新人教版高中生物光合作用的原理和应用

叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧第4节光合作用与能量转化光合作用的原理和应用早上起来公园里的空气格外清新，这是为什么？与植物有什么关系？植物也在生长，它所需要的营养物质从何而来？探究一：光合作用的概念光合作用的概念：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，将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。探究二：探究光合作用原理的部分实验一、光合作用的原理19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。1928年，科学家发现甲醛不能通过光合作用转化成糖。1937年，英国植物学家希尔（R.Hill）发现，在离体叶绿体的悬浮液中加人铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O,没有CO2），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。希尔反应:离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben）和卡门（M.Kamen）用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O同位素18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2，然后，进行了两组实验：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气是O2，第二组放的都是18O2。1941年，光合作用释放的氧气来自水。1954年，美国科学家阿尔农（D.Armon）发现，在光照下，叶绿体可合成ATP，197年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。阿尔农发现，ATP的产生总是与水的光解相伴随。1．希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？讨论不能说明。希尔反应仅说明了高体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬得液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。3.分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2。4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。上述实验表明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。根据是否需要光能，化学反应可以概括地分为光反应和暗反应（现在也称为碳反应）两个阶段。探究三：光合作用的反应阶段光反应阶段：暗反应阶段：光反应和暗反应的区别光反应和暗反应的联系物质联系：光反应生成的ATP和NADPH供暗反应C3的还原，而暗反应为光反应提供了ADP、Pi和NADP+。能量联系：光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。二、光合作用原理的应用探究四：探究环境因素对光合作用强度的影响因素原理图像应用光照强度光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增大，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合产物增加。

温室大棚内适当高

光照强度可以提高光

合速率；欲使植物生长,必须使光照强度大于光补偿点。CO2浓度CO2浓度影响暗反应阶段，制约C3的形成。

A.大田中增加空气流

动,以增加CO2浓度,如

“正其行,通其风”；B.温室中可增施有机

肥,以增大CO2浓度温度温度通过影响酶的活性进而影响光合作用，主要制约暗反应。A.大田中适时播种；B.温室中,增加昼夜温

差,保证植物有机物的

积累对比光合作用学习化能合成作用项目光合作用化能合成作用区别能量来源光能氧化无机物氧化放出的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无机物合成有机物下列叙述不正确的是()A.有氧呼吸过程中产生的[H]与氧气结合生成水分子，释放大量的能量B.线粒体的内膜和基质中都能生成[H]C.光合作用光反应阶段产生NADPH是在叶绿体的类囊体薄膜上完成的D.光合作用光反应产生的NADPH参与了暗反应中C3的还原答案：B解析：细胞有氧呼吸的过程中，前两个阶段产生的[H]与氧气结合生成水，释放大量能量；线粒体内膜上不产生[H]；光合作用光反应阶段产生NADPH，场所是类囊体薄膜；光反应产生的NADPH和ATP用于暗反应还原三碳化合物。下列关于光合作用的叙述,错误的是()A.暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗

B.光反应阶段不需要酶的参与

C.光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能

D.光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗答案：B解析：由上述分析可知，暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗，A正确；光反应过程需要酶的参与，B错误；光合作用过程中光反应产生[H]，暗反应消耗[H]，C正确；光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能，D正确。与大棚种植蔬菜相关的措施及分析中，正确的是()A.施用农家肥，可提高大棚中CO2的浓度B.加大蔬菜的种植密度，可不断提高蔬菜的产量C.阴雨天适当提高大棚内温度，可明显增加有机物的积累量D.用红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜，可提高蔬菜的光合作用速率答案：A解析：农家肥中含有大量微生物和有机物，微生物可分解农家肥产生二氧化碳，从而提高大棚中的二氧化碳浓度，A正确；种植蔬菜要合理密植，如果过密，植