生物-人教版-必修1：5.4.2 光合作用的原理和应用

第4节能量之源—光与光合作用第2课时光合作用的原理和应用第五章细胞的能量供应和利用观点：植物体由“土壤汁”构成，即植物生长发育所需的物质完全来自土壤。问题：植物生长所需的物质来自何处？亚里士多德(Aristotle)光合作用的探究历程五年后一、1627年比利时科学家海尔蒙特结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。学.科.网普里斯特利实验结论：植物可以更新污浊的空气。二、1771年英国的科学家普利斯特利甲乙普利斯特利（J.Pristly）通过植物和动物之间进行气体交换的实验，第一次成功地应用化学方法研究植物的生长。三、1779年荷兰的科学家英格豪斯500多次植物更新空气的实验，又有何新发现？植物体只有在光下才能更新污浊的空气。甲乙把带叶的枝条放到水中，这些叶在阳光下产生氧气，在暗处并不产生氧气。结论：植物需要阳光才能制造氧气zxxkw四、1864年德国的植物学家萨克斯采用碘液检测淀粉的方法进行实验萨克斯，J.vonSachs(1832～1897)暗处理叶部分遮光光照滴加碘液绿叶在光下制造淀粉的实验问题讨论：①为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？暗处理是为了将叶片内原有的淀粉耗尽

②叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？部分遮光部分曝光，是为了进行对照

③这个实验得出什么结论？结论：植物在光下产生了淀粉1880年，美国科学家恩格尔曼的水绵实验小资料：水绵是常见的淡水藻类，每条水绵有许多个结构相同的长筒状细胞连接成的。水绵很明显的特点是：叶绿体呈带状，螺旋排列在细胞里。结论:氧气是叶绿体产生的;叶绿体是光合作用的场所1897年，人们首次把绿色植物的上述生理活动称为光合作用。这样，柳苗的生长之迷也终于被揭开了。提出问题：探究光合作用释放的氧气到底来自二氧化碳还是水？五、1939年美国的科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）利用同位素标记法进行了探究实验。

CO2H218O?C18O2H2O?预测1：第一组为O2，第二组为18O2，来自H2O；预测2：第一组为18O2

，第二组为O2

，来自CO2；预测3：两组既有18O2、也有O2，来自两者。第一组第二组返回光合作用氧来源的探究CO2H218O18O2C18O2H2OO2结论：光合作用释放的氧气来自水第一组第二组卡尔文及其同事用来研究光合藻类CO2固定的仪器装置

他用14C标记的CO2追踪了光合作用过程中碳元素的行踪，从而进一步揭示了光合作用中复杂的化学反应。卡尔文循环六、1948年美国的科学家卡尔文（M.Calvin）等人的实验光和作用过程经典实验原料：水1648年海尔蒙特实验原料：二氧化碳1948年卡尔文实验产物：氧气1771年普利斯特莱实验产物：糖类1864年萨克斯实验条件：光1779年扬英根豪斯实验场所：叶绿体1880年恩吉尔曼实验氧气的来源：1930年鲁宾卡门实验水小结：二氧化碳和水有机物和氧气光叶绿体光合作用的过程三、光合作用的过程：色素分子可见光GHDEABC多种酶酶MF吸收光解能固定还原NKH2OO2[H]ADP+PiATPC52C3(CH2O)CO2光反应阶段暗反应阶段叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质中二光合作用的过程1.光反应和暗反应的区别回归课本,知识整合项目光反应阶段暗反应阶段场所条件物质变化能量变化基粒(类囊体的薄膜上)叶绿体基质中需光,色素和酶需多种酶、ATP、[H]2H2O

光

4[H]+O2光能转变为活泼的化学能，储存在ATP中ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能酶ADP+Pi+光能

ATPCO2的固定：CO2+C5

2C3酶C3的还原：2C3

(CH2O)+C5[H]酶

ATPADP+Pi光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系,缺一不可。光反应暗反应ATP[H]ADPPi2.光反应阶段与暗反应阶段的联系物质上把CO2和H2O转变成以糖类为主的有机物能量上把光能转变成有机物中的化学能4.光合作用的实质影响光合作用的因素(一)光照强度(二)二氧化碳的供应(三)温度(五)矿质元素浓度(四)水BC光照强度0植物吸收CO2量B：C：释放CO2量光合作用消耗的CO2=呼吸作用释放的CO2量光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加光补偿点光饱和点AA：只有呼吸作用（一）光照强度光照强度0A光合作用强度（一）光照强度CB光照强度光合速率0吸收

CO2CO2释放A净光合作用真正光合作用呼吸作用真正光合作用=净光合作用+呼吸作用(植物制造有机物）(植物积累有机物）O2O2光合作用实际产O2量=实测的O2释放量+呼吸作用耗O2量光合作用实际CO2消耗量=实测的CO2消耗量+呼吸作用CO2释放量光合作用生产的葡萄糖=呼吸作用消耗的+积累(实测)的葡萄糖CO2CO2（二）CO2的浓度ABCCO2的含量有机物积累1.作物需要良好的通风，使大量空气通过叶面，使光合作用正常进行。

《齐民要术》记载：“正其行，通其风”。应用2.温室可采用二氧化碳发生器或多施用农家肥的方法。（三）温度30温度光合速率010204050适当提高昼夜温差保证有机物的积累（四）矿质元素的供应（1）N：是各种酶以及ATP的重要组成成分。（2）P：是叶绿体膜和ATP的重要组成成分。（3）Mg：叶绿素的重要组成成分。（五）水水是光合作用的原料，当植物体内水分供应不足，或因植物的蒸腾作用过于旺盛，植物根系水分供应不上时，植物叶片上的气孔就会关闭，以减少水分的散失。气孔关闭，外界空气中的CO2就不能进入叶片内部，固定不到CO2就不能形成C3，暗反应受阻，光合作用下降。这是在炎热的夏季中午光合作用下降的主要原因。5.光合作用原理的应用（1）影响光合作用的因素光照、CO2、温度、水、N、Mg等元素（2）提高农作物光合作用强度的措施1、适当提高光照强度、延长光照时间3、适当提高CO2浓度4、白天适当提高温度，晚上适当降温5、适当增加植物体内的含水量6、适当增加N、Mg等元素的含量2、合理密植实验探究：环境因素对光合作用强度的影响自养生物：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异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，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6.化能合成作用2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量1.将一棵重约0.2kg的柳树栽种到于肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重达21kg，这增加的重量主要来源于（）。

A.土壤中的矿质元素B.土壤中的水

C.大气中的O2D.大气中的CO22.最早成功证明绿色叶片在光合作用中产生淀粉的科学家是（）。

A.鲁宾和卡门B.卡尔文

C.萨克斯D.扬·英根豪斯

DC巩固练习4.下例关于光合作用的发现过程的叙述，不正确的是（）

A.1771年英国的普利斯特莱通过植物和动物之间气体交换的实验证明了植物生长需要吸收CO2，同时释放出O

B.1864年萨克斯确定了叶片在光下能产生淀粉

C.1779