光合作用的原理和应用

光合作用的原理和应用第1页，共78页，2023年，2月20日，星期三光合作用的探究历程第2页，共78页，2023年，2月20日，星期三五年后一、1627年比利时科学家海尔蒙特开始时柳树的质量2.27kg干土的质量90kg+74.43kg－0.1kg结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。76.7kg89.9kg5年后实验前后的差值zxxkw学.科.网第3页，共78页，2023年，2月20日，星期三结论：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zxxkw第4页，共78页，2023年，2月20日，星期三三、1779年荷兰的科学家英格豪斯结论：植物体只有在光下才能更新污浊的空气。甲乙第5页，共78页，2023年，2月20日，星期三1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。1845年德国科学家梅耶根据能量转化与守恒明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。第6页，共78页，2023年，2月20日，星期三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

四、1864年德国的植物学家萨克斯结论：植物在光下产生了淀粉。第7页，共78页，2023年，2月20日，星期三1897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。第8页，共78页，2023年，2月20日，星期三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和卡门

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。科学家通过追踪放射性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。你知道常用的H和O的同位素吗？第9页，共78页，2023年，2月20日，星期三返回光合作用氧来源的探究第10页，共78页，2023年，2月20日，星期三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第11页，共78页，2023年，2月20日，星期三年代科学家结论17711779184518641880193920世纪40代植物可以更新空气只有在光照下植物可以更新空气植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来绿色叶片光合作用产生淀粉氧由叶绿体释放出来。叶绿体是光合作用的场所光合作用释放的氧来自水光合产物中有机物的碳来自CO2普利斯特利英格豪斯R.梅耶萨克斯恩格尔曼鲁宾卡门卡尔文归纳：光合作用的探究历程第12页，共78页，2023年，2月20日，星期三光合作用原理和应用第13页，共78页，2023年，2月20日，星期三一、光合作用的概念

指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。CO2+H2O光能叶绿体(CH2O)+O2二.反应式：能量变化：光能→有机物中稳定的化学能第14页，共78页，2023年，2月20日，星期三划分依据:反应过程是否需要光能有光、无光都能反应光反应阶段暗反应阶段三、光合作用的过程（分2个阶段）必须有光才能进行第15页，共78页，2023年，2月20日，星期三条件：光、色素、酶场所：过程水的光解：ATP的生成：叶绿体内的类囊体膜上H2O[H]+O2光、酶叶绿体中的色素ADP＋PiATP光、酶叶绿体中的色素光能转变为活跃的化学能光反应阶段吸收、传递和转化光能能量变化：第16页，共78页，2023年，2月20日，星期三条件：不需光，需多种酶场所：叶绿体的基质中过程CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：活跃的化学能转变为稳定的化学能暗反应阶段C3+[H](CH2O)+C5酶ATPADP+Pi能量变化：第17页，共78页，2023年，2月20日，星期三色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶CH2OCO2吸收光解能量固定还原酶光反应暗反应

光合作用的过程第18页，共78页，2023年，2月20日，星期三光反应阶段暗反应阶段进行部位条件物质变化能量变化联系类囊体的薄膜上叶绿体基质中光、色素和酶多种酶光能转换成活跃的化学能（ATP中）活跃的化学能变成稳定的化学能（糖类等有机物中）光反应为暗反应提供[H]和ATP暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi

→ATP光酶光CO2的固定CO2+C5→2C3三碳的还原C3＋[H]→（CH2O）酶酶ATP比较：光反应阶段和暗反应阶段第19页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.能量的转化：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能1.物质转化：无机物有机物光合作用的意义为一切生物生命活动的进行提供所必需的营养物质，维持大气中氧气和二氧化碳的平衡。四、光合作用的实质第20页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______和_________;形成的_____和_____提供给暗反应。

2.光合作用的实质是：把______和_______转变为有机物，把_______转变成_______,贮藏在有机物中。3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧气是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。水的光解形成ATP[H]ATPCO2H2O光能化学能暗反应光反应光反应暗反应练一练第21页，共78页，2023年，2月20日，星期三4.下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________。③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______④图中G________,F是__________,J是_____________⑤图中的H表示_______，H为I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP色素吸收的光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类等有机物第22页，共78页，2023年，2月20日，星期三5.将单细胞绿藻置于25℃，适宜光照和充足CO2条件下培养，经过一段时间后，突然停止光照，发现绿藻体内C3的含量突然上升，这是由于()①光反应停止，由于没有[H]和ATP供应，C3不能形成糖类等有机物，因而积累了许多C3。②暗反应仍进行，CO2与C5结合，继续形成C3。③光反应停止，不能形成ATP。④光反应仍进行，形成ATPA.④③②B.③②①C.④②D.③②B第23页，共78页，2023年，2月20日，星期三讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照，CO2不变突然光照，CO2不变光照不变停止CO2供应光照不变，CO2增加增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加减少或没有增加增加减少减少增加第24页，共78页，2023年，2月20日，星期三光合作用的原理和应用第二课时第25页，共78页，2023年，2月20日，星期三色素分子光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶CH2OCO2吸收光解能量固定还原酶光反应暗反应

光合作用的过程哪些因素可能会影响光合作用的进行呢？第26页，共78页，2023年，2月20日，星期三单位时间、单位叶面积通过光合作用制造糖类的数量。1.光合作用强度（速率）概念2.影响光合作用强度的因素

五、影响光合作用强度的因素和应用定量描述：单位时间原料的消耗量或产物的生成量。内因外因第27页，共78页，2023年，2月20日，星期三应用措施：适当摘除老叶、残叶，可降低其呼吸作用消耗有机物。（1）植物自身因素(植物种类、不同生长阶段、叶龄等)第28页，共78页，2023年，2月20日，星期三探究：光照强弱对光合作用强度的影响

实验原理：利用真空渗水法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排出O2，O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量及时间长短，来比较光合作用的强弱。

实验方法：间接测O2生成速率，来表示光合作用的强度。（2）环境因素：第29页，共78页，2023年，2月20日，星期三实验步骤：1.用打孔器打出大小相等的圆叶片若干片，避开叶的主脉。

第30页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.抽气，排出细胞间隙的空气，使叶片沉入水底。第31页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.将气体逸出的叶片放入黑暗中保存待用第32页，共78页，2023年，2月20日，星期三

4.将3个烧杯编号后，分别加入20ml富含CO2的溶液，并各放入10片抽去气体的叶片

第33页，共78页，2023年，2月20日，星期三5.按实验记录表进行操作烧杯编号处理条件相同时间内的上浮数1距40W台灯10cm,2%NaHCO3溶液，室温2距40W台灯30cm，2%NaHCO3溶液，室温3距40W台灯50cm，2%NaHCO3溶液，室温第34页，共78页，2023年，2月20日，星期三6.记录实验数据第35页，共78页，2023年，2月20日，星期三7.实验结果烧杯编号处理条件相同时间内叶片上浮数1距40W台灯10cm,2%NaHCO3溶液，室温较多2距40W台灯30cm，2%NaHCO3溶液，室温很少3距40W台灯50cm，2%NaHCO3溶液，室温没有变化第36页，共78页，2023年，2月20日，星期三氧气的产生量0光照强度AAB光照强度0吸收量CO2C释放量

CO2结论：随着光照强度的增加光合速率逐渐增强。思考：两种表示方法有什么区别呢？净光合速率呼吸速率实际光合速率（总值）实际光合速率=净光合速率+呼吸速率第37页，共78页，2023年，2月20日，星期三CO2吸收量OCO2释放量光照强度···ABC在黑暗中呼吸所放出的CO2光补偿点光饱和点阳生植物阴生植物D1.光

①光照强度应用：把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上。第38页，共78页，2023年，2月20日，星期三一天的时间光合作用速率O光照强度121410春天一天中日照强度与光合作用速率的关系②光照时间植物夏季为何“午休”？夏天思考：夏天的曲线图如何画？应用：大棚种植阴雨天应补充光照复种、轮作、套种延长光合作用时间第39页，共78页，2023年，2月20日，星期三白光↓↓绿光绿色玻璃B哪一株植物生长状况更好?

白光↓↓白光无色玻璃C白光↓↓红光红色玻璃A③光质：应用：温室大棚一般使用无色透明玻璃第40页，共78页，2023年，2月20日，星期三最大总光合量/%总光合量净光合量叶面指数呼吸量④光照面积应用：间作套种、合理密植（增加光合作用面积）第41页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.温度能

AB段:(在一定范围内)随温度的升高,光合作用逐渐加强B点:光合作用中酶的最适温度BC段:超过最适温度，酶活性降低,光合速率下降,若温度过高,酶失活停止光合作用生活在寒带地区的植物能否正常进行光合作用？

。AB段、BC段、B点各代表？第42页，共78页，2023年，2月20日，星期三应用措施：（1）大田中适时播种（2）温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度或适当提高温度，增强光合作用，晚上适当降温以降低呼吸作用。净光合速率曲线怎样绘制？第43页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.水分①水分既是光合作用的原料和产物，又是化学反应的媒介应用措施：合理灌溉。水分

②水分是植物蒸腾的对象。缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用光合作用强度O盛夏A

710121418第44页，共78页，2023年，2月20日，星期三4.CO2浓度a:CO2饱和点。光合速率不再随CO2浓度的增加而增加CO2浓度a0cdCO2吸收量CO2呼释放量●c:呼吸作用强度。只有呼吸，没有光合作用d:CO2补偿点。光合作用吸收的CO2＝呼吸作用释放的CO2ca段:(在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快第45页，共78页，2023年，2月20日，星期三b:CO2的补偿点c:CO2的饱和点a—b:CO2太低，农作物消耗光合产物；a—c:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；c—d:CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；d—e:CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。acbde第46页，共78页，2023年，2月20日，星期三应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度措施：①多施有机肥或农家肥②大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量③释放一定量的干冰或施“碳铵”(NH4HCO3)必须指出：增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。第47页，共78页，2023年，2月20日，星期三5.矿质元素在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。应用措施：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。

N、P、K等元素第48页，共78页，2023年，2月20日，星期三N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分第49页，共78页，2023年，2月20日，星期三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

第50页，共78页，2023年，2月20日，星期三温度pH强度波长浇水Mg2+施肥空气中的浓度哪些外界因素会影响光合作用的进行施肥光（光强、光质）、温度、CO2浓度、矿质元素、水等第51页，共78页，2023年，2月20日，星期三（1）影响光合作用的因素光照、CO2、温度、水、矿质元素等（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、适当提高温度5、适当增加植物体内的含水量6、适当增加矿质元素的含量2、合理密植内因外因：不同植物光合作用不同；不同部位（叶）光合作用不同；不同叶龄的叶光合作用不同。影响光合作用因素总结第52页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（1）甲图曲线中C点和E点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处于何种生理活动状态？

。呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量时第53页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的

段，其中光合作用强度最高的是

点，植株积累有机物最多的是

点。BFDE第54页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（3）乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为

.

以致光反应产生的

和

逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使

化合物数量减少，影响了C02固定。光照强度逐步减弱ATP[H]C5

第55页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.下图中的甲、乙两图为一昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：甲乙（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为

.

。温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应第56页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.请在原图中画出一天内大棚中CO2量的变化曲线图。第57页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.下图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变化。甲图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对两图的相关原因分析不正确的是()A．甲图中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点时的干重B．植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可增加OA的绝对值C．两图中DE时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少D．甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多C第58页，共78页，2023年，2月20日，星期三4.下列有关说法不正确的是()A.H点CO2浓度最低，说明此时植物积累有机物最多B.BC段较AB段CO2浓度增加减慢，是因为低温使植物呼吸作用减弱C.FG段CO2浓度下降不明显，是因为气孔关闭，叶片对CO2的吸收减少D.CO2浓度下降从DE段开始，说明植物进行光合作用是从D点开始的Ｄ第59页，共78页，2023年，2月20日，星期三5.右图表示在一定光照条件下，温度对植物光合作用量（a）与呼吸作用量（b）的影响曲线图（通过测定CO2量而获得）。下列叙述中，正确的是()A.该植物在25℃左右时，重量增加最大

B.该植物在20℃与30℃时，重量增加相同

C.该植物在40℃时重量减少

D.该植物在25℃时，重量增加是在5℃时的8倍

C第60页，共78页，2023年，2月20日，星期三六、化能合成作用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1.定义：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。第61页，共78页，2023年，2月20日，星期三化学能2.比较第62页，共78页，2023年，2月20日，星期三1.自养生物如：绿色植物、蓝藻等原核生物2.异养生物只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。

利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来把二氧化碳和水制造成有机物。少数的细菌，如硝化细菌、硫细菌、Fe细菌。光能自养生物一般来讲指生物体能利用光能等把二氧化碳和水合成糖类等有机物来养活自己，这类生物称为自养型生物光合作用化能合成作用生物第63页，共78页，2023年，2月20日，星期三新陈代谢同化作用（把非己成分变成自己组成成分并储存能量的过程）异化作用（把自己的组成成分变成非己成分并释放能量的过程）自养型异养型需氧型厌氧型酵母菌的异化作用属于兼性厌氧型第64页，共78页，2023年，2月20日，星期三光照强度改变时，CO2补偿点和CO2饱和点的变化光反应增强，单位时间产生更多的

，单位时间还原CO2量

，对CO2利用率

，光合速率

，因此光合速率可以在更

的CO2浓度下与细胞呼吸速率相等，即CO2补偿点

。练一练ATP和[H]增大增大增大低降低b点之后的限制因素是

，而增强光照，光反应

，植物暗反应固定的CO2

，因此CO2饱和点

。光照强度、温度

增强增多升高

第65页，共78页，2023年，2月20日，星期三若上图示植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，该曲线表示该植物在25℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到30℃的条件下（原光照强度和CO2浓度不变），理论上图中相应点的移动分别是：c点

；a点

；f点

。（填“上移”、“下移”或“不动”）。下移右移下移温度改变时，光补偿点和光饱和点的变化第66页，共78页，2023年，2月20日，星期三例：将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表示）,测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是()A．如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移B．如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移C．如果光照强度适当增加，a点右移，b点右移D．如果光照强度适当增加，a点左移，b点右移D小结：一般来说，改变条件，利于光合作用的进行时，光补偿点和CO2补偿点要左移，光饱和点和CO2饱和点要右移第67页，共78页，2023年，2月20日，星期三光合作用和呼吸作用中的化学计算光合作用反应式：6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O呼吸作用反应式：有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2(植物)实测CO2吸收量＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量实测O2释放量＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量第68页，共78页，2023年，2月20日，星期三1、将某植物（其叶片如图一所示）放在黑暗中两天后，根据图二所示，处理其中一块叶片。然后将整株植物置于阳光下4小时，取该叶片经酒精脱色处理后，滴加碘液显色，下列选项中有关该实验结果和现象的描述正确的是（）

①该实验后的结果显示出X为蓝色，Y为棕黄色②W和X两部分对照实验能证明光合作用需要叶绿素③X和Y两部分对照实验能证明光合作用需要水④Y和木塞夹着的叶片部分对照实验能证明光合作用需要光A．①② B．①③ C．③④ D．②④A第69页，共78页，2023年，2月20日，星期三2.下图为某植物细胞部分结构，据图分析的下列叙述中，正确的是()

A.a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程

C.A是叶绿体，B是线粒体D.A产生的气体在细胞内直接进入B要穿过5层膜

C第70页，共78页，2023年，2月20日，星期三3.将一棵重约0.2kg的柳树栽培在肥沃的土壤中，两年后连根挖出，称其干重大约为11kg，增加的这10.8kg主要来源于（）A.土壤中的矿质元素B.土壤中的水C.大气中的氧气D.大气中的CO2

Ｄ4、光合作用过程的正确顺序是（）①二氧化碳的固定②氧气的释放③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤

Ｄ第71页，共78页，2023年，2月20日，