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光反應(yīng)碳反應(yīng)環(huán)境因素影響光合第一頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光太陽(yáng)光太陽(yáng)光第二頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日波長(zhǎng)/nm對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收值吸收光譜各種色素對(duì)光的吸收情況不同,可根據(jù)色素的吸收光譜來(lái)分析綠葉中色素的種類。葉綠素a葉綠素b類胡蘿卜素第三頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日葉綠體色素吸收可見的太陽(yáng)光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光第四頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日一、光合作用的過程多種酶ADP+PiATP酶色素分子可見光吸收2H2OO2NADPH光解C52C3CO2固定光反應(yīng)還原(CH2O)+H2O能酶碳反應(yīng)第五頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日第一階段:第二階段:光反應(yīng)碳反應(yīng)根據(jù)上圖回答光合作用的兩個(gè)階段的場(chǎng)所、反應(yīng)物和生成物。場(chǎng)所:葉綠體類囊體膜反應(yīng)物:氧氣、ATP、NADPH生成物:水葉綠體基質(zhì)CO2
、ATP、NADPH糖類等有機(jī)物場(chǎng)所:反應(yīng)物:生成物:第六頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日能量變化:H2O2H++1/2O2+2e-光1.光反應(yīng)場(chǎng)所:葉綠體類囊體膜條件:光、酶、水、色素(光系統(tǒng)Ⅰ和光系統(tǒng)Ⅱ)物質(zhì)變化:ADP+PiATP酶+電能NADP++H++2e-NADPH酶光能電能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能第七頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日2.碳反應(yīng)場(chǎng)所:葉綠體基質(zhì)(1)CO2的固定(2)三碳分子的還原(3)五碳分子的再生三碳糖運(yùn)至葉綠體外第八頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日物質(zhì)變化:能量變化:條件:ATP、NADPH、CO2、酶ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能3CO2+3C5NADPHNADP+ATPADP+Pi6三碳糖1三碳糖5三碳糖6C3有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能(三碳糖磷酸)(三碳分子)葉綠體內(nèi)葉綠體外淀粉等蔗糖第九頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日第十頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日梅爾文·卡爾文1961年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者,通過化學(xué)分析,闡明光合作用中碳化合物的合成過程,即發(fā)現(xiàn)卡爾文循環(huán)。第十一頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日光反應(yīng)碳反應(yīng)場(chǎng)所條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體基粒類囊體膜上葉綠體基質(zhì)光、水、色素和酶CO2、ATP、NADPH和酶光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成三碳糖中穩(wěn)定的化學(xué)能光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供NADPH和ATP水的光解、釋放O2CO2的固定、三碳糖的還原、RuBP的再生合成ATP、NADPH碳反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+
、ADP、Pi光反應(yīng)和碳反應(yīng)的比較第十二頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日二、影響光合速率的環(huán)境因素第十三頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日光合速率:又稱光合強(qiáng)度,是指一定量的植物(如一定葉面積)在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多少光合作用(如釋放多少氧氣、消耗多少二氧化碳)。
6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2原料條件產(chǎn)物怎樣才能提高光合速率?CO2濃度
水分
光照
礦質(zhì)元素
溫度第十四頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日1.光照強(qiáng)度B:光補(bǔ)償點(diǎn)C2:光飽和點(diǎn)光照強(qiáng)度0吸收量CO2C2ABC1cabb(總光合量)=a(凈光合量)+c(呼吸作用)光補(bǔ)償點(diǎn):光合作用吸收的CO2和呼吸放出的CO2相等時(shí)的光照強(qiáng)度。光飽和點(diǎn):光合作用達(dá)到最強(qiáng)時(shí)所需的最低的光照強(qiáng)度。第十五頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日2.溫度(1)光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的,溫度直接影響酶的活性;(2)B點(diǎn)表示:此溫度條件下,光合速率最高;(3)BC段表示:超過最適溫度,光合速率隨溫度升高而下降。
一定范圍內(nèi)提高溫度可以提高酶的活性,加快反應(yīng)速率。光合速率溫度O1020304050ABC第十六頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日
將生長(zhǎng)狀況相同的水稻幼苗分成若干組,分別置于不同日溫和夜溫下生長(zhǎng),其他條件相同且適宜。一段時(shí)間后測(cè)定統(tǒng)計(jì)每組幼苗的平均高度,結(jié)果如下:日溫(℃)夜溫(℃)11172330—33.2cm19.9cm2330.7cm24.9cm15.8cm1716.8cm10.9cm—
溫室栽培中,白天可適當(dāng)提高溫度,夜間適當(dāng)降低溫度,適當(dāng)提高晝夜溫差,從而提高作物產(chǎn)量(有機(jī)物積累量)。第十七頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日分析:CO2濃度是如何影響光合作用速率的?二氧化碳含量很低時(shí),綠色植物不能制造有機(jī)物,隨著CO2濃度的增加,光合作用加強(qiáng),但達(dá)到一定值后,光合作用強(qiáng)度不再隨CO2濃度的增加而加強(qiáng)。3.CO2濃度光合作用的強(qiáng)度二氧化碳的含量第十八頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日(1)如何提高農(nóng)田和溫室中的CO2含量?CO2濃度在A以內(nèi)時(shí),光合速率會(huì)隨CO2濃度增加而增加。(2)請(qǐng)?jiān)趫D上畫出更弱光照強(qiáng)度下光合速率的曲線。CO2濃度光合速率0AB答案:(1)農(nóng)田的農(nóng)作物應(yīng)確保良好通風(fēng)透光和增施有機(jī)肥。溫室中可增施有機(jī)肥或使用CO2發(fā)生器等。第十九頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日H2O是光合作用的原料。在一定范圍內(nèi),H20越多,光合速率越快,但到達(dá)A點(diǎn)時(shí),即H2O達(dá)到飽和時(shí),光合速率不再增加。4.H2O光合速率含水量OA第二十頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日N:酶及NADPH和ATP的重要組分P:磷脂、NADPH和ATP的重要組分;維持葉綠體的正常結(jié)構(gòu)和功能Mg:葉綠素的重要組成成分5.礦質(zhì)元素第二十一頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日綜合因素和主要因素光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度對(duì)光合作用的影響是綜合性的,但在某些情況下會(huì)有一個(gè)起限制性作用的主要因素。如:夏季早晨和正午光合作用下降,主要因素分別是光照強(qiáng)度、CO2濃度等。第二十二頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日QQQ30℃20℃10℃第二十三頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日【例2】(2013?重慶高考)下圖是水生植物黑藻在光照等環(huán)境因素影響下光合速率變化的示意圖。下列有關(guān)敘述,正確的是(
)D第二十四頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日A.t1→t2,葉綠體類囊體膜上的色素吸收光能增加,基質(zhì)中水光解加快、O2釋放增多B.t2→t3,暗反應(yīng)(碳反應(yīng))限制光合作用。若在t2時(shí)刻增加光照,光合速率將再提高C.t3→t4,光照強(qiáng)度不變,光合速率的提高是由于光反應(yīng)速率不變、暗反應(yīng)增強(qiáng)的結(jié)果D.t4后短暫時(shí)間內(nèi),葉綠體中ADP和Pi含量升高,C3化合物還原后的直接產(chǎn)物含量降低第二十五頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日【解題關(guān)鍵】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)理解圖中條件的變化對(duì)光合作用的影響。光照主要影響光反應(yīng)階段,CO2主要影響暗反應(yīng)階段。(2)理解光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間的區(qū)別和聯(lián)系。光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供[H]和ATP,暗反應(yīng)同時(shí)為光反應(yīng)提供ADP和Pi。第二十六頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日【解析】本題以坐標(biāo)圖為信息載體,考查光照、溫度、CO2濃度對(duì)光合作用的影響及光合作用的過程。水的光解、O2釋放發(fā)生在葉綠體類囊體膜上,而不是葉綠體基質(zhì),A項(xiàng)錯(cuò)誤;t2→t3,限制光合速率的因素為CO2濃度,此時(shí)光照充足且恒定(即達(dá)到光飽和),若增加光照,光合速率不會(huì)提高,B項(xiàng)錯(cuò)誤;第二十七頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日t3→t4,暗反應(yīng)增強(qiáng),一定程度上加快ATP和ADP的轉(zhuǎn)化,同時(shí)促進(jìn)了光反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;突然停止光照,光反應(yīng)停止,類囊體膜上ATP合成受阻,ATP含量減少,ADP和Pi含量升高,被還原的C3化合物減少,直接產(chǎn)物糖類、C5含量降低,D項(xiàng)正確。第二十八頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日葉綠體中的色素H2ONADPHATPADP+Pi水的光解O22C3C5三碳糖CO2還原固定再生多種酶參加催化光反應(yīng)碳反應(yīng)光第二十九頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日1.下圖為光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度之間關(guān)系的曲線,光照強(qiáng)度在B點(diǎn)時(shí),限制光合作用強(qiáng)度進(jìn)一步升高的因素是()①光照強(qiáng)度②CO2濃度③溫度④水分A.②③B.③④C.①② D.②④A光照強(qiáng)度AB光合作用強(qiáng)度第三十頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日【解析】B點(diǎn)表示光合作用的光飽和點(diǎn),超過B點(diǎn)的光照強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度不再增加,此時(shí)的光照強(qiáng)度不再是限制光合作用強(qiáng)度的因素,而CO2濃度、溫度都可以限制光合作用,一般情況下植物不會(huì)因水影響光合作用的。第三十一頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日2.溫度是影響光合作用的重要環(huán)境因素,下列關(guān)于溫度對(duì)光合作用影響的敘述,不正確的是()A.溫度對(duì)光合作用的影響是通過影響酶的活性實(shí)現(xiàn)的B.溫度降到0℃仍有植物進(jìn)行光合作用C.溫度對(duì)不同植物的光合速率影響不同D.溫度影響碳反應(yīng)對(duì)光反應(yīng)沒有影響D第三十二頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日【解析】酶的活性受溫度影響,光合作用是一種酶促反應(yīng),因此,溫度對(duì)光合作用的影響是通過影響酶活性實(shí)現(xiàn)的。一些常綠樹種,如松類,在冬天低溫環(huán)境中也可以進(jìn)行光合作用。不同植物由于酶的不同,其最適溫度也有差異,因此溫度對(duì)不同植物的光合速率的影響不同。無(wú)論是光反應(yīng)還是碳反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的,因此,溫度對(duì)光合作用的光反應(yīng)和碳反應(yīng)都有影響。第三十三頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日3.已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃,30℃,如圖曲線表示該植物在30℃時(shí)光合作用強(qiáng)度(用CO2量表示)與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到25℃,從理論上講,圖中相應(yīng)點(diǎn)的移動(dòng)分別是()A.a上移,b左移,m值增加B.a不移,b左移,m值不變C.a上移,b右移,m值下降D.a下移,b不移,m值上升A光合作用強(qiáng)度mOab光照強(qiáng)度第三十四頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日4.下列有關(guān)葉綠體及光合作用的敘述,正確的是()A.破壞葉綠體外膜后,O2不能產(chǎn)生B.植物生長(zhǎng)過程中,葉綠體內(nèi)各種色素的比例保持不變C.與夏季相比,植物在冬季光合作用速率低的主要原因是光照時(shí)間縮短D.離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后,可完成碳反應(yīng)D第三十五頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日【解析】A項(xiàng),葉綠體類囊體膜上產(chǎn)生O2,而不是外膜;B項(xiàng),不同季節(jié)各色素的比例不同,秋季葉綠素少而胡蘿卜素和葉黃素多;C項(xiàng),影響光合作用速率的因素有光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度等,與夏季相比,冬季溫度低是光合作用速率低的主要原因;D項(xiàng),碳反應(yīng)不僅需要CO2,還需要光反應(yīng)提供ATP、NADPH,只要離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2,就可以完成碳反應(yīng)。第三十六頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28日5.如圖是改變光照和CO2濃度后與光合作用有關(guān)的RuBP和三碳分子在細(xì)胞內(nèi)的變化曲線。請(qǐng)回答:O時(shí)間O時(shí)間物質(zhì)含量物質(zhì)含量光1%CO20.03%CO2暗abab第三十七頁(yè),共三十八頁(yè),2022年,8月28
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