江苏淮安高中生物5.4光合作用的原理和应用（必修1）

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1、光合作用光合作用 五年后 1、17世纪40年代，赫尔蒙特(荷兰) 柳树增重柳树增重74.4774.47kgkg 土壤减少土壤减少0.060.06kgkg 植物增重主要来自水分 不足：没有考虑到空气对光合作用的作用。 一、光合作用的探索历程 一段时间后 一段时间后 普利斯特利实验 2、普利斯特利实验 普利斯特利实验 结论：植物可以更新空气。 3、1779年，荷兰的英格豪斯 结论1：只有在光下 植物才能更新空气。 结论2：植物体的绿叶 在光下才能更新空气。 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功 4、1845年，德国科学家梅耶指出： 植物在进行光合作用时，把光能 转换成化学能储存起来。 光能转换

2、成化学能，贮存于什么物质中呢？ 光合作用吸收CO2 ，释放O2 ，还可能消耗了 H2O ，那么最终的产物应该是什么呢？ 5、1864年,德国植物学家萨克斯实验 绿色 叶片 黑暗 处理 曝光 遮光 碘蒸汽 不变蓝 48小时2小时 变蓝 结论 ： 1.光合作用的产物是淀粉 2.光合作用需要光 结论： 叶绿体是绿色植物进行 光合作用的场所。 6、1880年 德国科学家 恩吉尔曼 现象： 分析： 在没有空气的黑暗环境中 好氧细菌只集中在被光 线照射的叶绿体附近。 光线照射部位进行光合作 用产生了氧气。 1939年 美国 鲁宾 卡门 证实:光合作用释放的氧气来于水 光照下的 球藻悬液 C18O2O2 C

3、O2 18O2 H2O H218O 7、1939年鲁宾和卡门同位素标记法 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 只有在光照下只有绿叶才可以更 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、光合作用探索历程 1.场所：叶绿体 2.能量来源：光 3.原料：二氧化碳 水 4.产物：糖类 氧气 通过以上的研究和探索，你知道 光合作用的场

4、所、能 源、原料、产物是分别是什么吗？ 三、光合作用总反应式： COCO2 2 + + HH 2 2 * * OO 光能光能 叶绿体叶绿体 （CHCH 2 2 O)O)+ + * * OO 2 2 二、光合作用的场所、动力、原料、产物： 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。 你能用一个化学反应式表示出来吗? 1、 根据所学的化学知识可知，水和二氧化碳反应，应 该生成什么产物？ 2、为什么在植物光合作用的过程中产物不是碳酸而是 有机物？这说明光合作用过程中水和二氧化碳是否直 接反应？ 3、光合作用的过程是怎样的？其全过程分为几个阶

5、段？ 阅读课本思考： 、什么是光反应阶段什么是暗反应阶段？ 叶绿体 中的色 素 H2O 水的光解 O2 H ADP+Pi 酶 ATP co2 C5 光反应 2c3 固 定 供氢 酶 酶酶 供能 还 原 (CH2O) 糖类 多种酶 参加催化 暗反应 能量转化: 光能ATP活跃化学能 稳定化学能 元素转移 O元素: H2O O2 C元素: C O2 C3CH2O 四、光合作用的过程 光能 条件 ：光、 色素、酶 场所： 反应 水的光解： ATP的合成： 类囊体薄膜 H2O H+O2 光、酶 色素 ADPPi ATP 光、酶 叶绿体 光能 1.光反应阶段 吸收光能 能量转变： ATP中活跃的化学能

6、产物： H、O2、ATP 条件： 多种酶 场所： 叶绿体基质中 过程 CO2的固定： CO2C5 2C3 酶 C3的还原： ATP中活跃 的化学能 2.暗反应阶段 2C3+H (CH2O)+C5 酶 ATPADP+Pi 能量转变： 有机物中稳 定的化学能 产物： CH2O 、 ADP 、 Pi 光反应暗反应 条件 场所 物质变化 产物 能量变化 关系 光、色素、酶 多种酶、H、 ATP 类囊体薄膜叶绿体基质 1.水的光解 2.ATP的生成 1.CO2的固定 2.C3的还原 H、ATP、O2(CH2O)、ADP、Pi 光能ATP中活跃化学能稳定化学能 光反应 H、ATP 暗反应 ADP、Pi 3

7、.光反应和暗反应的比较 五、光合作用的实质 物质变化：把简单的无机物转变 为复杂的有机物 能量变化：把光能转变成储存在 有机物中的化学能 光合作用是生物界最基本新陈代谢 六、光合作用的意义: 物质转变和能量转变在自然界中所起的作用 物质 合成 全球自养植物每年可 以生产(45)1011吨 有机物 “绿色工厂” 能量 转化 每年转化太阳能 31018千焦 “巨型能量转化站” 环境 保护 每年释放氧气 5.351011吨 “自动空气净化器” 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，

8、其体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化 ？ H ATP CO2 还原 受阻 C3 C5 CO2 CO2 固定 停止 C3 C5 思考 叶绿体处于不同条件下,C3、C5、H、ATP以及 （CH2O）合成量的动态变化 条件C3C5H、ATP（CH2O） 停止光照， 二氧化碳供应不变 突然光照，二氧化碳供 应不变 光照不变， 停止二氧化碳供应 光照不变 二氧化碳供应增加 增加 下降 增加 减少 减少 增加 减少 增加 增加 减少或没有 减少 增加 减少或没有 减少或没有 增加 增加 如图为叶绿体结构与功能示意图，请据图回答问题 、吸收光能的色素分布在 （A或B）上 、与光合作用有关的酶分布在

9、和 中 、在A中发生的反应称 ，参与此反应的特有物质有 。 、 CO2进入叶绿体后经 后形成甲物质。用14C标记 的CO2进行光合作用，可在 （A或B）结构中检测到放射性 。 、若突然停止光照，C3的含量变化是 ，原因为 而夏季的午后气孔关闭，C3的含量变化是 。 A A B 光反应 色素、酶 固定和还原 B 上升 C3的还原受阻 CO2的固定正常进行生成C3 下降 七、光合作用原理的运用 植物自身因素 环境因素对光合作用的影响 1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素 A A B B 光照强度光照强度 0 0 吸收吸收 COCO 2 2 B B：光补偿点：光补偿点 C C

10、：光饱和点：光饱和点 C C 释放释放 COCO 2 2 1.影响光合作用效率的因素光照强度 A A点点: : B B点点: : ABAB段段 : : C C点点: : BCBC段段: : 只呼吸只呼吸 呼吸作用呼吸作用= =光合作用光合作用 光合作用最强光合作用最强 呼吸作用光合作用呼吸作用光合作用 呼吸作用光合作用呼吸作用光合作用 一天的时间 光合作用效率 O 光照强度 12 1311 光合作用效率与光照强度、时间的关系 A B C D E 101514 光 合 作 用 速 率 CO2浓度 2.二氧化碳的供应对光合效率的影响 规律:在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度 增大而加快

11、，超过一定浓度光合作用速率趋于稳 定。 光合作用是在酶的催化下进行的，温度直 接影响酶的活性。一般植物在1035 下正常进行光合作用。 3.影响光合作用的因素温度 应用： 增加昼夜温差 N：光合酶及光合酶及NADPNADP + + 和和ATPATP的重要组分的重要组分 P：NADPNADP + + 和和ATPATP的重要组分；维持叶的重要组分；维持叶 绿体正常结构和功能绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分叶绿素的重要组分 4.影响光合作用的因素矿质营养 延长光合作用时间 增加光合作用面积 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照

12、强弱： 控制光质： 控制温度： 控制CO2供应： 控制必需矿质元素供应： 控制H2O供应： 提高复种指数（轮作） 温室中人工光照 合理密植 间作套种 通风透光 在温室中施有机肥， 使用CO2发生器 阴生植物 阳生植物 应用提高农作物产量的措施 红光和蓝紫光 适时适量施肥 合理灌溉 保持昼夜温差 八、化能合成作用 人、动物和植物最大的区别是什么？ 自养生物 与 异养生物 1、自养生物：绿色植物直接从外界环境摄取无机物， 通过光合作用，将无机物制造成复杂的有机物，并且 储存能量，来维持自身生命活动的进行，这样的新陈 代谢类型属于自养型。 2、异养生物：人和动物不能像绿色植物那样进行光合 作用，也不

13、能像硝化细菌那样进行化能合成作用，它 们只能依靠摄取外界环境中现成的有机物来维持自身 的生命活动，这样的新陈代谢类型属于异养型。 化能合成作用 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 能量 CO2+H2O (CH20)+O2 硝化细菌的化能合成作用 化能合成作用 细菌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，这种合 成作用叫化能合成作用。 除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、 硫细菌属于进行化能合成作用的自养生 物。 1、光合作用发生的部位是 。 竞赛练习 、光合作用分为 和 两个阶段。 、光合作用释放氧气来自于 物质。 、光合作用中的

14、形成于 反应阶段。 、光反应为暗反应提供 和 物质。 、光反应阶段能量变化是 。 9、暗反应阶段能量变化是 10、若白天突中断了二氧化碳的供应，则首先积累 起来的物质是 。 叶绿体叶绿体 、光反应场所 暗反应场所是 。 光反应光反应暗反应暗反应 水水 光光 ATPATP 类囊体薄膜类囊体薄膜叶绿体基质叶绿体基质 、二氧化碳中碳的转移途径是 。 co2c3(CH2O) 光能 活跃化学能光能 活跃化学能ATPATP中 中 ATPATP中活跃化学能中活跃化学能 有机物中稳定化学能有机物中稳定化学能 五碳化合物五碳化合物 11. 光照增强，光合作用增强。但夏季的中午却又因叶表 面气孔关闭而使光合作用减

15、弱。这是由于（ ） A、水分产生的H数量不足 B、叶绿体利用的光能合成的ATP不足 C、空气中CO2量相对增多，而起抑制 作用 D、暗反应中三碳化合物产生的量太少 12. 下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A、增大O2浓度 B、增大CO2浓度 C、增强光照 D、调节室温 13、在温室中栽培作物，如遇持续的 阴雨天气，为了保证作物的产量，对 温度的控制应当 A降低温室温度，保持昼夜温差 B提高温室温度，保持昼夜温差 C提高温室温度，昼夜恒温 D降低温室温度，昼夜恒温 14、施用农家肥能提高温室作物光 合作用效率的理由中，正确的是 A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高 1、图中DE段CO2吸收量逐渐减少是因为 ，以至 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CO2固定。 2、图中曲线中间C处光合作用强度暂时降低，可能是（ ） A、光照过强，暗反应跟不上，前后脱节，影响整体效果 B、温度较高，提高了呼吸作用酶的活性，消耗了较多的