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1、四、绿色植物的光合作用,1771年,英,普里斯特利的实验,1864年,德,萨克斯的实验,1880年,美,恩格尔曼的实验,20世纪30年代,美,鲁宾和卡门的实验,一、光合作用的发现,1771年,普里斯特利(英)的实验,已知材料:绿色植物 环境因素:光照 实验现象: 夕照下丁香旁的蜡烛依然燃烧, 小老鼠也依然存活,结论: 绿色植物可以更新空气,1864年,萨克斯(德)的实验,(置于暗处几小时) 思考:目的是什么?,实验结果?,验证:条件光,产物淀粉,1880年,恩格尔曼的实验,隔绝空气,黑暗,用极细光束照射,完全暴露在光下,水绵和好氧细菌的装片,结论: 氧是由 叶绿体释放出来的, 叶绿体是光合作用
2、的场所。 光合作用需要光照,20世纪30年代,鲁宾和卡门(美)的同位素标记实验,如下图所示:,这一实验证实了: 光合作用产生的氧气(产物)全部来自水(原料),而不是来自CO2,思考:验证CO2是光合作用原料如何设计? 验证叶绿体是场所如何设计?,二、叶绿体中的色素,胡萝卜素,叶黄素,叶绿素a,叶绿素b,叶绿体中的色素,叶绿素(占总量的3/4),叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光,叶绿素中的吸收光谱,0,400,500,600,700 nm,50,100,叶绿素b,叶绿素a,光能转变成电能中色素的作用: 聚光色素 作用中心色素,绝大多数叶绿素a ,全部叶绿素b,胡萝卜素,叶黄素 (吸收、传递光
3、能),少数处于特殊状态下叶绿素a (吸收、把光能转换成电能),三、光反应阶段和暗反应阶段的比较,光能转换成电能 再变成活跃的化学能 (ATP、NADPH中),活跃的化学能变成稳定的化学能,光反应为暗反应提供NADPH和ATP,暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料,水的光解H2O2H+1/2O2 合成ATP ADP+Pi +E ATP,光,酶 光能,CO2的固定CO2+C5 2C3 三碳的还原2C3 C6H12O6,酶,酶 ATP H,讨论:光合作用中,1、能量的转换过程:,4、当条件改变时, C3、C5含量如何变化?,2、H的转移:,3、C的转移:,光合作用的实质:,光合作用的意
4、义:,把无机物(CO2和H2O)转变为有机物,把光能转变为化学能,储存在有机物中,(1)是生物生存所需要有机物的最主要来源。 (2)是生物生存所需能量的根本来源。 (3)保持大气中O2和CO2含量的基本稳定。 ( 4 ) 对生物的进化有直接意义。,光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。,绿色植物的新陈代谢,四、影响光能利用率的因素:,延长光合作用时间,增加光合作用面积,光能利用率,光合作用效率,( 轮作 ),( 合理密植:间种、套种 ),光照强度、光质,CO2浓度,温度,水( 合理灌溉),矿质元素( 合理施肥),A,B,光照强度,0,阳生植物,阴生植物,B:光补偿点,C:光饱和点,应根据
5、植物的生活习性因地制宜地种植植物。,C,【例题1】测定植物光合作用的速率,最简单有效的方法是测定: A.植物体内葡萄糖的氧化量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物体内水的消耗量,【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应,最好是检测其: A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧气的释放 D.CO2的吸收量,五、光合作用和呼吸作用中的化学计算,光合作用反应式: 6CO212H2OC6H12O66O26H2O,呼吸作用反应式: 有氧:C6H12O66O26H2O 6CO212H2O 无氧:C6H12O62C2H5OH2CO2 (植物),实测CO2吸收量 光合作用CO2
6、吸收量-呼吸作用CO2释放量 实测O2释放量 光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量,例3下图是在一定的CO2浓度和温度下,某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线,据图回答: (1)该植物的呼吸速率为每小时释放CO2mg/dm2。 (2)b点表示光合作用与呼吸作用速率。,5101520253035,25 20 15 10 5 0 5 10,CO2吸收量mg/dm2h,光照强度(Klx),a,b,c,d,(3)若该植物叶面积为10dm2,在光照强度为25Klx条件下光照1小时,则该植物光合作用 吸收CO2 mg; 合成葡萄糖mg。,5,相等,250,170.5,5101520253035,
7、25 20 15 10 5 0 5 10,CO2吸收量mg/dm2h,光照强度(Klx),a,b,c,d,(4)若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长?为什么?,(5)若该植物为阴生植物,则b点应 向移动。,不能正常生长。白天光照强度为b时,无有机物积累,而夜间消耗有机物,从全天来看,有机物的消耗多于积累,不能正常生长。,左,例4将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在一定条件下不给光照,CO2的含量每小时增加8mg,给予充足光照后,容器内CO2的含量每小时减少36mg,若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg,请回答: (1)比较在上述条件下,光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作
8、用的强度差是mg。 (2)在光照时,该植物每小时葡萄糖净生产量是mg。 (3)若一昼夜中先光照4小时,接着放置在黑暗情况下20小时,该植物体内有机物含量变化 是(填增加或减少)。 (4)若要使这株植物有更多的有机物积累, 你认为可采取的措施是: 。,0,24.5,减少,延长光照时间 降低夜间温度增加CO2浓度,例如:玉米、甘蔗、高粱、苋菜等热带植物( C4植物)。,例如:小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。(C3植物),六、 C3植物和C4植物,C3植物和C4植物叶片结构特点,C3植物,C4植物,小,栅栏组织 海绵组织,“花环状”地围绕在维管束鞘细胞的外面,不含,大,含没有基
9、粒的叶绿体,叶绿体数多、个体大,含有,含有,C3植物和C4植物叶片结构特点,光合作用的速率与下列因素有关,光照强度 温度有关 二氧化碳浓度 水分的供应 必需矿质元素,提问:在高温、光照强烈、干旱的条件下适合种植哪一种植物?,大气中的二氧化碳,低浓度的 二氧化碳,高浓度的二氧化碳,产物,能量,能量,C4植物中的“二氧化碳泵”,“二氧化碳泵”,C4植物光合作用特点示意图,NADPH,NADP+,ATP,ADP+Pi,(CH2O),C5,2C3,CO2,C4,C3(PEP),(丙酮酸),C4,酶,C4植物和C3植物CO2固定的途径分别有几条?,C4植物有两条:C4途径和C3途径 C3植物有一条:C3途径,上述途径分别发生在什么细胞内?,C4植物的C4途径发生在:叶肉细胞的叶绿体内 C4植物的C3途径发生在:维管束鞘细胞的叶绿体内 C3植物的C3途径发生在:叶肉细胞的叶绿体内,C3,PEP C5,C3,C3途径,C3,C4途径 C3途径,C4 C3,C5,叶肉细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体 维管束鞘细胞的叶绿体,叶肉细胞的叶绿体,维管束鞘细胞的叶绿体,C3植物和C4植物光合作用比较,
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