《光合作用器官葉》課件

光合作用器官——葉葉是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，也是植物與外界進(jìn)行氣體交換的重要場(chǎng)所。葉片結(jié)構(gòu)精巧，包含表皮、葉肉和葉脈等組織，每個(gè)部分都為光合作用的順利進(jìn)行提供支持。什么是光合作用？1植物利用陽(yáng)光植物利用葉綠體中的葉綠素吸收光能。2將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物（葡萄糖）并釋放氧氣。3能量轉(zhuǎn)換過(guò)程光合作用是植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程。光合作用的作用能量來(lái)源光合作用是地球上幾乎所有生物能量的來(lái)源。綠色的植物利用陽(yáng)光，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，并釋放氧氣，為地球上的生物提供食物和氧氣。氧氣產(chǎn)生光合作用是地球上氧氣的主要來(lái)源。如果沒(méi)有植物的光合作用，地球上的生物就無(wú)法生存。碳循環(huán)光合作用將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放氧氣，維持了地球上的碳循環(huán)平衡。植物葉的結(jié)構(gòu)植物葉由葉片、葉柄和托葉三部分組成。葉片是光合作用的主要器官，也是植物進(jìn)行蒸騰作用的主要場(chǎng)所。葉柄是連接葉片和莖的結(jié)構(gòu)，能夠支撐葉片，使其充分接受陽(yáng)光照射。托葉是葉柄基部?jī)蓚?cè)的小葉片，可以保護(hù)幼葉。葉綠體的結(jié)構(gòu)葉綠體結(jié)構(gòu)葉綠體是植物細(xì)胞中進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所。它擁有雙層膜結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有基質(zhì)、類囊體和基粒等結(jié)構(gòu)。類囊體類囊體是扁平的囊狀結(jié)構(gòu)，排列成疊層狀結(jié)構(gòu)，稱為基粒。類囊體膜上含有光合作用的光反應(yīng)所需的酶和色素?；|(zhì)基質(zhì)是葉綠體中充滿液體的區(qū)域，含有碳同化反應(yīng)所需的酶。基質(zhì)還儲(chǔ)存著光反應(yīng)提供的能量，供碳同化反應(yīng)利用。葉綠素的作用吸收光能葉綠素能夠吸收光能，特別是紅光和藍(lán)紫光。轉(zhuǎn)化光能葉綠素將吸收的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，用于合成有機(jī)物。光合作用葉綠素是光合作用中必不可少的物質(zhì)，它賦予植物綠色。葉中的光反應(yīng)過(guò)程1光能吸收葉綠素吸收光能2水的光解水分子分解成氧氣和氫離子3ATP合成光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存到ATP中4NADPH合成氫離子與NADP+結(jié)合生成NADPH光反應(yīng)是光合作用的第一階段。它發(fā)生在葉綠體的類囊體膜上。光反應(yīng)利用光能將水分子分解，并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲(chǔ)存在ATP和NADPH中，為碳同化反應(yīng)提供能量和還原劑。光反應(yīng)過(guò)程示意圖光反應(yīng)發(fā)生在葉綠體類囊體膜上，水被光解產(chǎn)生氧氣、氫離子和電子，同時(shí)光能被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存到ATP和NADPH中。ATP和NADPH是光反應(yīng)產(chǎn)物，為碳同化反應(yīng)提供能量和還原劑，在接下來(lái)的碳同化反應(yīng)中，二氧化碳被固定和還原成有機(jī)物。光反應(yīng)提供的能量光反應(yīng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換，為碳同化反應(yīng)提供必需的能量。2ATP高能磷酸鍵1NADPH還原能力碳同化反應(yīng)碳同化反應(yīng)也稱為暗反應(yīng)，是光合作用的第二階段。它發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH將二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖。1碳固定二氧化碳與RuBP結(jié)合2還原利用ATP和NADPH還原3再生再生RuBP碳同化反應(yīng)的最終產(chǎn)物是葡萄糖，它為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供能量和物質(zhì)基礎(chǔ)。這個(gè)過(guò)程需要酶的催化，并受到多種因素的影響，例如溫度、二氧化碳濃度等。碳同化反應(yīng)示意圖碳同化反應(yīng)是光合作用的第二階段，發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，利用光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和NADPH將CO2轉(zhuǎn)化為糖類，將無(wú)機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，并將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲(chǔ)存在糖類中。該過(guò)程包括碳固定、還原和糖類合成三個(gè)步驟。碳固定是將CO2固定到一個(gè)五碳化合物上，形成一個(gè)六碳不穩(wěn)定化合物，然后分解成兩個(gè)三碳化合物；還原是利用ATP和NADPH將三碳化合物還原為糖類；糖類合成是將多個(gè)糖類分子連接成淀粉或其他糖類。植物葉的特點(diǎn)植物葉通常呈扁平狀，這有利于吸收陽(yáng)光進(jìn)行光合作用。葉片表面通常具有氣孔，氣孔可以控制水分和二氧化碳的進(jìn)出。植物葉具有脈絡(luò)，這些脈絡(luò)是維管束，負(fù)責(zé)運(yùn)輸水分和養(yǎng)分。葉片顏色通常為綠色，這是因?yàn)槿~片中含有葉綠素，葉綠素可以吸收光能進(jìn)行光合作用。影響光合作用的因素光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度影響光合作用速率。光照越強(qiáng)，光合作用速率越快。但當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，光合作用速率不再增加，反而會(huì)下降。二氧化碳濃度二氧化碳是光合作用的原料之一。二氧化碳濃度越高，光合作用速率越快。但當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到一定程度后，光合作用速率不再增加。溫度溫度影響光合作用的酶活性。溫度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)抑制光合作用，適宜溫度下光合作用速率最高。水分水分是光合作用的必要條件之一。水分充足，光合作用速率高。水分不足，光合作用速率下降。光照強(qiáng)度的影響11.光合速率變化光照強(qiáng)度增加，光合速率也隨之增加。但是當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，光合速率不再增加，達(dá)到飽和狀態(tài)。22.光合作用效率光照強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致葉片灼傷，降低光合作用效率。光照強(qiáng)度過(guò)弱，光合作用效率也會(huì)降低。33.光照時(shí)間光照時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)光合作用的影響很大，例如，夏季的光照時(shí)間長(zhǎng)，光合作用的效率就比較高。溫度的影響最佳溫度光合作用對(duì)溫度很敏感，不同植物的最適溫度范圍有所不同。大多數(shù)植物的光合作用最佳溫度在25°C左右。溫度過(guò)高當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，葉綠體中的酶活性下降，光合作用速率下降。植物會(huì)關(guān)閉氣孔，減少水分散失，但也降低了二氧化碳的吸收。溫度過(guò)低當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，葉綠體中的酶活性降低，光合作用速率下降。植物會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，減少能量消耗，等待合適的溫度再開(kāi)始光合作用。二氧化碳濃度的影響充足的二氧化碳光合作用速率會(huì)隨著二氧化碳濃度的增加而加快，直至達(dá)到飽和點(diǎn)。溫室環(huán)境溫室種植蔬菜，經(jīng)常會(huì)通過(guò)增加二氧化碳濃度來(lái)提高光合效率，促進(jìn)蔬菜生長(zhǎng)?？諝馕廴敬髿庵卸趸紳舛冗^(guò)高，會(huì)對(duì)植物光合作用產(chǎn)生負(fù)面影響，阻礙其生長(zhǎng)。水分的影響水分吸收葉片通過(guò)氣孔吸收水分。水分是光合作用的原料，同時(shí)保持葉片的光合活性。水分缺乏水分缺乏導(dǎo)致葉片萎蔫，光合作用減弱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)Ｖ构夂献饔?。水分蒸騰葉片通過(guò)蒸騰作用散失水分，維持水分平衡，也促進(jìn)水分向上運(yùn)輸。植物葉的形態(tài)結(jié)構(gòu)植物葉的形態(tài)結(jié)構(gòu)多種多樣，適應(yīng)不同的環(huán)境，進(jìn)行光合作用。常見(jiàn)的葉片形狀有針形、卵形、心形、掌狀、羽狀等。葉片通常由葉片、葉柄和托葉組成，葉片是進(jìn)行光合作用的主要部位，葉柄連接葉片和莖，托葉是葉柄基部的附屬物，具有保護(hù)幼葉的作用。不同植物的葉片形態(tài)結(jié)構(gòu)差異很大，這與植物的生長(zhǎng)環(huán)境、功能等因素有關(guān)。比如沙漠植物的葉片通常呈針形或鱗片狀，以減少水分蒸發(fā)；水生植物的葉片通常呈扁平或絲狀，有利于漂浮或吸收水中的養(yǎng)分。植物葉的表面結(jié)構(gòu)植物葉的表面覆蓋著表皮層，表皮層主要由排列緊密的表皮細(xì)胞組成。表皮細(xì)胞緊密排列，具有保護(hù)葉片內(nèi)部組織和防止水分散失的作用。表皮層表面通常覆有一層蠟質(zhì)層，可以減少水分蒸發(fā)，增強(qiáng)葉片的抗旱能力。植物葉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)葉片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由上表皮、葉肉組織和下表皮組成。葉肉組織包括柵欄組織和海綿組織。柵欄組織位于葉片的上表皮下方，細(xì)胞排列緊密，形狀類似柵欄，富含葉綠體，是光合作用的主要場(chǎng)所。海綿組織位于柵欄組織下方，細(xì)胞排列疏松，形狀不規(guī)則，含有較少的葉綠體，主要進(jìn)行氣體交換。維管束分布在葉肉組織中，負(fù)責(zé)運(yùn)輸水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。柵欄組織的作用光合作用主要場(chǎng)所柵欄組織排列緊密，葉綠體含量高，是葉片進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所。高效利用光能柵欄組織細(xì)胞緊密排列，可以充分吸收光能，提高光合作用效率。海綿組織的作用氣體交換海綿組織疏松多孔，有利于氣體交換，為葉片提供二氧化碳進(jìn)行光合作用，排出光合作用產(chǎn)生的氧氣。水分運(yùn)輸海綿組織中的細(xì)胞間隙和細(xì)胞壁，可以儲(chǔ)存和運(yùn)輸水分，為葉片進(jìn)行光合作用提供水分。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸海綿組織中的維管束可以將光合作用產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)狡渌课?，供植物生長(zhǎng)發(fā)育所需。維管束的作用1運(yùn)輸水分和無(wú)機(jī)鹽維管束中的導(dǎo)管負(fù)責(zé)將根部吸收的水分和無(wú)機(jī)鹽運(yùn)輸?shù)饺~片進(jìn)行光合作用。2運(yùn)輸有機(jī)物維管束中的篩管負(fù)責(zé)將葉片制造的有機(jī)物運(yùn)輸?shù)街参锏母鱾€(gè)部位，供生長(zhǎng)發(fā)育所需。3支撐作用維管束中的木質(zhì)部纖維和韌皮部纖維具有支撐作用，使植物能夠直立生長(zhǎng)。光合作用的變化規(guī)律日光照射的變化光合作用強(qiáng)度隨日光照射時(shí)間的變化而變化，白天光照強(qiáng)，光合作用旺盛，晚上光照弱，光合作用減弱或停止。季節(jié)變化的影響不同季節(jié)的光照強(qiáng)度、溫度等因素不同，植物光合作用的效率也會(huì)發(fā)生變化，夏季光合作用最強(qiáng)，冬季光合作用最弱。不同植物的變化不同植物的光合作用效率不同，一些植物如玉米、水稻等在強(qiáng)光照下光合作用效率較高，而一些植物如菠菜、番茄等則在弱光照下光合作用效率較高。日光照射時(shí)的變化光合速率光照強(qiáng)度增加，光合速率也隨之提高。光飽和點(diǎn)當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定程度，光合速率不再增加。光補(bǔ)償點(diǎn)光照強(qiáng)度低于光補(bǔ)償點(diǎn)，光合速率低于呼吸速率，植物無(wú)法生長(zhǎng)。季節(jié)變化時(shí)的變化春季隨著氣溫升高，光照時(shí)間延長(zhǎng)，植物開(kāi)始生長(zhǎng)，光合作用速率逐漸提高。夏季光照充足，氣溫較高，光合作用速率達(dá)到峰值，植物生長(zhǎng)旺盛。秋季光照時(shí)間縮短，氣溫下降，光合作用速率逐漸降低，植物開(kāi)始準(zhǔn)備過(guò)冬。冬季光照時(shí)間最短，氣溫最低，光合作用速率最低，植物進(jìn)入休眠狀態(tài)。不同植物的變化旱生植物仙人掌等旱生植物葉子退化，莖膨大，并具綠色，可進(jìn)行光合作用。水生植物水生植物如睡蓮，葉子薄而寬，浮于水面，吸收光照，進(jìn)行光合作用。熱帶雨林植物熱帶雨林植物葉片寬大，表面積大，有利于吸收陽(yáng)光，進(jìn)行光合作用。光合作用的應(yīng)用提高作物產(chǎn)量光合作用是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，提高光合效率可以增加作物產(chǎn)量。生物燃料生產(chǎn)光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物可以轉(zhuǎn)化為生物燃料，如乙醇和生物柴油。二氧化碳減排光合作用吸收二氧化碳，減少溫室氣體排放，緩解全球氣候變化。環(huán)境治理光合作用可以用于去除環(huán)境中的污染物，如重金屬和有機(jī)污染物。綠色植物在生態(tài)中的作用11.生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)綠色植物作為生產(chǎn)者，為生態(tài)系統(tǒng)提供能量和有機(jī)物，是食物鏈的基礎(chǔ)。它們通過(guò)光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為其他生物提供食物和能量。22.維持大氣平衡綠色植物通過(guò)光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣，維持大氣中氧氣和二氧化碳的平衡，調(diào)節(jié)氣候，改善空氣質(zhì)量。33.凈化環(huán)境綠色植物能夠吸收空氣中的有害物質(zhì)，凈化空氣和水體，改善環(huán)境質(zhì)量，為人類提供清潔、健康的生活環(huán)境。44.保持水土綠色植物的根系能夠固持土壤，防止水土流失，保持土壤肥力，為人類提供穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。光合作用在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高作物產(chǎn)量，優(yōu)化種植方式，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。