1、光合作用的过程光合作用的过程 主讲人：杜怡晓光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用 绿色植物通过绿色植物通过_，利用，利用_，把把_转化成储存能量的转化成储存能量的_，并释放出，并释放出_的过程。的过程。光能光能叶绿体叶绿体O2有机物有机物CO2和和H2O光合作用过程光合作用过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据:反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应叶叶绿绿体体结结构构模模式式图图外膜外膜内膜内膜基粒基粒基质基质每个基粒都由每个基粒都由一个个圆饼状一个个圆饼状的囊状结构堆的囊状结构堆叠而成。这些叠而成。这些囊状结构称为囊状
2、结构称为类囊体。吸收类囊体。吸收光能的四种色光能的四种色素就分布在类素就分布在类囊体的薄膜上。囊体的薄膜上。而每个基粒都而每个基粒都含有两个以上含有两个以上的类囊体，多的类囊体，多者可达者可达100个个以上。叶绿体以上。叶绿体内有如此多的内有如此多的基粒和类囊体，基粒和类囊体，极大地扩大了极大地扩大了受光面积。受光面积。结论结论:叶绿体叶绿体是进行光合作用的场所，它内是进行光合作用的场所，它内部的巨大膜表面上，不仅分布着许多部的巨大膜表面上，不仅分布着许多吸收光能的吸收光能的色素分子色素分子，还有许多进行，还有许多进行光合作用所必需的光合作用所必需的酶酶。H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶
3、Pi ADPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶、光、色素、酶、H2O叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解：水的光解：H2O H +O2光能光能（还原剂）（还原剂）ATP的合成：的合成：ADPPi酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中H场所：场所：条件：条件：物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：进入叶绿进入叶绿体基质，体基质，参与暗反参与暗反应应供暗反供暗反应使用应使用ATP 光光光光 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
4、ATPADP+Pi酶酶ATP暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定：的固定：CO2C5 2C3酶酶C3的还原：的还原：ATPH、叶绿体的叶绿体的基质基质中中 ATP中中活跃活跃的的化学能化学能转变为转变为糖类糖类等等 有机物中有机物中稳定稳定的的化学能化学能2C3 (CH2O)C5酶酶糖类糖类H、ATP、酶、酶、CO2场所：场所：条件：条件：物质变化物质变化能量变化能量变化CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPH暗 反 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
5、：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+PiCO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH光反应过程光反应过程暗反应过程暗反应过程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光合作用总过程：光合作用总
6、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 ADP、PiPiHH、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。原料和产物的对
7、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）影响影响光合作用强度光合作用强度的因素？的因素？内因：内因：外因：外因：光（强度、光质）光（强度、光质）CO2浓度浓度温度温度矿质元素矿质元素水分水分 酶的种类、数量酶的种类、数量叶面指数（疏密）叶面指数（疏密）mg/dmmg/dm2 2hh 两种表示方法有什么区别呢？两种表示方法有什么区别呢？1.光光 光合速率光合速率0光照强度光照强度A 光的三要素：光的三要素
8、：光照强度光照强度光质光质光照时间光照时间 纵坐标代表实际光合速率（强度）还是净光合速率（强度）？纵坐标代表实际光合速率（强度）还是净光合速率（强度）？如何判断曲线图中纵坐标代表的是总的还是净值？如何判断曲线图中纵坐标代表的是总的还是净值？ABC点各代表的意义？点各代表的意义？如果图中曲线表示的是阳生植物，那么阴生植物的曲线应当怎样？如果图中曲线表示的是阳生植物，那么阴生植物的曲线应当怎样？mg/dmmg/dm2 2hh 净光合速率净光合速率呼吸速率呼吸速率实际光合速率（总值）实际光合速率（总值）净值净值=总值（实际值）呼吸消耗值总值（实际值）呼吸消耗值1.光光2.CO2浓度浓度A:进行光合作
9、用所需最进行光合作用所需最低外界低外界CO2浓度浓度B:CO2饱和点饱和点光合速率光合速率0外界外界CO2浓度浓度A BA:呼吸作用强度呼吸作用强度C:CO2补偿点补偿点 S:CO2饱和点饱和点应用：应用：温室栽培时适当提高温室栽培时适当提高CO2的的浓度浓度措施：措施：多施有机肥或农家肥；多施有机肥或农家肥；大田生产大田生产“正其行，通其风正其行，通其风”，即为，即为提高提高CO2浓度、增加产量；浓度、增加产量；释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料料(施施NH4HCO3)。对应例题对应例题2：下列相关叙述，正确的是下列相关叙述，正确的是 （）A如果光照强度适当降
10、低，如果光照强度适当降低，a 点左移，点左移，b 点左移点左移 B如果光照强度适当降低，如果光照强度适当降低，a 点左移，点左移，b 点右移点右移 C如果光照强度适当增强，如果光照强度适当增强，a 点右移，点右移，b 点右移点右移 D如果光照强度适当增强，如果光照强度适当增强，a 点左移，点左移，b 点右移点右移【解析】【解析】光合作用强度受光照强度和光合作用强度受光照强度和CO2浓度的综合影响。分析曲线浓度的综合影响。分析曲线图可知：图可知：a点时，点时，CO2吸收速率为吸收速率为0，此时叶片光合作用强度等于呼吸作用，此时叶片光合作用强度等于呼吸作用强度，强度，b点时，点时，CO2吸收速率最
11、大，吸收速率最大，CO2浓度达到饱和点。当光照强度适浓度达到饱和点。当光照强度适当增强时，光合作用增强，由于呼吸作用强度不变，此时当增强时，光合作用增强，由于呼吸作用强度不变，此时CO2浓度只有小浓度只有小于于a点时的浓度才能使叶片光合作用强度等于呼吸作用强度，故点时的浓度才能使叶片光合作用强度等于呼吸作用强度，故a点左移。点左移。光照强度增强，光能增多，光反应增强，光照强度增强，光能增多，光反应增强，CO2浓度成为限制光合作用达到浓度成为限制光合作用达到最大值的主要因素，因此最大值的主要因素，因此CO2浓度只有大于浓度只有大于b点时的浓度，光合作用强度点时的浓度，光合作用强度才能达到最大值，
12、故才能达到最大值，故b点右移。此题的答案为点右移。此题的答案为D。D3.温度温度应用措施：应用措施：（1）大田中适时播种）大田中适时播种（2）温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白）温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温；阴雨天白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。天适当降温，维持昼夜温差。（3）适时浇水，使气孔开放，加强蒸腾，降低植物体温度。）适时浇水，使气孔开放，加强蒸腾，降低植物体温度。生活在寒带地区的植物能否正常进行光合作用？生活在寒带地区的植物能否正常进行光合作用？。能能 请判断图中曲
13、线哪条代请判断图中曲线哪条代表的是光合作用、呼吸表的是光合作用、呼吸作用？净光合速率曲线作用？净光合速率曲线怎样绘制？怎样绘制？4.矿质元素矿质元素 矿质元素矿质元素 矿质元素是光合作用的产物矿质元素是光合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有机物时所必需的物质。如缺少有机物时所必需的物质。如缺少N，就影响蛋白质（酶）的，就影响蛋白质（酶）的合成；缺少合成；缺少P就会影响就会影响ATP、NADP+的合成；缺少的合成；缺少Mg就会就会影响叶绿素的合成。影响叶绿素的合成。K既使茎秆健壮抗倒伏，同时又促进淀既使茎秆健壮抗倒伏，同时又促进淀粉的形成和向储存器官（块茎）的运输。粉的形成和向
14、储存器官（块茎）的运输。应用措施：应用措施：合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。高光合作用速率。5.水分水分 水分水分 水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒介；水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒介；水分是植物蒸腾的对象。缺水水分是植物蒸腾的对象。缺水气孔关闭气孔关闭CO2进入进入受阻受阻间接影响光合作用间接影响光合作用应用措施：应用措施：合理灌溉。合理灌溉。植物夏季为何植物夏季为何“午休午休”？对应例题：对应例题：导致植物夏季中午光合作用导致植物夏季中午光合作用“午休午休”的的直接原因是（直接原因是（）A.温度过
15、高，蒸腾过强，缺乏光反应原料水温度过高，蒸腾过强，缺乏光反应原料水 B.温度过高，酶活性降低温度过高，酶活性降低 C.气孔关闭气孔关闭,缺乏缺乏CO2 D.呼吸作用过强呼吸作用过强,无有机物积累无有机物积累C6.叶龄叶龄OA段段幼叶。随幼叶的不断生长，叶幼叶。随幼叶的不断生长，叶面积增大，叶绿体增多，叶绿素含量增面积增大，叶绿体增多，叶绿素含量增加，光合速率增加。加，光合速率增加。AB段段壮叶。叶片面积、叶绿体和叶壮叶。叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率稳定。绿素都处于稳定状态，光合速率稳定。BC段段老叶。随叶龄的增加，叶绿素老叶。随叶龄的增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。
16、被破坏，光合速率也随之下降。应用措施：应用措施：农作物、果树管理后期适当农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。可降低其摘除老叶、残叶。可降低其呼吸作用消耗有机物。呼吸作用消耗有机物。7.光合面积光合面积（叶面指数）（叶面指数）OA段段随叶面积的增大，光合作用实际量不随叶面积的增大，光合作用实际量不断增大，断增大，A点为光合作用面积的饱和点。超过点为光合作用面积的饱和点。超过A点，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡点，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。在光补偿点以下。OB段段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。B点以后干物质的量不再增加，原因是光
17、合总量不点以后干物质的量不再增加，原因是光合总量不变，但呼吸消耗量增大，所以干物质积累量不断变，但呼吸消耗量增大，所以干物质积累量不断降低如降低如BC段。段。应用措施：应用措施：叶面积指数不能超过叶面积指数不能超过 点，否则植物将入不敷点，否则植物将入不敷出，无法生活下去。出，无法生活下去。DD增加光合作用面积，如增加光合作用面积，如合理密植、间作和套种；合理密植、间作和套种；适当间苗、修剪，合理适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免陡长，施肥、浇水，避免陡长，封行过早，使中下层叶子封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，点以下，白白消耗有机物，
18、造成不必要的浪费。造成不必要的浪费。就是在前一季作物生长后期，播种下一季就是在前一季作物生长后期，播种下一季作物。是一种解决前、后季作物之间季节作物。是一种解决前、后季作物之间季节矛盾的复种方式矛盾的复种方式。如在小麦成熟之前，在。如在小麦成熟之前，在垄间播种棉花。垄间播种棉花。名词解释名词解释间作：间作：在一块田地上在一块田地上同时、间隔同时、间隔种植两种作物。种植两种作物。如在同时间隔播种玉米和谷子。如在同时间隔播种玉米和谷子。增大了光合作用增大了光合作用面积面积；增加了单位土地面；增加了单位土地面积上光合作用积上光合作用时间时间，提高了，提高了光能利用率光能利用率；同时还有；同时还有利于
19、不同作物对不同利于不同作物对不同矿质元素矿质元素的充分吸收；避免了的充分吸收；避免了同种作物长时间种植易患某种同种作物长时间种植易患某种病虫害病虫害的可能。的可能。套种：套种：意义：意义：光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用途径途径措施或方法措施或方法延长光照时间延长光照时间补充光照补充光照增大光合增大光合作用面积作用面积间作、合理密植间作、合理密植提高光合提高光合作用效率作用效率控制适宜光强、提高控制适宜光强、提高CO2浓度浓度(如通风如通风)、合理施、合理施肥肥(供应适量必需矿质元素供应适量必需矿质元素)提高净光合提高净光合作用速率作
20、用速率维持适当昼夜温差维持适当昼夜温差(白天适当升温，晚上适当降白天适当升温，晚上适当降温温)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？光照的长短与强弱；光的成分；光照的长短与强弱；光的成分；COCO2 2的浓度；温度的浓度；温度的高低、必需矿物质元素（的高低、必需矿物质元素（N N、P P、MgMg）、水分等。）、水分等。1、适当、适当提高提高CO2的浓度（温室大棚）；的浓度（温室大棚）；2、增加增加光照时间和光照强度；光照时间和光照强度；3、白天适当、白天适当增加增加温度，夜间适当温度，夜间适当降低降低温度；温度；4、农作物、农作物间距间距合理，选择适当的合理，选择适当的光源光源等；等；5、合理、合理施肥施肥，提供必要的矿物质元素；，提供必要的矿物质元素；6、合理、合理灌溉灌溉，提供适当水分。，提供适当水分。增加农作物产量的几点做法：增加农作物产量的几点做法：图中图中A A点含义：点含义：；B B点含义：点含义：；C C点表示：点表示：_ _ ；光照强度为光照强度为0 0，只进行呼吸作用，只进行呼吸作用光合作用与呼吸作用强度相等光合作用与呼吸作用强度相等光合作用强度不再随光照强度增强而增光合作用强度不再随光照强度增强而增强，称为光饱和点强，称为光饱和点
