資源簡介

(共34張PPT)
第三章 細胞的代謝
第五節:光合作用將光能轉化為化學能
第二課時 光反應和碳反應
及光合速率的影響因素
光合作用回顧
概述：
6CO2+12H2O C6H12O6 +6O2+ 6H2O
光
葉綠體
總反應式：
光合作用是指__________________通過________________ 利用______，把______和_____轉化成儲存著能量的________，并且釋放出_____的過程。
葉綠體或光合膜
光能
CO2
水
有機物
O2
實質：
合成有機物，儲存能量
（吸能反應）
綠色植物和藍細菌
P98
光合色素的提取和分離
胡蘿卜素
葉黃素
葉綠素a
葉綠素b
類胡蘿卜素
吸收藍紫光
葉綠素
吸收紅光、藍紫光
黃綠
藍綠
橙色
黃色
★色素在層析液中溶解度從大到小，擴散速率從快到慢，色素帶位置從上到下：
★色素含量從多到少，色素帶從寬窄：
胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b
葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素
95%酒精：
二氧化硅 SiO2：
碳酸鈣 CaCO3 ：
層析液 (乙醚或石油醚) ：
提取色素
研磨充分
防止葉綠素被破壞
分離色素
（需要光才能合成）
P100
光合作用
P102
光合作用分兩個階段進行。第一階段是直接需要光的，稱為光反應；
第二階段不需要光的直接參與，是二氧化碳轉化為糖的過程，稱為碳反應，也稱暗反應。
光反應-光合膜/類囊體膜
葉綠體利用光能使水裂解產生氧，同時生成ATP 、NADPH
還原型輔酶Ⅱ，氫的載體
還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
P103
H2O
類囊體膜
酶
Pi ＋ADP
ATP
NADP+
+
（氧化型輔酶Ⅱ）
NADPH
（還原型輔酶Ⅱ）
光合色素
O2
H+
釋放到細胞外
光反應產生的NADPH和ATP是碳反應的___________；
NADPH在碳反應中還是___________。
能源物質
還原劑
吸收光能
光反應-光合膜/類囊體膜
葉綠體利用光能使水裂解產生氧，同時生成ATP 、NADPH
P103
光反應階段
場所
條件
物
質
變
化
能量變化
類囊體膜（光合膜)
光、色素、酶
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
光能轉變為ATP和NADPH中活躍的化學能
水的光解
NADPH的合成
ATP的合成
H2O O2 + H+ + e-
光能
酶
H++ e- +NADP+ NADPH
酶
碳反應-葉綠體基質
2 三碳糖
卡爾文循環
碳反應酶
固定
還
原
再生
ATP
ADP+Pi
NADPH
(還原劑)
NADP+
關鍵步驟
CO2還原為糖的一系列反應稱為卡爾文循環
——從1個五碳糖開始
卡爾文循環雖然不直接需要光，但只有在有光的條件下才能一輪一輪地循環
三碳糖的形成標志著光合作用合成糖的過程已經完成
2 三碳酸
CO2
五碳糖
能量
能量
P103-104
C5
C3
P103
碳反應-葉綠體基質
碳反應階段
場所
條件
物
質
變
化
能量變化
葉綠體基質
NADPH 、ATP、酶
ATP和NADPH中活躍的化學能轉變為有機物中穩定的化學能
CO2的固定
三碳酸的還原
五碳糖的再生
CO2＋五碳糖 2 三碳酸
酶
三碳糖 五碳糖
酶
ATP
ADP+Pi
三碳酸 三碳糖
酶
NADP+
NADPH
光合作用
H2O
光合色素
光反應酶
光
O2
H+
e-
ATP
ADP+Pi
NADPH(還)
NADP+(氧)
光解
五碳糖
CO2
2三碳酸
卡爾文循環
碳反應酶
固定
還原
再生
葉綠體外膜
葉綠體內膜
葉綠體基粒
葉綠體基質
細胞溶膠
3
3
6
2三碳糖
6
三碳糖
3次卡爾文循環輸出1分子三碳糖
P104
光合作用——三碳糖的去向
☆葉綠體內，三碳糖作為原料用于淀粉、蛋白質和脂質的合成。
☆大部分三碳糖運至葉綠體外，并且轉變成蔗糖，供植物體所有細胞利用。
☆三碳酸還原所得三碳糖主要去向：___________________________。
☆卡爾文循環輸出的三碳糖主要去向：____________________________。
運至葉綠體外，轉變成蔗糖，
五碳糖的再生
P104
光合作用原子移動及能量變化
原料和產物的對應關系：
O2
H2O
能量的轉化過程：
碳的轉移途徑：
CO2
三碳酸
三碳糖
光能
ATP、NADPH中活躍的化學能
有機物(CH2O)中穩定的化學能
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
葉綠體
P
水的光解產生氧氣
P99
思考
短時間內減弱光照強度/減弱CO2濃度，
NADPH、ATP、三碳酸、五碳糖的含量將如何變化
短時間內減弱光照強度：NADPH ATP 三碳酸 五碳糖
短時間內降低CO2濃度：NADPH ATP 三碳酸 五碳糖
P
即刻回顧
P103
光合色素
可見光
ATP
H2O
O2
H+、e-
吸收
光解
光反應
NADP+
NADPH
酶
ADP+Pi
碳反應
五碳糖
2三碳酸
碳反應
三碳糖合成葡萄糖等有機物
CO2
固定
還原
三碳糖
再生
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
13
12
11
14
14
類囊體膜
葉綠體基質
對比光反應和碳反應
項目 光反應 碳反應
場所
條件
時間
物質
變化
能量
變化
聯系
葉綠體類囊體膜
光、光合色素、酶
短促
光能→ATP、NADPH中活躍的化學能
葉綠體基質
酶、ATP、NADPH
較緩慢
①CO2的固定：
CO2+五碳糖 → 2個三碳酸;
②三碳酸的還原：
三碳酸+NADPH+ATP→三碳糖分子+
NADP++ADP+Pi;
③五碳糖的再生：
三碳糖分子→五碳糖
ATP、NADPH中活躍的化學能→
有機物中穩定的化學能
光反應為碳反應提供NADPH和ATP；碳反應為光反應提供ADP、Pi、NADP+，二者緊密聯系，缺一不可
2、
酶
ADP + Pi
+
能量
ATP
酶
酶
酶
NADP+ + H+ + 2 e-
酶
NADPH
3、
1、水的光解
光
4H+ + 4e- + O2
2H2O
光合速率
1.光合速率：又稱光合強度，是指一定量的植物（如一定的葉面積）在單位時間內進行多少光合作用。
進行多少光合作用的表示方法：
① 測定氣體的體積變化量（產生多少O2或消耗多少CO2）。
② 測定有機物的變化量（產生有機物的量）。
類型：表觀光合速率（凈光合速率），真正光合速率（總光合速率）
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
葉綠體
P105
區分表觀光合速率與真正光合速率
P107“小資料”，找出文字表述關鍵詞：
O2 CO2 有機物
凈光合速率
總光合速率
植物固定/
同化CO2的量
植物
吸收CO2的量
積累有機物的量
制造有機物的量
植物
產生O2的量
植物
釋放O2的量
總光合速率=凈光合速率+細胞呼吸速率
即:真正光合速率 = 表觀光合速率 + 細胞呼吸速率
P107
光合作用的影響因素
光照強度
溫度
水分
…
CO2濃度
影響因素：
6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光
葉綠體
CO2濃度
光合色素
光照
光照強度
光質
酶
水分
氣孔導度
內因
外因
酶的種類、含量
色素的種類、含量
光照（光強、光質）
CO2濃度
溫度
礦質元素
水分
溫度
礦質元素
P107
探究光照強度對光合速率的影響
(1) 實驗假設：
(2) 實驗原理：
不同光強度 →光合速率不同→ 相同時間內釋放的氧氣的量不同→有色液滴移動的距離不同 → 光強度與光合速率的關系
分析變量
自變量:
因變量:
光照強度
氧氣的釋放速率
(3) 實驗用具：
材料：金魚藻(或黑藻)和NaHCO3溶液；
儀器：聚光燈、試管、刻度管、直尺等。
一定范圍內，金魚藻(或黑藻)光合速率隨光照強度的增加而增加。
NaHCO3溶液作為緩沖液來提供CO2
溫度、濕度、 CO2濃度、植物的用量等
無關變量:
P106
探究光照強度對光合速率的影響
(4) 操作步驟：
① 組裝如圖實驗裝置三套，編號甲、乙、丙。
② 分別向三支試管內加入等量的金魚藻(或黑
藻)和NaHCO3溶液。
③ 記錄有色液滴的起始位置。
④ 取三只100 W聚光燈，分別置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm處，一段時間后，記錄有色液滴位置。
設置不同的光照強度
組別 有色液滴移動距離
甲 最大
乙 較大
丙 最小
(5) 實驗結論：
在一定范圍內，隨著光強度不斷增加，光合作用強度也不斷增加。
P106
1. 光照強度對光合速率的影響
真正光合速率
0
A
光照強度
光飽和點：B
植物光合作用達到最強時所需的最低的光強度。
B
光飽和點
遮陰
全日照
光強度增加，光反應速率加快，從而產生的NADPH和ATP增多，使碳反應速率加快，從而加快光合作用。
P107
光照強度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
m
釋放量
CO2
光補償點：
光飽和點：
C2
植物光合作用吸收CO2和細胞呼吸釋放CO2速率相等時的光照強度。
B
1. 光照強度對光合速率的影響
P107
1. 光照強度對光合速率的影響
圖4
圖1
圖3
圖2
圖1：
黑暗時，只進行細胞呼吸
圖2：
細胞呼吸速率＞光合速率
圖3：
細胞呼吸速率=光合速率
圖4：
細胞呼吸速率＜光合速率
葉肉細胞氣體運輸情況如圖
P
1. 光強度對光合速率的影響
圖4
圖1
圖3
圖2
光照強度
0
吸收量
CO2
C2
A
B
C1
m
釋放量
CO2
B
A
B之后
A→B
P
2. 溫度對光合速率的影響
溫度
光合速率
0
A
原理：溫度主要通過影響與光合作用有關酶的活性，進而影響光合速率
農業生產啟示：①適時播種；②溫室栽培植物時，白天應適當提高溫度，晚上適當降低溫度。
P107
3. CO2對光合速率的影響
空氣中CO2含量約為0.035%，而植物光合所需的最適濃度為1%，在到達這個濃度前，光合速率會隨CO2濃度增高而增高。
CO2濃度
光合速率
0
a
b
b、B：
CO2飽和點
a、A：
CO2補償點
農業生產啟示：溫室栽培植物時注意通風，適當提高室內CO2濃度。
P107
思考
下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析回答：為什么12時左右的光合作用強度明顯減弱？
12時左右的溫度很高，植物蒸騰作用加快，植物氣孔關閉以避免水分過多喪失，此時二氧化碳供應減少，光合作用減弱。
-----植物的午休現象
4. 水分對光合速率的影響
農業生產啟示：合理澆灌。
水是光合作用的原料和產物；
缺水時，植物氣孔關閉，間接影響二氧化碳進入葉肉細胞；
缺水時，葉片淀粉水解減弱使得糖類堆積，光合產物輸出緩慢。
因此，植物體缺少水分會使光合速率下降。
5. 必需礦質元素對光合速率的影響
農業生產啟示：合理施用多種類型化肥。
① N：是各種酶、ATP和NADPH的重要組成元素。 ② P：是葉綠體膜、ATP和NADPH的重要組成元素。 ③ K：影響糖類的合成和運輸。 ④ Mg：是葉綠素的重要組成元素。
為何后段光合速率會下降？
土壤溶液濃度過高，使植物失水，從而導致光合速率下降。-------燒苗現象
多因素影響
①P點時限制光合速率的因素：
隨該因素的不斷增強，光合速率不斷提高；
②Q點時限制光合速率的因素：
橫坐標所示因素不再是影響光合速率的主要環境因素。
橫坐標所示因素
其他環境因素
課堂小結
課堂小結
隨堂習題
1．光合作用實現了生態系統中有機物的生產，下列對光合作用生產有機物過程的敘述，錯誤的是(　　)
A．光反應和碳反應都是吸能過程
B．碳反應不需要光的直接參與，但是需要光反應的支持
C．光反應的產物是O2、NADPH和e－
D．光合作用實現了固定太陽能并將CO2還原為糖的過程
C
隨堂習題
2．下圖為光合作用過程的圖解(Ⅰ、Ⅱ表示場所，a、b表示物質)。下列有關分析正確的是(　　)
A. 物質a表示[H](NADPH)和ATP
B．Ⅰ處反應需五碳糖參與
C．Ⅱ表示葉綠體基質
D．Ⅰ、Ⅱ處均含有光合色素
C
隨堂習題
3. 溫度是影響光合作用的重要環境因素，下列關于溫度對光合作用影響的敘述，不正確的是（ ）
A.溫度對光合作用的影響是通過影響酶的活性實現的
B.溫度降到0℃仍有植物進行光合作用
C.溫度對不同植物的光合速率影響不同
D.溫度影響碳反應，對光反應沒有影響
D

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