的实质实质:把把无机物无机物(CO2和和H2O)转变为转变为有机物有机物,把把光能光能转变为转变为化学能化学能,储存在有机物中,储存在有机物中 光合作用的反应方程式光合作用的反应方程式CO2+H2O光能光能叶绿体叶绿体(CH H2 2O O)+O2合成有机物,储存能量合成有机物,储存能量1.1.具有双层膜结构,属于生物膜具有双
4、层膜结构,属于生物膜2.2.均匀分布在真核生物的细胞质中均匀分布在真核生物的细胞质中3.3.但位置不是固定不变的:但位置不是固定不变的:随着光线的强弱会运动随着光线的强弱会运动4.4.质体的一种,含质体的一种,含DNADNA和和RNARNA,其其DNADNA上有细胞质基因上有细胞质基因叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体内膜内膜外膜外膜囊状结构薄膜囊状结构薄膜基粒基粒基质基质5.5.所有光合细胞都有囊状结构薄膜所有光合细胞都有囊状结构薄膜 原核生物的囊状结构薄膜伸展在细胞质中原核生物的囊状结构薄膜伸展在细胞质中 真核生物的囊状结构薄膜集中在叶绿体中,真核生物的囊状结构薄膜集中在叶绿体中,并垛叠成基粒。并垛
5、叠成基粒。基粒结构能够更有效地收集光能和加速基粒结构能够更有效地收集光能和加速光反应光反应6.6.叶绿体主要分布在叶肉细胞中,叶绿体主要分布在叶肉细胞中,(例如:叶片的保卫细胞中有叶绿体,幼嫩(例如:叶片的保卫细胞中有叶绿体,幼嫩的芽、茎也会有)的芽、茎也会有)C4C4植物的维管束鞘细胞中有叶绿体,但无植物的维管束鞘细胞中有叶绿体,但无基粒,有囊状结构薄膜基粒,有囊状结构薄膜7.7.含有色素和光合酶系含有色素和光合酶系叶绿体叶绿体内膜内膜外膜外膜囊状结构薄膜囊状结构薄膜基粒基粒基质基质色素分布在囊状结构薄膜上,色素分布在囊状结构薄膜上,酶分布在囊状结构薄膜和基质中酶分布在囊状结构薄膜和基质中叶
6、绿体叶绿体提问:如何提取和分离叶绿体中的色素?提问:如何提取和分离叶绿体中的色素?二氧化硅二氧化硅碳酸钙碳酸钙丙酮丙酮层析液层析液胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿素叶绿素a叶绿素叶绿素b叶绿体的色素叶绿体的色素叶绿素叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b胡萝卜素胡萝卜素叶黄素叶黄素叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光叶绿素主要吸收红橙光和蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光色素的作用色素的作用 吸收、传递、转化光能吸收、传递、转化光能绝大多数色素绝大多数色素吸收、传递光能吸收、传递光能少数
7、色素少数色素吸收、转化光能吸收、转化光能绝大多数叶绿素绝大多数叶绿素a,全部叶绿素全部叶绿素b,胡萝卜胡萝卜素,叶黄素素,叶黄素少数处于特殊状态下叶绿素少数处于特殊状态下叶绿素a 1、叶绿素吸收的光能:、叶绿素吸收的光能:1)引起光合作用)引起光合作用2)转变成热能)转变成热能3)以荧光等形式释放出能量)以荧光等形式释放出能量2、叶绿素的荧光现象:、叶绿素的荧光现象:叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下呈红色。反射光下呈红色。3、叶绿素的化学性质不稳定:、叶绿素的化学性质不稳定:1)寒冷或高温下,容易被破坏;)寒冷或高温下,容易被破坏;2)光照不足或温度低,
8、合成会受阻;)光照不足或温度低,合成会受阻;3)缺乏)缺乏MgFeN等矿质元素,不能合成等矿质元素,不能合成 4、类胡萝卜素的化学性质相对稳定、类胡萝卜素的化学性质相对稳定5、有些植物秋天叶片变红:、有些植物秋天叶片变红:秋天降温,体内积累较多糖分以适应寒秋天降温,体内积累较多糖分以适应寒冷,体内可溶性糖增多,有利于形成红色冷,体内可溶性糖增多,有利于形成红色的花青素,而叶绿体因寒冷而逐渐降解,的花青素,而叶绿体因寒冷而逐渐降解,而呈红色而呈红色关于叶绿体中的色素:关于叶绿体中的色素:类型、颜色、在滤纸条上的位置、类型、颜色、在滤纸条上的位置、在叶绿体中的分布、不同色素的作用、在叶绿体中的分布
9、、不同色素的作用、吸收光波的不同吸收光波的不同光合作用的过程光合作用的过程图图中中的的A、B表表示示色色素素,请请问问它它们们分分别别代代表表什什么么色色素素?以以及各自有何作用?及各自有何作用?A A:少数特殊状态的叶少数特殊状态的叶绿素绿素a aB B:绝大多数的叶绿素绝大多数的叶绿素a a以及全部的叶绿素以及全部的叶绿素b b、胡萝卜素和叶黄素胡萝卜素和叶黄素光能在叶绿体中的转换光能在叶绿体中的转换过程:过程:1)光能)光能 电能电能转换转换转换转换2)电能)电能 活跃的化学能活跃的化学能转换转换转换转换3)活跃的化学能)活跃的化学能 稳定的化学能稳定的化学能转换转换转换转换光光反反应应
10、暗暗反反应应1 1、特殊状态的叶绿素、特殊状态的叶绿素a a,在光的照射下发生了在光的照射下发生了什么变化?什么变化?2 2、特殊状态的叶绿素、特殊状态的叶绿素a a是怎么失去电子的?是怎么失去电子的?失去电子,又得到电子失去电子,又得到电子 天线色素将吸收的光能,传递给作用中天线色素将吸收的光能,传递给作用中心色素心色素少数特殊状态的叶绿素少数特殊状态的叶绿素a a,这使这使叶绿素叶绿素a a被激活,失去电子被激活,失去电子(e)e)。4 4、失去电子的叶绿素、失去电子的叶绿素a a从哪里夺取电子?从哪里夺取电子?从水分子中夺取电子,使水分子氧化从水分子中夺取电子,使水分子氧化生成氧分子和氢
11、离子生成氧分子和氢离子(HH+)。5 5、水分子光解的反应式?、水分子光解的反应式?2 2HH2 2O OO O2 2+4H+4H+4e+4e-3 3、失去电子的叶绿素、失去电子的叶绿素a a是什么性质?是什么性质?叶绿素叶绿素a失去电子后,变成一种强氧失去电子后,变成一种强氧化剂,需要获得电子,才能恢复稳态。化剂,需要获得电子,才能恢复稳态。6 6、脱离叶绿素、脱离叶绿素a a的电子去哪里了?的电子去哪里了?脱离叶绿素脱离叶绿素a a的电子,经过一系列的传递,最后的电子,经过一系列的传递,最后传递给一种带正电荷的有机物传递给一种带正电荷的有机物 NADPNADP+。7 7、最终的电子供体和电
12、子受体分别是?、最终的电子供体和电子受体分别是?电电子供体:子供体:H H2 2OO电子受体:电子受体:NADPNADP+8 8、2H2H2 2OOOO2 2+4H+4H+4e+4e-,水的光解产生的电,水的光解产生的电子和氢离子最终传递给什么物质,并生成了什子和氢离子最终传递给什么物质,并生成了什么物质?写出物质变化的反应式。么物质?写出物质变化的反应式。9 9、在电子传递过程中还形成了什么物质?、在电子传递过程中还形成了什么物质?写出其反应式。写出其反应式。NADP+2e+H+NADPH酶酶酶酶酶酶酶酶ADP+Pi+能量能量(电能电能)ATP1010、NADPHNADPH除了是携带一定能量
13、的物质除了是携带一定能量的物质外,还具有什么性质?外,还具有什么性质?NADPHNADPH是强还原剂。是强还原剂。1111、NADPHNADPH用来还原什么?用来还原什么?NADPHNADPH在暗反应中可将在暗反应中可将COCO2 2最终还最终还原成糖类等有机物,自身则氧化成原成糖类等有机物,自身则氧化成NADPNADP+,继续接受脱离叶绿素继续接受脱离叶绿素a a的电子。的电子。1212、电能转换成的活跃的化学能,贮存在、电能转换成的活跃的化学能,贮存在什么物质中?什么物质中?贮存在贮存在NADPH NADPH 和和 ATP ATP 中中1313、活跃的化学能意味着什么、活跃的化学能意味着什
14、么?意味着能量很容易释放,供暗反应阶意味着能量很容易释放,供暗反应阶段合成有机物利用。段合成有机物利用。1414、ATPATP和和NADPHNADPH参与暗反应阶段的什么参与暗反应阶段的什么过程的反应?各自作用?过程的反应?各自作用?C3的还原的还原ATP:供能:供能NADPH:供氢、供能:供氢、供能1515、在此过程中能量形式发生了什么变化、在此过程中能量形式发生了什么变化以及场所在哪?以及场所在哪?活跃的化学能活跃的化学能 稳定的化学能稳定的化学能发生在:叶绿体基质发生在:叶绿体基质小小 结结:光能在叶绿体中的转换过程光能在叶绿体中的转换过程光光光光光光光光O2H2OeH+NADP+NAD
15、PHADP+PiATP(CH2O)CO2反应阶段反应阶段能量变化能量变化物质变化物质变化光反应光反应暗反应暗反应光能转化成电能光能转化成电能水在光下分解水在光下分解电能转换成活跃电能转换成活跃的化学能的化学能NADPHNADPH的形成的形成ATPATP的形成的形成CO2的固定的固定CO2还原及糖类还原及糖类等有机物的形成等有机物的形成活跃的化学能转活跃的化学能转换成稳定化学能换成稳定化学能小小 结结:光能在叶绿体中的转换过程光能在叶绿体中的转换过程光反应阶段暗反应阶段进行进行部位部位条件条件物质物质变化变化能量变能量变化化联系联系叶绿体基粒中叶绿体基粒中叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素和酶光、
16、色素和酶ATP ATP、NADPH NADPH 多种酶催化多种酶催化光能光能电能电能活跃的化学能活跃的化学能(ATPATP、NADPHNADPH中)中)活跃的化学能活跃的化学能稳定的化学能稳定的化学能 光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供HH和和ATPATP暗反应消耗了光反应的产物暗反应消耗了光反应的产物,促进光反应的进行促进光反应的进行水的光解水的光解合成合成ATPATP、NADPHNADPHCOCO2 2的固定的固定三碳的还原三碳的还原 酶酶光合作用的过程光合作用的过程C C4 4植物:植物: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
17、到然后再转移到C C3 3中的植物,叫做中的植物,叫做C C4 4植物。植物。例如:玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。例如:玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。C C3 3植物植物 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:小麦、水稻、大麦、大豆、马例如: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。C C3 3植物和植物和C C4 4植物植物C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构特点植物叶片结构特点C C3 3植物植物植物植物C C4 4植物植物植物植物维管束鞘细胞维管
18、束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞细胞细胞细胞细胞大小大小大小大小是否是否是否是否含叶绿体含叶绿体含叶绿体含叶绿体排列排列排列排列是否是否是否是否含叶绿体含叶绿体含叶绿体含叶绿体C3植植物物C4植植物物小小栅栏组织栅栏组织栅栏组织栅栏组织海绵组织海绵组织海绵组织海绵组织排列疏松排列疏松排列疏松排列疏松“花环状花环状花环状花环状”地地地地围绕在维管束围绕在维管束围绕在维管束围绕在维管束鞘细胞的外面鞘细胞的外面鞘细胞的外面鞘细胞的外面 排列紧密排列紧密排列紧密排列紧密不含不含大大含没有基粒的叶含没有基粒的叶含没有基粒的叶含没有基粒的叶绿体,叶绿体数绿体,叶绿体数绿体,
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