高中生物光合作用的过程公开课ppt课件

高中生物光合作 用
新叶伸向和煦的阳光
蚱蜢觊觎绿叶的芬芳
静静的小憩， 好去寻找更美的叶子！
我一定要好好的饱餐一顿！！
等待，等待……你就是我的佳肴！
他们都在为生存而获取能量！
我就要抓住你了！
我心飞翔，没有什么不可以超越！
能量总在我们每一个的细胞中激荡着， 流动着！ 只有不断的摄取补充能量，我们的生命才 能够维持下去！
类囊体和基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶
资料分析：叶绿体的功能
没有 空气 黑暗
极 细 光 束 2 现象：
完 全 光 照
1 现象：
装片中好氧细菌向叶绿体被 光束照射到的部位集中。
装片中好氧细菌分布在叶绿体 所有受光部位的周围。
结论：
叶绿体的被光束照射到的 部位是光合作用的场所
结论：
氧是由叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所。
到1785年，发现了空气的组成， 人们才明确绿叶在光下放出的是 O2，吸收的是CO2。
光 能
德国 梅耶
化 学 能
储存在什 么物质中？
1864年，萨克斯(德)的实验
一半遮光
一半曝光
（置于暗处几小时） 思考：目的是什么？
为了使绿叶中原有的有机物消耗殆尽
萨克斯的实验（1864年）
过程：
绿色 叶片
黑暗 处理
叶 绿 体 结 构 模 式 图
外膜
内膜
而每个基粒都含有 两个以上的类囊体， 多者可达100个以 上。叶绿体内有如 此多的基粒和类囊 体，极大地扩大了 受光面积。
与光合作用有关的这些色素都存 在于叶绿体中类囊体的薄膜上
基 质
基粒
每个基粒都由一 个个圆饼状的囊 状结构堆叠而成。 这些囊状结构称 为类囊体。吸收 光能的四种色素 就分布在类囊体 的薄膜上。

植物更新空气的必要条件是光；
1864年,德国植物学家萨克斯实验 光反应为暗反应提供了[H]和ATP； 植物增加的重量=土壤减少的重量 放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。
( CH2 O)+O2 3kg重的小柳树种在重90.
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气。
黑暗
光下
过程，最终探明了碳转化成有机物中碳的过 程，称为卡尔文循环。
碳的同位素 14 C CO2
CO2+ H2O
光能 叶绿体
14 CO2 ( CH2 O)+O2
[H] 供氢
酶
②
还
ATP 供能 原
酶
ADP+Pi
2C3 ①
固
co2
多种酶 定
参加催化 C5
([C糖H类2O])
暗反应
光合作用的过程
H2O
①水的光解
联系
光反应为暗反应提供了[H]和ATP；暗反应 为光反应提供ADP和Pi。
练一练
１．光合作用发生的部位是（ B ）
Ａ．叶绿素
Ｂ．叶绿体
Ｃ．类囊体的薄膜
Ｄ．叶绿体的基质
２．光合作用中形成ＡＴＰ的部位是（ D ）
Ａ．叶绿体外膜
材料１： 1779年，荷兰的英格
豪斯做了500多次植物更 新空气的实验，结果发现： 普利斯特利的实验只有在 光下才能成功；植物体只 有在光下才能更新污浊的 空气。
思考：植物更新空气的必要条件是什么？
植物更新空气的必要条件是光；
材料２： 有多位科学家重复普利斯特利的实验时
发现；他们的实验结果有很多时候与普利斯 特利不同，与植物同时放在密闭钟罩中的蜡 烛熄灭的时间比单独时更快；与植物同时放 在密闭钟罩中的小鼠比单独时存活时间更短。 由此他们认为植物也能使空气变污浊。

5.光合作用的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的简写 呼吸作用的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH)的简写
比较光合作用、呼吸作用
光合作用
有氧呼吸
场所
叶绿体
细胞质基质、线粒体
条件和原料 光、色素、酶、H2O和CO2
物质
无机物转变成有机物
变化
酶、O2、C6H12O6 有机物氧化分解成无机物
能量 变化
光能
不能，反应体系中可以还存在其他氧元素供体。
思考2：希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？
能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。
希尔进一步研究证实，植物光合作用的光反应是氧分子的产生，而不是二氧化碳的还原， 氧的产生是由于叶绿体以草酸铁作受氢体所致，其机理与完整细胞光合放氧过程相一致。
19世纪末
②1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖类。
③ 1931年，微生物学家尼尔将细菌光合作用与绿色植物的光合作用加以比较，提出了 以下光合作用的通式∶ CO2 +2H2A→（CH2O）+ 2A +H2O，
光合细菌在光下同化CO2而没有O2的释放，O2不是来自二氧化碳而是水。因此他第一 次提出光在光合作用中的作用是将水光解。
光合作用的过程
(1)光合作用过程图解
项目 场所 条件
物质 变化
光反应
暗反应
叶绿体_类__囊__体__的__薄__膜__
_叶__绿__体__基__质___
_光__、色素、酶
酶、N_A_D__P_H__、__A_T_P__、__C_O_2__、__C_5等
(1)H2O ―光酶―能→ _O_2_＋__H__＋_

（三）光合作用的过程：
1、写出光合作用的总反应式： 2、根据是否需要光，光合作用的过程可以 概括地分为 光反应 和 暗反应 两个阶段。 3、读懂教材103页光合作用过程的图解 4、填表比较光合作用过程中的两个阶段
光合作用的反应式：
CO2+H2
O*
* （ CH O ） +O 2 2 叶绿体
光能
6CO2+12H2O
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？ C3 ↑ [H] ↓ 停止 光反应 还原 光照 停止 ATP↓ 受阻 C5 ↓
2C3 请分析光下的植物突然停止 CO2的供 供氢 应后，其体内的 C 化合物和 C 化合物 5 3 CO2 [H] 的含量如何变化？ 酶 供能 C↓ 5 C ATP 固定 3 CO2 ↓ （ CH O ） 停止 2 C5 ↑
恩格尔曼实验的巧妙之处
选材好。 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察； 用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。 设计妙。 没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰； 用极细的光束照射，叶绿体上可分为有光照和无 光照的部位，相当于一组对照实验。
叶绿体的功能 叶绿体是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜
开始时 5年后 实验前后 的差值 柳树的 2.3kg 76.7kg +74.4kg 质量 干土的 90.8kg 90.7kg －0.1 kg 质量
结论：植物的物质积累不是 来自于土壤，而是完全来源 于水。
直到18世纪中期，人们一直以 为只有土壤中的水分是植物建造自身 的原料，而没有考虑植物能否从空气 中得到什么。
2.暗反应阶段 场所： 叶绿体的基质中 [H] 、ATP 条件： 多种酶、
CO2的固定：CO2＋C5

⑵随着光照强度减弱，光合速率减慢，当减弱到一定的光照强度时， 光合吸收的二氧化碳与呼吸释放二氧化碳的量几乎相等，此时的光 照强度为光补偿点
图一
图二
1、图二曲线和图一曲线有何不同，A、B、C三点的含义是什么？
A
AB
B
B点之后
光饱和点
光补偿点
阳生 阴生
若图中两条曲线分别代表阴生植物和阳生植物，请把 它们区分出来。
B 和 B′点都表示 CO2 饱和点。
应用：“正其行，通其风”，增施农家肥
3.温度对光合作用速率的影响
应 增大昼夜温差：
用
白天调到光合作用最适温度，夜晚适当降温，以降低作物细胞 呼吸，减少有机物的消耗，保证有机物的积累，促进作物生长。
水对光合速率的影响
夏季中午温度高 蒸腾作用强 叶片缺水
气孔关闭
结论： 植物可以更新空气
二、1779年英格豪斯（荷兰）实验
黑暗
光下
①普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功。 ②植物体只有绿叶才能更新空气。
一段时间后
结论：植物可 以更新空气
一段时间后
三、1785年，人们才明确绿叶在光下放出的是 氧气，吸收的是二氧化碳。
四、德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律 明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转 换成化学能储存起来。
ch光合作用中c3c5atph的含量变化h减少atp减少c3含量上升c5含量下降ch2o合成量减少光照强弱co2供应丌变光照丌变减少co2供应含量上升ch2o合成量减少h相对增加atp相对增加条件c3c5h和atpch2o合成量光照减弱co2供应不变光照增强co2供应不变光照不变增加co2供应光照不变减少co2供应减少减少增加增加增加增加增加增加增加增加减少减少减少减少减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加减少减少减少减少增加增加增加增加hatp变化同步c3c5变化相反变化发生在短时间内后又建立新平衡

光合作用的过程
光能
H2O
光解 吸收
色素分子
O2 [H] 酶
供能
2C3
还
固
CO2
多种酶 定 C5
酶
ATP
酶
原
（CH2O）
ADP+Pi
光反应阶段
暗反应阶段
水的光解：H2O 光解 2[H]+1/2 O2
酶
CO2的固定: CO2+C5 2C3
光合磷酸化：ADP+Pi＋能量 酶 ATP C3化合物还原：2 C3 A[HT]P, 酶（CH2O）6
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3
不同层次和时间上的光合作用
第三节 原初反应
➢ 原初反应 是指从光合色素分子被光激发，到引起 第一个光化学反应为止的过程。 ➢ 它包括： 光物理－光能的吸收、传递
光化学－有电子得失
原初反应特点 1) 速度非常快，10－12s∽10－9s内完成； 2) 与温度无关，(77K，液氮温度)(2K，液氦温度)； 3) 量子效率接近1
反应中心色素：少数特殊状
态的chl a分子，它具有光化学活性， 是光能的“捕捉器”、“转换器”。
聚光色素（天线色素）：
没有光化学活性，只有收集光能的 作用，包括大部分chla 和全部chlb、 胡萝卜素、叶黄素。
概念
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9
光合单位 光合膜上能进行完整光反应的最小结构单位
➢ 荧光。 ➢ 磷光。
➢ Chl* 10-9s Chl ＋ hν 荧光发射 ➢ ChlT 10-2s Chl ＋ hν 磷光发射 ➢ 磷光波长比荧光波长长，转换的时间也较长，而强度只有荧

光能捕获与传递
叶绿素分子吸收光能后，通过电子传递链将能量传递给其他分子，最终转化为ATP和NADPH中的化学能。
光合作用效率
光合作用效率受多种因素影响，如光照强度、CO2浓度、温度等。在适宜条件下，光合作用效率较高；而 在逆境条件下，如高温、干旱等，光合作用效率会降低。
03
影响光合作用因素及调控机制
要点三
答题技巧
在解答此类题目时，需要明确光照强度 对光合作用的影响机制，理解光反应和 暗反应之间的关系，以及掌握相关的计 算方法。
相关领域前沿动态介绍
光合作用与全球气候变化
随着全球气候变化的加剧，光合作用的研究越来越受到关注。科学家们正在研究如何通过改变作物的光合作用途 径来提高作物的产量和抗逆性，以适应气候变化带来的挑战。
氮素对光合作用的影响
氮素是叶绿素的重要组成部分，直接影响光合作用的进行。缺 氮会导致叶绿素合成受阻，光合作用减弱。水分用和散失平衡水分吸收与运输
植物通过根部吸收土壤中的水分，通 过木质部运输到叶片等绿色组织。
蒸腾作用与水分散失
叶片通过气孔进行蒸腾作用，散失大 量水分，保持植物体内外水分平衡。
能量传递链和效率分析
• 加强病虫害防治：加强病虫害防治是保障农作物产量和质量的重要措施之一。 通过选用抗病抗虫品种、加强田间管理、合理轮作等措施，可以有效减少病虫 害的发生和传播，保证作物的正常生长和高产。
04
实验方法与技术手段在光合作用 研究中应用
荧光动力学方法介绍
荧光动力学原理
利用荧光物质在光合作用中的发 光特性，通过测量荧光强度和变
02
光合作用中物质转化与能量传递
碳同化途径及产物运
碳同化途径
植物通过气孔吸收大气中的CO2，经过羧化作用转化为有机酸，再进一步转化为糖 类等有机物。

*
3、光协作用的过程 划分根据:反响过程能否直接需求光能
光反响 碳反响
〔1〕反响分析
光
H2O 类囊体
ATP
基质
糖
O2 光反响
NADPH
碳反响
CO2
水的光解：
光反响
H2O →2 [H] +
光合磷1/酸2化O：2
ADP + Pi + 光能 酶 ATP
CO2的固定：
暗反响 CO2 + C5 →酶2C3
绿叶在光协作用中产生了淀粉
思索：
该实验还能得出其他结论吗？
恩吉尔曼的实验
1、为什么选用水绵做为实验资料？ 2、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？
氧气是叶绿体产生的 叶绿体是绿色植物进展光协作用的场所
光协作用氧来源的探求
前往
二、场所：叶绿体
1.叶绿体的构造：
色素：基粒类囊体 的薄膜上
酶：基粒类囊体的 薄膜上和基质中
3.分析
叶
叶绿素a (蓝绿色) 叶绿素
绿 体
色素 3/4
叶绿素b (黄绿色) 胡萝卜素 (橙黄色)
中 的 色
类胡萝卜素
1/4
叶黄素 (黄色)
吸收可见 的太阳光
类胡萝卜素主要 吸收蓝紫光
素
叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
思索：叶片为什么是绿色的？
叶片为什么往往是绿色的呢？
叶绿体中的色素主要吸收红橙光和蓝紫光
绿光被反射
三、光协作用
1.什么是光协作用？
光协作用：是绿色植物经过叶绿体，利用可 见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存 能量的糖类〔通常指葡萄糖〕，并且释放出 氧气的过程。
2.光协作用的原料、产物、场所和条件是什么？ 请用一个化学反响式表示出来。

THANKS
01
光合作用定义
02
光合作用意义
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量 的有机物，并且释放出氧的过程。
是生物界赖以生存的基础，为几乎所有生物提供物质和能量来源；维 持大气中氧气和二氧化碳的含量相对稳定；对生物的进化具有重要作 用。
光反应与暗反应过程
光反应过程
在类囊体薄膜上进行，包括水的光解和ATP的合成两个主要 反应。光反应中，叶绿素分子吸收光能，将水分子分解成氧 气和[H]，同时合成ATP。
在反应中心，叶绿素分子接受光能后发生 电荷分离，产生高能电子和空穴，驱动后 续的光合作用电子传递链。
叶绿素的合成与降解受光照、温度等环境 因子的调控，从而影响光合作用的速率和 效率。
03
光系统Ⅰ和光系统Ⅱ介绍
光系统Ⅰ组成与功能
组成
光系统Ⅰ主要由反应中心色素P700 、电子传递体、多个捕光叶绿素a分 子及一些辅助因子等组成。
C3、C4和CAM途径比较
C3途径
最常见的光合作用途径，适用于 温和的气候条件。在CO2浓度较 高时，C3植物具有较高的光合速
率。
C4途径
适用于高温、低CO2浓度和强光条 件。C4植物通过特殊的叶片结构 和生化机制，提高了CO2的固定效 率和光合速率。
CAM途径
适用于干旱和半干旱地区。CAM植 物通过夜间固定CO2的方式，减少 了水分蒸发，提高了水分利用效率 。
内ATP水平降低。
05
C4途径和CAM途径简介
C4途径特点及优势
特点
C4途径植物具有特殊的叶片解剖结构 ，分为叶肉细胞和维管束鞘细胞。在 强光、高温和低CO2浓度下，C4途径 能够高效固定CO2，避免光呼吸造成 的能量损失。

【例题5】在暗反应中，固定二氧化碳的物质是
（） A.三碳化合物
B
B.五碳化合物
C.［Ｈ］
D.氧气
3、正常进行光合作用的植物，突然停止 CO2的供应，此时叶肉细胞内的C3、C5和
ATP含量的变化情况依次是 C
A. 上升；下降；上升
B. 下降；上升；下降
C. 下降；上升；上升
D. 上升；下降；下降
4.正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，
能量 光能
ATP
ATP
(CH2O)
转化
(活跃化学能) (活跃化学能) (稳定化学能)
1、光反应为暗反应提供[H]和ATP 联系 2、暗反应是光反应的继续，且为光反应提
供ADP和Pi
光能
H2O
O2
还原
[H]
ATP 酶 ADP ＋Pi
CO2 2C3
固定
卡基循尔质环文 C5
CH2O
光反应阶段
光能转化为活跃的 化学能（ATP）
暗反应阶段
活跃的化学能转化为 稳定的化学能（糖类）
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 光反应
[H] ↓
还原 C3 ↑
光照 停止
ATP↓
受阻
C5 ↓
请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，
其体内C的OC25↓化合物固 停和定 止C3化合物的CC35含↓↑量如何变化？
光照 无CO2
AB
黑暗 有CO2 C
D
实验过程中有机物 率
的合成如下图。请
分析：
时间
AB段：无CO2，所以没有有机物合成
BC段：因为AB段提供了充足的[H]和ATP，暗反 应进行，有机物合成率迅速上升

供能
ATP
CO2 2C3
固定
多种酶
C5
参与
(CH2O)n
光反应
暗反应
光反应和暗反应的比较
比较 项目
光反应
暗反应
条件
光照、色素、酶
黑暗或有光照都行，多种酶参与
场所
类囊体膜上
叶绿体基质中
物质 转化
能量 转化
2H2O → O2 + 4H+ + 4eNADP+ + 2e- + H+ → NADPH ADP + Pi → ATP
不但提出物质转化（无机物变成有机物），还提出了能 量转化（把光能转化成化学能） 光合作用的场所——叶绿体 不要把叶绿体写成叶绿素 不要把有机物写成葡萄糖或者淀粉
光合作用的意义
1.把无机物变为有机物 约合成5千亿吨/年
2.把太阳能转变为可贮存的化学能 转化3.2×1021J/y的日光
3.维持大气中O2和CO2的相对平衡 释放出5.35千亿吨氧气/年
4.促进生物进化
三、影响光合作用的因素
• 光合速率：光合作用的强度，又称为光合速率。 • 光合作用速率可以用一定量的植物（如一定量的
叶面积）在单位时间内进行光合作用释放O2或消 耗CO2的量来表示。 • 影响光合作用的因素： • 内在因素：植物体自身生长发育的不同阶段、生 长状态 • 外在因素：光照强度、CO2浓度、温度、其他方 面（如水、矿质元素）等
光合作用的过程
2008年12月 苏裕
叶片是进行光合作用的主要器官，叶绿体是
进行光合作用的场所。
每个叶肉细胞内含
有20-100个叶绿体，
叶绿体呈椭圆球形，
具有双层膜，每个