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1、光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用1 1光合作用的探究历程光合作用的探究历程 填表填表 发现发现者者实验实验结论结论普利斯普利斯特利特利小鼠与小鼠与绿绿色植物放在色植物放在同一个玻璃罩内，小同一个玻璃罩内，小鼠没有窒息而死鼠没有窒息而死植物可以植物可以 英格英格豪斯豪斯500500多次植物更新空多次植物更新空气气实验实验植物体只有植物体只有绿绿叶在叶在下，才能更新空气下，才能更新空气梅耶梅耶根据能量根据能量转转化和守恒化和守恒定律定律光合作用把光能光合作用把光能转换转换成成 储储存起来存起来更新空气更新空气光照光照化学能化学能【预习检测】发现发现者者实验实验结论结论萨萨克斯克斯绿绿色叶片
2、色叶片 叶片一半曝光另一半遮叶片一半曝光另一半遮光光碘蒸气碘蒸气处处理理颜颜色色变变化化( (深深蓝蓝色出色出现现) )植物叶片在光合作用植物叶片在光合作用中中产产生了生了 恩格恩格尔尔曼曼利用水利用水绵绵在不同光照条在不同光照条件下件下对对 分布的分布的影响影响氧气是氧气是 释释放放出来的，出来的， 是是光合作用的光合作用的场场所所暗暗处处理理好氧好氧细细菌菌淀粉淀粉叶叶绿绿体体叶叶绿绿体体发现发现者者实验实验结论结论鲁宾鲁宾、卡卡门门H2OC18O2O2 H218OCO218O2光合作用光合作用释释放的氧气全部放的氧气全部来自于来自于 卡卡尔尔文文 用用14C标记标记CO2探明了探明了CO
3、2转转化成有机物化成有机物的途径即的途径即 H2O卡卡尔尔文循文循环环3过过程分析程分析 填空填空 场场所：所： 条件：需光条件：需光 类类囊体薄膜囊体薄膜叶叶绿绿体基体基质质不需要光不需要光H2OHO2 ADPPiATP 活活跃跃化学能化学能活活跃跃化学能化学能 物物质转变质转变：能量能量转变转变：光能光能稳稳定化学能定化学能科目一考试 http:/ 2016年科目一模拟考试题科目二考试 http:/ 2016年科目二考试技巧、考试内容、考试视频光合作用光合作用是怎样一个反应过程呢？是怎样一个反应过程呢？光合作用的探究历程光合作用的探究历程阅读P101102页参照书P82的概念图，分析光合作
4、用探究过程。按照一定的逻辑关系，将光合作用的探究过程绘制成概念图。光合作用的探究历程光合作用的探究历程依据探究历程思考以下问题依据探究历程思考以下问题光合作用的探究过程中，有没有借助其他学科的研究成果？请举例。光合作用的原料、产物、场所和条件分别是什么？原料原料产物产物场所和条件场所和条件CO2+H2O(CH2O)+O2光光 叶绿体叶绿体光合过程大体可以分为几个阶段每个阶段的反应场所写出每个阶段中的相关反应式分析每种元素的来龙去脉CO2+H2O(CH2O)+O2光光叶绿体叶绿体阅读阅读P103104回答以上问题回答以上问题阶段光反应暗反应场所类囊体的薄膜上叶绿体基质中相关反应式阶段光反应暗反应
5、场所类囊体的薄膜上叶绿体基质中相关反应式阶段光反应暗反应场所类囊体的薄膜上叶绿体基质中相关反应式1光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，下列参与暗反应必需的物质是与暗反应必需的物质是()AH2O、CO2、ADPBCO2、H、ATPCH2O、CO2、ATP DH、H2O、ADPB2在植物细胞中，有在植物细胞中，有ATP的分解，但不能合成的分解，但不能合成ATP的部位是的部位是()A细胞质基质细胞质基质 B线粒体线粒体C叶绿体基粒叶绿体基粒 D叶绿体基质叶绿体基质D光合作用过程图解光合作用过程图解温度温度pH强度强度频率频率浇水浇水Mg2+施肥施肥空气空气中
6、的中的浓度浓度哪些外界条件会影响光合作用的进行哪些外界条件会影响光合作用的进行单因子变量对光合作用的影响单因子变量对光合作用的影响 光照时间：光照时间：光照强度：光照强度： 光质：光质：时间越长，产生的光合产物越多时间越长，产生的光合产物越多在一定光照强度范围内，增加在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。光照强度可提高光合作用速率。11光照光照实验假设实验假设实验步骤实验步骤实验结果实验结果实验结论实验结论在一定范围内随光照强度的增强，在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强光合作用强度也增强案例：案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响实
7、验假设实验假设实验步骤实验步骤取生长旺盛的绿叶，用打孔器取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片打出小圆片3030片。片。将小圆形叶片置于注射器内，将小圆形叶片置于注射器内， 抽拉出小圆形叶片内的气体，抽拉出小圆形叶片内的气体， 重复几次。重复几次。叶叶圆圆片片实验假设实验假设实验步骤实验步骤将气体逸出的小圆形叶片，放入将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处黑暗处盛有清水的盛有清水的烧杯中待用。烧杯中待用。取取3 3只小烧杯只小烧杯( (培养皿培养皿) )，分别倒入，分别倒入20mL20mL富含富含COCO2 2的的清水。清水。分别向分别向3 3只小烧杯中各放入只小烧杯中各放入1010片小圆形叶片，
8、然后片小圆形叶片，然后分别对这分别对这3 3个实验装置进行强、中、弱三种光照。个实验装置进行强、中、弱三种光照。实验假设实验假设实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm观察并记录同一时间段内各实验装置观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片中小圆形叶片浮起的数量浮起的数量。实验假设实验假设实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm实验结果实验结果实验结论实验结论A A中上浮叶圆片最多，其次是中上浮叶圆片最多，其次是B B，C C中最少。中最少。光合作用的强度受光照强度的影响，光合作用的强度受光照强度的影响，在在一定光照强度范围内一定光照强度范围
9、内，随光照强度升高，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。光合作用速率逐渐增强。光反应光反应光照强度光照强度光照强度光照强度光光合合速速率率0 0光强光强光强光强COCO2 2吸吸收收COCO2 2释释放放A A0 0B BC CNADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光照强度光照强度A A点：点：ABAB段：段：B B点：点：BCBC段：段：C C点：点：光照强度为光照强度为0 0时只进行时只进行细胞呼吸，释放细胞呼吸，释放C0C02 2量量代表此时的呼吸强度代表此时的呼吸强度 随光照强度增强，光随光照强度增强，光合作用逐渐增强，合作用逐渐增
10、强，C0C02 2的释放量逐渐减少的释放量逐渐减少, ,因因一部分用于光合作用一部分用于光合作用 光补偿点光补偿点, ,此时此时细胞呼吸释放的细胞呼吸释放的COCO2 2全部用于光全部用于光合作用，即合作用，即光合作用速率光合作用速率= =细胞呼吸速率细胞呼吸速率 随光照强度不断增强，光合作用不断增强随光照强度不断增强，光合作用不断增强 光饱和点光饱和点, ,光照强度达到一定值时，光合作用光照强度达到一定值时，光合作用不再增强不再增强 净净光照强度光照强度净净真正光合速率净光合速率真正光合速率净光合速率+ +呼吸速率呼吸速率 光反应光反应光照强度光照强度光照强度光照强度光光合合速速率率0 0光
11、强光强光强光强COCO2 2吸吸收收COCO2 2释释放放A A0 0B BC C光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点NADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光反应光反应光照强度光照强度光照强度光照强度光光合合速速率率0 0光强光强光强光强COCO2 2吸吸收收COCO2 2释释放放A A0 0B BC C阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点NADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光反应光反应光照强度光照强度据光照强度可制定据光照强度可制定的农作物增产措施的农作物增产
12、措施光照强度光照强度NADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）(1)(1)白天：适当增强光照白天：适当增强光照(2)(2)阴雨天：适当补光阴雨天：适当补光(5)(5)种植时：种植时： 合理密植合理密植(4)(4)间作套种时农作物的种类间作套种时农作物的种类 搭配，林带树种的配置搭配，林带树种的配置 (3)(3)冬季温室栽培避免高温冬季温室栽培避免高温 过度密植减产的原因过度密植减产的原因从生理学角度看：从生理学角度看：过度密植使得植物下半部的叶片受到的光过度密植使得植物下半部的叶片受到的光照强度照强度过弱过弱（小于光补偿点），（小于光补偿点），
13、使这部分使这部分叶片叶片光合作用强度小于呼吸作用强度光合作用强度小于呼吸作用强度造成造成大量消耗有机物导致农作物减产。大量消耗有机物导致农作物减产。光的性质光的性质白光白光 红光、蓝紫光红光、蓝紫光 绿光绿光温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：无色透明无色透明绿色植物生理实验的安全灯颜色：绿色植物生理实验的安全灯颜色： 绿色绿色水域植物水域植物（藻类藻类水深水深）的垂直分布：的垂直分布：绿藻绿藻红藻红藻褐藻褐藻22光照面积光照面积 OAOA段：段：A A点：点：OBOB段：段：BCBC段：段：OCOC段：段：随叶面积的不断增大，随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大
14、光合作用实际量不断增大 光合作用面积的饱和点光合作用面积的饱和点 随叶面积的增大，光合随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下 干物质量随光合作用增强而增加干物质量随光合作用增强而增加 随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低 随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加 22光照面积光照面积 应用：应用：适当间苗、修剪适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶片所封行过早，使中下层叶片所受
15、的光照往往在受的光照往往在光补偿点以光补偿点以下下，白白消耗有机物，造成，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。不必要的浪费。 C C3 3的生成的生成COCO2 2浓度浓度暗反应暗反应C C3 3还原还原 （CHCH2 20 0）光光合合速速率率0 0COCO2 2浓度浓度A AB B3CO3CO2 2浓度浓度A A点：点：ABAB段：段：B B点：点：进行光合作用所需进行光合作用所需COCO2 2的最低浓度的最低浓度 在在一定范围内一定范围内，随，随C0C02 2浓度的提高，植物的浓度的提高，植物的光合速率加快光合速率加快 表示表示C0C02 2的饱和点，的饱和点，COCO2 2超过该浓度，光
16、合速率超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。达到最大不再提高。 C C3 3的生成的生成COCO2 2浓度浓度暗反应暗反应C C3 3还原还原 （CHCH2 20 0）光光合合速速率率0 0COCO2 2浓度浓度A AB B思考：思考：1 1、在温度适宜、在温度适宜、COCO2 2含量超过含量超过B B点对点对应的浓度的条件下，如何进一步提高应的浓度的条件下，如何进一步提高光合效率？光合效率？2 2、若光照充足、温度适宜，造成、若光照充足、温度适宜，造成B B点点的原因是什么？的原因是什么？3 3、若再绘另一光照更弱条件下的该、若再绘另一光照更弱条件下的该曲线，则图中曲线，则图中A A点向什么
17、方向移动。点向什么方向移动。3CO3CO2 2浓度浓度3CO2浓度浓度应用：农作物增产措施应用：农作物增产措施（2 2）温室栽培，晴天适当增加）温室栽培，晴天适当增加 COCO2 2浓度浓度施有机肥（农家肥）施有机肥（农家肥）施用施用NHNH4 4HCOHCO3 3肥料肥料（1 1）合理密植使农田通风良好）合理密植使农田通风良好 “ “正其行，通其风正其行，通其风” ” 光光合合速速率率0 0COCO2 2浓度浓度A AB BCOCO2 2发生器发生器 4 H2OH H+ +的生成的生成H H2 2O O暗反应暗反应C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）NADPHNADPH的生成的生成
18、含水量含水量1 1、光合作用的原料；、光合作用的原料；2 2、植物体内各种生化、植物体内各种生化 反应的介质；反应的介质；3 3、影响气孔的开闭。、影响气孔的开闭。应用：应用：根据作物需水规律根据作物需水规律合理灌溉；合理灌溉； 预防干旱洪涝预防干旱洪涝OAOA段：段：在一定范围内，水在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快越充足，光合作用速率越快 5 5 矿质元素矿质元素矿质元素直接或间接矿质元素直接或间接影响光合作用。如可影响光合作用。如可促进叶片面积增大，促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，作为酶的激活剂等，提高光合作用速率。提高光合作用速率。 应用：
19、应用：根据作物的需肥规律，根据作物的需肥规律，适时、适时、适量适量地增施肥料，可提高农作物产量。地增施肥料，可提高农作物产量。 66温度温度酶活性酶活性1 1、温度、温度NADPHNADPH、ATPATP生成量生成量暗反应暗反应（CHCH2 20 0）生成量生成量光反应光反应主主次次2 2、温度是、温度是影响气孔开闭影响气孔开闭的因素之一的因素之一66温度温度应用：应用：农作物增产措施农作物增产措施晴天：晴天：白天适当升温，晚上适当白天适当升温，晚上适当 降温以保持较高的昼夜温差降温以保持较高的昼夜温差连续阴雨天：连续阴雨天：白天和晚上均降温白天和晚上均降温1 1、适时播种；、适时播种；2 2
20、、温室栽培：、温室栽培：3 3、防止、防止“午休午休”现象现象多因子对光合作用速率的影响多因子对光合作用速率的影响P P点：点：Q Q点：点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，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示中的其他因子的方法 1(2010天津高考天津高考)在叶肉在叶肉细细胞中，胞中，CO2的固定和的固定和产产生生场场所分所分别
21、别是是()叶叶绿绿体基体基质质类类囊体薄膜囊体薄膜线线粒体基粒体基质质线线粒体粒体内膜内膜ABC D解析：光合作用暗反解析：光合作用暗反应应中二氧化碳的固定中二氧化碳的固定场场所所为为叶叶绿绿体基体基质质；叶肉；叶肉细细胞中有氧呼吸胞中有氧呼吸过过程的第二程的第二阶阶段才段才产产生生二氧化碳，二氧化碳，该过该过程程发发生的生的场场所所为线为线粒体基粒体基质质。答案：答案：A【预习检测】2(2011新课标全国卷新课标全国卷)番茄幼苗在缺番茄幼苗在缺镁镁的培养液中培养一段的培养液中培养一段时间时间后，与后，与对对照照组组相比，其叶片光合作用相比，其叶片光合作用强强度下降，原因是度下降，原因是()A
22、光反应强度升高，暗反应强度降低光反应强度升高，暗反应强度降低B光反应强度降低，暗反应强度降低光反应强度降低，暗反应强度降低C光反应强度不变，暗反应强度降低光反应强度不变，暗反应强度降低D光反应强度降低，暗反应强度不变光反应强度降低，暗反应强度不变解析：解析：镁镁是叶是叶绿绿素的素的组组成成分，缺成成分，缺镁镁会会导导致叶致叶绿绿素缺少而使光反素缺少而使光反应应强强度降低，度降低，进进而因而因H和和ATP合成不足而使暗反应强度降低。合成不足而使暗反应强度降低。答案：答案：B3(2011浙江高考浙江高考)下列有关叶下列有关叶绿绿体及光合作用的叙述，正体及光合作用的叙述，正确的是确的是()A破坏叶绿
23、体外膜后，破坏叶绿体外膜后，O2不能不能产产生生B植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变C与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短时间缩短D离体的叶绿体基质中添加离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和和CO2后，可完后，可完成碳成碳(暗暗)反应反应解析：植物光合作用的光反解析：植物光合作用的光反应应在叶在叶绿绿体体类类囊体薄膜上囊体薄膜上进进行，碳反行，碳反应应(暗暗反应反应)在叶绿体基质中进行，因此破坏叶绿体外膜，不影响在叶绿体基质中进行，因此破坏叶绿体外膜，不影响O2的
24、的产产生；离生；离体的叶体的叶绿绿体基体基质质中含有的碳反中含有的碳反应应有关的有关的酶酶，获获得得ATP、NADPH和和CO2后，后，可完成碳反可完成碳反应应；植物生；植物生长过长过程中，叶程中，叶绿绿体中色素的比例会随植物生体中色素的比例会随植物生长长期、期、光照、温度等的光照、温度等的变变化而化而变变化；与夏季相比，植物在冬季光合速率降低的化；与夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是温度降低和光照减弱。主要原因是温度降低和光照减弱。答案：答案：D4.一种在叶绿体内与光合作用有关的酶，其活性受到一种在叶绿体内与光合作用有关的酶，其活性受到pH及镁离及镁离子浓度的影响如右图所示。据图分
25、析，试推测与夜晚相比，叶绿子浓度的影响如右图所示。据图分析，试推测与夜晚相比，叶绿体内的体内的pH及镁离子浓度在白天最可能发生下列哪一种变化及镁离子浓度在白天最可能发生下列哪一种变化()ApH不变，镁离子浓度不变不变，镁离子浓度不变BpH下降，镁离子浓度下降下降，镁离子浓度下降CpH下降，镁离子浓度上升下降，镁离子浓度上升DpH上升，镁离子浓度上升上升，镁离子浓度上升解析：植物在白天光合作用旺盛，解析：植物在白天光合作用旺盛，说说明相关明相关酶酶的的催化活性催化活性较较高，故高，故pH上升，镁离子浓度上升。上升，镁离子浓度上升。答案：答案：D5(2011广东高考广东高考)观赏观赏植物蝴蝶植物蝴
26、蝶兰兰可通可通过过改改变变CO2吸收方式以适吸收方式以适应环应环境境变变化。化。长长期干旱条件下，蝴蝶期干旱条件下，蝴蝶兰兰在夜在夜间间吸收吸收CO2并并储储存在存在细细胞中。胞中。(1)依图依图1分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在04时时_(填填“有有”或或“无无”)ATP和和H的合成，原因是的合成，原因是_；此时段；此时段_(填填“有有”或或“无无”)光合作用的暗反应发生，原因是光合作用的暗反应发生，原因是_；1016时无明显时无明显CO2吸收的直接原因是吸收的直接原因是_。(2)从图从图2可知，栽培蝴蝶兰应避免可知，栽培蝴蝶兰应避免_，以利于其较快生长。此外，以
27、利于其较快生长。此外，由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当由于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时还需适当_。解析：解析：(1)由图由图1可知，长期干旱条件下的蝴蝶兰在可知，长期干旱条件下的蝴蝶兰在04时，时，CO2的吸收速率的吸收速率为为3 mol/m2s，说明能利用外界环境中的，说明能利用外界环境中的CO2，但，但CO2的的还原原过程因没有程因没有ATP和和H而不能而不能产产生。生。ATP和和H不不仅仅是光反是光反应阶应阶段的段的产产物，也是呼吸作用的物，也是呼吸作用的产产物，活物，活细细胞都能胞都能进进行呼吸作用；在干旱条件下，由于水的限制作用，行呼吸作用；在干旱条件下，由于水的限制作用，气孔关气孔关闭闭，CO2进进入受阻，所以光合作用明入受阻，所以光合作用明显显降低。降低。(2)由图由图2可知，干旱条件下干重的增加量大约只有正常情况的四分可知，干旱条件下干重的增加量大约只有正常情况的四分之一，所以要使其较快生长，需要克服水分这一限制因素。之一，所以要使其较快生长，需要克服水分这一限制因素。阴生植物栽培时应避免强光照射。阴生植物栽培时应避免强光照射。答案：答案：(1)有呼吸作用合成无叶绿体在无光时不能合有呼吸作用合成无叶绿体在无光时不能合成成ATP和和H气孔关气孔关闭闭(2)长期干旱长期干旱(长期缺水长期缺水)遮阴遮阴
