5.4.2光合作用的原理和应用的课件高一上学期生物人教版必修1

光合作用的原理和应用2024/12/1？问题探讨

你参观或听说过植物工厂吗？植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。1、靠人工光源生产蔬菜有什么好处？2、为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？

用人工光源可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成的减产。同时，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。

二氧化碳浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。P1022、光合作用反应式：CO2+H2O光能叶绿体（CH2O)+

O21、光合作用的概念：

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。一、光合作用的原理注：（CH2O）表示糖类，光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖.(P104)3、探索光合作用原理的部分实验P102(1)、19世纪末：CO2O2C+H2O（CH2O）甲醛缩合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为糖。(2)、1937年

希尔：H2O离体叶绿体光能O2水光解产生氧气的化学反应称为希尔反应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)、1941年，鲁宾和卡门：同位素示踪法结论：光合作用产生的O2来自于H2O，不来自CO2。光照射下的小球藻悬液CO2H2O

C18O2H218O18O2O2甲组乙组(4)、1954-1957年，阿尔农：

在光照下，叶绿体可合成ATP，且此过程总是与水的光解相伴随。尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。对比实验，互相对照(5)、20世纪40年代,卡尔文：P104光照射下的小球藻悬液14CO2H2OO2（14CH2O）同位素示踪法(14CH2O)14CO2CO2中的C在光合作用中转化成有机物中的C的途径称为卡尔文循环。4、光反应阶段和暗反应阶段P103-104

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。光反应阶段：必须有光才能进行。场所：叶绿体的类囊体薄膜上暗反应阶段：（碳反应/卡尔文循环）有没有光都可以进行。场所：叶绿体基质中

叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体基质中色素ADP+PiATPH2OO2酶吸收光解能光能光反应H+C52C3多种酶固定还原暗反应(CH2O)CO2酶NADPHNADP+酶酶能1、场所：2、条件：3、物质变化：4、能量变化：光反应阶段光、色素、酶叶绿体的类囊体薄膜光能色素水的光解：H2OH++O2ATP的合成：ADP＋Pi

ATP酶、光能色素光能转变为ATP和NADPH中活跃的化学能。NADPH的合成：H++NADP+

NADPH(还原剂)酶1、场所：2、条件：3、物质变化：4、能量变化：CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：叶绿体基质多种酶、2C3(CH2O)+C5ATPNADPHNADP+ADP+Pi酶糖类NADPH、ATPATP和NADPH中活跃的化学能转变为糖类等有机物中稳定的化学能暗反应阶段（碳反应）

联系比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶不需光、酶、[H]、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解；ATP和NADPH的合成CO2的固定；C3的还原，ATP和NADPH的分解（1）光反应为暗反应提供NADPH和ATP；暗反应为光反应提供NADP+、ADP和Pi。（2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。光能转变为活跃的化学储存在ATP和NADPH中ATP和NADPH中活跃的化学能转变为有机物中稳定化学能二、光合作用原理的应用原料条件产物

CO2浓度

水分

光照

矿质元素

温度1.光合作用的强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体探究光照强度对光合作用强度的影响(1)实验原理：(2)提出问题：(3)作出假设：(4)设计实验①实验中变量分析

自变量不同光照强度控制自变量因变量检测因变量对无关变量进行控制抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。光照强度对光合作用强度有何影响？在一定范围内，随着光照强度增强，光合作用强度增强，超过一定范围，随着光照强度增强，光合作用强度不再变化。调节光源与烧杯的距离进行控制光合作用强度同一时间段内叶片浮起数量叶片大小、溶液的量等保持一致②材料：打孔器、注射器、5WLED台灯、米尺、烧杯、绿叶(如菠菜、吊兰等)。③预期结果：光源与烧杯的距离越远，相同时间内叶片浮起数量越少。(5)实验流程(6)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，浮起的圆形小叶片也越多。(7)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也增强(单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多)。真正光合速率=净光合速率+呼吸速率项目表示方法净光合速率（又称表观光合速率）O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量真正光合速率（又称实际光合速率）O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量呼吸速率（黑暗中测量）CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量光照强度a．有关点的解读O：起点，光照强度为零，不进行光合作用，光合作用强度为

。C：光合作用强度达到

时所需要的最小光照强度(光饱和点)。b．线段分析OA：随着光照强度增强，光合作用强度

。AB：光照强度增加到一定值后，光合作用强度

(光照强度不再是限制因素)。2.影响光合作用的因素零最大值增强不再增加1.间作套种2.通过轮作,延长光合作用时间3.通过合理密植,增加光合作用面积4.温室大棚,使用无色透明玻璃应用：（2）CO2浓度应用：①曲线a．有关点的解读A′：进行光合作用所需的

。B′：达到最大

所需最低CO2浓度(CO2饱和点)。b．线段分析A′B：光合作用强度随CO2浓度增大而

。B以后：当CO2浓度增加到一定值后，光合作用强度

(CO2浓度不再是限制因素)。最低CO2浓度光合作用强度增大不再增强1.多施有机肥2.大田中还要注意通风透气（3）温度温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。应用：a.适时播种

b.温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温.

c.植物“午休”现象的原因之一（4）矿质元素、水应用：合理施肥预防干旱合理灌溉①N、Mg等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。②水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，也参与光合作用过程中反应物和生成物的运输；水还会影响气孔开闭，从而影响CO2进入植物体，间接影响光合作用。易漏边角练一练1．1941年鲁宾和卡门采用同位素标记法进行了如下两组实验,下列叙述正确的是（）A、

为了排除光照的影响该实验要在黑暗条件下进行B、

A和B相对分子质量之比为9：8C、设计该实验的目的在于证明植物光合作用会释放氧气D、实验结果说明植物光合作用释放的氧气全部来自水DC2．如图为光合作用示意图。下列说法错误的是（）A．①表示O2，③表示还原型辅酶Ⅱ，④表示CO2B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原（CH2