《能量之源——光与光合作用》PPT课件.ppt

CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体糖类糖类绿色植物通过叶绿体，利用光能，把绿色植物通过叶绿体，利用光能，把COCO2 2和和H H2 2O O转化成储存能量的有机物，并释放出转化成储存能量的有机物，并释放出O O2 2的过程。的过程。反应物、条件、反应物、条件、场所、生成物场所、生成物将无机物转换成有机物，将光能转化为稳定的化将无机物转换成有机物，将光能转化为稳定的化学能学能 1二、光合作用的过程二、光合作用的过程光反应：光反应：暗反应：暗反应：1 1、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2H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光、色素、酶光、色素、酶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：H2O H +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应使用供暗反应使用光能光能2、光反应阶段、光反应阶段3CO2 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H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH糖类糖类卡尔文循环卡尔文循环3 3、暗反应阶段、暗反应阶段叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶43、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)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糖类糖类ATPH叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶C3的的还原还原5色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+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：6 联系联系4、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、酶不需光、酶、不需光、酶、H、ATP叶绿体叶绿体类囊体薄膜类囊体薄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。75 5、光合作用反应式及元素去向、光合作用反应式及元素去向8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H H2 2O OB BA AC CD DE+PiE+PiF FG GCOCO2 2J JH HI I2 2水水HH 基质基质用作还原剂，还原用作还原剂，还原C C3 3ATPATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应HH和和ATPATP色素色素C C5 5化合物化合物C C3 3化合物化合物糖类糖类9三、光反应和暗反应中三、光反应和暗反应中C3C3、C5C5、ATPATP和和CO2CO2之间的之间的转化关系转化关系(1)(1)停止光照、停止光照、CO2CO2供应不变：供应不变：短时短时间内间内C3：C5：ATP：ADP：增加增加减少减少减少减少增加增加10(2)(2)停止停止CO2CO2供应、光照不变：供应、光照不变：短时短时间内间内C3：C5：ATP：ADP：减少减少增加增加增加增加减少减少11突然增强光照，突然增强光照，CO2CO2供应不变时：供应不变时：短时间内，短时间内，ATP ATP ，ADP ADP ，C3 C3 ，C5 C5 突然增加突然增加CO2CO2供应，光照不变：供应，光照不变：短时间内，短时间内，ATP ATP ，ADP ADP ，C3 C3 ，C5 C5 12例：在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行例：在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中取样分析，在短时间内叶绿体中C3和和C5化合物含量化合物含量的变化是（的变化是（）A.C3A.C3和和C5C5都迅速减少都迅速减少 B.C3B.C3和和C5C5都迅速增加都迅速增加C.C3C.C3迅速增加，迅速增加，C5C5迅速减少迅速减少D.C3D.C3迅速减少，迅速减少，C5C5迅速增加迅速增加C13四、影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用四、影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用（一）内部因素对光合作用速率的影响（一）内部因素对光合作用速率的影响应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。茁壮成长。1 1同一植物的不同生长发育阶段同一植物的不同生长发育阶段曲线分析：在外界条件相同的曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开依次是幼苗期、营养生长期、开花期。花期。14应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶使蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低及茎叶使蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。其细胞呼吸消耗的有机物。2 2同一叶片的不同生长发育时期同一叶片的不同生长发育时期曲线分析：随幼叶发育为壮叶，曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率叶绿素含量不断增加，光合速率增大；老叶内叶绿素被破坏，增大；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。光合速率随之下降。15光质：光质：由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，由于色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少，故吸收绿光最少，故不同波长的光对光合作用的影响不不同波长的光对光合作用的影响不一样，一样，建温室时，选用无色透明的玻璃建温室时，选用无色透明的玻璃(或塑料薄膜或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。做顶棚，能提高光能利用率。（二）外界因素对光合作用的影响（二）外界因素对光合作用的影响1 1光照光照光合作用的动力光合作用的动力光照时间：光照时间：光照时间越长，产生的光合产物越多。光照时间越长，产生的光合产物越多。光照强度：光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。可提高光合作用速率。162024/3/19 周二17B B点，光合作用强度细胞呼吸强度，点，光合作用强度细胞呼吸强度，B B点对应的光点对应的光照强度称为光补偿点。照强度称为光补偿点。.曲线分析：曲线分析：A A点光照强度为点光照强度为0 0，此时只进，此时只进行细胞呼吸，释放行细胞呼吸，释放COCO2 2量表示量表示此时的呼吸强度。此时的呼吸强度。ABAB段表明光照强度加强，光段表明光照强度加强，光合作用增强强，但光合作用合作用增强强，但光合作用强度仍小于呼吸作用强度；强度仍小于呼吸作用强度；BCBC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到断加强，到C C点以上不再加强了。点以上不再加强了。C C点对应的光照强度称为光饱和点，光合作用强度达到点对应的光照强度称为光饱和点，光合作用强度达到最大最大18.应用：应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带如图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。有关。阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物19.外界条件变化时，外界条件变化时，CO2(CO2(光光)补偿点移动规律：补偿点移动规律：呼吸速率增加，呼吸速率增加，CO2(CO2(光光)补偿点应右移；补偿点应右移；呼吸速率减小，呼吸速率减小，CO2(CO2(光光)补偿点应左移。补偿点应左移。呼吸速率基本不变，呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降时，条件的改变使光合速率下降时，CO2(CO2(光光)补偿点右移；补偿点右移；条件的改变使光合速率上升时，条件的改变使光合速率上升时，CO2(CO2(光光)补偿点左移。补偿点左移。202 2CO2CO2浓度浓度.曲线分析：曲线分析：图图1 1中中A A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的COCO2 2浓度，即浓度，即COCO2 2补偿点；补偿点；图图2 2中的中的AA点表示进行光合作用所需点表示进行光合作用所需COCO2 2的最低浓度。的最低浓度。两图中的两图中的B B和和BB点都表示点都表示COCO2 2饱和点，两图都表示在饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随一定范围内，光合作用速率随COCO2 2浓度增加而增大。浓度增加而增大。.应用：应用：大田要大田要“正其行，通其风正其行，通其风”，多施有机肥；，多施有机肥；温室内可适当补充温室内可适当补充CO2CO2，即适当提高，即适当提高CO2CO2浓度可提高农浓度可提高农作物产量。作物产量。213 3光照面积光照面积.曲线分析：曲线分析：OAOA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大；断增大；A A点为光合作用面积的饱和点；点为光合作用面积的饱和点；随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。有很多叶被遮挡，光照不足。22OBOB段表明干物质量随光合段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于作用增加而增加，而由于A A点以后光合作用强度不再增点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量增加，呼吸量(OC(OC段段)不断增不断增加，所以干物质积累量不断加，所以干物质积累量不断降低降低(BC(BC段段)。.应用：应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。234 4必需矿质元素必需矿质元素.曲线分析：曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。.应用：应用：在农业生产上，在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。作物的光能利用率。245 5、温度、温度.曲线分析：曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。的活性而影响光合作用速率。.应用：应用：冬天，温室栽培冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。证植物有机物的积累。25(三三)多因子变量对光合作用速率的影响多因子变量对光合作用速率的影响.曲线分析：曲线分析：P P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到当到Q Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。示中的其他因子的方法。.应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的也可同时充入适量的COCO2 2，进一步提高光合速率，当温，进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和度适宜时，要适当提高光照强度和COCO2 2浓度以提高光合浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、速率。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加调节温度或增加COCO2 2浓度等来充分提高光合速率，以达浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。到增产的目的。26五、有关光合作用的坐标曲线题五、有关光合作用的坐标曲线题 首先要明确纵坐标和横坐标的含义，其次要注意对首先要明确纵坐标和横坐标的含义，其次要注意对“四点三趋势四点三趋势”(起点、折点、交点和终点以及升、起点、折点、交点和终点以及升、平、降三种变化趋势平、降三种变化趋势)的生物学意义的分析。的生物学意义的分析。1 1净光合速率和真正光合速率净光合速率和真正光合速率(1)(1)净光合速率：常用一定时间内净光合速率：常用一定时间内O O2 2释放量、释放量、COCO2 2吸收量吸收量或有机物积累量表示。或有机物积累量表示。(2)(2)真正光合速率：常用一定时间内真正光合速率：常用一定时间内O O2 2产生量、产生量、COCO2 2固定固定量或有机物产生量表示。量或有机物产生量表示。(3)(3)真正光合速率净光合速率呼吸速率真正光合速率净光合速率呼吸速率272 2光合速率与呼吸速率的关系光合速率与呼吸速率的关系(1)(1)曲线曲线28(2)(2)一昼夜有机物的积累量一昼夜有机物的积累量(用用COCO2 2量表示量表示)可用下式表示：可用下式表示：积累量白天从外界吸收的积累量白天从外界吸收的COCO2 2量晚上呼吸释放的量晚上呼吸释放的COCO2 2量。量。291 1、某植株在黑暗处每小时释放、某植株在黑暗处每小时释放0.02 mol CO0.02 mol CO2 2，而在光，而在光照强度为照强度为a a的光照条件下的光照条件下(其他条件不变其他条件不变)，每小时吸，每小时吸收收0.06 mol CO0.06 mol CO2 2，若在光照强度为，若在光照强度为1/2a1/2a的光照下，光的光照下，光合速度减半，则每小时吸收合速度减半，则每小时吸收COCO2 2的量为的量为 ()A A0 mol0 mol B B0.02 mol 0.02 mol C C0.03 mol D0.03 mol D0.04 mol0.04 mol解析：解析：光照强度为光照强度为a a时，实际光合作用每小时消耗的时，实际光合作用每小时消耗的COCO2 2为为0.08 mol0.08 mol；光照强度为；光照强度为1/2a1/2a时，光合作用每小时消耗时，光合作用每小时消耗的的COCO2 2为为0.04 mol0.04 mol，有，有0.02 mol0.02 mol是细胞呼吸提供，需从是细胞呼吸提供，需从外界吸收外界吸收0.02 mol0.02 mol。B302 2、如右图所示为光照强度对植物光合作用的影响。下列有、如右图所示为光照强度对植物光合作用的影响。下列有关曲线的相关叙述中，错误的是关曲线的相关叙述中，错误的是()A Ab b代表光下植物干物质积累量代表光下植物干物质积累量B Ba a的大小与外界温度密切相关的大小与外界温度密切相关C Cn n点之后植物吸收点之后植物吸收CO2CO2的量不再增加与叶绿体中酶数量等的量不再增加与叶绿体中酶数量等 有关有关D D若植物长期处于光照强度为若植物长期处于光照强度为m m的自然环境中，植物仍能生的自然环境中，植物仍能生长长D313 3、某校生物兴趣小组在玻璃温室里进行植物栽培实验。、某校生物兴趣小组在玻璃温室里进行植物栽培实验。他们对室内空气中的他们对室内空气中的CO2CO2含量进行了含量进行了24 h24 h测定，并根据数测定，并根据数据绘制成如图曲线。请问图中表示光合速率等于呼吸速率据绘制成如图曲线。请问图中表示光合速率等于呼吸速率的点是的点是()A Aa a、b Bb Bb b、c Cc Ca a、c Dc Da a、d d解析：解析：a ab b、c cd d测得温室里测得温室里CO2CO2含量上升，是由于呼吸作含量上升，是由于呼吸作用大于光合作用。用大于光合作用。b bc c测得测得CO2CO2含量下降，是由于呼吸作用含量下降，是由于呼吸作用小于光合作用。小于光合作用。b b、c c两点光合速率等于呼吸速率两点光合速率等于呼吸速率B322024/3/19 周二33