1、 第第2 2课时课时光合作用光合作用的原理和应用的原理和应用 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把指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，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。并且释放出氧气的过程。1 1、光合作用的概念、光合作用的概念二、光合作用的原理和应用（一）光合作用（一）光合作用COCO2 2 + H + H2 2O O （CHCH2 2O) + OO) + O2 22 2、光合作用的反应式、光合作用的反应式 探究光合作用原理的部分实验探究光合作用原理的部分实验1 1、1919世纪末，科学家普遍认为，世纪末，科学家普遍认为，在光合作用
2、中，在光合作用中，COCO2 2分子的分子的C C和和O O被分开，被分开，O O2 2被释放，被释放，C C和和H H2 2O O结合成结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。2 2、19281928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，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成糖。而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。COCO2 2O O2 2C + C + H H2 2O O甲醛甲醛(CH(CH2 2O)O) 3 3、19371937年，希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中年，希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（加入铁盐或其他氧化剂（
3、悬浮液中有悬浮液中有H H2 2O O，没有，没有COCO2 2），在），在光照下光照下可以释放出氧气。可以释放出氧气。希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。的光解、产生氧气的化学反应。结论：水的光解产生氧气。结论：水的光解产生氧气。氧气的产生和糖类的合成不是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。同一个化学反应，而是分阶段进行的。4Fe4Fe3+3+ + 2H + 2H2 2O 4FeO 4Fe2+ 2+ + 4H+ 4H+ + + O+ O2 4 4、19411941年，鲁宾和卡门年，鲁宾和卡门
4、（同位素标记法）（同位素标记法）CO2H218O光照射下的光照射下的小球藻悬液小球藻悬液C18O2H2O18O2O2结论：光合作用释放的氧来自水结论：光合作用释放的氧来自水 5 5、19541954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验： 在给叶绿体在给叶绿体照光照光时发现，当向反应体系中供给时发现，当向反应体系中供给ADPADP、Pi Pi等物质时，体系中就会有等物质时，体系中就会有ATPATP出现。出现。19571957年，他年，他发现这一过程总是与发现这一过程总是与水的光解水的光解相伴随。相伴随。 结论：在光照时，叶绿体中生成了结论：在光照时，叶绿体中
5、生成了ATPATP。H H2 2O O O O2 2 + 2H+ 2H+ + + + 能量能量光照光照叶绿体叶绿体尝试用示意图来表示尝试用示意图来表示ATPATP的合成与希尔反应的关系：的合成与希尔反应的关系：ADP+PiADP+Pi ATP ATP 6 6、19461946年开始，美国的卡尔文等年开始，美国的卡尔文等用放射性同位素用放射性同位素1414C C标记标记1414COCO2 2，供小球藻进行光合作用，探明了，供小球藻进行光合作用，探明了COCO2 2中的中的C C的去向，称为的去向，称为卡尔文循环卡尔文循环。结论：结论：光合产物中有机物的碳来自光合产物中有机物的碳来自COCO2 2
6、COCO2 2C C3 3(CH(CH2 2O)O)C C5 光合作用过程是否需要光能划分光合作用过程是否需要光能划分：光反应光反应和和暗反应暗反应（碳反应）（碳反应）。 1 1、光反应阶段、光反应阶段光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。进行，这个阶段叫作光反应阶段。叶绿体中叶绿体中的色素的色素光光能能H H2 2O O水在光下分解水在光下分解O O2 2NADPHNADPHADP+PiADP+Pi酶酶ATPATP 光、色素、酶、水光、色素、酶、水叶绿体的叶绿体的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：2H2H2 2
7、O O 4NADPH 4NADPH + O+ O2 2光能光能ATPATP的合成：的合成：ADPADPPi Pi 能量能量 ATPATP酶酶场场 所：所：条条 件：件：物质变化物质变化能量变化能量变化光能光能 ATPATP中活跃的中活跃的化学能化学能1 1、光反应阶段、光反应阶段 2 2、暗反应阶段、暗反应阶段光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。这个阶段叫作暗反应阶段。C CO O2 2C C5 5 固固 定定2 2C C3 3NADPHNADPH供氢供氢酶酶( (C CH H2 2O)O)淀粉、蔗糖淀粉、蔗糖多种
8、多种酶酶参加参加催化催化还原还原酶酶ATPATP供能供能ADP+PiADP+P COCO2 2的固定：的固定：COCO2 2C C5 5 2C 2C3 3酶酶C C3 3的还原：的还原：叶绿体的叶绿体的基质基质中中ATPATPNADPH NADPH 、ADP+PiADP+Pi2C2C3 3 CH CH2 2O) + HO) + H2 2O + CO + C5 5酶酶NADPH NADPH 、ATPATP、酶、酶、COCO2 2场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化 ATPATP中中活跃活跃的的化学能化学能有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2 2、暗反应阶段、暗反应阶段
9、光反应阶段光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）（叶绿体类囊体薄膜）暗反应阶段暗反应阶段（叶绿体基质）（叶绿体基质）ADP+PiADP+PiNADPNADP+ +COCO2 22C2C3 3C C5 5（CHCH2 2O O）多种酶多种酶参加催参加催化化固固 定定还还原原ATPATPNADPHNADPH光能光能叶绿体叶绿体中的色中的色素素O O2 2水的光解水的光解H H2 2O O 3 3、光反应与暗反应的区别和联系、光反应与暗反应的区别和联系暗反应光反应比较项目能量变化联 系物质变化条 件场 所类囊体薄膜上类囊体薄膜上叶绿体的基质叶绿体的基质需光需光, ,色素和酶色素和酶不需光不需光, ,色素色素
10、; ;需酶需酶2H2H2 2O 4HO 4H+ +O+O2 2光解光解ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量ATPATP酶酶COCO2 2+ C+ C5 5 2C 2C3 3酶酶2C2C3 3 (CH (CH2 2O)+CO)+C5 5ATPATP、NADPHNADPH酶酶稳定的化学能稳定的化学能光能光能 活跃的化学能活跃的化学能光反应为暗反应提供光反应为暗反应提供ATPATP和和NADPHNADPH，暗反应，暗反应为光反应提供为光反应提供ADPADP和和Pi Pi、NADPNADP+ + 1 1、光合作用发生的部位是、光合作用发生的部位是 。 、光合作用分为、光合作用分为和和两个阶段。两个阶段
11、。、光合作用释放氧气来自于、光合作用释放氧气来自于物质。物质。、光合作用中的形成于、光合作用中的形成于反应阶段。反应阶段。5 5、光反应场所光反应场所_， 暗反应场所是暗反应场所是_。 1 1、光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作、光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。用制造糖类的数量。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一、实验原理：一、实验原理： 叶片含有空气，上浮叶片含有空气，上浮抽气抽气叶片叶片下沉下沉；O O2 2充满细胞间隙，叶片充满细胞间隙，叶片上浮上浮。根据单位。根据单位时间小圆形叶片时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强
12、度与浮起的数量的多少，探究光照强度与光合作用强度的关光合作用强度的关系。系。光合作用光合作用产生产生O O2 二、方法步骤：二、方法步骤：1.1.打孔：用直径为打孔：用直径为0.6cm0.6cm的打孔器打出圆形小叶片的打孔器打出圆形小叶片3030片片 2.2.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出 3.3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存 4.4.取取3 3只小烧杯，分别倒入富含只小烧杯，分别倒入富含COCO2 2的清水（的清水（1%1%2%2%的的NaHCONaHCO3 3溶液）溶液） 5.5.向向3
13、3只小烧杯中各放入只小烧杯中各放入1010片圆形小叶片，分别置于强、片圆形小叶片，分别置于强、中、弱光下中、弱光下 项目项目 烧杯烧杯 小圆形小圆形叶片叶片加富含加富含CO2的清水的清水光照强光照强度度叶片浮叶片浮起数量起数量110片片20 mL强强多多210片片20 mL中中中中310片片20 mL弱弱少少6.6.观察并记录结果观察并记录结果三、实验结论：三、实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。光合作用强度也不断增强。 2、影响光合作用的因素、影响光合作用的因素光：光：光照强度、光质、光照时间光照强度、光质、光照时间COC
14、O2 2的浓度、的浓度、H H2 2O O矿质元素（矿质元素（MgMg合成叶绿素）合成叶绿素）温度温度外因：内因：酶的种类、数量酶的种类、数量色素的含量色素的含量叶龄不同叶龄不同 COCO2 2吸吸收收量量COCO2 2释释放放量量光照强光照强度度OAC光饱和点光饱和点B净光净光合速合速率率呼吸速呼吸速率率总总光光合合速速率率A:光合作用为光合作用为0，只进行呼吸作用，只进行呼吸作用光补偿点光补偿点C光合作用强度达到最大值，达到饱和光合作用强度达到最大值，达到饱和光饱和点：植物达到光饱和点：植物达到最大光合速率最大光合速率所需要的所需要的最小光最小光照强度照强度光补偿点：植物达到光补偿点：植物
15、达到光合速率等于呼吸速光合速率等于呼吸速率率时，所时，所对应的光照对应的光照强度强度。（1 1）光照强度）光照强度 （1 1）光照强度）光照强度A A点：点：只进行细胞呼吸，只进行细胞呼吸，COCO2 2释放释放量表明此时的呼吸强度。量表明此时的呼吸强度。B B点：光补偿点，点：光补偿点，即光合作用强即光合作用强度度= =细胞呼吸强度。细胞呼吸强度。C C点：点：光合作用强度最大。光合作用强度最大。C C点点之前限制光合作用因素是光照之前限制光合作用因素是光照强度强度，C C点之后限制因素是点之后限制因素是COCO2 2 、温度等温度等光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点ABAB段：段：光合光合
16、呼吸呼吸DD D点：光饱和点，点：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加。增加光照强度光合作用强度不再增加。 1. 1.间作间作( (几种作物同时期播种几种作物同时期播种) )、套种套种( (几种作物不同时期播种几种作物不同时期播种) )2. 2.轮作轮作( (几种作物轮换种植几种作物轮换种植) )3. 3.合理密植合理密植, ,增加光合作用面积增加光合作用面积4. 4.温室大棚温室大棚, ,使用无色透明玻璃使用无色透明玻璃应用：应用：光补偿点光补偿点 光饱和点光饱和点D（1 1）光照强度）光照强度 （2 2）COCO2 2浓度浓度C C点：点：COCO2 2补偿点补偿点（表示光合作用速率
17、等（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的于细胞呼吸速率时的COCO2 2浓度）；浓度）；D D点：点：COCO2 2饱和点饱和点（两组都表示在一（两组都表示在一定范围内定范围内COCO2 2浓度达到该点后，光合浓度达到该点后，光合作用强度不再随作用强度不再随COCO2 2浓度增加而增浓度增加而增加）。加）。应用：应用：1.1.多施有机肥或农家肥多施有机肥或农家肥 2. 2.温室栽培植物时还可使用温室栽培植物时还可使用COCO2 2发生器等发生器等. . 3. 3.大田中还要注意通风透气大田中还要注意通风透气. .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A
18、 AB BC CD D0 0吸收吸收COCO2 2释放释放COCO2 2COCO2 2浓度浓度 （3）温度）温度最适温度下植物光合作用最大，最适温度下植物光合作用最大，植物体内的酶最适温度在植物体内的酶最适温度在40504050之间。之间。温度过高时温度过高时植物气孔关闭或酶活植物气孔关闭或酶活性降低性降低，光合速率会减弱。，光合速率会减弱。 应用：应用： 1 1. .适时播种适时播种 2. 2.温室中温室中, ,白天适当提高温度白天适当提高温度, , 晚上适当降温晚上适当降温 3. 3.植物植物“午休午休”现象现象多因子对光合作用效率的多因子对光合作用效率的 甲甲乙乙(1)(1)甲图中的自变
19、量为甲图中的自变量为_，OPOP段影响光合速率的因素是段影响光合速率的因素是_，PQPQ段段影响光合速率的因素是影响光合速率的因素是_，Q Q点点之后影响光合速率的因素是之后影响光合速率的因素是_；光照强度、温度光照强度、温度光照强度光照强度光照强度、温度光照强度、温度温度温度 甲甲乙乙(2)(2)乙图中的自变量为乙图中的自变量为_， OPOP段影响光合速率的因素是段影响光合速率的因素是_，PQPQ段影响光合速率的因素是段影响光合速率的因素是_，Q Q点之后影响光合速率的因素是点之后影响光合速率的因素是_；光照强度、光照强度、COCO2 2浓度浓度光照强度光照强度光照强度、光照强度、COCO2
20、 2浓度浓度COCO2 2浓度浓度 1、(2020天津高一期末天津高一期末)如图曲线中，有如图曲线中，有M、N、O、Q四个点，对它们含义的叙述中不正确的是四个点，对它们含义的叙述中不正确的是( )AM点时植物不进行光合作用，点时植物不进行光合作用，只只进行细胞呼吸进行细胞呼吸BO点时光合速率与呼吸速率相等点时光合速率与呼吸速率相等CN点时植物细胞呼吸强度大于光点时植物细胞呼吸强度大于光合作用强度合作用强度DQ点时温度是影响光合速率的主点时温度是影响光合速率的主要因素要因素 D 2下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素外，其他因素
21、均控制在最适范围。除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是下列分析正确的是( ) A甲图中甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量B乙图中乙图中c点与点与d点相比，相同时间内叶肉细胞中点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的的消耗量多消耗量多C图中图中M、N、P点的限制因素分别是点的限制因素分别是CO2浓度、温浓度、温度和光照强度度和光照强度D丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变A 2.测定方法： 先将植物置于黑暗中，测量呼吸速率 。 在有光条件下，测定表观光合速率。 计算：实际(真正)光合
22、速率表观（净）光合速率呼吸速率。光照强光照强度度012345O O2 2释放释放例如：根据O2的变化量测定光合速率 项目项目表示方法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 0 0光照强度光照强度A AB BC C呼吸速率呼吸速率净光合速率净光合速率总光合速率总光合速率 【例题【例题1 1】测定植物光合作用的速率，最简单有】测定植物光合作用的速率，最简单有效的方法是测定：效的方法是测定： A.A.植物体内葡萄糖
23、的氧化量植物体内葡萄糖的氧化量 B.B.植物体内叶绿体的含量植物体内叶绿体的含量 C.C.二氧化碳的消耗量二氧化碳的消耗量 D.D.植物体内水的消耗量植物体内水的消耗量 【例题【例题2 2】如果做一个实验测定藻类植物是否完】如果做一个实验测定藻类植物是否完成光反应成光反应, ,最好是检测其最好是检测其: : A. A.葡萄糖的形成葡萄糖的形成 B.B.淀粉的形成淀粉的形成 C.C.氧气的释放氧气的释放 D.COD.CO2 2的吸收量的吸收量 （五）化能合成作用1、异养生物：、异养生物：只能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身来维持自身的生命活动。例如的生命活动。例如人、动
24、物、真菌及大多数的细菌人、动物、真菌及大多数的细菌。2、自养生物：、自养生物：以以无机物无机物转变成为自身的组成物质。转变成为自身的组成物质。光能自养生物：光能自养生物：以以光光为能源，以为能源，以COCO2 2和和H H2 2O O（无机物）（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。例如：绿色植物。换来的能量。例如：绿色植物。化能自养生物：化能自养生物：利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化时释放的无机物氧化时释放的能量能量将将COCO2 2和和H H2 2O O（无机物）合成糖类（有机物）。例（无机物）合成糖类（有机物
25、）。例如：硝化细菌。如：硝化细菌。 1、光合作用中，糖类是在、光合作用中，糖类是在 阶段形成的，阶段形成的，O2是在是在 阶段形成的，阶段形成的，ATP是在是在 阶阶段形成的。段形成的。2、某科学家用含有、某科学家用含有14C的的CO2来追踪光合作用中的来追踪光合作用中的C原子，这种原子，这种C原子的转移途径是（原子的转移途径是（ ） A、CO2 叶绿体叶绿体 ATP B、CO2 叶绿素叶绿素 ATP C、CO2 乙醇乙醇 糖类糖类 D、CO2 三碳化合物三碳化合物 糖类糖类巩固练习暗反应暗反应光反应光反应光反应光反应D 3、在光合作用中，需消耗、在光合作用中，需消耗ATP的是（的是（ ） A
26、、三碳化合物的还原、三碳化合物的还原 B、CO2的固定的固定 C、水在光下分解、水在光下分解 D、 叶绿素吸收光能叶绿素吸收光能4、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物、光合作用过程中，光反应为暗反应提供的物质是（质是（ ）A、NADPH和和ATP B、NADPH和和O2C、O2和和ATP D、NADPH和和H2OAA 5、在光合作用过程中，能量的转移途径是（、在光合作用过程中，能量的转移途径是（ ）A、光能、光能 ATP 葡萄糖葡萄糖 B、光能、光能 叶绿素叶绿素 葡萄糖葡萄糖 C、光能、光能 CO2 葡萄糖葡萄糖D、光能、光能 葡萄糖葡萄糖 淀粉淀粉A6、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（、下列措施中，不会提高温室蔬菜产量的是（ ） A、增大、增大O2浓度浓度 B、增大、增大CO2浓度浓度 C、增强光照、增强光照 D、调节室温、调节室温A
