光合原理和应用ppt.ppt

福安二中,阮建英,第4节 能量之源光与光合作用,第5章 细胞的能量供应和利用,二、光合作用的原理和应用,二 光合作用的原理和应用,（一）光合作用的探究历程,1、海尔蒙特实验,2、普利斯特利实验（1771年）,6、美国鲁宾和卡门实验（1939年）,7、卡尔文循环,3、1779年，荷兰的英格豪斯,4、1864年，德国萨克斯实验,5、恩格尔曼水绵实验（1880年）,结论：,1、海尔蒙特实验,水分是植物建造自身的原料,返回1,结论：,2 、普利斯特利实验（1771年）,植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气,返回1,3、1779年，荷兰的英格豪斯,普利斯特利的实验只有在光照下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊空气。,结论：,1785年：,绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2,1845年：,梅耶根据能量转换和守恒定律指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来,返回1,在暗处放置24小时,一半曝光，一半遮光,碘蒸气处理,结论：,绿叶在光下的产物除了氧气还有淀粉,4、1864年，德国萨克斯实验,返回1,3 萨克斯的实验,1864年德国科学家萨克斯（J.Von Sashs）利用碘液检验淀粉的方法研究光合作用产物。,绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；,1864年,德国科学家萨克斯(J.von Sachs),答：为了将叶片内原有的淀粉耗尽。,答：为了进行对照。,答：结果证明绿叶在光下制造了淀粉。,科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。,同位素标记法,同位素标记法研究,同位素18O标记H2O和CO2,结论：光合作用释放的氧气来自水,光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是CO2,6、美国鲁宾和卡门实验（1941年）,返回1,同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。,返回,光合作用氧来源的探究,7、美国卡尔文循环,用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。,卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O),返回1,(有机物),（一）光合作用的探究历程,光合作用概念,绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和水转化成储存着能量的有机物，并释放O2的过程,总结光合作用的反应式,CO2H2O （CH2O）O2,光能,叶绿体,糖类,光合作用过程,光反应阶段（需光）,暗反应阶段（有光无光均可）,光 反 应,条件：,水在光下分解,O2,H,光、酶、色素,过程：,场所：,类囊体的薄膜上,物质变化,能量变化：,光能,水的光解：,ATP的形成：,暗 反 应,C5,固 定,2C3,场所：,条件：,过程：,叶绿体基质,酶,多种酶 参加催化,物质 变化,能量变化：,还 原,+H2O,色素分子,可见光,C5,2C3,ADP+Pi,ATP,2H2O,O2,4H,多种酶,酶,(CH2O),CO2,吸收,光解,能,固定,还原,酶,光反应,暗反应,光合作用总过程：,光反应阶段与暗反应阶段的比较,类囊体的薄膜上,叶绿体的基质中,需光、色素和酶,需多种酶,光能转变为ATP中活跃的化学能,ATP中活泼的化学能转化为有机物中稳定的化学能,光合作用的过程,1 请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,停止光照,光反应停止,2 请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？,H,ATP,还原受阻,C3 ,C5 ,CO2 ,固定停止,C3 ,C5 ,光合作用的实质,1、物质转化： 2、能量转化：,无机物,有机物,光能,有机物中稳定的化学能,ATP中活跃的化学能,光能,糖类等有机物,ATP,各项生命活动,光合作用,呼吸作用,水解,光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，绝大多数生物所需能量之源。,光合作用的意义,1、光合作用是在 上进行的。,基础知识抢答一,、光合作用分为 和 两个阶段。,、光合作用释放氧气来自于 。,、光合作用中的形成于 反应阶段。,、光反应为暗反应提供 和 。,叶绿体,水,光,基础知识抢答二,、光反应阶段能量变化是 。,9、暗反应阶段能量变化是 转化为 。,、光反应场所是 ， 暗反应场所是 。,类囊体薄膜,叶绿体基质,、二氧化碳中碳的转移途径是 。,自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物,能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用,例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌,化能合成作用,六.光合作用与呼吸作用的区别：,探究实验 环境对光合作用强度的影响,光合作用强度,可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量的表示,提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 分析结果，得出结论 表达与交流,在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强,案例： 探究光照强弱对光合作用强度的影响,实验步骤,取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片30片。 将小圆形叶片置于注射器内， 抽拉出小圆形叶片内的气体， 重复几次。,实验步骤,将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水 的烧杯中待用。 取3只小烧杯(培养皿)，分别倒入20mL富含CO2的 清水。 分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。,实验步骤,30cm,60cm,90cm,观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。,A,B,C,实验步骤,实验结果 实验结论,A中上浮叶圆片最多，其次是B，C中最少。,光合作用的强度受光照强度的影响，在一定光照强度范围内，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。,光合作用原理的应用,（1）影响光合作用的因素,外因：光照、CO2、温度、水、矿质元素等 内因：植物种类、发育时期、不同部位叶片、叶片不同发育时期（色素、酶）,光合作用强度表示方法 1、单位时间内光合作用产生有机物（糖）的 数量（即植物重量或有机物的增加量）。2、单位时间内光合作用吸收C02的量(或实验 容器内CO2减少量)。 3、单位时间内光合作用放出02的量(或实验容 器内02增加量)。,光照时间： 光照强度：,时间越长，产生的光合产物越多,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。,光照,光反应,光照强度,光照强度,NADPH、ATP,暗反应C3还原,（CH20）,净光合量,呼吸量,总光合量,光照强度,真光合量净光合量+呼吸量,光合作用速率=呼吸作用速率,达到最大光合速率所需的最小光照强度,光照强度,阳生植物,阴生植物,光补偿点,光饱和点,从海的不同深度采集到4种类型的浮游植物（、和），测定了每种类型的光合作用，如下图所示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物？,据光照强度可制定的农作物增产措施,光照强度,光合面积,光合面积,应用：合理密植、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。中下层叶片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。,C3的生成,CO2浓度,暗反应C3还原,（CH20）,A,B,CO2浓度,如C02 浓度低于0.005%，光合作用不能进行，大气中C02含量是0.03%，如能提高到0.1%，产量可提高一倍！但浓度提高到一定程度后，产量便不再提高,CO2浓度,应用：农作物增产措施,（2）温室栽培，晴天适当增加 CO2浓度,施有机肥（农家肥）,施用NH4HCO3肥料,（1）合理密植使农田通风良好 “正其行，通其风”,CO2发生器,温度,酶活性,1、温度,NADPH、ATP生成量,暗反应,（CH20）生成量,光反应,主,次,2、温度是影响气孔开闭的因素之一,温度,应用：农作物增产措施,晴天：白天适当升温，晚上适当 降温以保持较高的昼夜温差,连续阴雨天：白天和晚上均降温,1、适时播种； 2、温室栽培： 3、防止“午休”现象,3、“午休”现象,12时左右温度高，蒸腾作用增强，气孔大量关闭，CO2供应减少，光和作用强度减弱,H2O,H2O,暗反应C3还原,（CH20）,【H】的生成,1、光合作用的原料； 2、植物体内各种生化 反应的介质； 3、影响气孔的开闭。,应用：根据作物需水规律合理灌溉； 预防干旱洪涝,OA段：在一定范围内，水 越充足，光合作用速率越快,水,矿质元素,矿质元素直接或间接影响光合作用。如可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，提高光合作用速率。,应用：根据作物的需肥规律，适时、 适量地增施肥料，可提高农作物产量。,叶龄,OA段：,AB段：,BC段：,幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断提高,壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。,老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。,应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，可降低其细胞呼吸消耗有机物。,多因子对光合作用速率的影响,P点之前：,Q点：,P点之前限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高,横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法,多因子对光合作用速率的影响,温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加C02，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和C02浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的,影响光能利用率的因素在生产中的应用：,延长光合作用时间,控制光照强弱,光能利用率,光合作用效率,( 合理密植：间种、套种 ),1、光照强度、光质,2、CO2浓度,3、温度,4、矿质元素（ 合理施肥）,5、水（ 合理灌溉）,(轮种 ),大蒜和甜瓜套种,间作：一茬有两种或两种以上生育季节相近的作物，在同一块田地上成行或成带（多行）间隔种植的方式,套作：在前季作物生长后期的株 、 行或畦间播种或栽植后季作物的种植方式。,