光合作用的原理和应用

第4节能量之源——光与光合作用光合作用的原理和应用一、光合作用的探究历程光合作用的发现历程1.1771年普利斯特利实验一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后植物能更新空气实验结论：

。普利斯特利实验结果说服力不强，应如何设计对照实验？应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内，作为空白对照。1779年，荷兰的英格豪斯绿色植物只有在光照条件下才能更新污浊的空气1845年，德国科学家梅耶

1785年，发现空气的组成光能转变成化学能，将化学能储存在什么物质中呢？明确绿叶在光下释放的是氧气，吸收的是二氧化碳。植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。2.1864年,德国科学家萨克斯实验不变蓝绿色叶片黑暗处理一半曝光一半遮光碘蒸汽

48小时2小时变蓝分析：1.将绿叶先进行黑暗处理的目的是什么？

2.实验中的自变量是？因变量是？

3.这个实验证明了什么？自变量是光的有无、因变量是有无淀粉生成消耗掉叶片中的营养物质对照组是曝光处理、实验组是遮光处理光合作用的产物除氧气外还有淀粉。实验材料选择水绵，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没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相对于一组对照实验临时装片暴露在光下的实验再次验证实验结果3.1880年恩格尔曼实验将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。若将临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿体所有受光部位。O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所恩格尔曼实验的结论是什么？4.1939年鲁宾卡门实验H2OH218O18O2光照下的球藻悬液C18O2O2

CO2分析：1.鲁宾和卡门研究的课题是什么？

2.他们采用了什么方法？实验的结果证明了什么？

3.该实验是否也是对照实验？相互对照同位素标记法光合作用释放的O2来自H2O光合作用释放的O来自H2O还是CO2?(CH2O)+O214CO2+H2O14光能叶绿体（1）方法：__________________（2）发现了卡尔文循环，即暗反应中碳的转移途径：____________________5.20世纪40年代卡尔文同位素标记法CO2→C3→CH2O141414年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用探索历程1.场所：叶绿体2.动力：光3.原料：二氧化碳水4.产物：糖类氧气CO2+H2*

O光能叶绿体（CH2O)+*O2概念：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，并且释放出氧气的过程。通过以上的研究和探索，光合作用的场所、动力、原料、产物分别是什么？叶绿体中的色素H2O

①水的光解O2[H]

ADP+Pi

酶②ATPco2C5光反应2c3①固定供氢酶供能②还原(CH2O)[糖类]多种酶参加催化暗反应光合作用的过程光能光反应暗反应场所条件物质变化能量变化需光、色素、酶需多种酶叶绿体类囊体薄膜叶绿体基质水的光解、ATP的合成CO2的固定、C3的还原、ATP水解光能ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能H20O2[H]ADP、PiATPCO2C3C5(CH2O)色素吸收光能不需要酶，水的光解与ATP的合成都需要酶H20O2[H]ADP、PiATPCO2C3C5(CH2O)光反应暗反应联系总反应式光反应[H]、ATP暗反应ADP、Pi光能叶绿体（CH2O)+O2CO2+H2O思考：1.正常光合作用时，叶绿体中的ATP移动方向是？ADP的移动方向是？2.光反应合成的ATP的作用是？能否给其他生命活动提供能量？

暗反应所需要的ATP来自？能否来自呼吸作用产生的ATP？3.线粒体产生的ATP作用是？ATP从类囊体移向基质ADP从基质移向类囊体光反应合成的ATP为暗反应C3还原提供能量不为其他生命活动提供能量暗反应所需ATP只来自光反应，没有来自呼吸作用的能量线粒体产生的ATP为其他生命活动提供能量4.光合作用和有氧呼吸、无氧呼吸都能产生[H]，各自的作用是？5.暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可一直持续进行吗？光合作用产生的[H]用于还原C3有氧呼吸产生的[H]与O2结合成水无氧呼吸产生的[H]反应生成酒精或乳酸暗反应不能持续，缺少ATP、[H]6.光和作用过程中当供给14CO2时，放射性出现的顺序是？当供给3H2O时，放射性出现的顺序是？

当供给H218O时，放射性出现的顺序是？

O元素:H218O

18O2C元素:14CO214C3（14CH2O）H元素：3H2O3[H]C3H2O7.光合作用过程中，突然停止光照，[H]和ATP、C3、C5的变化如何？原因？光反应停止[H]↓ATP↓C3还原受阻C5↓停止光照C3↑(CH2O)↓CO2↓固定停止C3↓C5↑暗反应减弱[H]↑(CH2O)↓ATP↑8.光合作用过程中，突然停止CO2供应，[H]和ATP、C3、C5的变化如何？原因？环境因素对光合作用的影响（1）光照（2）二氧化碳浓度（3）温度（4）矿质元素1．光照强度A点：___________，产生ATP的场所有__________________AB段：光合作用

呼吸作用B点：光合作用

呼吸作用，产生ATP的场所有____________

B点所示光照强度称为___________呼吸作用细胞质基质、线粒体﹤=细胞质基质、线粒体、叶绿体光补偿点C点：光合作用____呼吸作用,光照强度称为__________

光饱和点＞限制B、C点光合作用强度的环境因素？B点限制光合作用强度的因素：_____________；C点限制光合作用强度的环境因素：_____________________________________。光照强度CO2浓度、温度等环境因素应用：a.增强光照强度b.延长光照时间措施：间作、轮作、套作c.增加光合作用面积措施：合理密植AB当光照强度大于B时，光合作用与呼吸作用的细胞图呢？总光合速率净光合速率呼吸速率总光合速率=呼吸速率+净光合速率

净光合速率=总光合速率-呼吸速率净光合速率呼吸速率夏季晴朗的一天中植物光合作用强度日变化曲线气孔关闭，CO2供应减少光照强度增强光照强度光合作用强度光质：白光为复色光，光合作用能力最强；单色光中红光、蓝紫光较强，绿光最差(大棚薄膜用无色透明的薄膜)2.CO2浓度对光合作用强度的影响(1)CO2浓度如何影响光合作用强度？CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。(2)应用：温室作物栽培时适当提高室内CO2浓度，如施用有机肥NH4HCO3、用CO2发生器提高产量，大田中“正其行，通其风”，目的就是提高CO2浓度，提高产量CO2补偿点CO2饱和点A点限制光合作用强度的因素：B点后限制光合作用强度的因素：CO2浓度光照强度、温度3．温度对光合作用强度的影响(1)温度如何影响光合作用强度？(2)如何调节温度可以增加大棚农作物的产量？温度通过影响酶的活性影响光合作用温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。（增大昼夜温差）4．水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响(1)水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。表明

。在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉N：P：Mg：K：光合酶的重要组分ATP的重要组分叶绿素的重要组分促进有机物的运输4．水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响(2)矿质营养影响光合作用5．多因子影响

A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同C.光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高D.光照强度为b～c，曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高总结：影响光合作用速率的外因（环境因素）：光照强度、CO2浓度、温度影响光合作用速率的内因（自身因素）：

酶的数量和活性、叶绿体的数量、色素含量下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变化示意图，其中Ⅰ～Ⅴ为生理过程，a～h为物质名称，请回答：(1)图中物质b和g的分别是______和______。(2)物质a分布在叶绿体的_____________，提取该物质时加入CaCO3的目的是___________________。(3)过程Ⅳ、Ⅴ发生的场所依次是_______和_______。氧气二氧化碳类囊体的薄膜上防止色素被破坏线粒体基质线粒体内膜(4)Ⅰ～Ⅴ过程中，能够产生ATP的过程是____________，ATP的结构简式是__________，必须有氧气参与进行的是______。(5)较强光照下，Ⅰ过程中d的移动方向是___________。(6)假如白天突然中断CO2的供应，则在短时间内f量的变化是_____(填“增加”或“减少”)；假如该植物从光照条件下移到黑暗处，h量的变化是________(填“增加”或“减少”)。I、Ⅲ、Ⅳ、VA—P～P～PV从叶绿体基质向类囊体薄膜方向移动增加增加A．过程①表示光合作用暗反应，无光条件下能正常进行B．过程②发生在细胞质基质中，所有活细胞都能进行C．过程③表示有氧呼吸第二阶段，无氧条件下能正常进行D．过程③产生的[H]、ATP、CO2都用于过程①化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量

2HNO2+O22HNO3+能量

能量6CO2+6H2O