生物必修光合作用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

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1、自养生物自养生物：经过：经过光合作用光合作用或或化能合成作用化能合成作用，将将无机物无机物合成合成有机物有机物生物生物异养生物异养生物：只能利用：只能利用现成有机物现成有机物维持生命生物维持生命生物（不能将无机物合成有机物）（不能将无机物合成有机物）例子：绿色植物，蓝细菌，例子：绿色植物，蓝细菌，硝化细菌硝化细菌等等例子：动物，真菌，乳酸菌，大肠杆菌、根瘤菌、例子：动物，真菌，乳酸菌，大肠杆菌、根瘤菌、病毒等病毒等第6页第7页第8页光合作用概述光合作用概述 1 1、概念：、概念：光合作用是指以光合作用是指以COCO2 2和和H H2 2O O为原料，经过为原料，经过 叶绿体（真核）叶绿体（真核

2、），利用光能合成，利用光能合成糖类糖类等等 有机物质，同时产生有机物质，同时产生H2O释放释放O O2 2 。光能光能叶绿体叶绿体6CO2+12H2OC6H12O6+6O2 +6H2O 2 2、总反应式：、总反应式：3 3、光合作用两个阶段、光合作用两个阶段光反应光反应碳反应碳反应第9页金边大叶黄杨金边大叶黄杨第10页叶绿体叶绿体 类囊体膜上分布有进行光合作用类囊体膜上分布有进行光合作用酶和色素酶和色素，基，基质中叶含有进行光合作用酶。质中叶含有进行光合作用酶。色素功效：吸收、传递、转化色素功效：吸收、传递、转化光能光能第11页1 1、提取绿叶色素、提取绿叶色素 原理：原理：色素能溶解色素能溶

3、解在有机溶剂无水乙醇在有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙中，所以可用无水乙醇提取色素。醇提取色素。称取称取5g绿叶，剪碎，放入研钵中。绿叶，剪碎，放入研钵中。试验：光合色素提取与分离试验：光合色素提取与分离第12页（二氧化硅有利于研磨得充分，碳酸钙可二氧化硅有利于研磨得充分，碳酸钙可预防研磨中色素被破坏。）预防研磨中色素被破坏。）少许二氧化硅和碳酸钙少许二氧化硅和碳酸钙再放入再放入10mL10mL无水乙醇无水乙醇快速、充分快速、充分研磨研磨第13页 将研磨液将研磨液快速快速倒入玻倒入玻璃漏斗中进行过滤。璃漏斗中进行过滤。搜集滤液搜集滤液,封口。封口。第14页制备滤纸条制备滤纸条铅笔线铅笔线画铅

4、笔细线画铅笔细线画滤液细线画滤液细线细、直细、直、齐齐 重复重复2 23 3次次2 2、分离绿叶中色素、分离绿叶中色素 纸层析法纸层析法剪角是为了使扩散起点一致剪角是为了使扩散起点一致第15页原理：原理：不一样色素随层析液在滤纸上扩散速不一样色素随层析液在滤纸上扩散速度不一样，从而分离色素。度不一样，从而分离色素。层析液层析液培养皿培养皿 纸层析法纸层析法插滤纸条插滤纸条第16页色素在层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度色素在层析液体中溶解度大，扩散速度快；溶解度小，扩散速度慢。小，扩散速度慢。注意：层析液不能没及滤液线注意：层析液不能没及滤液线（石油醚）（石油醚）第17页叶绿素叶绿素类胡萝

5、卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a a(蓝绿色蓝绿色)叶绿素叶绿素b b（黄绿色黄绿色）胡萝卜素胡萝卜素（橙黄色橙黄色）叶黄素叶黄素（黄黄 色色）胡胡爷爷爱爱币币(1/4)(1/4)(1/4)(1/4)(3/4)(3/4)(3/4)(3/4)3 3、色素种类、色素种类第18页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分离结果宽度宽度4最窄最窄31最宽最宽2盖 子盖 子第19页分析：为何植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄分析：为何植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？呢？因为叶绿素含量大大超出类胡因为叶绿素含量大大超出类胡萝卜素，而使类胡萝卜素颜色萝卜素，而使类胡萝卜素颜色被掩盖，只显示

6、出叶绿素绿色被掩盖，只显示出叶绿素绿色因为叶绿素比类胡萝卜素易因为叶绿素比类胡萝卜素易受到低温破坏，秋季低温使受到低温破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素颜色显示出来萝卜素颜色显示出来第21页二、色素作用二、色素作用第22页第23页 试验表明：叶绿素主要吸收试验表明：叶绿素主要吸收红光和蓝紫光红光和蓝紫光，类胡萝卜，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。素主要吸收蓝紫光。色素对绿光吸收最少。光谱仪测定叶绿素吸收光谱光谱仪测定叶绿素吸收光谱第24页 光合色素提取与分离纸层析法（1）提取色素：研磨（碳酸钙、二氧化硅、）提取色素：研磨（碳酸钙、二氧化硅、95

7、%乙醇），过滤（单层尼龙布）。乙醇），过滤（单层尼龙布）。（2）制备滤纸条：剪去两角（预防两边滤）制备滤纸条：剪去两角（预防两边滤液扩散速度太快），画铅笔线液扩散速度太快），画铅笔线（3）点样）点样:画滤液细线画滤液细线,细、直、齐，重复细、直、齐，重复几次。几次。（4）分离：用层析液，液面不能淹没滤液）分离：用层析液，液面不能淹没滤液细线。细线。第26页光反应：光反应：光反应：光反应：叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体类类类类囊体囊体囊体囊体膜上膜上膜上膜上.需光需光、水、色素、酶。、水、色素、酶。水光解：水光解：水光解：水光解：H HH H2 2 2 2O 1/2O 1/2O 1/2O 1/2O O

8、O O2 2 2 2+2H+2H+2H+2H+2e+2e+2e+2e-形成形成形成形成NADPHNADPH:NADPNADP+H+H+2e+2e-NADPH NADPH 酶酶形成形成形成形成ATPATP：ADPADPADPADP+Pi +Pi +能量能量能量能量 ATP ATP ATP ATP 酶酶酶酶光能光能电能电能 ATP、NADPHNADPH中中中中活跃化学能活跃化学能 光反应产生光反应产生光反应产生光反应产生ATPATP只只只只供给碳反应供给碳反应供给碳反应供给碳反应!NADPNADP+：辅酶：辅酶 NADPH：还原型辅酶：还原型辅酶第27页C1、第28页二、碳反应二、碳反应CO2+核

9、酮糖二磷酸核酮糖二磷酸酶酶六碳六碳分子分子酶酶2个三碳分子个三碳分子三碳分子三碳分子ATPADP+PiNADPHNADP+H+三碳糖磷酸三碳糖磷酸(三碳酸三碳酸)(RuBP)(三碳糖三碳糖)(三碳酸三碳酸)第29页3 3个个COCO2 26 6个个三碳三碳糖磷酸糖磷酸1 1个个保持用于糖生成或其它代谢保持用于糖生成或其它代谢5 5个个经一系列改变再生为经一系列改变再生为3 3个个RuBPRuBP第30页碳反应：叶绿体基质碳反应：叶绿体基质碳反应：叶绿体基质碳反应：叶绿体基质 C C5 5:核酮糖二磷酸（核酮糖二磷酸（RuBP）三碳三碳三碳三碳酸酸:3:3磷酸甘油酸磷酸甘油酸 NADPHNADP

10、H在三碳酸还原过程中在三碳酸还原过程中在三碳酸还原过程中在三碳酸还原过程中:供能并做还原剂供能并做还原剂供能并做还原剂供能并做还原剂 .三碳酸还原中生成三碳酸还原中生成三碳酸还原中生成三碳酸还原中生成水水水水.ATP、NADPHNADPH中中中中活跃化学能活跃化学能有机物中稳定化学能有机物中稳定化学能 C原子转移路径原子转移路径:COCO2 2 C C3 3 (CH (CH2 2O)O)CO2 +C5 2 三碳酸三碳酸 三碳糖三碳糖 ATPNADPHCOCO2 2固定固定固定固定三碳酸还原三碳酸还原三碳酸还原三碳酸还原若若降降CO2浓度浓度,三碳三碳酸酸含量含量含量含量,(ATP ATP、NA

11、DPHNADPH、RuBPRuBP)含量含量含量含量 若若若若降降光照光照光照光照，(ATP ATP、NADPHNADPH、C C5)含量含量含量含量，三碳，三碳酸酸含量含量含量含量 第31页第32页光反应碳反应进行进行部位部位条件条件物质改变能量改变联络叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜叶绿体叶绿体基质基质光、水、色素和酶光、水、色素和酶CO2、ATP、NADPH和酶和酶光能转换成光能转换成电能电能再转换成再转换成ATP NADPHATP NADPH中中活跃化学能活跃化学能ATP NADPHATP NADPH中中活跃活跃化学能变成化学能变成有机物中有机物中稳定稳定化学能化学能 光反应为光反应为碳碳

12、反应提供反应提供 NADPHNADPH和和ATPATP碳碳反应为光反应提供反应为光反应提供ADPADP和和NADPNADP+水光解水光解 H2O 2H+1/2O2+2e-合成合成ATP ADP+Pi+能量能量 ATP合成合成NADPHCO2固定：固定：CO2+C5 2三碳酸三碳酸三碳酸还原：三碳酸还原：2三碳酸三碳酸 三碳糖三碳糖RuBP再生：再生：光光 酶酶 酶酶 酶酶 ATP、NADPH光反应和碳反应比较光反应和碳反应比较第33页6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O2元素来龙去脉元素来龙去脉光合作用完整反应式光合作用完整反应式(计算式计算式)第34页光合作用与需氧呼

13、吸区分光合作用与需氧呼吸区分光合作用光合作用需氧呼吸需氧呼吸原料原料产物产物能量能量转换转换发生发生部位部位发生发生条件条件CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物O2、葡萄糖等有机物、葡萄糖等有机物CO2、H2O等等贮藏能量过程：贮藏能量过程：光能光能（电能（电能）活跃化）活跃化学能学能稳定化学能稳定化学能释放能量过程：释放能量过程：稳定化学能稳定化学能活跃活跃化学能化学能叶绿体叶绿体细胞溶胶、线粒体细胞溶胶、线粒体光照下才可发生光照下才可发生光下、暗处都可发生光下、暗处都可发生第35页叶绿体中光合作用过程叶绿体中光合作用过程光能光能 叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜叶绿体类囊体膜叶绿

14、体类囊体膜 NADPH ATP三碳酸还原三碳酸还原三碳酸还原三碳酸还原 COCO2 2固定固定固定固定 三碳三碳糖糖糖糖 叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质默写默写第37页环境原因影响光合速率环境原因影响光合速率光合速率光合速率:或称或称光合强度光合强度，是指一定量植物，是指一定量植物(如一定叶如一定叶面积面积)在在单位时间单位时间内进行多少光合作用内进行多少光合作用(如如释释放多少氧气放多少氧气、消耗多少二氧化碳消耗多少二氧化碳、制造多少制造多少有机物有机物）。）。影响原因：影响原因：光强度、温度、二氧化碳浓度光强度、温度、二氧化碳浓度6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2

15、O光能光能叶绿体叶绿体第38页（1）光强度）光强度B B B B：光赔偿点：光赔偿点：光赔偿点：光赔偿点C C C C2 2 2 2：光饱和点：光饱和点：光饱和点：光饱和点光照强度光照强度光照强度光照强度0吸收吸收吸收吸收COCOCOCO2 2 2 2C2ABC1caba(a(净光合作用净光合作用净光合作用净光合作用 )=b()=b(总光合作用总光合作用总光合作用总光合作用 )c()c(呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用)光赔偿点：光赔偿点：光合作光合作用吸收用吸收COCO2 2和呼吸和呼吸放出放出COCO2 2相等时光相等时光强度强度。光饱和点：光饱和点：光合作光合作用到达用到达最强最强时所需

16、时所需最低光强度最低光强度。表观（净）光合速率表观（净）光合速率=真正（总）光合速率真正（总）光合速率呼吸速率呼吸速率第39页图中纵坐标代表图中纵坐标代表图中纵坐标代表图中纵坐标代表植物表观植物表观植物表观植物表观光合速率光合速率.甲点甲点甲点甲点:纵坐标绝对值代表呼吸速率纵坐标绝对值代表呼吸速率纵坐标绝对值代表呼吸速率纵坐标绝对值代表呼吸速率.乙点乙点乙点乙点:真正光合速率真正光合速率=呼吸速率呼吸速率.丁点丁点丁点丁点:该光强度下该光强度下该光强度下该光强度下,光合速率到达最大值光合速率到达最大值.若若甲点纵坐标为甲点纵坐标为甲点纵坐标为甲点纵坐标为-6,-6,丁点纵坐标为丁点纵坐标为丁点

17、纵坐标为丁点纵坐标为6,6,那么那么那么那么 丁点光强度下植物真正丁点光强度下植物真正丁点光强度下植物真正丁点光强度下植物真正光合速率光合速率 =6+6=12(6+6=12(单位单位单位单位)某植物在黑暗中释放某植物在黑暗中释放CO2 44mg/小时小时,光照下光照下光照下光照下释放释放O2 32mg/小时小时,求该植物光照下求该植物光照下1小时制造葡萄糖量小时制造葡萄糖量.解解:所求葡萄糖量所求葡萄糖量=(4444+3232)6180mg=60mg (真正光合真正光合速率速率=呼吸速率呼吸速率+表观表观光合光合速率速率)第40页A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸收吸收吸收吸

18、收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cA点：黑暗时，只进行细胞呼吸点：黑暗时，只进行细胞呼吸区分植物体吸收或释放与叶绿体吸收和释放区分植物体吸收或释放与叶绿体吸收和释放CO2O2（1）光强度）光强度第41页AB段：弱光下，段：弱光下，光合作用光合作用小于小于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸收吸收吸收吸收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2CO2O2第42页B点：光赔偿点，点：光赔偿点，光合作用光合作用等于等于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸收

19、吸收吸收吸收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2第43页BC1段：强光下，段：强光下，光合作用光合作用大于大于细胞呼吸细胞呼吸A AB B光照强度光照强度光照强度光照强度0 0吸收吸收吸收吸收COCOCOCO2 2 2 2C C2 2C C1 1a ab bc cO2CO2CO2O2第44页例：下列图是夏季晴朗白天，某例：下列图是夏季晴朗白天，某种绿色植物叶片光合作用强度曲种绿色植物叶片光合作用强度曲线图。分析回答：线图。分析回答：1为何为何710时光合作用时光合作用强度不停增强？强度不停增强？2为何为何12时左右光合作用时左右光合作用强度显著减弱

20、？强度显著减弱？3为何为何1417时光合作用时光合作用强度不停下降？强度不停下降？1 17 71010时光照不停增强，所以光合作用强度不停增强。时光照不停增强，所以光合作用强度不停增强。2 21212时时左左右右温温度度很很高高，蒸蒸腾腾作作用用很很强强，气气孔孔关关闭闭，二二氧氧化化碳碳供给降低，供给降低，所以光合作用强度显著减弱。所以光合作用强度显著减弱。3 314141717时光照不停减弱，所以光合作用强度不停减弱。时光照不停减弱，所以光合作用强度不停减弱。光合速率与光照强度、时间关系第45页例：用下述容积相同玻璃罩分别罩住大小、生长情况例：用下述容积相同玻璃罩分别罩住大小、生长情况相同

21、天竺葵，光摄影同时间后，罩内相同天竺葵，光摄影同时间后，罩内O O2 2最少是最少是A A绿色罩绿色罩 B B红色罩红色罩C C蓝色罩蓝色罩 D D紫色罩紫色罩（2 2）光质）光质自然光自然光 蓝紫光蓝紫光 红光红光 黄光黄光 绿光绿光 第46页光合作用是在酶催化下进行，温度直接影光合作用是在酶催化下进行，温度直接影响酶活性。普通植物在响酶活性。普通植物在10103535下正常下正常进行光合作用。进行光合作用。（3）影响光合速率原因）影响光合速率原因温度温度应用：应用：增加昼夜温差增加昼夜温差,提升农作物产量提升农作物产量第47页光光合合作作用用速速率率CO2浓度浓度（4）影响光合速率原因）影

22、响光合速率原因二氧化碳浓度二氧化碳浓度规律规律:二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物，机物，在一定浓度范围内在一定浓度范围内,光合作用速率随光合作用速率随CO2浓度增大而加紧，超出一定浓度光合作浓度增大而加紧，超出一定浓度光合作用速率趋于稳定。用速率趋于稳定。应用：应用：通风、施用农家肥通风、施用农家肥第48页第49页第50页 影响光合作用原因影响光合作用原因:外界外界:光强度、温度、光强度、温度、二氧化碳浓度二氧化碳浓度、矿质元素矿质元素(Mg、N、P).内部内部：色素数量：色素数量(光反应光反应)、C C5 5 含量含量(碳反应碳反应)、酶活性、

23、酶活性.ATPATP、NADPHNADPH移动方向：移动方向：移动方向：移动方向：类囊体膜类囊体膜叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质 ADP+Pi ADP+Pi、NADPNADP+移动方向：移动方向：移动方向：移动方向：叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质类囊体膜类囊体膜 离开离开碳反应碳反应C C3 3糖大部分被运出糖大部分被运出糖大部分被运出糖大部分被运出叶绿体外叶绿体外叶绿体外叶绿体外,转变为蔗糖转变为蔗糖转变为蔗糖转变为蔗糖.产生产生H:叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜、细胞溶胶细胞溶胶、线粒体基质线粒体基质.消耗消耗H:叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质叶绿体基质、线粒

24、体内膜线粒体内膜.产生产生O2:叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体类囊体膜类囊体膜.消耗消耗O2:线粒体内膜线粒体内膜.光系统光系统、光系统、光系统：叶绿素蛋白质复合体叶绿素蛋白质复合体叶绿素蛋白质复合体叶绿素蛋白质复合体.发生低能发生低能 电子被光激发反应。电子被光激发反应。H H2 2O eO e-光系统光系统光系统光系统 第51页植物在光照下同时进行着光合作用和需氧呼吸。植物在光照下同时进行着光合作用和需氧呼吸。6CO2+12H2O C6H12O6+6O2 +6H2O (光合作用光合作用)光能光能叶绿体叶绿体 普通光照下普通光照下测到测到是植物是植物表观光合速率表观光合速率.真正光合速率真正光合速

25、率 =表观光合速率表观光合速率 +呼吸速率呼吸速率 (制造或固定制造或固定)(积累积累)(黑暗黑暗)当植物当植物真正光合速率真正光合速率=呼吸速率时呼吸速率时,表观光合速率表观光合速率=0,植物不积累有机物植物不积累有机物,不能正常生长不能正常生长.真核生物在叶绿体中进行光合作用真核生物在叶绿体中进行光合作用,蓝细菌在质膜上进行蓝细菌在质膜上进行.C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量能量(需氧呼吸需氧呼吸)酶酶 第52页1 1、在光合作用碳反应过程中，没有被消耗掉是、在光合作用碳反应过程中，没有被消耗掉是（）A A、NADPH BNADPH B、RuBPRuBP C C

26、、ATP DATP D、COCO2 2B2 2、与光合作用光反应相关是（、与光合作用光反应相关是（）H H2 2O ATP ADP COO ATP ADP CO2 2A.B.C.D.A.B.C.D.A3 3、将植物栽培在适宜光照、温度和充分、将植物栽培在适宜光照、温度和充分C0C02 2条件下。条件下。假如将环境中假如将环境中C0C02 2含量突然降至极低水平，此时叶肉细含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内胞内C C3 3化合物、化合物、C C5 5化合物和化合物和ATPATP含量改变情况依次是含量改变情况依次是A.A.上升；下降；上升上升；下降；上升 B.B.下降；上升；下降下降；上升；下降

27、 C.C.下降；上升；上升下降；上升；上升 D.D.上升；下降；下降上升；下降；下降C第54页4 4、某科学家用含有、某科学家用含有1414C CCOCO2 2来追踪光合作用中来追踪光合作用中C C原子，原子，1414C C转移路径是（转移路径是（）A A、COCO2 2 叶绿体叶绿体 ATPATP B B、COCO2 2 叶绿素叶绿素 ATPATP C C、COCO2 2 乙醇乙醇 糖类糖类 D D、COCO2 2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类D5 5、在光合作用过程中，能量转移路径是、在光合作用过程中，能量转移路径是()()A A、光能、光能 ATP ATP 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖

28、B B、光能、光能 叶绿素叶绿素 ATP ATP 葡萄糖葡萄糖 C C、光能、光能 叶绿素叶绿素 COCO2 2 葡萄糖葡萄糖D D、光能、光能 ATP COATP CO2 2 葡萄糖葡萄糖 B第55页光合作用和呼吸作用中化学计算光合作用和呼吸作用中化学计算光合作用反应式：光合作用反应式：6CO6CO2 212H12H2 2OCOC6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O O细胞呼吸反应式：细胞呼吸反应式：需氧：需氧：C C6 6H H1212O O6 66O6O2 26H6H2 2O 6COO 6CO2 212H12H2 2O O厌氧：厌氧：C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OHOH2CO2CO2 2(植物植物)实测实测COCO2 2吸收量吸收量光合作用光合作用COCO2 2吸收量吸收量-呼吸作用呼吸作用COCO2 2释放量释放量实测实测O O2 2释放量释放量光合作用光合作用O O2 2释放量释放量-呼吸作用呼吸作用O O2 2消耗量消耗量第56页