光合基本原理和应用

光合基本原理和应用二光合作用的原理和应用（一）光合作用的探究历程1、海尔蒙特实验2、普利斯特利实验（17716、美国鲁宾和卡门实验（19397、卡尔文循环3、1779年，荷兰的英格豪斯4、1864年，德国萨克斯实验5、恩格尔曼水绵实验（1880结论：1、海尔蒙特实验水分是植物建造自身的原料返回1结论：2、普利斯特利实验（1771年）植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气返回1当时有人重复了普利斯特利的实验，却得到了完全相反的结论，认为植物也能使空气变得污浊，为什么？3、1779年，荷兰的英格豪斯

普利斯特利的实验只有在光照下才能成功；植物体只有绿叶才能更新污浊空气。结论：

1785年：绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO21845年：梅耶根据能量转换和守恒定律指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来返回1在暗处放置24小时一半曝光，一半遮光碘蒸气处理结论：绿叶在光下的产物除了氧气还有淀粉4、1864年，德国萨克斯实验返回13

萨克斯的实验1864年德国科学家萨克斯（J.VonSashs）利用碘液检验淀粉的方法研究光合作用产物。绿色叶片中光合作用中产生了淀粉；1864年,德国科学家萨克斯(J.vonSachs)1．为什么对天竺葵先进行暗处理？2．为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？

3．这个实验的说明什么问题？答：为了将叶片内原有的淀粉耗尽。答：为了进行对照。答：结果证明绿叶在光下制造了淀粉。科学家通过追踪同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。同位素标记法同位素标记法研究C18O2CO2H2OH218O光照下的球藻悬液O218O2AB同位素18O标记H2O和CO2H218O和C18O2结论：光合作用释放的氧气来自水

光合作用释放的O2到底是来自H2O

，还是CO26、美国鲁宾和卡门实验（1941年）返回1同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用同位素标记的化合物，化学性质不会改变。

返回光合作用氧来源的探究7、美国卡尔文循环

用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。卡尔文循环：CO2→C3→(CH2O)返回1(有机物)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植物可以更新空气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）光合作用的探究历程光合作用概念绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和水转化成储存着能量的有机物，并释放O2的过程总结光合作用的反应式CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体糖类光合作用过程光反应阶段（需光）

暗反应阶段（有光无光均可）

光反应条件：叶绿体中的色素光能H2O

水在光下分解O2[H]光、酶、色素过程：场所：类囊体的薄膜上物质变化H2O光[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量变化：光能ATP中活跃化学能ADP+Pi酶ATP水的光解：ATP的形成：暗反应CO2C5

固定2C3[H]供氢酶(CH2O)[糖类]场所：条件：过程：叶绿体基质酶多种酶参加催化物质变化能量变化：还原酶ATP供能ADP+PiCo2+

C5酶2c3Co2的固定：2c3酶(CH2O)C5ATP

ADPC3的还原：[H]+H2OATP中活跃的化学能糖类中稳定的化学能

色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应光合作用总过程：光反应阶段与暗反应阶段的比较项目光反应阶段暗反应阶段区别场所条件物质变化能量转化类囊体的薄膜上叶绿体的基质中需光、色素和酶需多种酶光能转变为ATP中活跃的化学能ATP中活泼的化学能转化为有机物中稳定的化学能水的光解：2H2O

光

4[H]+O2光ADP+PiATP酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的还原：2C3

（CH2O）

[H]，ATP酶ATPADP+Pi酶联系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H]和ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系光合作用的过程1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2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↑光合作用的实质1、物质转化：2、能量转化：无机物有机物光能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能光能糖类等有机物ATP各项生命活动光合作用呼吸作用水解光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢，绝大多数生物所需能量之源。光合作用的意义1、光合作用是在

上进行的。

基础知识抢答一２、光合作用分为

和

两个阶段。３、光合作用释放氧气来自于

。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

。叶绿体光反应暗反应水光［Ｈ］ATP基础知识抢答二８、光反应阶段能量变化是

。9、暗反应阶段能量变化是

转化为

。６、光反应场所是

，暗反应场所是

。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化能合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量六.光合作用与呼吸作用的区别：光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物产物O2、葡萄糖等有机物CO2、H2O等能量转换贮藏能量的过程光能→活跃的化学能→稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能→活跃的化学能发生部位有叶绿体的细胞、叶绿体活细胞、线粒体、细胞质发生条件光照下才可发生光下、暗处都可发生探究实验环境对光合作用强度的影响

光合作用强度

可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量的表示提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果，得出结论表达与交流在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响实验步骤①取生长旺盛的绿叶，用打孔器打出小圆片30片。②将小圆形叶片置于注射器内，抽拉出小圆形叶片内的气体，重复几次。叶圆片实验步骤③将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。④取3只小烧杯(培养皿)，分别倒入20mL富含CO2的清水。⑤分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。实验步骤30cm60cm90cm⑥观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。ABC实验步骤30cm60cm90cm实验结果实验结论A中上浮叶圆片最多，其次是B，C中最少。光合作用的强度受光照强度的影响，在一定光照强度范围内，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。光合作用原理的应用（1）影响光合作用的因素外因：光照、CO2、温度、水、矿质元素等内因：植物种类、发育时期、不同部位叶片、叶片不同发育时期（色素、酶）光合作用强度表示方法1、单位时间内光合作用产生有机物（糖）的数量（即植物重量或有机物的增加量）。2、单位时间内光合作用吸收C02的量(或实验容器内CO2减少量)。3、单位时间内光合作用放出02的量(或实验容器内02增加量)。①光照时间：②光照强度：时间越长，产生的光合产物越多在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。光照→光反应光照强度②光照强度光合速率0光强→NADPH、ATP→暗反应→C3还原→（CH20）光强CO2吸收CO2释放A0BC净光合量呼吸量总光合量只进行呼吸作用光补偿点光饱和点②光照强度真光合量＝净光合量+呼吸量

光合作用速率=呼吸作用速率达到最大光合速率所需的最小光照强度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→光反应光照强度→NADPH、ATP→暗反应→C3还原→（CH20）从海的不同深度采集到4种类型的浮游植物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ），测定了每种类型的光合作用，如下图所示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物？光照强度光合速率ⅠⅡⅢⅣ据光照强度可制定的农作物增产措施②光照强度(1)白天：适当增强光照，延长光照(2)阴雨天：适当补光(4)种植时：★合理密植增大光合面积(3)间作套种时农作物的种类

搭配，林带树种的配置→光反应光照强度→NADPH、ATP→暗反应→C3还原→（CH20）光合面积光合面积应用：合理密植、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。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ABCO2浓度如C02

浓度低于0.005%，光合作用不能进行，大气中C02含量是0.03%，如能提高到0.1%，产量可提高一倍！但浓度提高到一定程度后，产量便不再提高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发生器温度→酶活性1、温度→NADPH、ATP生成量暗反应（CH20）生成量→光反应主次2、温度是影响气孔开闭的因素之一温度应用：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3、“午休”现象12时