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1、五年后五年后1642年，海尔蒙特(J.B. van Helmont)柳树增重柳树增重 74.47 kgkg土壤减少土壤减少 0.06 kgkg水分水分是建造植物体的是建造植物体的唯一唯一原料原料1.1.光合作用的探究历程：光合作用的探究历程：2.5 Kg 1771年，普里斯特利(Joseph Priestley) 绿色植物在光照下产生了绿色植物在光照下产生了氧气氧气1、蜡烛燃烧和小白鼠呼吸需要的是什 么气体？2、这个实验说明什么问题？1864年，萨克斯(Julius von Sachs)1、为什么对天竺葵先进行暗处理？2、为什么让叶片的一半曝光，另一半遮光呢？ 绿叶在光合作用中产生了绿叶在光合
2、作用中产生了淀粉淀粉 1880年，恩吉尔曼(C.Engelmann)1、为什么选用水绵做为实验材料？2、为什么选用黑暗并且没有空气的环境？叶绿体叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所是绿色植物进行光合作用的场所 光合作用释放的O2到底是来自H2O，还是CO2呢，还是两者兼而有之？ ？光合作用 ？光H2O(CH2O)O2CO21941年，鲁宾(S.Ruben)和卡门M.Kamen) 2、同位素同位素标记进行光合作用的实验，是为了弄清楚在光合作用中产生的氧到底是来自水还是二氧化碳？还是两者兼而有之？同学们考虑一下，应标记哪一种元素？如何设计这个实验呢？ 1、同位素同位素标记法2、第二组向同种绿色植物提
3、供、第二组向同种绿色植物提供H218O和和CO2 1、第一组向绿色植物提供第一组向绿色植物提供C18O2和和 H2O 。 C18O2+H2O CO2+H218O光照光照光照光照O2 18O2光合作用释放的光合作用释放的O2全部全部来自于来自于H2O 用氧的同位素用氧的同位素18O分别标记分别标记H2O和和CO2,使它使它分别成为分别成为H218O和和C18O2。进行两组光合作用的实进行两组光合作用的实验验：20世纪40年代，卡尔文(M.Calvin) 用14C标记的CO2供小球藻实验，追踪检测其放射性。探明CO2中的C的转移途径。卡尔文循环：CO2 C3 (CH2O)返返回回实验实验绿叶中色素
4、的提取和分离绿叶中色素的提取和分离实验原理：提取(无水乙醇)、分离(层析液)目的要求：绿叶中色素的提取和分离及色素的种类材料用具：新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等方法步骤： 1.提取绿叶中的色素 2.制备滤纸条 3.画滤液细线 4.分离绿叶中的色素 5.观察和记录讨论： 1.滤纸条上色带的数目、排序、宽窄？ 2.滤纸条上的滤液细线，为什么不能触及层析液？( (三三) )方法与步方法与步骤称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。加少许的石英砂（充分研磨）和碳酸钙 (中和细胞中的酸，防止镁从叶绿素分子中移出)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。讨论：讨论：1.1.用这种方法有什
5、么好处？不同颜色的光照对用这种方法有什么好处？不同颜色的光照对植物的光合作用会有什么影响？植物的光合作用会有什么影响？2.2.为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光为什么不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源？源？用红色或蓝色的塑料薄膜挂红色或蓝色的灯管问题探讨:1.用这种方法可以提高光合作用强度。因为叶绿素吸收最多的是光谱中的蓝紫光和红光。不同颜色的光照对植物的光合作用会有影响。2.因为叶绿素对绿光吸收最少，所以不使用绿色的塑料薄膜或补充绿色光源。A、不同颜色的温室大棚的光合效率、不同颜色的温室大棚的光合效率 无色透明大大棚中各色光都能无色透明大大棚中各色光都能透过，透过， 光合效率最高；光合效
6、率最高； 有色大棚主要透过和反射同有色大棚主要透过和反射同色光；色光； 叶绿素对绿光吸收最少，绿叶绿素对绿光吸收最少，绿色的塑料薄膜的大棚透过的是绿光，色的塑料薄膜的大棚透过的是绿光，光合效率最低。光合效率最低。B、光质与光合作用效率不同波长的光对光合作用效率的影响不同波长的光对光合作用效率的影响不同：不同：白光红光、蓝紫光橙黄光绿光白光红光、蓝紫光橙黄光绿光叶绿体中的色素吸收最多的是红光和叶绿体中的色素吸收最多的是红光和蓝紫光：蓝紫光：在日光照射的基础上，用红、蓝光灯光在日光照射的基础上，用红、蓝光灯光可以提高光合作用效率可以提高光合作用效率光质（波长）对藻类分布影响水层对光波中的红橙部分吸
7、收显著多水层对光波中的红橙部分吸收显著多于对蓝绿光部分的吸收。达深水层的于对蓝绿光部分的吸收。达深水层的光是富含光是富含短波长的光。短波长的光。绿藻：主要利用红光、蓝紫光，分绿藻：主要利用红光、蓝紫光，分布在浅水层布在浅水层褐藻、红藻：利用短波长光，主要褐藻、红藻：利用短波长光，主要分布在中深水层。分布在中深水层。色素色素基粒基粒类囊类囊体体的的薄膜薄膜上上酶酶基粒基粒类囊体类囊体的的薄膜薄膜上和上和基质基质中中2.2.叶绿体的结构：叶绿体的结构：返返回回二、光合作用的原理和应用：二、光合作用的原理和应用： 光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化
8、碳和水转化成储存能量的有机光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。物，并且释放出氧气的过程。 CO2 + H2O* (CH2O) + O2* 光能光能叶绿体叶绿体光合作用的原料、产物、场所和条件光合作用的原料、产物、场所和条件是什么？请用一个化学反应式表示出是什么？请用一个化学反应式表示出来。来。色素分子色素分子可见光可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24H多种酶多种酶酶酶(CH2O)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2.2.光合作用的过程：光合作用的过程：光反应光反应H2O 2 H + 1/2O2+Pi+光能光能ATP酶
9、酶ADP水的光解：光合磷酸化：暗反应暗反应CO2的还原： 2C2C3 3 + H (CH+ H (CH2 2O) + CO) + C5 5酶酶ATPATPCO2的固定： CO2 + C5 2C3酶酶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ATPATP中活跃中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、色素、酶等ATP、H、多种酶等类囊体的薄膜上基质中水光解成H和O2ADP+Pi+光能ATP CO2的固定 CO2的还原光能活跃化学能活跃化
10、学能稳定化学能 光反应暗反应条件场所物质变化能量变化联 系3)光反应和暗反应的比较物质联系：光反应阶段产生的H，在暗反应阶段用于还原C3；能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。光反应为暗反映提供ATP和NADH，暗反应为光反应补充ADP和NADP+3.3.影响光合作用的因素：影响光合作用的因素：A A、外界因素、外界因素1 1）光照）光照2 2）CO23 3）温度温度4 4）矿质营养）矿质营养5 5）水分）水分6 6）光合速率的日变化）光合速率的日变化B B、内部因素、内部因素1 1）不同部位）
11、不同部位2 2）不同生育期）不同生育期A1.1光照强度和光合速率的关系：光照强度和光合速率的关系：光合速率：每平方米叶片第秒吸收多少微摩光合速率：每平方米叶片第秒吸收多少微摩光合速率：每平方米叶片第秒吸收多少微摩光合速率：每平方米叶片第秒吸收多少微摩CO2CO2来表示来表示来表示来表示 原理：光是光合作用的能量来源，是叶绿合成和叶绿体发原理：光是光合作用的能量来源，是叶绿合成和叶绿体发原理：光是光合作用的能量来源，是叶绿合成和叶绿体发原理：光是光合作用的能量来源，是叶绿合成和叶绿体发育的条件，还能调节碳循环中某些酶的活性。育的条件，还能调节碳循环中某些酶的活性。育的条件，还能调节碳循环中某些酶
12、的活性。育的条件，还能调节碳循环中某些酶的活性。对光合作用的影响：对光合作用的影响：对光合作用的影响：对光合作用的影响：一定光照强度范围内，光照强度增加，光合作用速率几乎一定光照强度范围内，光照强度增加，光合作用速率几乎一定光照强度范围内，光照强度增加，光合作用速率几乎一定光照强度范围内，光照强度增加，光合作用速率几乎线性增加；超过一定范围后，光合作用速率增加减慢；达线性增加；超过一定范围后，光合作用速率增加减慢；达线性增加；超过一定范围后，光合作用速率增加减慢；达线性增加；超过一定范围后，光合作用速率增加减慢；达到某一强度时，光照强度增加，光合速率不再增加到某一强度时，光照强度增加，光合速率
13、不再增加到某一强度时，光照强度增加，光合速率不再增加到某一强度时，光照强度增加，光合速率不再增加达达达达到光饱和点。到光饱和点。到光饱和点。到光饱和点。（光饱和原因是：暗反应酶的催化能力的限制和光饱和原因是：暗反应酶的催化能力的限制和光饱和原因是：暗反应酶的催化能力的限制和光饱和原因是：暗反应酶的催化能力的限制和CO2CO2供应量的限制，光供应量的限制，光供应量的限制，光供应量的限制，光反应的产物不能完全被利用反应的产物不能完全被利用反应的产物不能完全被利用反应的产物不能完全被利用） 在光饱和点以下，随光照减弱，光合作用速率减弱，直致在光饱和点以下，随光照减弱，光合作用速率减弱，直致在光饱和点
14、以下，随光照减弱，光合作用速率减弱，直致在光饱和点以下，随光照减弱，光合作用速率减弱，直致光补偿点光补偿点光补偿点光补偿点A1.2光照强度和光合速率的关系：光照强度和光合速率的关系：光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点光合作用速率光合作用速率C C C CO O O O2 2 2 2吸吸吸吸收收收收C C C CO O O O2 2 2 2释释释释放放放放A AB BC C光照强度光照强度阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物阴生植物的光补偿点和光饱和点都低于阳生植物曲线关键点的含义 A点光照强度为零点光照强度为零,此时只进行细胞呼吸此时只进行细胞呼吸,释释放放 CO2量表示此时的呼吸作用强度。量表示此
15、时的呼吸作用强度。 AB段表示随光照增强，段表示随光照增强，CO2有一部分用于有一部分用于光合作用，光合作用，CO2的释放量逐渐减少。的释放量逐渐减少。 B点，呼吸释放的点，呼吸释放的CO2全部用于光合作用，全部用于光合作用，呼吸作用强度等于光合作用强度。呼吸作用强度等于光合作用强度。B为补偿点为补偿点（植物白天日照强度应在补偿点以上，植物才能正常生长）（植物白天日照强度应在补偿点以上，植物才能正常生长）（植物白天日照强度应在补偿点以上，植物才能正常生长）（植物白天日照强度应在补偿点以上，植物才能正常生长）BCBC段表明随光照不断增强，光合作用不断增强，段表明随光照不断增强，光合作用不断增强，
16、段表明随光照不断增强，光合作用不断增强，段表明随光照不断增强，光合作用不断增强，到到到到C C点以上，不再增强了。点以上，不再增强了。点以上，不再增强了。点以上，不再增强了。C C点为光合作用的饱和点为光合作用的饱和点为光合作用的饱和点为光合作用的饱和点。点。点。点。A1.3农业生产上的措施农业生产上的措施延长光照时间：延长光照时间： 补充人工光照，轮作，套种。补充人工光照，轮作，套种。增加光合作用面积：增加光合作用面积： 合理密植、间种、改善株型合理密植、间种、改善株型A2.1温度对光合作用速率影响温度对光合作用速率影响变化规律：变化规律：原理：主要影响暗反应中酶的催化作原理：主要影响暗反应
17、中酶的催化作用用最适温度：最适温度：25301010202030304040光光合合速速率率温度温度A2.2农业生产的措施适时播种适时播种温室栽培时，控制室内昼夜温度。温室栽培时，控制室内昼夜温度。白天调到最适温度，以提高光合作用；晚上白天调到最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温度，以降低细胞呼吸适当降低温度，以降低细胞呼吸保证保证有机物积累。有机物积累。A3.1 CO2浓度与光合作速率原理：原理：原理：原理：CO2CO2是光合作用的原料，在一定范围内，是光合作用的原料，在一定范围内，是光合作用的原料，在一定范围内，是光合作用的原料，在一定范围内，CO2CO2浓度越高光合作用速率越快，但到
18、浓度越高光合作用速率越快，但到浓度越高光合作用速率越快，但到浓度越高光合作用速率越快，但到A A点点点点时，时，时，时，CO2CO2达到饱和，光合作用强度不再增达到饱和，光合作用强度不再增达到饱和，光合作用强度不再增达到饱和，光合作用强度不再增加。加。加。加。A A点为光合作用饱和点点为光合作用饱和点点为光合作用饱和点点为光合作用饱和点矿质元素是光作用的产物矿质元素是光作用的产物矿质元素是光作用的产物矿质元素是光作用的产物葡萄糖进一步合成许多葡萄糖进一步合成许多葡萄糖进一步合成许多葡萄糖进一步合成许多有机物必需的物质。有机物必需的物质。有机物必需的物质。有机物必需的物质。如：如：如：如：NN蛋
19、白质；蛋白质；蛋白质；蛋白质；PATPPATP； MgMg叶绿素叶绿素叶绿素叶绿素A3.2 CO2浓度与光合作速率CO2CO2浓度浓度含水量含水量矿质元素矿质元素光光合合作作用用效效率率A A A A农业生产上的应用：施用有机肥（增加施用有机肥（增加CO2，提高地温），提高地温）温室内可能适当提高温室内可能适当提高CO2浓度浓度 （利用（利用CO2发生剂）发生剂）大田生产中，增加通风，提高流经叶表面的大田生产中，增加通风，提高流经叶表面的CO2的量。（正其行，通其风）的量。（正其行，通其风）合理施肥，促进叶面积增大，提高酶合成速合理施肥，促进叶面积增大，提高酶合成速率，增加光合作用速率。率，增
20、加光合作用速率。多因素影响11010光照强度光照强度光光合合速速率率20203030P PQ QP点时，限制因素是是光照强度；Q点，限制因素不再是光照强度，而是环境温度。多因素影响2低光强低光强温度温度光光合合速速率率中光强中光强高光强高光强P PQ QP P点时，限制光点时，限制光合作用速率的因合作用速率的因素是温度素是温度Q Q点时，限制光点时，限制光合作用速率的因合作用速率的因素是光照强度。素是光照强度。多因素影响3光照强度光照强度光光合合速速率率高高CO2CO2浓度浓度P PQ Q中中CO2CO2浓度浓度低低CO2CO2浓度浓度P P点限制光合作用点限制光合作用的因素是光照强的因素是光
21、照强度。度。Q Q点限制光合作用点限制光合作用的因素是的因素是CO2CO2浓度。浓度。生产上的应用1、温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加了酶的活性，提高光合速率。也可适当充加CO2，提高光合作用速率。2、当温度适宜时，可适当提高光照强度和CO2浓度，提高光合作用速率。4.4.化能合成作用：化能合成作用：原理：还原原理：还原CO2所需要的所需要的ATP和和H是通过是通过氧化无机物氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、SO、H2、Fe2+等等而获得的。而获得的。化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等NH3 + O2 HNO2 + 能量能量HN02 + O2 HNO3 +
22、 能量能量C02 + H2O (CH2O) + O25.5.光合作用与呼吸作用的区别：光合作用与呼吸作用的区别：光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用原料原料CO2、H2OO2、葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物产物产物O2、葡萄糖等有机物葡萄糖等有机物CO2、H2O等等能量能量转换转换贮藏能量的过程贮藏能量的过程光能光能活跃的化学能活跃的化学能稳稳定的化学能定的化学能释放能量的过程释放能量的过程稳定的化学能稳定的化学能活跃活跃的化学能的化学能发生发生部位部位有叶绿体的细胞、叶绿体有叶绿体的细胞、叶绿体活细胞、线粒体、细活细胞、线粒体、细胞质胞质发生发生条件条件光照下才可发生光照下才可发生光光下、暗处都可发生下、暗处都可发生6.6.叶绿体和线粒体：叶绿体和线粒体：都是双层膜都有基粒和酶都有增大膜面积的结构都有少量的DNA和RNA都与能量转换有关都是半自主复制细胞器P106返返回回
