154能量之源光与光合作用二光合作用的原理和应用

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1、光合作用（2） 绿色植物通过绿色植物通过叶绿体叶绿体，利用，利用光能光能，把，把CO2和和H2O转化成储存能量的转化成储存能量的有机物有机物，并，并释放出释放出O2的过程。的过程。CO2H2O （CH2O）O2光能光能叶绿体叶绿体第一组第一组光合作用产生的光合作用产生的O2来自于来自于H2O。H2180C02H20C18O2第二组第二组180202美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）光合作用产生的有机物又是怎样合成的？光合作用产生的有机物又是怎样合成的？美国卡尔文美国卡尔文用用1414C C标记标记1414CO2CO2，供小球，供小球藻进行光合作用，探明了藻进行

2、光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C的去向，称为卡的去向，称为卡尔文循环。尔文循环。光合作用化学反应式：光合作用化学反应式：光合作用过程光合作用过程 （1）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？）光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？（2）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、）每个阶段反应的条件、场所、物质变化、 能量变化如何？能量变化如何？光合作用的过程光合作用的过程光反应光反应暗反应暗反应依据反应过程依据反应过程是否需要光能是否需要光能光反应在白天可以进行吗？夜间呢？光反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应有光

3、才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应光光 反反 应应 条件：条件：叶绿体叶绿体中的色中的色素素光能光能H2O水在光下分解水在光下分解O2H 过程：过程： 场所：场所：H2OHO2ADP+Pi+光能光能ATPADP+Pi酶酶ATP暗暗 反反 应应CO2C5 固固 定定2C3H供氢供氢酶酶(CH2O) 糖类糖类 场所：场所： 条件：条件： 过程：过程：多种酶多种酶参加催化参加催化co2+ C52c32c3(CH2O)C5H ATPATPADP+Pi +能量能量还还 原原ATP供能供能ADP+Pi色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2

4、O)CO2吸收吸收光解光解能能固定固定还还原原酶酶光反应光反应暗反应暗反应光合作用总过程：光合作用总过程：光反应和暗反应的比较场所场所条件条件物质物质变化变化能量能量变化变化光反应光反应暗反应暗反应联系联系基粒片层结构薄膜基粒片层结构薄膜叶绿体基质中叶绿体基质中光、色素、酶、水、光、色素、酶、水、ADP PiADP PiHH、ATPATP、酶、酶、 COCO2 2 、C C5水的光解水的光解ATPATP的生成的生成COCO2 2的固定的固定 C C3 3的还原的还原光能光能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能

5、1、光反应为暗反应准备了还原剂H和能量ATP；2、暗反应为光反应补充消耗掉的ADP和Pi。叶绿体处不同条件下，叶绿体处不同条件下，C C3 3、C C5 5、H H、ATPATP以及以及(CH(CH2 2O)O)合成量的动态变化合成量的动态变化条件条件C C3 3C C5 5H H和和ATPATP(CH(CH2 2O)O)合成合成量量停止光照停止光照COCO2 2供应不变供应不变光照不变光照不变停止停止COCO2 2供应供应光照不变光照不变COCO2 2供应不变供应不变(CH(CH2 2O)O)运输受阻运输受阻增加增加下降下降减少或没有减少或没有减少或没有减少或没有减少减少 增加增加 增加增加

6、 减少或没有减少或没有增加增加减少减少 增加增加 减少减少原料和产物的对应关系：原料和产物的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：能量的转移途径：碳的转移途径：碳的转移途径：光能光能中中活跃活跃的化学能的化学能(CH2O)中中稳定稳定的化学能的化学能CO2C3（CH2O）光合作用原理的应用光合作用原理的应用影响影响光合作用强度光合作用强度的因素？的因素？COCO2 2的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温的浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分等。度的高低、必需矿物质元素、水分等。例：适当提高例：适当提高CO2的浓度（温室大棚），增

7、加光照时间的浓度（温室大棚），增加光照时间和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。和光照强度，农作物间距合理，选择适当的光源等。自养生物：自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转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。变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物。四、化能合成作用四、化能合成作用异养生物：异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能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。质，并储存了能量的一类生物。能够利用体外环境中的某

8、些无机物氧化时所释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例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH2NH3 3+3O+3O2 2 2HNO 2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2 2HNO 2HNO3 3+ +能量能量硝化细菌硝化细菌6CO6CO2 2+6H+6H2 2O 2CO 2C6 6H H1212O O6 6+ 6O+ 6O2 2能量能量光合作用与有氧呼吸的比较光合作用与有氧呼吸的比较光反应暗反应有氧呼吸反

9、应场所叶绿体基粒类囊体薄膜上叶绿体基质细胞质基质和线粒体反应条件光、色素和酶ATP、 H、酶O2、酶物质变化水的光解ATP的合成CO2的固定CO2的还原葡萄糖的初步分解丙酮酸彻底分解H的氧化能量变化光能转化为活跃的化学能活跃的化学能转化为稳定的化学能稳定的化学能转化为活跃的化学能影响因子光照强度、CO2浓度、T、矿质元素、H2OT、O2总反应式 影响光能利用率的因素在生产中的应用：影响光能利用率的因素在生产中的应用：光能利用率光能利用率光合作用效率光合作用效率( 轮作轮作 )( 合理密植：间种、套种合理密植：间种、套种 )1、光照强度、光质、光照强度、光质2、CO2浓度浓度3、温度、温度4、矿

10、质元素（、矿质元素（ 合理施肥）合理施肥）5、水（、水（ 合理灌溉）合理灌溉）（1）单位时间内光合作用产生糖的数量（2）单位时间光合作用吸收二氧化碳的量（3）单位时间光合作用放出的氧气的量 对于绿色植物来说，进行对于绿色植物来说，进行光合作用光合作用的同时，的同时，还在进行还在进行呼吸作用呼吸作用。 光下测定的值为光下测定的值为净光合作用净光合作用 实际光合作用净光合作用呼吸作用。实际光合作用净光合作用呼吸作用。 （1）光合作用）光合作用实际产氧量实际产氧量 = 实测实测的氧气释放量的氧气释放量 + 呼吸作用吸耗氧量呼吸作用吸耗氧量（2）光合作用）光合作用实际二氧化碳消耗量实际二氧化碳消耗量

11、= 实测实测的二氧的二氧化碳消耗量化碳消耗量 + 呼吸作用二氧化碳释放量呼吸作用二氧化碳释放量（3）光合作用葡萄糖净生产量）光合作用葡萄糖净生产量 = 光合作用实际葡光合作用实际葡萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量萄糖生产量呼吸作用葡萄糖消耗量（呼吸速率（呼吸速率可在黑暗条件下测得）可在黑暗条件下测得） 若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表阴生植物。若甲曲线代表阳生植物，则乙曲线代表阴生植物。 BC段：段：随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，随光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，C点点为光饱和点为光饱和点。A点点:光照强度为光照强度为0此时只进行细胞呼吸，释放的二氧化碳量此时只进行细胞呼吸

12、，释放的二氧化碳量可表示此时细胞呼吸的强度。可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：段：随光照强度增强，光合作用强度增强，二氧化碳释放量逐渐减少，因随光照强度增强，光合作用强度增强，二氧化碳释放量逐渐减少，因细胞呼吸释放二氧化碳一部分用于光合作用，细胞呼吸释放二氧化碳一部分用于光合作用，细胞呼吸强度大于光合作用强细胞呼吸强度大于光合作用强度。度。B点点细胞呼吸释放的二氧化碳全部用于光合作用，即光合作用细胞呼吸释放的二氧化碳全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。强度等于细胞呼吸强度。B点称为光补偿点点称为光补偿点(1)光照强度光照强度(2)(2)二氧化碳浓度二氧化碳浓度曲线分析曲线分析在一

13、定浓度范围内，随二氧化碳浓度的增加，植物的光合作用强在一定浓度范围内，随二氧化碳浓度的增加，植物的光合作用强度加强。度加强。A A点：表示进行光合作用所需二氧化碳的最低浓度。点：表示进行光合作用所需二氧化碳的最低浓度。B B点：表示二氧化碳饱和点，超过该浓度，光合强度不再增加。点：表示二氧化碳饱和点，超过该浓度，光合强度不再增加。应用：对农田里的农作物应合理密植，应用：对农田里的农作物应合理密植，“正其行，通其风；对正其行，通其风；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用二氧化碳发生器。温室作物来说，应增施农家肥料或使用二氧化碳发生器。B BA A光合作用强度光合作用强度( (3 3) )温度温度

14、曲线分析曲线分析光合作用是在多种酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性光合作用是在多种酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性AB段：在一定温度范围内，随温度的升高，光合作用逐渐增强段：在一定温度范围内，随温度的升高，光合作用逐渐增强B点表示光合作用的最适温度，此时光合速率最高；点表示光合作用的最适温度，此时光合速率最高；BC段表示段表示 ，超过了光合作用的最适温度，随温度的升高，光合，超过了光合作用的最适温度，随温度的升高，光合作用强度逐渐下降。作用强度逐渐下降。应用：适时播种；温室栽培中要保持昼夜温差。应用：适时播种；温室栽培中要保持昼夜温差。光合作用强度光合作用强度 (4) (4)必需矿质

15、元素供应对光合作用的影响必需矿质元素供应对光合作用的影响 影响：矿质元素直接或间接影响光合作用。一定范围影响：矿质元素直接或间接影响光合作用。一定范围 内内N N、P P、K K等矿质元素越多，光合速率越快。等矿质元素越多，光合速率越快。N N是构成是构成 叶绿素、叶绿素、酶、酶、ATPATP等的元素；等的元素；P P是构成是构成ATPATP等的元素，参与叶绿体膜的构等的元素，参与叶绿体膜的构成；成；MgMg是构成叶绿素的元素；是构成叶绿素的元素；K K影响糖类的合成和运输。影响糖类的合成和运输。 应用：合理施肥。应用：合理施肥。 (5)(5)水对光合作用的影响水对光合作用的影响 影响：水尽管

16、是光合作用的原料和化学反应的介质，但影响：水尽管是光合作用的原料和化学反应的介质，但是水对光合作用的影响在多数情况下是间接影响。是水对光合作用的影响在多数情况下是间接影响。缺水（蒸腾缺水（蒸腾作用过强）导致气孔关闭，限制二氧化碳进入叶片；作用过强）导致气孔关闭，限制二氧化碳进入叶片；缺水引起缺水引起叶片内淀粉水解加强，可溶性糖过多，光合产物输出缓慢等。叶片内淀粉水解加强，可溶性糖过多，光合产物输出缓慢等。 应用：预防干旱，合理灌溉。应用：预防干旱，合理灌溉。作业：作业：1 1、完成、完成名师伴你行名师伴你行。2 2、完成生物学案、完成生物学案-上交上交3 3、书面作业、书面作业-名师伴你行名师伴你行8888页页第第1111题。题。