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文檔簡介
一輪復(fù)習(xí)必修一分子與細(xì)胞細(xì)胞各種化合物復(fù)雜結(jié)構(gòu)代謝活動生命進(jìn)程構(gòu)成具有進(jìn)行發(fā)展第九講
光合作用的原理和影響因素及應(yīng)用1.活動:提取和分離綠葉中的色素。2.知道光合作用的場所葉綠體的結(jié)構(gòu)。3.說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量,這些能量在二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘桥c氧氣的過程中,轉(zhuǎn)換并儲存為糖分子中的化學(xué)能。4.說明光合作用的基本過程。5.探究光照強(qiáng)度、CO2濃度等對光合作用強(qiáng)度的影響;關(guān)注光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活的聯(lián)系。復(fù)習(xí)目標(biāo)要求概念圖概念圖概念圖主要考點
必備知識考點一綠葉中色素的提取和分離、光合場所考點二探索光合作用原理的部分實驗和光合作用的過程
考點三探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響因素及其應(yīng)用考點一綠葉中色素的提取和分離、光合場所
白化苗由于不能形成葉綠素,無法進(jìn)行光合作用,待種子中貯存的養(yǎng)分耗盡就會死亡??梢?,葉片中的色素與光能的捕獲有關(guān)。綠葉中有哪些色素呢?玉米(白化苗)玉米(正常苗)
一、實驗原理1.提取原理2.分離原理無水乙醇可以用體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇加入適量無水碳酸鈉來替代。用
提取色素(色素能溶解在有機(jī)溶劑中)。用
分離色素。層析液
綠葉中的色素在層析液中的溶解度不同,溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快;反之則慢。這樣,綠葉中色素就會隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分開。
紙層析法分離的方法:新鮮的綠葉(如菠菜的綠葉:色素含量高)、干燥的定性濾紙、研缽、無水乙醇、層析液、二氧化硅、碳酸鈣等。二、材料用具1.提取綠葉中的色素2.分離色素3.觀察與記錄(1)制備濾紙條
(2)畫濾液細(xì)線(3)分離綠葉中的色素三、方法步驟12①稱取5g的綠葉,剪碎,放入研缽中。②放入少許二氧化硅和碳酸鈣,再放入10mL
無水乙醇,迅速、充分地研磨。SiO2CaCO3無水乙醇訊速充分作用作用作用作用作用防止乙醇揮發(fā)有助于研磨充分防止色素被破壞溶解、提取色素葉綠體能夠被充分破壞,使得色素能充分被釋放出來1.提取綠葉中的色素1234③將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。④將濾液收集到試管中,及時用棉塞將試管口塞嚴(yán)。用單層尼龍布過濾,過濾葉脈及二氧化硅等并且不吸附色素。盛放濾液的試管用橡膠塞塞緊,防止無水乙醇的揮發(fā)。1.提取綠葉中的色素(1)制備濾紙條干燥的定性濾紙為什么要剪去兩角?避免層析液在邊緣擴(kuò)散過快(邊緣效應(yīng)),使其同步到達(dá)細(xì)線1cm鉛筆線剪去兩角2.分離色素——紙層析法(2)畫濾液細(xì)線為了積累更多的色素使分離色素帶更明顯。
用毛細(xì)吸管吸取少量濾液,沿鉛筆線畫一條細(xì)線(可將濾液倒入培養(yǎng)皿,再用蓋玻片蘸取濾液,在橫線處按壓出均勻的細(xì)線)?!镒⒁猓杭?xì)齊直,待濾液干后,再畫一兩次。2.分離色素——紙層析法(3)分離色素防止色素溶解在層析液中為何要蓋上培養(yǎng)皿?防止層析液揮發(fā),因其易揮發(fā)且有毒。插濾紙條層析液培養(yǎng)皿將適量的層析液倒入燒杯中,將濾紙條(有濾液細(xì)線的一端朝下)插入層析液(細(xì)線不能浸入)中,觀察色素帶及其顏色并記錄。2.分離色素——紙層析法0.5秒延遲符,無意義,可刪除.葉綠素類胡蘿卜素(含量約3/4)(含量約1/4)葉綠素a(藍(lán)綠色)葉綠素b(黃綠色)胡蘿卜素(橙黃色)葉黃素(黃色)色素含量(色素帶寬度):葉綠素a>葉綠素b>葉黃素>胡蘿卜素溶解度(擴(kuò)散速度):胡蘿卜素>葉黃素>葉綠素a>葉綠素b距離最遠(yuǎn):距離最近:葉黃素和胡蘿卜素葉綠素a和葉綠素b胡黃ab向前走3.觀察與記錄胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b色素種類色素含量色素帶寬度
溶解度擴(kuò)散速度胡蘿卜素
葉黃素
葉綠素a
葉綠素b
最窄較窄最寬較寬最少較少最多較多最高較高較低最低最快較快較慢最慢色素的功能:吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能色素的顏色是由其反射的光所決定3.觀察與記錄(1)收集到的濾液綠色過淺的原因分析a.未加石英砂(二氧化硅),研磨不充分。b.使用放置數(shù)天的菠菜葉,濾液色素(葉綠素)太少。c.一次加入大量的無水乙醇提取濃度太低(正確做法:分次加入少量無水乙醇提取色素)。d.未加碳酸鈣或加入過少,色素分子被破壞。1.綠葉中色素提取和分離實驗異?,F(xiàn)象分析
四、實驗分析(4)濾紙條只呈現(xiàn)胡蘿卜素、葉黃素色素帶:沒經(jīng)干燥處理,濾液線不能達(dá)到細(xì)、齊的要求,使色素擴(kuò)散不一致造成的。a.忘記畫濾液細(xì)線。b.濾液細(xì)線接觸到層析液,且時間較長,色素全部
溶解到層析液中。忘記加碳酸鈣導(dǎo)致葉綠素被破壞或所用葉片為“黃葉”。(2)濾紙條色素帶重疊:(3)濾紙條看不到色素帶四、實驗分析陽光是由不同波長的光組合成的復(fù)合光,在穿過三棱鏡時,不同波長的光會分散開,形成不同顏色的光帶,稱為光譜。五、光合色素的吸收光譜色素的吸收光譜實驗結(jié)果A.葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光B.葉綠素a和葉綠素b的吸收峰值不同C.類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光,不吸收紅光P一99,學(xué)科交叉:葉綠體中的色素只吸收
,
而對紅外光和紫外光等不吸收??梢姽馕?、光合色素的吸收光譜—結(jié)果恩格爾曼實驗——示意圖
1881年,德國科學(xué)家恩格爾曼(T.Engelmann,1843-1909)做了這樣的實驗。水綿(葉綠體呈螺旋帶狀分布)
色素吸收用于光合作用的光都是
,吸收藍(lán)紫光最多,紅光次之,綠光最少??梢姽饪梢姽獾牟ㄩL是400-760nm五、光合色素的吸收光譜—實驗驗證吸收、傳遞(四種色素)、轉(zhuǎn)化(只有少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a)光能葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg胡蘿卜素:C40H56葉黃素:C40H56O2六、光合色素的功能(1)光照
光照是影響葉綠素合成的主要因素,植物在黑暗中一般不能合成葉綠素,因而葉片發(fā)黃。(2)溫度
溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性,進(jìn)而影響葉綠素的合成;另外,低溫時葉綠素分子易被破壞,因而秋天葉片變黃。(3)礦質(zhì)元素
葉綠素中含N、Mg等礦質(zhì)元素,若缺乏將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成,老葉先變黃;Fe是葉綠素合成過程中某些酶的輔助成分,缺Fe也會導(dǎo)致葉綠素合成受阻,幼葉先變黃。小結(jié)1:光合色素—影響葉綠素合成的三大因素比較項目光合色素細(xì)胞液色素存在部位葉綠體液泡溶解性脂溶性水溶性代表種類類胡蘿卜素和葉綠素花青素顏色橙黃、黃、綠紅、藍(lán)、紫顏色變化不隨pH改變變化顏色隨pH改變變化顏色紅莧菜:炒菜菜湯出色,因為是水溶性的花青素。胡蘿卜:炒菜菜湯不出色,因為是脂溶性的胡蘿卜素。小結(jié)2:植物色素
秋季,葉片的葉綠素分子在低溫下易被破壞,而類胡蘿卜素較穩(wěn)定,所以顯出類胡蘿卜素的顏色。銀杏的葉秋季為什么變黃了?秋天楓葉變紅色的原因是什么?
秋天降溫時,植物體為適應(yīng)寒冷環(huán)境,體內(nèi)積累了較多的可溶性糖,有利于形成紅色的花青素,而葉綠素因寒冷逐漸降解,葉片呈現(xiàn)紅色。葉片呈綠色?
正常葉片的葉綠素和類胡蘿卜素的比例為3∶1,且對綠光吸收最少,所以正常葉片總是呈現(xiàn)綠色。小結(jié)2:植物色素1.用這種方法有什么好處?不同
顏色的光照對植物的光合作用
會有什么影響?2.為什么不使用綠色的塑料薄膜
或補(bǔ)充綠色光源?選無色透明的塑料薄膜,為了讓各種波長的太陽光都穿過塑料薄膜,即讓植物吸收更多的光能;大棚內(nèi)照明燈在功率相同的情況下,最好選紅光和藍(lán)紫光。紅光是長波更容易被吸收。習(xí)題鞏固1.如圖表示某同學(xué)做“綠葉中色素的提取和分離”實驗的改進(jìn)裝置,下列與之有關(guān)的敘述中,錯誤的是(
)A.應(yīng)向培養(yǎng)皿中倒入層析液B.應(yīng)將濾液滴在b處,而不能滴在a處C.實驗結(jié)果應(yīng)是得到四個不同顏色的同心圓D.實驗得到的若干個同心圓中,最大的一個圓呈橙黃色B教材深挖:新教材P一101,拓展應(yīng)用1
海洋中的藻類,習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻、紅藻,它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象是如何造成的?教材深挖:新教材P一101,拓展應(yīng)用1藻類色素種類含量最多的色素綠藻葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素、葉黃素葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,反射綠光褐藻葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、6種葉黃素某種葉黃素主要吸收綠光藍(lán)紫光,反射紅黃光紅藻葉綠素a、葉綠素d、胡蘿卜素、葉黃素、藻紅素、藻藍(lán)素藻紅素主要吸收藍(lán)紫光,反射紅光擴(kuò)展:藻類都必須含有的光合色素是葉綠素a,因為葉綠色a是轉(zhuǎn)化光能的色素。其他色素主要是吸收和傳遞光能。教材深挖:新教材P一101,拓展應(yīng)用1藻類含量最多的色素水層及主要存在的光綠藻葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光,反射綠光淺水層:存在紅光和藍(lán)紫光。褐藻某種葉黃素主要吸收綠光和藍(lán)紫光,反射紅黃光中水層:存在綠光、藍(lán)紫光紅藻藻紅素主要吸收藍(lán)紫光,反射紅光深水層:存在藍(lán)紫光教材深挖:新教材P一101,拓展應(yīng)用1
海洋中的藻類垂直分布是海洋群落垂直結(jié)構(gòu)的體現(xiàn),有效的避免的競爭,充分利用了光能。
水對紅、橙光的吸收比對藍(lán)、綠光的吸收要多,即到達(dá)深水層的光線是短波長的光,因此,吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層,吸收藍(lán)紫光和綠光較多的褐藻分布于海水中層,吸收藍(lán)紫光較多的紅藻分布于海水的深層。這些捕獲光能的色素存在于細(xì)胞中的什么部位?綠葉中色素的提取與分離1.葉綠體的形態(tài)(光鏡下)一般呈扁平的橢球形或球形。2.葉綠體的結(jié)構(gòu)(電鏡下)外膜內(nèi)膜基質(zhì)核糖體DNA類囊體基粒光合作用的酶分布在基粒的類囊體薄膜上和基質(zhì)中。眾多的基粒和類囊體,極大得擴(kuò)展了受光面積,擴(kuò)大色素和酶的附著位點。七、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用葉綠體除了吸收光能以外,還有什么功能嗎?1.實驗者:德國科學(xué)家恩格爾曼2.實驗材料:水綿易于觀察,作為釋放氧氣的觀察指標(biāo)。
注:水綿的葉綠體呈螺旋帶狀分布,細(xì)菌為需氧菌,可以運動。八、葉綠體功能的實驗驗證3.實驗過程及現(xiàn)象
極細(xì)光束
均勻光照水綿好氧細(xì)菌極細(xì)光束照射完全曝光黑暗無空氣好氧細(xì)菌集中于葉綠體被光束照射的部位好氧細(xì)菌分布于葉綠體所有受光部位結(jié)論:葉綠體光合作用釋放氧氣,葉綠體是進(jìn)行光合作用的場所。選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境,
可排除光線和氧的干擾。八、葉綠體功能的實驗驗證三棱鏡結(jié)論:葉綠體主要吸收紅光和藍(lán)紫光恩格爾曼實驗二綜合上述兩個實驗可以得出:照射水綿好氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光的區(qū)域葉綠體主要吸收紅光與藍(lán)紫光用于光合作用放出O2。八、葉綠體功能的實驗驗證實驗分析——恩格爾曼實驗設(shè)計的巧妙之處①實驗材料的選擇:選擇水綿——具有細(xì)而長的螺旋帶狀葉綠體便于觀察。②排除干擾的方法:沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了環(huán)境中氧氣和光的干擾。③觀察指標(biāo)的設(shè)計:通過檢測需氧細(xì)菌的分布,準(zhǔn)確地判斷出釋放氧氣的部位。④實驗對照的設(shè)計:用極細(xì)的光束照射,獲得光照部位和無光照
部位的對照實驗;進(jìn)行黑暗條件下局部光照和完全暴露在光下的對照實驗,明確實驗結(jié)
果是由光照引起的。課堂小結(jié)綠葉中色素的提取和分離實驗原理實驗過程實驗結(jié)論無水乙醇,層析液葉綠素類胡蘿卜素紅光藍(lán)紫光藍(lán)紫光色素葉黃素胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b(藍(lán)綠色)(黃綠色)(橙黃色)(黃色)含量約占3/4含量約占1/4葉綠體中類囊體的薄膜位置功能吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能課堂小結(jié)捕獲光能的結(jié)構(gòu)——葉綠體1.分布:主要在葉肉細(xì)胞,少數(shù)分布在幼嫩的莖、果實中。2.形態(tài):呈扁平的橢球形或球形可根據(jù)光照強(qiáng)弱來改變自己的狀態(tài)外界光照較強(qiáng),葉綠體以側(cè)面接收光照外界光照較弱,葉綠體以正面接收光照保證接收到充分的光照,又可避免被強(qiáng)光灼傷。3.結(jié)構(gòu):葉綠體外膜內(nèi)膜基粒:由兩個以上的類囊體組成含有色素和與光反應(yīng)有關(guān)的酶基質(zhì):含多種與暗反應(yīng)有關(guān)的酶,是暗反應(yīng)的場所。透明有利于光照的透過擴(kuò)展了膜的受光的面積,擴(kuò)大色素和酶的附著位點,是光反應(yīng)的場所。一、易錯辨析1.光合作用需要的色素和酶只分布在葉綠體基粒中(
)2.沒有葉綠體的生物無法進(jìn)行光合作用(
)3.植物細(xì)胞都含有葉綠體(
)4.在真核細(xì)胞內(nèi),能進(jìn)行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中(
)××××二、填空默寫1.源于必修1P101“討論”(1)恩格爾曼在選材上有什么巧妙之處?
選擇水綿和需氧細(xì)菌,水綿的葉綠體呈螺旋帶狀,便于觀察;用需氧細(xì)菌可以確定釋放氧氣多的部位。(2)恩格爾曼在實驗設(shè)計上有什么巧妙之處?
沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾;用極細(xì)的光束照射,葉綠體上有光照多和光照少的部位,相當(dāng)于一組對比實驗;臨時裝片暴露在光下的實驗再一次驗證了實驗結(jié)果。2.(必修1P101)葉綠體是
的場所。在它內(nèi)部巨大的膜表面上,分布著許多吸收光能的
,在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中,還有許多進(jìn)行光合作用所必需的
。進(jìn)行光合作用色素分子酶二、填空默寫習(xí)題鞏固1.植物光合作用的作用光譜是通過測量光合作用對不同波長光的反應(yīng)(如O2的釋放)來繪制的。下列敘述錯誤的是(
)A.類胡蘿卜素在紅光區(qū)吸收的光能可用于光反應(yīng)中ATP的合成B.葉綠素的吸收光譜可通過測量其對不同波長光的吸收值來繪制C.光合作用的作用光譜也可用CO2的吸收速率隨光波長的變化來表示D.葉片在640~660nm波長光下釋放O2是由葉綠素參與光合作用引起的A習(xí)題鞏固2.(2021·遼寧,2)植物工廠是通過光調(diào)控和通風(fēng)控溫等措施進(jìn)行精細(xì)管理的高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),常采用無土栽培技術(shù)。下列有關(guān)敘述錯誤的是(
)A.可根據(jù)植物生長特點調(diào)控光的波長和光照強(qiáng)度B.應(yīng)保持培養(yǎng)液與植物根部細(xì)胞的細(xì)胞液濃度相同C.合理控制晝夜溫差有利于提高作物產(chǎn)量D.適時通風(fēng)可提高生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的CO2濃度B習(xí)題鞏固3..如圖是新鮮綠葉的四種光合色素在濾紙上分離的情況,以下說法正確的是()A.色素乙在濾紙上的擴(kuò)散速度最快B.提取色素時加入乙醇是為了防止葉綠素分解C.水稻在開花時節(jié),葉片中色素量是(甲+乙)<(丙+丁)D.四種色素都能溶解在層析液中,丁色素的溶解度最大D考點二探索光合作用原理的部分實驗和光合作用的過程1.光合作用的過程(示意圖)及場所2.光反應(yīng)的物質(zhì)變化和能量變化;暗反應(yīng)的物質(zhì)變化和能量變化;3.光照環(huán)境下,CO2下降,C5、C3的變化;CO2不變,光照強(qiáng)度增加,C5、C3的變化;說明光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系;4.舉例說明影響光合作用的內(nèi)部因素有哪些?在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活有哪些應(yīng)用?5.舉例說明影響光合作用的環(huán)境因素有哪些?在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活有哪些應(yīng)用?問題導(dǎo)學(xué)指綠色植物通過葉綠體,利用光能,將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機(jī)物,并且釋放出氧氣的過程。CO2+H2O(CH2O)+O2
光能葉綠體2.過程1.概念(CH2O)表示糖類3.實質(zhì)合成有機(jī)物,儲存能量。將無機(jī)物合成有機(jī)物,光能轉(zhuǎn)換為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。一、光合作用19世紀(jì)60年代,科學(xué)家總結(jié)出光合作用的反應(yīng)式。CO2+H2O(CH2O)+O2
光能葉綠體CO2O2C+H2O甲醛多個縮合糖類很多年來,人們一直以為:甲醛→糖
1928年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用,而且甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖類。二、探索光合作用原理的部分實驗——19世紀(jì)末
1931年,微生物學(xué)家尼爾(C.B.VanNiel)將細(xì)菌光合作用與綠色植物的光合作用加以比較,提出了以下光合作用的通式∶CO2+2H2A→(CH2O)+2A+H2O。
光合細(xì)菌在光下同化CO2而沒有O2的釋放,O2不是來自二氧化碳而是水。因此他第一次提出光在光合作用中的作用是將水光解。二、探索光合作用原理的部分實驗——1931年,尼爾
1937年,英國植物學(xué)家希爾(R.Hill)發(fā)現(xiàn),在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑(懸浮液中有H2O,沒有CO2),在光照下可以釋放出氧氣。希爾反應(yīng)4Fe3+
(或其他氧化劑)+2H2O4Fe2++4H++O2
光能葉綠體二、探索光合作用原理的部分實驗——1937年,希爾4Fe3+
(或其他氧化劑)+2H2O4Fe2++4H++O2
光能葉綠體1.希爾的實驗是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng)?能。因為懸浮液中沒有CO2,糖類合成時需要CO2中的碳元素。2.希爾反應(yīng)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水?不能,反應(yīng)體系中可以還存在其他氧元素供體。
希爾進(jìn)一步研究證實,植物光合作用的光反應(yīng)是氧分子的產(chǎn)生,而不是二氧化碳的還原,氧的產(chǎn)生是由于葉綠體以草酸鐵作受氫體所致,其機(jī)理與完整細(xì)胞光合放氧過程相一致。二、探索光合作用原理的部分實驗——1937年,希爾O2全部來自于H2O嗎?
相互對照,自變量為標(biāo)記物質(zhì)(H218O與C18O2),因變量為O2的相對分子質(zhì)量不同。(同位素標(biāo)記方法)(對比實驗的方法)魯賓和卡門的實驗說明:光合作用釋放的氧來自于水。二、探索光合作用原理的部分實驗——1941年,魯賓和卡門
1954年,美國阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實驗:在給葉綠體光照時發(fā)現(xiàn),當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi等物質(zhì)時,體系中就會有ATP出現(xiàn)。1957年,他發(fā)現(xiàn)這一過程總是與水的光解相伴隨。
H2OO2+2H+
+能量光照葉綠體ADP+Pi
ATPATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系二、探索光合作用原理的部分實驗——1954年,阿爾農(nóng)
1964年以后,美國科學(xué)家卡爾文用14C標(biāo)記14CO2,供小球藻進(jìn)行光合作用,探明了CO2中的C的去向,稱為卡爾文循環(huán)。同位素標(biāo)記法、顯微自顯影技術(shù)。結(jié)論:光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2
上述實驗表明,光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水,氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個化學(xué)反應(yīng),而是分階段進(jìn)行的。P103
二、探索光合作用原理的部分實驗——1964年,卡爾文根據(jù)是否需要光能,將光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)(碳反應(yīng))兩個階段。三、光合作用的過程光反應(yīng)
類囊體薄膜上的色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ條件:光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+場所:類囊體薄膜上主要產(chǎn)物:O2、ATP、NADPH三、光合作用的過程光反應(yīng)
光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng),必須有光才能進(jìn)行,這個階段叫作光反應(yīng)階段。物質(zhì)轉(zhuǎn)化水的光解:ATP的合成:H2OO2+H++e-
光色素NADPH的合成:光能能量轉(zhuǎn)變ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ADP+Pi+能量ATP+H2O酶NADP++H++e-NADPH酶三、光合作用的過程三、光合作用的過程暗反應(yīng)
ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量條件:有沒有光都可以,需多種酶、CO2、ATP、NADPH場所:葉綠體基質(zhì)中產(chǎn)物:(CH2O)、ADP、Pi、NADP+卡爾文循環(huán)(同位素標(biāo)記法)暗反應(yīng)
物質(zhì)轉(zhuǎn)化CO2的固定:C3的還原:2C3
(CH2O)+C5酶ATP、NADPH能量轉(zhuǎn)變
光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng),有沒有光都能進(jìn)行,這個階段叫作暗反應(yīng)階段。CO2+C5
2C3酶ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能三、光合作用的過程葉綠體中的色素可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能酶三、光合作用的過程葉綠體中的色素可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH酶物質(zhì)聯(lián)系:光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP,暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi和NADP+。
三、光合作用的過程1.NADPH和ATP的移動途徑是什么?從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。2.NADP+和ADP的移動途徑呢?從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。3.水分解為氧和H+的同時,被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞,可用
于NADP+與H+結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是什么?①活潑的還原劑;②儲存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。
總之,光反應(yīng)是暗反應(yīng)所需物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段,暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù),是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。三、光合作用的過程反應(yīng)階段光反應(yīng)暗反應(yīng)反應(yīng)部位反應(yīng)條件物質(zhì)變化能量變化產(chǎn)物相同點實質(zhì)葉綠體類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)葉綠體色素、酶、光能酶H2OH++O2酶ADP+Pi+能量ATP酶光能→活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能NADPH、ATP、O2ADP、Pi、(CH2O)、C5都包括物質(zhì)變化和能量變化把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物,把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存起來NADP++H+NADPH酶CO2+C52C3酶2C3(CH2O)+C5酶ATP、NADPH并不是所有過程都需要酶的催化,色素吸收光能不需要酶的催化。1.若有機(jī)物為(CH2O):2.若有機(jī)物為C6H12O6:CO2+H2O光能葉綠體(CH2O)+O26CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6O2+6H2O四、光合作用中元素的轉(zhuǎn)移1.3H的轉(zhuǎn)移:2.14C的轉(zhuǎn)移:3.18O的轉(zhuǎn)移:3H2O(C3H2O)光反應(yīng)NADPH暗反應(yīng)(14CH2O)14CO2
CO2的固定14C3
C3的還原(CH218O)18O2
H218O光反應(yīng)C18O2
C3CO2的固定C3的還原必修1P104“相關(guān)信息”:C3是指三碳化合物——3-磷酸甘油酸,C5是指五碳化合物——核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。四、光合作用中元素的轉(zhuǎn)移1.“來源-去路”法葉綠體中的色素可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPHCO2濃度不變NADPH、ATP
C3C5
(CH2O)光照減弱光照增強(qiáng)減少減少減少減少增加增加增加增加五、環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析1.“來源-去路”法葉綠體中的色素可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原NADP+NADPH光照不變NADPH、ATPC3C5
(CH2O)CO2濃度減少CO2濃度增加增加增加增加增加減少減少減少減少五、環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析2.模型法①圖1中曲線甲表示
,曲線乙表示
。②圖2中曲線甲表示
,曲線乙表示
。③圖3中曲線甲表示
,曲線乙表示
。④圖4中曲線甲表示
,曲線乙表示
。C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C5、NADPH、ATPC3C3C5、NADPH、ATP五、環(huán)境改變時光合作用各物質(zhì)含量的變化分析1.制造有機(jī)物,為自身及異養(yǎng)生物提供營養(yǎng)物質(zhì)。2.轉(zhuǎn)化并儲存太陽的光能,為生命活動提供能量。3.為有氧呼吸的生物提供氧氣;維持大氣中氧氣和二氧化碳的平衡,從而緩解溫室效應(yīng)。光能通過驅(qū)動光合作用而驅(qū)動生命世界的運轉(zhuǎn)。4.形成臭氧(O3),吸收紫外線,保護(hù)地球生物。5.對生物的進(jìn)化有重要的作用。(為好氧生物的出現(xiàn)提供了氧氣)六、光合作用的意義習(xí)題鞏固2.對3株大小,長勢相同的植株分別進(jìn)行如下處理:甲連續(xù)光照5h,再在黑暗中5h;乙先光照1h,再在黑暗中1h,連續(xù)交替共10h;丙先光照5s,再在黑暗中5s,連續(xù)交替共10h。在其他條件相同的情況下,它們體內(nèi)有機(jī)物含量是()A.丙=乙>甲B.甲=乙=丙
C.丙>乙>甲D.甲>乙>丙C光反應(yīng)停止后,暗反應(yīng)還會繼續(xù)進(jìn)行一段時間,設(shè)光反應(yīng)停止后,暗反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行3s。暗反應(yīng)時間越長,(CH2O)含量越多。2.在總光照時間、總黑暗時間均相同的條件下,光照和黑暗間隔處理比一直連續(xù)光照處理有機(jī)物的積累量要多。隨著光照和黑暗的交替進(jìn)行,光照和黑暗間隔處理處理組在光下產(chǎn)生的NADPH和ATP能夠及時的利用和再生,從而促進(jìn)了暗反應(yīng)的進(jìn)行。1.光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的NADPH和ATP在葉綠體基質(zhì)中有少量的積累,在光反應(yīng)停止時,暗反應(yīng)仍可持續(xù)進(jìn)行一段時間,有機(jī)物還能繼續(xù)合成。連續(xù)光照和間隔光照下的有機(jī)物合成量分析能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。例如:硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌。2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量2HNO2+O22HNO3+能量6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量硝化細(xì)菌化能合成作用項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源代表生物綠色植物相同點光能無機(jī)物氧化釋放的能量硝化細(xì)菌都能將CO2和H2O等無機(jī)物合成有機(jī)物
教材隱性知識:①源于必修1P104“相關(guān)信息”:光合作用的產(chǎn)物有一部分是_____,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入
,再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈?。淀粉篩管光合作用與化能合成作用小結(jié)自養(yǎng)生物異養(yǎng)生物:綠色植物人、動物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌等生物光能自養(yǎng)型(光合作用)光合細(xì)菌硝化細(xì)菌化能自養(yǎng)型(化能合成作用)一、易錯辨析1.植物在夜晚不能進(jìn)行光反應(yīng),只能進(jìn)行暗反應(yīng)(
)2.光合作用中ATP的移動方向是從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜(
)3.光合作用過程中產(chǎn)生的ATP可以為細(xì)胞內(nèi)的各項生命活動提供能量(
)4.14CO2中14C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)(
)××××二、填空默寫1.源于必修1P103“思考·討論”:嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。二、填空默寫2.請根據(jù)光合作用的基本過程,填充下圖:2C3ADP+PiNADPH二、填空默寫3.源于必修1P103“相關(guān)信息”:水分解為氧和H+的同時,被葉綠體奪去兩個電子。電子經(jīng)傳遞,可用于NADP+與H+結(jié)合形成NADPH。NADPH的作用是什么?
可作為暗反應(yīng)的還原劑;儲備部分能量供暗反應(yīng)利用。4.源于必修1P104“相關(guān)信息”:C3是指三碳化合物——_______________,C5是指五碳化合物——核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。3-磷酸甘油酸5.源于必修1P104“相關(guān)信息”:光合作用的產(chǎn)物有一部分是_____,還有一部分是蔗糖。蔗糖可以進(jìn)入
,再通過韌皮部運輸?shù)街仓旮魈?。淀粉篩管二、填空默寫6.反應(yīng)式①產(chǎn)物為(CH2O):
。②產(chǎn)物為C6H12O6:
。③元素的轉(zhuǎn)移途徑NADPH(C3H2O)14C3(14CH2O)18O2C3(CH218O)二、填空默寫7.源于必修1P106“小字部分”:光合作用和化能合成作用的比較項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源__________________________代表生物綠色植物_________相同點都能將
等無機(jī)物合成有機(jī)物光能無機(jī)物氧化釋放的能量硝化細(xì)菌CO2和H2O習(xí)題鞏固1.判斷??颊Z句,澄清易混易錯(1)細(xì)胞中不能合成ATP的部位是葉綠體中進(jìn)行光反應(yīng)的
膜結(jié)構(gòu)(
)(2)H2O在光下分解為[H]和O2的過程發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中(
)(3)離體的葉綠體基質(zhì)中添加ATP、NADPH和CO2后,
可完成暗反應(yīng)過程(
)(4)番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后,與對照組相比,
其葉片光合作用強(qiáng)度下降的原因是光反應(yīng)強(qiáng)度和暗反應(yīng)強(qiáng)度
都降低(
)××√√習(xí)題鞏固2.下圖為光合作用暗反應(yīng)的產(chǎn)物磷酸丙糖的代謝途徑,研究表明,磷酸丙糖轉(zhuǎn)移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素,CO2充足時,TPT活性降低。下列有關(guān)敘述錯誤的是(
)A.Pi輸入葉綠體減少時,磷酸丙糖
從葉綠體輸出減少B.暗反應(yīng)中磷酸丙糖的合成需要
消耗光反應(yīng)產(chǎn)生的ATPC.葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物主要是以蔗糖形式運出細(xì)胞的D.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可通過增加CO2濃度來提高作物中蔗糖的含量D習(xí)題鞏固3.(2021·廣東,12)在高等植物光合作用的卡爾文循環(huán)中,唯一催化CO2固定形成C3的酶被稱為Rubisco,下列敘述正確的是(
)A.Rubisco存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中B.激活Rubisco需要黑暗條件C.Rubisco催化CO2固定需要ATPD.Rubisco催化C5和CO2結(jié)合D習(xí)題鞏固4.下圖是番茄植株的葉肉細(xì)胞中進(jìn)行光合作用的示意圖,PSⅡ和PSⅠ是由蛋白質(zhì)和光合色素組成的復(fù)合物,是吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化光能的光系統(tǒng)。下列敘述錯誤的是()A.自然界中能發(fā)生光合作用的生物,
不一定具備PSⅡ和PSⅠ系統(tǒng)B.光反應(yīng)過程將吸收的光能轉(zhuǎn)換為活
躍的化學(xué)能全部儲存在ATP中C.在ATP合成酶的作用下,H+順
濃度梯度轉(zhuǎn)運提供分子勢能,促進(jìn)ADP和Pi合成ATPD.PSⅡ中的色素吸收光能后,將H2O分解為O2和H+,產(chǎn)生電子傳遞
給PSⅠ將NADP+和H+結(jié)合形成NADPHB光系統(tǒng)及電子傳遞鏈2.電子(e-)經(jīng)過電子傳遞鏈:質(zhì)體醌→細(xì)胞色素b6f復(fù)合體→質(zhì)體藍(lán)素→光系統(tǒng)Ⅰ→鐵氧還蛋白→NADPH。1.光系統(tǒng)Ⅱ進(jìn)行水的光解,產(chǎn)生氧氣和H+和自由電子(e-),光系統(tǒng)Ⅰ主要是介導(dǎo)NADPH的產(chǎn)生。3.電子傳遞過程是高電勢到低電勢(光系統(tǒng)Ⅱ和Ⅰ中的電子傳遞由于光能的作用,從而逆電勢傳遞,這是一個吸能的過程),因此,電子傳遞過程中釋放能量,質(zhì)體醌利用這部分能量將質(zhì)子(H+)逆濃度從類囊體的基質(zhì)側(cè)泵入到囊腔側(cè),從而建立了質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度。光系統(tǒng)及電子傳遞鏈當(dāng)然,光系統(tǒng)Ⅱ在類囊體的囊腔側(cè)進(jìn)行的水的光解產(chǎn)生質(zhì)子(H+)以及在類囊體的基質(zhì)側(cè)H+和NADP+形成NADPH的過程,為建立質(zhì)子濃度(電化學(xué))梯度也有所貢獻(xiàn)。4.類囊體膜對質(zhì)子是高度不通透的,因此,類囊體內(nèi)的高濃度質(zhì)子只能通過ATP合成酶順濃度梯度流出,而ATP合成酶利用質(zhì)子順濃度流出的能量來合成ATP。光系統(tǒng)及電子傳遞鏈習(xí)題鞏固1.下圖所示生理過程中,P680和P700表示兩種特殊狀態(tài)的葉綠素,M表示某種生物膜,其中乙側(cè)的H+濃度遠(yuǎn)高于甲側(cè),在該濃度差中儲存著一種勢能,該勢能是此處形成ATP的前提。據(jù)圖分析,下列說法正確的是(
)A.乙側(cè)的H+完全來自甲側(cè)B.生物膜M是葉綠體類囊體薄膜,屬于葉綠體內(nèi)膜C.CF0和CF1與催化ATP的合成、
轉(zhuǎn)運H+有關(guān),很可能是蛋白質(zhì)D.該場所產(chǎn)生的NADPH和ATP將參與暗反應(yīng)中CO2的固定C考點三探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響因素及其應(yīng)用1.實驗原理(1)葉片含有空氣,上浮葉片下沉O2充滿細(xì)胞間隙,葉片上浮抽氣光合作用產(chǎn)生O2(2)根據(jù)單位時間小圓形葉片浮起的數(shù)量的多少,
探究光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系。①自變量:光照強(qiáng)弱②因變量:光合作用強(qiáng)度一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響2.材料用具打孔器、注射器、5WLED臺燈、米尺、燒杯、綠葉。3.方法步驟(1)打孔:用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片,打孔時避開大葉脈。因為大葉脈部分含有的葉綠體少。該實驗中所取的葉片大小和生理狀態(tài)應(yīng)該是相同的,打孔時要取葉片的相同部位。一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響(2)將圓形小葉片置于注射器內(nèi),注射器內(nèi)吸入清水,待排出
注射器內(nèi)殘留的空氣后,用手指堵住注射器前端的小孔并
緩慢地拉動活塞,使圓形小葉片內(nèi)的空氣逸出。重復(fù)2~3
次。處理后的葉片因為細(xì)胞間隙充滿了水,所以全部沉到
水底。一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響(3)將處理過圓形小葉片放入清水中,黑暗保存,小圓形葉片
全部沉到水底。防止光照干擾實驗結(jié)果(4)取3只小燒杯,分別倒入富含CO2的清水。(1%~2%的NaHCO3溶液)一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響(5)分組實驗:分別將10片葉圓片投入3只盛20mLNaHCO3的小燒
杯中并調(diào)整5W臺燈距離(10、20、30cm)。
吸收光的熱量,避免光照時實驗裝置中溫度的變化對實驗結(jié)果造成干擾。盛水玻璃柱:一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響
項目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量110片20mL強(qiáng)多210片20mL中中310片20mL弱少(6)觀察并記錄結(jié)果4.實驗結(jié)論
在一定范圍內(nèi),隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響5.注意事項(1)葉片上浮的原因是:(2)打孔時要避開
,因為其中沒有葉綠體,而且會延長圓形
小葉片上浮的時間,影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。(3)為確保溶液中CO2含量充足,圓形小葉片可以放入
溶液中。光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2,釋放氧氣,使葉肉細(xì)胞間隙充滿了氣體,浮力增大,葉片上浮。大的葉脈NaHCO3NaHCO3緩沖液的作用是:維持裝置中CO2濃度的穩(wěn)定,為光合作用提供CO2。一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響6.變量分析自變量控制方法因變量觀察指標(biāo)光照強(qiáng)度通過調(diào)節(jié)LED燈與實驗裝置間的距離來決定單位時間內(nèi)被抽去空氣的圓形小葉片上浮的數(shù)量光合作用強(qiáng)度(產(chǎn)氧速率)7.實驗拓展控制溫度、光照強(qiáng)度相同,在各燒杯中加入不同濃度的NaHCO3溶液,可以用于探究CO2濃度對光合速率的影響。
NaHCO3溶液濃度太高,使葉片滲透失水,不利于光合作用。一、探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響習(xí)題鞏固1.如圖表示測定金魚藻光合作用強(qiáng)度的密閉實驗裝置,氧氣傳感器可監(jiān)測O2量的變化。已知光飽和點是指植物光合速率達(dá)到最大時的最小光照強(qiáng)度。下列敘述錯誤的是(
)A.NaHCO3溶液可以為金魚藻光合作用提供CO2B.單色光照射時,相同光照強(qiáng)度下一定時間內(nèi)用紅光比用綠光測到的O2量多C.氧氣傳感器測到的O2量就是金魚藻
光合作用產(chǎn)生的O2量D.拆去濾光片,改變光照強(qiáng)度,并將所得數(shù)據(jù)繪制成曲線可推知其光飽和點C習(xí)題鞏固2.(2022·昆明高三期末)某實驗小組為驗證KHCO3對某植物幼苗光合作用的影響,進(jìn)行了甲、乙兩組不同處理的實驗,甲組用差速離心法制備葉綠體懸液進(jìn)行實驗,乙組將等量植物幼苗葉片切割成1mm2的葉小片進(jìn)行實驗,然后在適宜光照、20℃恒溫條件下用氧電極測量這兩組植物的O2釋放速率,結(jié)果如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是(
)A.本實驗的自變量是KHCO3的濃度,
無關(guān)變量為適宜光照、20℃恒溫條件B.KHCO3濃度為0.05mol·L-1時,兩組實驗
的O2釋放速率存在差異的原因是光合速率不同C.由該實驗可推斷,隨著KHCO3濃度的增大,小葉片的O2釋放速率會一直增大D.加入清水組的小葉片中無O2釋放,原因可能是光合作用產(chǎn)生的
O2通過呼吸作用被消耗了D可用單位時間內(nèi)CO2的消耗量,或單位時間內(nèi)O2的產(chǎn)生量來表示。是光合作用反應(yīng)強(qiáng)弱的指標(biāo)。一般用植物在單位時間內(nèi)單位面積通過光合作用制造糖類的量(即光合作用速率,是化學(xué)中的一種反應(yīng)速率)來衡量。植物在進(jìn)行光合作用的同時,還進(jìn)行呼吸作用。實際測量到的光合作用指標(biāo)是凈光合作用速率,稱為表觀光合速率。光合作用產(chǎn)生的O2=釋放到空氣中的O2+呼吸作用消耗的O2二、光合作用強(qiáng)度線粒體葉綠體O2釋放O2(可以測得)葉肉細(xì)胞CO2吸收CO2(可以測得)總光合作用=
凈光合作用+
呼吸作用有機(jī)物的制造量CO2固定或消耗量O2的產(chǎn)生量有機(jī)物積累量CO2吸收量O2的釋放量有機(jī)物的消耗量CO2的釋放量O2的吸收量二、光合作用強(qiáng)度
測定方法:①先將植物置于黑暗中,測量呼吸速率
。②在有光條件下,測定凈光合速率。③計算:真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。O2釋放量0O2吸收量光照強(qiáng)度光補(bǔ)償點光飽和點···ABC呼吸速率凈光合速率總光合速率二、光合作用強(qiáng)度①對象:葉綠體:直接總光合。②對象:植株、葉片、細(xì)胞:見下表檢測指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2O2有機(jī)物釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量二、光合作用強(qiáng)度
CO2+H2O(CH2O)+O2光能葉綠體光:光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照時間CO2的濃度H2O礦質(zhì)元素(Mg合成葉綠素)溫度外因內(nèi)因酶的種類、數(shù)量色素的含量葉齡不同葉面指數(shù)(疏密)主要因素(外因:“三度”):
光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度環(huán)境中CO2濃度、葉片氣孔導(dǎo)度三、影響光合作用的因素及應(yīng)用光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABC呼吸速率光補(bǔ)償點光飽和點凈光合總光合限制因素:CO2濃度、溫度、酶含量等D呼吸A點:只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,CO2釋放量表明此時的呼吸強(qiáng)度。AB段:光合作用<呼吸作用B點:光補(bǔ)償點,即光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。BC段:光合作用>呼吸作用C點:光合作用強(qiáng)度最大。C點之前限限制光合作用因素是光照強(qiáng)度。D點:光飽和點,增加光照強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度不再增加。1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】A:只進(jìn)行呼吸作用B:光合作用=呼吸作用細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用BC:光合作用>呼吸作用AB:光合作用<呼吸作用1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABC呼吸速率光補(bǔ)償點光飽和點凈光合總光合D呼吸思考1:(植物體)在B點時,那么它的葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度
呼吸作用強(qiáng)度。(大于、等于、小于)總結(jié):
葉綠體吸收CO2的速率是總光合速率,葉肉細(xì)胞和植物體吸收CO2的速率是凈光合速率。當(dāng)植物體的V光合=V呼吸時,則葉肉細(xì)胞V光合>V呼吸。大于1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABCDES2S1S3思考2:在圖甲中,呼吸作用消耗有機(jī)物的量可表示為
,凈光合作用量可表示為
,光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量可表示為
。(用S1、S2、S3和數(shù)學(xué)符號表示)
S1+S2S3+S2S3-S11.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】①溫室生產(chǎn)中,適當(dāng)增強(qiáng)
,以提高光合速率,
使作物增產(chǎn);溫室大棚一般選無色透明塑料薄膜遇到陰雨天時給溫室補(bǔ)充光照應(yīng)當(dāng)給予紅光或藍(lán)紫光。優(yōu)先選擇紅光。光照強(qiáng)度1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】—應(yīng)用②陰生植物的光補(bǔ)償點和光飽和點都較低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一般間作。原因是:a.兩種植物的根系深淺搭配,合理的利用了不同層次土壤內(nèi)水分和養(yǎng)分。b.兩種植物高矮結(jié)合,充分利用了不同層次的陽光。(與P選二25,群落的垂直結(jié)構(gòu)聯(lián)系,P選二32,立體農(nóng)業(yè)聯(lián)系)玉米——大豆1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】—應(yīng)用③延長光合作用時間,通過輪作或套作。輪作:在同一塊田地上,按預(yù)定的種植計劃,輪換種植不同的作物?!具B作:在同一塊地上長期連年種植一種作物】玉米,輪作花生原因是:(1)不同作物吸收土壤中的營養(yǎng)元素的種類、數(shù)量及比例各不相同,根系深淺與吸收水肥的能力也各不相同,輪作還可以均衡利用土壤中的礦質(zhì)元素。(2)每種作物都有一些專門為害的病蟲雜草,輪作能夠改變原有的食物鏈,防止病蟲害;抑制雜草生長,減輕草害。1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】—應(yīng)用③延長光合作用時間,通過輪作或套作。套作:在同一塊田地上,在前季作物的生育后期,在其株行間播種或移栽后季作物的種植方式。玉米套種花生果園套種油菜1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】—應(yīng)用④光合作用與P選二24種間關(guān)系的聯(lián)系
輪作是指在同一田塊上有順序地季節(jié)間和年度間輪換種植不同作物的種植方式。豆科植物苜蓿是優(yōu)良的牧草,農(nóng)民將其引入小麥的作物體系形成草田輪作系統(tǒng),可以減少化肥的使用和增加農(nóng)作物產(chǎn)量,回答以下問題∶(2)研究發(fā)現(xiàn),施氮肥對苜蓿--小麥輪作系統(tǒng)的冬小麥光合速率的增強(qiáng)效果并不明顯,原因是_________________;由此可見,該輪作系統(tǒng)可以減少農(nóng)田氮肥的使用。
苜蓿是豆科植物,根系共生的固氮生物具有生物固氮作用,增加了土壤中氮含量(3分)1.外部因素
(1)光照強(qiáng)度【單位:勒克斯(lx)】—應(yīng)用1.多施有機(jī)肥或農(nóng)家肥;2.溫室栽培植物時還可使用CO2發(fā)生器等;3.大田中還要注意通風(fēng)透氣。應(yīng)用:C點:CO2補(bǔ)償點光合作用速率=細(xì)胞呼吸速率D點:CO2飽和點,E點后限制因素為光照強(qiáng)度和溫度、酶的數(shù)量和活性等B點
:進(jìn)行光合作用所需
CO2的最低濃度。AB:只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。CO2濃度AB吸收速率CO2C釋放速率CO2DE分解者將有機(jī)肥分解為二氧化碳和無機(jī)鹽圖2中A′點表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B點和B′點對應(yīng)的濃度都表示CO2飽和點。1.外部因素
(2)CO2濃度O溫度A光合速率BC最適溫度下植物光合作用最大,植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間。溫度過高時植物氣孔關(guān)閉或酶活性降低,光合速率會減弱。O121410一天的時間光合作用強(qiáng)度1.適時播種2.溫室中,白天適當(dāng)提高溫度,晚上適當(dāng)降溫3.植物“午休”現(xiàn)象(氣孔關(guān)閉)應(yīng)用:1.外部因素
(3)溫度N:光合酶及NADP+和ATP的重要組分P:NADP+和ATP的重要組分K:促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg:葉綠素的重要組分應(yīng)用:合理施肥①在一定濃度范圍內(nèi),增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng),可______光合作用速率,
但當(dāng)超過一定濃度后,植物光合作用速率
。提高下降
②土壤中礦質(zhì)元素溶液濃度過高,植物光合作用速率下降的原因可能是:
。溶液濃度過高,導(dǎo)致植物吸水困難甚至失水1.外部因素
(4)礦質(zhì)元素應(yīng)用:合理澆灌、預(yù)防干旱c.缺水氣孔關(guān)閉限制CO2進(jìn)入葉片光合作用受影響a.水是光合作用的原料b.水是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,可根據(jù)作物的需水規(guī)律,合理灌溉。圖2曲線中間E處光合作用強(qiáng)度暫時降低,是因為溫度高,蒸騰作用過強(qiáng),氣孔關(guān)閉,影響了
的供應(yīng)。CO21.外部因素
(5)水①大棚顏色:讓相同強(qiáng)度的日光照射(大棚問題)(能讓同色光透過)
白色透明>紅色>藍(lán)紫色>綠色②用相同強(qiáng)度光源照射(燈泡問題)
紅光>藍(lán)紫光>白光>綠光說明:雖然四種光合色素都能吸收藍(lán)紫光,
但它是短波,沒有紅光容易吸收。1.外部因素
(6)光質(zhì)光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用P點及P點之前:限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子,隨著因子
的不斷加強(qiáng),光合速率不斷
。Q點:橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合速率的因素,影響因素主要
為各曲線所表示的因子。提高1.外部因素
多因子對光合速率的影響及應(yīng)用光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用應(yīng)用:溫室栽培時,在一定光照強(qiáng)度下,白天適當(dāng)提高溫度,增加光合酶
的活性,提高光合速率,也可同時適當(dāng)增加
,進(jìn)一步
提高光合速率;當(dāng)溫度適宜時,可適當(dāng)增加
和CO2濃度
以提高光合速率。CO2濃度光照強(qiáng)度1.外部因素
多因子對光合速率的影響及應(yīng)用習(xí)題鞏固(1)停止供水后,光合速率下降。這是由于水既是
的原料,又是光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)
的主要介質(zhì)。1.某植物在停止供水和恢復(fù)供水條件下,氣孔開度(即氣孔開放程度)與光合速率的變化如圖所示。請回答下列問題:(2)在溫度、光照相同的條件下,圖中A點與B點相比,光飽和點低的是___點,其主要原因是
。光合作用運輸B氣孔開度降低,CO2吸收減少(3)停止供水一段時間后,葉片發(fā)黃,原因是
。此時類囊體結(jié)構(gòu)被破壞,提供給暗反應(yīng)的
減少。
葉綠素合成速度變慢或停止(或葉綠素分解),類胡蘿卜素的顏色顯露出來NADPH和ATP陰生植物呼吸作用較弱,對光的利用能力也不強(qiáng)陽生植物是指在強(qiáng)光環(huán)境中生長發(fā)育健壯,在陰蔽和弱光條件下生長發(fā)育不良的植物稱陽性植物。陰生植物是指在弱光條件下比強(qiáng)光條件下生長良好的植物。光照強(qiáng)度0CO2吸收CO2釋放ABC陽生植物呼吸速率陰生植物A1B1C1DD1光補(bǔ)償點:B>B1光飽和點:D>D1應(yīng)用:間作套種2.內(nèi)部因素
(1)植物自身的遺傳特性活性性活(1)植物自身的遺傳特性2.內(nèi)部因素
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量、酶的活性和數(shù)量、有機(jī)物的輸出情況、氣孔導(dǎo)度等
生產(chǎn)實踐中,可適時噴施植物激素中的脫落酸,起到調(diào)節(jié)氣孔開度的作用。
葉片的有機(jī)物輸出越多,其光合速率越快。若將一株植物的果實去除,則去除的果實越多,其光合速率________,兩片相鄰的葉片,若一片遮光,則另一片葉子的光合速率會________。越慢增強(qiáng)2.內(nèi)部因素
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量、酶的活性和數(shù)量、有機(jī)物的輸出情況、氣孔導(dǎo)度等不再增加合理密植2.內(nèi)部因素
(3)植物葉面積指數(shù)2.內(nèi)部因素
(4)光合作用產(chǎn)物積累對光合作用強(qiáng)度的影響光合產(chǎn)物(蔗糖)從葉片中輸出的速率會影響葉片的光合速率。光合產(chǎn)物積累到一定的水平后會影響光合速率的原因有∶
①反饋抑制。例如蔗糖的積累會反饋抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶的活性,使細(xì)胞質(zhì)以及葉綠體中磷酸丙糖含量增加,從而景響CO2的固定;
②淀粉粒的影響。葉肉細(xì)胞中蔗糖的積累會促進(jìn)葉綠體基質(zhì)中淀粉的合成與淀粉粒的形成,過多的淀粉粒一方面會壓迫與損傷類囊體,另一方面,由于淀粉粒對光有遮擋,從而直接阻礙光合膜對光的吸收。2.內(nèi)部因素
(4)光合作用產(chǎn)物積累對光合作用強(qiáng)度的影響課堂小結(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用光合作用應(yīng)用概念反應(yīng)式探究歷程影響因素:光照、溫度、二氧化碳、水分、礦質(zhì)元素
硝化細(xì)菌光合作用原理過程光反應(yīng):類囊體薄膜暗反應(yīng):葉綠體基質(zhì)化能合成作用CO2+H2O(CH2O)+O2
光能葉綠體一、易錯辨析1.光照強(qiáng)度只影響光反應(yīng),不影響暗反應(yīng)(
)2.只要有光照,植物就能正常生長(
)3.鎂可以影響葉綠素的合成從而影響光反應(yīng)(
)4.水分能影響氣孔的開閉,間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi),從而影響光合作用(
)5.整株植物處于光補(bǔ)償點時,葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度相等(
)√××√×二、填空默寫1.參照光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響曲線,完成特殊點(段)對應(yīng)的氣體交換情況。<<<=0>>a-b點:只進(jìn)行呼吸作用b點:開始光合作用b-c點:光合速率<呼吸速率c點:光合速率=呼吸速率c-g點:光合速率>呼吸速率g-h點:光合速率<呼吸速率h-i點:只進(jìn)行呼吸作用g點:光合速率=呼吸速率h點:停止光合作用拓展應(yīng)用積累有機(jī)物的時間段:制造有機(jī)物的時間段:消耗有機(jī)物的時間段:有機(jī)物最多的時間點:有機(jī)物最少的時間點:cg段bh段ai段c點g點拓展應(yīng)用有關(guān)光合作用和呼吸作用關(guān)系的變化曲線圖中,最典型的就是夏季的某一晴天中CO2吸收和釋放變化曲線。(大寫字母為曲線上的某點,小寫字母為對應(yīng)的時間點,S代表某時間段內(nèi)有機(jī)物的量)CO2吸收CO2釋放時間240ABCDEFGHIbehifdcagS1S2S3S4S6S5拓展應(yīng)用制造有機(jī)物的量:消耗有機(jī)物的量:積累有機(jī)物的量:c-g段積累有機(jī)物的量:b-h段積累有機(jī)物的量:S3+S4S1+S2+S4+S5+S6S3-S1-S2-S5-S6S3S3-S2-S5二、填空默寫①7~10時的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的原因是
。②10~12時左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是__________________________________________________________________________________。2.源于必修1P106“拓展應(yīng)用”:右圖是在夏季晴朗的白天,某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答問題:光照強(qiáng)度逐漸增大此時溫度很高,導(dǎo)致氣孔開度減小,CO2無法進(jìn)入葉片組織,致使光合作用暗反應(yīng)受到限制二、填空默寫③14~17時的光合作用強(qiáng)度不斷下降的原因是
。④從圖中可以看出,限制光合作用的因素有
。⑤依據(jù)本題提供的信息,提出提高綠色植物光合作用強(qiáng)度的一些措施:________________________________________________________________________________________________________。光照強(qiáng)度不斷減弱可以利用溫室大棚控制光照強(qiáng)度、溫度的方式,如補(bǔ)光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等,提高綠色植物光合作用強(qiáng)度光照強(qiáng)度、溫度(1)甲圖中,光合速率等于呼吸速率的點是
。D、H(乙圖:d、h)AD段:CO2濃度上升,DH段:CO2濃度下降,HI段:CO2濃度上升,光合速率<呼吸速率;光合速率>呼吸速率;光合速率<呼吸速率.(乙圖:ad段)(乙圖:dh段)(乙圖:hi段)有機(jī)物積累最多的點:H/h一晝夜中植物代謝強(qiáng)度變化曲線(2)圖甲中FG段變化的原因是
。由于溫度上升,部分氣孔關(guān)閉,CO2吸收減少,光合速率下降。條件
結(jié)果邏輯關(guān)系CO2吸收減少,溫度上升光合速率降低,即乙圖:ef段部分氣孔關(guān)
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