优质课光合作用及应用

光合作用的原理和应用一、光合作用的探究历程李丞一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气。人们严格按照普利斯特利的实验要求重复他的实验，有的能成功，有的失败，为什么呢?可以怎样进一步实验？1779年，荷兰的英格豪斯结论1：只有在光下植物才能更新空气。结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功遗憾的是受当时化学水平的限制,人们并不知道植物吸收和释放的是什么气体!!!植物吸收了什么气体?

1785,由于发现了空气的组成,人们才明确植物在光下放出的是氧气,吸收的是二氧化碳.

他依据什么这么说呢?光能哪里去了?

1845年,德国植物学家梅耶指出:光能转换成化学能储存起来了.?光能储存在哪里了呢?1864年

萨克斯的实验1864年,萨克斯结论：绿叶在光合作用中产生了淀粉实验过程：黑暗处理

一半曝光一半遮光碘蒸气处理天竺葵叶片呈深蓝色不变色结果：1.为什么要进行黑暗处理？2.一半曝光、一半遮光的目的是什么？萨克斯成功证明了:光合作用的产物:除氧气外,还有淀粉.光合作用释放的氧气来自哪里?光合作用的原料有水和二氧化碳,那氧气是来自水呢还是来自二氧化碳?请大家讨论:

如何证明光合作用产生的氧气的来源?1939年,鲁宾和卡门利用同位素标记法

同位素标记法:放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律.用放射性同位素标记的化合物,化学性质不会改变.光合作用释放的O2到底是来自H2O

，还是CO2呢？同位素标记法研究1939年美国鲁宾卡门证实:光合作用释放的氧气来于水C18O2O2CO218O2H2OH218O光照下的球藻悬液20世纪４0年代,美国科学家卡尔文(M.Calvin)CO2碳的同位素C14CO214(CH2O)+O214CO2+H2O14光能叶绿体光合作用产生的有机物中的碳，是否来自CO2呢？同位素标记法研究年代科学家结论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CO2一、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

通过以上的研究和探索，你知道光合作用的场所、动力、原料、产物是分别是什么吗？三、光合作用总反应式：CO2+H2*

O光能叶绿体（CH2O)+*O2二、光合作用的场所、动力、原料、产物：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。你能用一个化学反应式表示出来吗?

根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应该生成什么产物？碳酸哪什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直接反应？哪光合作用的过程是怎样的？其全过程分为几个阶段？不是直接反应的全过程根据条件的不同分为光反应和暗反应两个阶段叶绿体中的色素H2O

①水的光解O2[H]

ADP+Pi酶②ATPco2C5光反应2c3①固定供氢酶酶供能②还原(CH2O)[糖类]多种酶参加催化暗反应能量转化:光能ATP活跃化学能稳定化学能元素转移O元素:H2＊O

＊O2C元素:＊CO2＊C3＊CH2O四、光合作用的过程光能条件：光、色素、酶场所：反应水的光解：ATP的合成：基粒类囊体膜上H2O[H]+O2光、酶叶绿体中的色素ADP＋PiATP光、酶叶绿体光能1.光反应阶段吸收、传递和转换光能能量转变：ATP中活跃的化学能产物：[H]、O2、ATP条件：不需光，需多种酶场所：基质中过程CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP中活跃的化学能2.暗反应阶段C3+[H](CH2O)＋H2O酶ATPADP+Pi能量转变：有机物中稳定的化学能产物：CH2O、ADP、Pi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↑光反应暗反应条件场所发生的反应产物能量变化关系有光、色素光反应、多种酶基粒片层膜上基质中1.水的光解2.ATP的生成1.CO2的固定2.C3的还原[H]、ATP、O2C2HO、ADP、Pi光能ATP中活跃化学能稳定化学能光反应[H]、ATP暗反应ADP、Pi3.光反应和暗反应的比较五、光合作用的实质物质变化：把简单的无机物转变为复杂的有机物能量变化：把光能转变成储存在有机物中的化学能六、光合作用的意义:物质转变和能量转变在自然界中所起的作用物质合成全球自养植物每年可以生产(4～5)×1011吨有机物“绿色工厂”能量转化每年转化太阳能3×1018千焦“巨型能量转化站”环境保护每年释放氧气5.35×1011吨“自动空气净化器”七、光合作用原理的运用植物自身因素环境因素对光合作用的影响1）光照2）温度3）二氧化碳浓度4）水分5）矿质元素→光反应光照强度②光照强度光合速率0光强光强CO2吸收CO2释放A0BC→NADPH、ATP→暗反应

C3还原（CH20）←②光照强度A点：AB段：B点：BC段：C点：光照强度为0时只进行细胞呼吸，释放C02量代表此时的呼吸强度

随光照强度增强，光合作用逐渐增强，C02的释放量逐渐减少,因一部分用于光合作用

光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率

随光照强度不断增强，光合作用不断增强

光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用不再增强

净②光照强度净真正光合速率＝净光合速率+呼吸速率

→光反应光照强度②光照强度光合速率0光强光强CO2吸收CO2释放A0BC阳生植物阴生植物光补偿点光饱和点→NADPH、ATP→暗反应

C3还原（CH20）←光补偿点、光饱和点：阳生植物阴生植物>应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。一天的时间光合作用效率O光照强度121311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：增加光合作用面积合理利用光能白天：适当增强光照阴雨天：适当补光光合作用的实际应用[2]光照面积OA段：A点：OB段：BC段：OC段：…随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大

光合作用面积的饱和点

随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下

…干物质量随光合作用增强而增加

随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低

随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加

[2]光照面积应用：适当修剪，合理施肥、浇水，避免徒长，避免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）光合速率0CO2浓度AB[3]CO2浓度A点：AB段：B点：进行光合作用所需CO2的最低浓度

在一定范围内，随C02浓度的提高，植物的光合速率加快

表示C02的饱和点，CO2超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。[3]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①施有机肥（农家肥）②施用NH4HCO3肥料（1）合理密植使农田通风良好“正其行，通其风”光合速率0CO2浓度AB③CO2发生器[4]H2O→H+的生成H2O→暗反应C3还原→（CH20）→NADPH的生成含水量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（干旱）。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[5]矿质元素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。

[6]温度应用：农作物增产措施⑴晴天：白天适当升温，晚上适当降温以保持较高的昼夜温差⑵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”现象注意：温度是影响气孔开闭的因素之一光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常进行光合作用。

3.影响光合作用的因素——温度应用：增加昼夜温差★多因子对光合作用速率的影响P点：Q点：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

硝化细菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2硝化细菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化细菌—化能合成作用四、化能合成作用相同不同（物质）实例异养生物自养生物都能合成物质储存能量无机物↓有机物人、动物、真菌、大多数细菌有机物↓有机物能否将无机物合成有机物绿色植物硝化细菌硫细菌、铁细菌等1、异养生物与自养生物比较

1、光合作用发生的部位是

。

竞赛练习２、光合作用分为

和

两个阶段。３、光合作用释放氧气来自于

物质。４、光合作用中的ＡＴＰ形成于

反应阶段。

５、光反应为暗反应提供

和

物质。８、光反应阶段能量变化是

。

9、暗反应阶段能量变化是

10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累起来的物质是

。叶绿体６、光反应场所

暗反应场所是

。光反应暗反应水光［Ｈ］ATP类囊体薄膜叶绿体基质７、二氧化碳中碳的转移途径是

。co2c3(CH2O)光能活跃化学能ATP中ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能五碳化合物11.光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表面气孔关闭而使光合作用减弱。这是由于（）

A、水分产生的[H]数量不足

B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足

C、空气中CO2量相对增多，而起抑制作用

D、暗反应中三碳化合物产生的量太少12.下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（）

A、增大O2浓度B、增大CO2浓度

C、增强光照