能量之源——光与光合作用课件.pptx

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1、光合光合作用作用H20C0202糖类糖类(CH20)等等有机物有机物是能源是能源物质物质光光叶叶绿绿体体第1页/共51页 一、光合作用的概念一、光合作用的概念 光合作用是指光合作用是指绿色植物绿色植物通过通过叶绿体叶绿体利用利用光能光能，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能量的的有机物有机物，并且释放出并且释放出氧气氧气的过程。的过程。第2页/共51页 人们对于光合作用的认识最早是从研究人们对于光合作用的认识最早是从研究植物的生长开始的。植物的生长开始的。早在早在20002000多年前，多年前，亚里士多德亚里士多德就提出就提出“植物是由土壤汁构成植物是由土壤汁构成”，即

2、，即植物生长所需植物生长所需物质来自土壤。物质来自土壤。植物生长所需要的物质来自哪里？植物生长所需要的物质来自哪里？1717世纪初，世纪初，海尔蒙特的柳树实验。海尔蒙特的柳树实验。学.科.网zxxk.第3页/共51页第4页/共51页 海尔蒙特的实验证明：海尔蒙特的实验证明：柳树重量的增加柳树重量的增加来自雨水而并非来自土壤。来自雨水而并非来自土壤。第5页/共51页甲乙17711771年，年，普利斯特利普利斯特利的实验的实验第6页/共51页一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验年普利斯特利实验第7页/共51页普普利利斯斯特特利利实实验验第8页/共51页结论：植物可以更新

3、空气结论：植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结有人重复了普利斯特利的实验，得到相反的结果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？果，所以有人认为植物也能使空气变污浊？第9页/共51页 17791779年，年，英格豪斯英格豪斯3 3个月里做了个月里做了500500多次植物更新多次植物更新空气的实验。有一天空气的实验。有一天晚上晚上，他把植物和小白鼠用玻璃，他把植物和小白鼠用玻璃罩密封后，由于太困了就睡着了，用来照明的蜡烛也罩密封后，由于太困了就睡着了，用来照明的蜡烛也燃尽了，第二天早上他发现小鼠死掉了。燃尽了，第二天早上他发现小鼠死掉了。英格豪斯英格豪斯发现：普利斯特利的实验只有

4、在发现：普利斯特利的实验只有在有光照有光照射下射下才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。才能成功，植物只有绿叶才能更新空气。由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当由于当时的科学界尚未发现空气的成分，所以当时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到时的人们并不知道植物更新了空气的什么成分。直到17851785年，由于发现了空气的组成，人们才明确年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在绿叶在光下吸收二氧化碳，放出氧气。光下吸收二氧化碳，放出氧气。第10页/共51页 经过了经过了100100多年的探索，人们才发现植物吸收二多年的探索，人们才发现植物吸收二氧化碳和水，氧化碳和水，在阳光的照射下

5、在阳光的照射下，产生了氧气。，产生了氧气。在这一过程中，光能哪去了？在这一过程中，光能哪去了？依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程依据能量的转化与守恒定律，植物在这一过程中把光能转化成其他形式的能量储存起来。中把光能转化成其他形式的能量储存起来。储存在什么物质中呢？储存在什么物质中呢？第11页/共51页 土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。土豆是变态的茎，含有大量的淀粉。马铃薯的叶片中有淀粉吗？马铃薯的叶片中有淀粉吗？先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。先用热酒精使叶片脱色，后滴加碘液。第12页/共51页1864年，萨克斯年，萨克斯(德德)的实验的实验（置于暗处几小时）（置于暗处几小时）思考：思

6、考：目的是什么？目的是什么？一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽第13页/共51页18641864年，德国萨克斯实验年，德国萨克斯实验黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光绿叶在绿叶在光光下制造下制造淀粉淀粉。用碘蒸气处理这片叶，用碘蒸气处理这片叶，发现曝光的一半呈深发现曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。没有颜色变化。光合作用释放的光合作用释放的O2来自来自CO2还是还是H2O？第14页/共51页同位

7、素同位素标记法？标记法？用氧的同位素用氧的同位素1818O O分别标记分别标记H H2 2O O和和COCO2 2,使它分别使它分别成为成为H H2 21818O O和和C C1818O O2 2。进行两组光合作用的实验：。进行两组光合作用的实验：6 6、鲁宾、卡门实验鲁宾、卡门实验H2OC18O2H H2 21818O OCO2光照下的光照下的小球藻小球藻悬悬浮液浮液O21818O2第15页/共51页 经过前面的研究，我们已经知道绿色植物经过前面的研究，我们已经知道绿色植物 的的叶片叶片在光照下，吸收二氧化碳和水，产生在光照下，吸收二氧化碳和水，产生氧气和有机物。氧气和有机物。第16页/共5

8、1页年代年代科学家科学家结论结论16641664海尔蒙特海尔蒙特水分是植物建造自身的原料水分是植物建造自身的原料17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来。由叶绿体释放出来。叶绿体叶绿体是是光合作用的场所。光合作用的场所。19

9、391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水。2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳碳来自来自COCO2 2第17页/共51页光合作用原料、产物、条件、场所各是什么？光合作用原料、产物、条件、场所各是什么？COCO2 2+H+H2 2O O光能光能叶绿体叶绿体(CH(CH2 2O)+OO)+O2 2COCO2 2和和H H2 2O O、（、（CHCH2 2O O）和）和O O2 2、光、叶绿体光、叶绿体第18页/共51页 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把，把CO2和和H2O转化成储存能量的转化成储

10、存能量的有机物有机物，并，并释放出释放出O2的过程。的过程。反应物、条件、反应物、条件、场所、生成物场所、生成物CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体糖类糖类第19页/共51页光合作用过程光合作用过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据:反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应第20页/共51页H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶光、色素、酶

11、叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：2H2O4H+O2光能光能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi能量（能量（光能光能）ATP酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中H场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化进入叶绿进入叶绿体基质，体基质，参与暗反参与暗反应应供暗反供暗反应使用应使用第21页/共51页CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH糖类糖类

12、卡尔文循环卡尔文循环第22页/共51页暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATPH、ADP+Pi叶绿体的叶绿体的基质基质中中ATP中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等等有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)+C5酶酶糖类糖类H、ATP、酶、酶场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPH第23页/共51页 联系联系比较光反应、暗反应比较光反应、暗反应光反应阶段光反应阶段

13、暗反应阶段暗反应阶段条件条件场所场所物质变化物质变化能量变化能量变化光光、色素、酶、色素、酶酶、酶、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质中中水的光解；水的光解；ATP的生成的生成CO2的固定；的固定；C3的还原的还原ATP中活中活跃化学能跃化学能光能光能ATP中活中活跃化学能跃化学能有机物中稳有机物中稳定化学能定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供光反应是暗反应的基础，为暗反应提供HH和和ATPATP，暗反应为光反应提供，暗反应为光反应提供ADPADP和和Pi Pi。CO2+H2O（CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体第24页/共51页色素分子色素分子可见光可见光C5

14、2C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：第25页/共51页光反应光反应H2O2H+1/2O2+Pi+光能光能ATP酶酶ADP水的光解：ATP的合成的合成：暗反应暗反应CO2的还原：2C2C3 3+H (CH+H (CH2 2O)+CO)+C5 5酶酶ATPATPCO2的固定：CO2+C5 2C3酶酶总结：总结：第26页/共51页原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：能量的转移途径：碳的转移途径：碳的

15、转移途径：光能光能ATPATP中中活跃活跃的化学能的化学能(CH2O)中中稳定稳定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）第27页/共51页下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用于于_ 。图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_，H H为为I I提供提供_光光H2OBAC

16、DE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质C3化合物的还原化合物的还原ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类第28页/共51页4绿色植物在暗处不能放出氧气是因为ACO2的固定受阻B三碳化合物的还原需要光C水的分解不能进行D五碳化合物的再生困难C第29页/共51页5 5关于暗反应的叙述错误的是关于暗反应的叙述错误的是()A A必须接受光反应产生的氢和必须接受光反应产生的氢和ATP ATP B B将完成将完成COCO2 2的固定及三碳化合物的的固定及三碳化合物的还原还原 C C暗反应的主要产物是葡萄糖暗反应的主要产物是葡萄糖D D

17、暗反应不需要光，只能在暗处进暗反应不需要光，只能在暗处进行行 D第30页/共51页 6、下列能正确表示光合作用整个过程中、下列能正确表示光合作用整个过程中能量变化的是能量变化的是A、光能、光能ATP活泼的化学能活泼的化学能葡萄糖稳葡萄糖稳定的化学能定的化学能B、光能、光能葡萄糖稳定的化学能葡萄糖稳定的化学能ATP活活泼的化学能泼的化学能C、光能、光能ATP活泼的化学能活泼的化学能D、光能、光能葡萄糖稳定的化学能葡萄糖稳定的化学能A第31页/共51页7.7.某科学家用含碳的同位素某科学家用含碳的同位素1414C C的二氧化的二氧化碳追踪光合作用中碳原子在下列分子中碳追踪光合作用中碳原子在下列分子

18、中的转移的转移,最可能的途径是最可能的途径是 A.A.二氧化碳二氧化碳叶绿素叶绿素ADP ADP B.B.二氧化碳二氧化碳叶绿素叶绿素ATPATP C.C.二氧化碳二氧化碳三碳化合物三碳化合物葡萄糖葡萄糖 D.D.二氧化碳二氧化碳酒精酒精葡萄糖葡萄糖C第32页/共51页讨论：讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件条件C3C5H和和ATP(CH2O)合成量合成量停止光照停止光照COCO2 2供应不变供应不变光照不变光照不变 停止停止COCO2 2供应供应增加 减少减少减少或没有减少增加增加减少第33页/共51页6、光合作用原理的应用光合作用原理的应

19、用（1 1）影响光合作用的因素）影响光合作用的因素光照强度、光照时间、光照强度、光照时间、COCO2 2 浓度、温度浓度、温度 、水、水 、矿质元素矿质元素 等等（2 2）提高农作物光合作用强度的措施）提高农作物光合作用强度的措施4 4、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度、白天适当提高温度，夜晚适当降低温度6 6、适当增加矿质元素的含量、适当增加矿质元素的含量1 1、适当提高光照强度、延长光照时间、适当提高光照强度、延长光照时间3 3、适当提高、适当提高COCO2 2浓度浓度5 5、适当增加植物体内的含水量、适当增加植物体内的含水量2 2、合理密植、合理密植在生活中的应用在生活中的应用清晨或夜

20、间不在密林中锻炼清晨或夜间不在密林中锻炼（增大昼夜温差）（增大昼夜温差）第34页/共51页自养生物自养生物能以能以CO2和和H2O（无机物无机物）为原料合成糖类（）为原料合成糖类（有机有机物物例如例如绿色植物绿色植物。异养生物异养生物只能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生命来维持自身的生命活动。例如活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌人、动物、真菌及大多数的细菌。根据所需的能量来源不同（光能、化学能）根据所需的能量来源不同（光能、化学能）自养生物可分为自养生物可分为光能自养生物光能自养生物和和化能自养生物化能自养生物。第35页/共51页能够利用体外环境中的能够利用

21、体外环境中的某些无机物氧化时某些无机物氧化时所释放的能量所释放的能量来制造有机物的合成作用来制造有机物的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类等少数种类的细菌的细菌7 7、化能合成作用、化能合成作用2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2能量能量第36页/共51页 能够直接把从外界环境能够直接把

22、从外界环境摄取的摄取的无机物无机物转转变成为自身的变成为自身的有机物有机物，并储存了能量的一类，并储存了能量的一类生物生物 不能直接利用无机物制成有机物不能直接利用无机物制成有机物，只能，只能把从外界把从外界摄取的现成的有机物摄取的现成的有机物转变成自身的转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物组成物质，并储存了能量的一类生物 如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等如：人、动物、真菌如：人、动物、真菌(如蘑菇如蘑菇)、多数的细菌（乳酸菌、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等大肠杆菌）等自养生物：自养生物：异养生物：异养生物：第37页/共51

23、页光强光强光强光强二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳吸吸吸吸收收收收二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳释释释释放放放放a ab bc c光照强度与光光照强度与光合速率的关系合速率的关系a点：点：光照强度为光照强度为0 0，此时只进行细胞，此时只进行细胞呼吸，释放的呼吸，释放的COCO2 2量量可表示细胞呼吸的可表示细胞呼吸的强度强度 ab段：段：随光照强度增强，光合作用强度随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，也逐渐增强，COCO2 2释放量减少，这是因为细释放量减少，这是因为细胞呼吸释放的胞呼吸释放的COCO2 2有一部分用于光合作用，有一部分用于光合作用，此时此时细胞呼吸强度大于光合作用强细

24、胞呼吸强度大于光合作用强度度 b点：点：细胞呼吸释放的细胞呼吸释放的COCO2 2全部用于光合作全部用于光合作用，此时用，此时细胞呼吸强度等于光合作用强度，细胞呼吸强度等于光合作用强度，有机物的积累量为有机物的积累量为0 0bc段：随光照强度增强，光合作用强度随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，到也逐渐增强，到C C点以上不再增强点以上不再增强a a点：点：b b点：点：bc段：abab段：段：光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点第38页/共51页光能转换为生命动力的过程光能转换为生命动力的过程光能光能光光反应反应ATPATP中活中活跃的化跃的化学能学能有机物有机物中稳定中稳定的化学的化学能能

25、各项生各项生命活动命活动ATPATP中活中活跃的化跃的化学能学能利用利用细胞细胞呼吸呼吸光合作用光合作用暗暗反应反应直接的能量来源：直接的能量来源：ATP最终的能量来源：最终的能量来源：太阳的光能太阳的光能第39页/共51页绿色植物的光合作用与呼吸作用绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较：的比较：光合作用光合作用 有氧呼吸有氧呼吸在哪些细在哪些细胞进行胞进行反应场所反应场所反应条件反应条件物质转化物质转化能量转变能量转变联系联系含叶绿体的细胞含叶绿体的细胞叶绿体叶绿体线粒体（主要场所）线粒体（主要场所）光、色素、酶光、色素、酶氧气、酶氧气、酶无机物无机物 有机物有机物活细胞活细胞光能转变为化学能

26、光能转变为化学能储储存存在有机物中在有机物中将有机物中的能量将有机物中的能量释放释放出来，一部分转移到出来，一部分转移到ATPATP中中光合作用光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础的产物为细胞呼吸提供了物质基础有机物和氧气；有机物和氧气；细胞呼吸细胞呼吸产生的二氧化产生的二氧化碳可被光合作用所利用碳可被光合作用所利用分解有机物分解有机物第40页/共51页8 8、（、（0404全国）离体的叶绿体在光照下进行全国）离体的叶绿体在光照下进行稳定的光合作用时，如果突然中断稳定的光合作用时，如果突然中断COCO2 2气体气体的供应，短时间内叶绿体中的供应，短时间内叶绿体中C C3 3化合物与化合物与C

27、 C5 5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第41页/共51页2 2水水稻稻在在适适宜宜的的情情况况下下生生长长，如如改改变变 下下 列列 哪哪 一一 项项 会会 使使 产产 量量 增增 加加 A A氧的含量氧的含量B BCOCO2 2的含量的含量C C氮的含量氮的含量D D水蒸气的含量水蒸气的含量B第43页/共51页3.3.在暗反应中，固定二氧化碳的物质

28、是（在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）三碳化合物三碳化合物 五碳化合物五碳化合物 氧气氧气第44页/共51页4.4.下列有关光合作用的叙述中下列有关光合作用的叙述中,正确的是正确的是光合作用全过程都需要光光合作用全过程都需要光光合作用光反应和暗反应都需酶的催化光合作用光反应和暗反应都需酶的催化光合作用全过程完成后才有氧气的释放光合作用全过程完成后才有氧气的释放光合作用全过程完成后才有化学能的产生光合作用全过程完成后才有化学能的产生第45页/共51页5 5光合作用的暗反应中，三碳化合物光合作用的暗反应中，三碳化合物转变成葡萄糖，最起码需要的条件是转变成葡萄糖，最起码需要的条件是（）O O2 2

29、 叶绿素分子叶绿素分子 ATP ATP H H 多种酶多种酶 五碳化合物五碳化合物 A.B.A.B.C.D.C.D.第46页/共51页6 6光合作用不在叶绿体类囊体膜上进光合作用不在叶绿体类囊体膜上进行的是行的是()A.ADP+Pi+A.ADP+Pi+能量能量 ATP ATP B.B.氧气的产生氧气的产生 C.C.二氧化碳的固定二氧化碳的固定 D.HD.H的产生的产生第47页/共51页7.7.叶绿体中色素的作用是叶绿体中色素的作用是()()A.A.固定二氧化碳固定二氧化碳 B.B.还原二氧化碳还原二氧化碳 C.C.形成葡萄糖形成葡萄糖 D.D.吸收、传递、转化光能吸收、传递、转化光能8.8.与

30、光合作用光反应有关的是（与光合作用光反应有关的是（）H H2 2O ATP ADP COO ATP ADP CO2 2 A.B.A.B.C.D.C.D.DA第48页/共51页 9 9、在光合作用实验中，如果所用在光合作用实验中，如果所用的水中有的水中有0.20%0.20%的水分子含有的水分子含有1818O O，COCO2 2中有中有0.68%0.68%的的COCO2 2分子含有分子含有1818O O，那么，那么，植物进行光合作释放的植物进行光合作释放的O O2 2中，含中，含1818O O的的比例为比例为 （）A A、0.20%B0.20%B、0.44%0.44%C C、0.64%D0.64%D、0.88%0.88%A第49页/共51页第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页