高中生物《光合作用》名师公开课省级获奖课件

C-3植物： • CO2被同化后形成的第一个化合物是三碳酸，
如水稻、小麦、树木、大部分蔬菜等。
C-4植物： ❖ 在发生卡尔文循环之前， CO2在另一种更强
的羧化酶的作用下，先被固定在一种四碳酸 中，如玉米，高粱，甘蔗等。
C-4植物叶片结构的特点
部分叶肉细胞 （含另一种羧化酶）
维管束鞘细胞
叶肉细胞中：CO2 + 三碳酸(C3) 羧化酶 四碳酸(C4)
3 光反应与碳反应的关系
H2O
O2
水的光解
叶绿体 中的色素
NADPH
ATP
ADP + Pi
2C3
CO2
多种酶 参加催化
C5 C5的再生 三碳糖
环境因素影响光合速率
光合速率(光合强度) 指一定量植物在单位时间内进 行多少光合作用(可用O2吸收量或CO2释放量表示)。
CO2 + 2H2O*
光能 叶绿体
O2 (mg/dm2h)
放 出 10
5
0
吸 收
-5
A
B
10
1. 对植物而言，光照 越强越好吗?
CD
2. 请在图上画出阴生 植物胡椒光合速率的 曲线?
E 20
光照强度
(klx)
不同光质对光合速率的影响
红光区
蓝紫光区
(2)影响光合速率的因素（温度）
CO2
呼吸作用
吸
收 或
光合作用
释
放
量
0
温度
光合作用整套机构对温度比较敏感，温度过高时光 合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。
(CH2O)+ H2O + O2*
原料
条件
产物
CO
水 2分 浓 度
光矿温
照 质 度 怎样才能提高光合速率？
元 素
(1)影响光合速率的因素（光强度）
CO2吸收值
（光补偿点）
A
真
正
表
光
观
合
光
速
合
率
速
率
B（光饱和点）
黑暗中呼吸作用强度
光强度
CO2释放值
真正光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率
光合速率与光强度的关系
光系统Ⅱ
光系统Ⅰ
光反应
H2O
O2
水的光解
叶绿体 中的色素
NADPH
ATP
ADP + Pi
① H2O的光解； ② ATP的形成。 (1)光能被吸收并转化为ATP中的化学能；
(2)水在光下裂解为H+、O2和e-； (3)水中的氢（H+ + e-）在光下将NADP+还原为NADPH。
光反应中的物质变化
物质变化： H2O → 2 H+ + ½ O2 + 2eNADP+ + H+ + 2e- → NADPH ADP + Pi + 能量 → ATP
能量变化： 光能 → 电能 → ATP、NADPH中活跃的化学能
碳反应
场所：叶绿体基质。 条件：不需光直接参与、酶。
提供NADPH 提供ATP
碳反应
（C3） 2个磷酸甘油酸
农田里的农作物应确保良好的通风透光和增施有 机肥。温室中可增施有机肥或使用CO2发生器等。
CO2的释放量 CO2的吸收量
光照强度的影响
A（光补偿点） B（光饱和点） 光强度
一般情况下，光强度达到B点后，限制光合速率 的主要原因有哪些？ 温度，CO2
环境因素对光合速率的综合影响
光
合 速
较高光强度
率
① CO2的固定；② C3的还原。
碳反应中的物质变化
CO2的固定： 3C5（RuBP）+ 3CO2 → 6 C3（3-磷酸甘油酸）
C3的还原： ATP
ADP
6C3 NADPH NADP+
C5（RuBP）的再生： 5 三碳糖 → 3 C5
6 三碳糖
光合产物在植物细胞中的利用
1. 碳反应的直接产物是三碳糖； 2. 三碳糖在叶绿体内能参与合成淀粉、蛋白质和脂质； 3. 大部分三碳糖运到叶绿体外，转变成蔗糖。
—
温室栽培中，可适当提高白天温度，适当降低夜 间温度，从而提高作物产量（有机物积累量）。
(3)影响光合速率的因素（ CO2浓度）
光
1. 如何提高大田和温室
合 速
中的CO2含量?
率
2. 请在图上画出更弱光
强度下光合速率的曲线?
0
BA
CO2浓度
CO2浓度在1%以内时，光合速率会随CO2浓度的 增高而增高。
光呼吸
• RuBP羧化酶既有羧化作用，又有加氧作用。 • 催化RuBP与O2结合，形成一个三碳酸(C3)和一个二
碳化合物(C2)。 • 二碳化合物随后进入线粒体被氧化成为CO2。 • 较高CO2浓度时，羧化酶活性相对高，促进光合作用;
较高O2浓度时，加氧酶活性相对高，促进光呼吸。
C-3植物和C-4植物 转化到糖中的效率几乎是C-3植物的 2 倍。
1个CO2
多种酶 参加催化
2个三碳糖磷酸
1个RuBP（C5）
三碳糖 再生为3个RuBP
三碳糖 离开卡尔文循环
① CO2的固定；② C3的还原。
提供NADPH 提供ATP
碳反应
（C3） 6个磷酸甘油酸
3个CO2
多种酶 参加催化
6个三碳糖磷酸
3个RuBP（C5）
5个三碳糖 再生为3个RuBP
1个三碳糖 离开卡尔文循环
同位素标记法
A
B
结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
太阳光
紫外光 < 400nm
可见光 400 - 700nm
红外光 > 700nm
紫靛蓝绿黄橙红
叶绿体中色素提取和分离的实验原理是什么？ 95%的乙醇，层析液（都是有机溶剂）。
胡萝卜素，C40H56 叶黄素，C40H56O2
橙黄色
主要吸收 蓝紫光
影响光合速率的因素（温度）
将生长状况相同的水稻幼苗分成若干组，分别置 于不同日温和夜温下生长，其他条件相同且适宜。一 段时间后测定统计每组幼苗的平均高度，结果如下：
日温(℃)
30 23 17
11 — 30.7cm 16.8cm
夜温(℃) 17
33.2cm 24.9cm 10.9cm
23 19.9cm 15.8cm
较低光强度
0
AB
CO2浓度
光强度可以影响CO2饱和点的变化，同样道理， 温度，CO2浓度也可以影响光饱和点的变化。 光强度、 温度和CO2浓度对光合作用的影响是综合性的。
CO2的释放量 CO2的吸收量
环境因素对光合速率的综合影响
A（光补偿点） B（光饱和点） 光强度
若降低环境中CO2浓度，图中A点、B点将会如何移动？
光合作用
外膜
内膜
基质
基粒
第五节 光合作用
光能
6CO2 + 12H2O 叶绿体 C6H12O6 + 6H2O + 6O2
进行光合作用的生物有哪些？ 自养生物 异养生物
1. 光合作用是不是细胞呼吸的逆反应？ 2. 氧气中的氧来自哪里？
光合作用释放的O2是来自同是气体的CO2吗？
1939年，美国鲁宾和卡门的实验
维管束鞘细胞中：卡尔文循环
C-4植物光合作用特点示意图
叶肉细胞
CO2
C4
三碳酸
维管束鞘细胞
释放
C4 CO2 2C3
多种酶
C5
的催化
NADPH NADP+ ATP
ADP
三碳糖
C4途径
C3途径
C-4途径的意义 • C-4途径可以提高维管束鞘细胞中的CO2浓度,
抑制卡尔文循环中RuBP羧化酶的加氧活性， 抑制光呼吸。
光反应包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ。
光反应包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ
光
光
叶绿素 类胡萝卜素
叶绿素a蛋白质 复合体
叶绿素、类胡萝卜素复合体（光系统）
高能电子 e-
光反应
高能电子
2e-+ H+ + NADP+
NADPH
（强还原剂）
低能电子
低能电子
e-
½ O2 + 2H+ 2e-
e-
叶绿素、类胡 萝卜素复合体
H2O
黄色
叶绿素a，C55H72O5N4Mg 叶绿素b，C55H70O6N4Mg
蓝绿色 主要吸收
红光、蓝紫光
黄绿色
吸收光谱
叶绿体中的色素
分布在类囊体的薄膜上。
叶绿体
3 叶绿素
3 叶绿素a 1 叶绿素b
中的色素 1 类胡萝卜素 1 胡萝卜素 （有保护叶绿素作用） 2 叶黄素
都能吸收和 传递光能
光反应
场所：叶绿体类囊体的薄膜上。 条件：直接需要光、色素、酶。