光合作用的原理和應用一、光合作用的探究歷程李丞一段時間后一段時間后1771年普利斯特利實驗普利斯特利實驗結論：植物可以更新空氣。人們嚴格按照普利斯特利的實驗要求重復他的實驗，有的能成功，有的失敗，為什么呢?可以怎樣進一步實驗？1779年，荷蘭的英格豪斯結論1：只有在光下植物才能更新空氣。結論2：植物體的綠葉在光下才能更新空氣。普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功遺憾的是受當時化學水平的限制,人們并不知道植物吸收和釋放的是什么氣體!!!植物吸收了什么氣體?

1785,由于發現了空氣的組成,人們才明確植物在光下放出的是氧氣,吸收的是二氧化碳.

他依據什么這么說呢?光能哪里去了?

1845年,德國植物學家梅耶指出:光能轉換成化學能儲存起來了.?光能儲存在哪里了呢?1864年

薩克斯的實驗1864年,薩克斯結論：綠葉在光合作用中產生了淀粉實驗過程：黑暗處理

一半曝光一半遮光碘蒸氣處理天竺葵葉片呈深藍色不變色結果：1.為什么要進行黑暗處理？2.一半曝光、一半遮光的目的是什么？薩克斯成功證明了:光合作用的產物:除氧氣外,還有淀粉.光合作用釋放的氧氣來自哪里?光合作用的原料有水和二氧化碳,那氧氣是來自水呢還是來自二氧化碳?請大家討論:

如何證明光合作用產生的氧氣的來源?1939年,魯賓和卡門利用同位素標記法

同位素標記法:放射性同位素可用于追蹤物質的運行和變化規律.用放射性同位素標記的化合物,化學性質不會改變.光合作用釋放的O2到底是來自H2O

，還是CO2呢？同位素標記法研究1939年美國魯賓卡門證實:光合作用釋放的氧氣來于水C18O2O2CO218O2H2OH218O光照下的球藻懸液20世紀４0年代,美國科學家卡爾文(M.Calvin)CO2碳的同位素C14CO214(CH2O)+O214CO2+H2O14光能葉綠體光合作用產生的有機物中的碳，是否來自CO2呢？同位素標記法研究年代科學家結論1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉變成了化學能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來，葉綠體是光合作用的場所1939魯賓卡門光合作用釋放的氧來自水20世紀40代卡爾文光合產物中有機物的碳來自CO2一、光合作用探索歷程1.場所：葉綠體2.動力：光3.原料：二氧化碳水4.產物：糖類氧氣

通過以上的研究和探索，你知道光合作用的場所、動力、原料、產物是分別是什么嗎？三、光合作用總反應式：CO2+H2*

O光能葉綠體（CH2O)+*O2二、光合作用的場所、動力、原料、產物：概念：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。你能用一個化學反應式表示出來嗎?

根據所學的化學知識可知，水和二氧化碳反應，應該生成什么產物？碳酸哪什么在植物光合作用的過程中產物不是碳酸而是有機物？這說明光合作用過程中水和二氧化碳是否直接反應？哪光合作用的過程是怎樣的？其全過程分為幾個階段？不是直接反應的全過程根據條件的不同分為光反應和暗反應兩個階段葉綠體中的色素H2O

①水的光解O2[H]

ADP+Pi酶②ATPco2C5光反應2c3①固定供氫酶酶供能②還原(CH2O)[糖類]多種酶參加催化暗反應能量轉化:光能ATP活躍化學能穩定化學能元素轉移O元素:H2＊O

＊O2C元素:＊CO2＊C3＊CH2O四、光合作用的過程光能條件：光、色素、酶場所：反應水的光解：ATP的合成：基粒類囊體膜上H2O[H]+O2光、酶葉綠體中的色素ADP＋PiATP光、酶葉綠體光能1.光反應階段吸收、傳遞和轉換光能能量轉變：ATP中活躍的化學能產物：[H]、O2、ATP條件：不需光，需多種酶場所：基質中過程CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP中活躍的化學能2.暗反應階段C3+[H](CH2O)＋H2O酶ATPADP+Pi能量轉變：有機物中穩定的化學能產物：CH2O、ADP、Pi請分析光下的植物突然停止光照后，其體內的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？停止光照光反應停止請分析光下的植物突然停止CO2的供應后，其體內的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？[H]

↓

ATP↓還原受阻C3

↑C5↓CO2↓固定停止C3↓C5↑光反應暗反應條件場所發生的反應產物能量變化關系有光、色素光反應、多種酶基粒片層膜上基質中1.水的光解2.ATP的生成1.CO2的固定2.C3的還原[H]、ATP、O2C2HO、ADP、Pi光能ATP中活躍化學能穩定化學能光反應[H]、ATP暗反應ADP、Pi3.光反應和暗反應的比較五、光合作用的實質物質變化：把簡單的無機物轉變為復雜的有機物能量變化：把光能轉變成儲存在有機物中的化學能六、光合作用的意義:物質轉變和能量轉變在自然界中所起的作用物質合成全球自養植物每年可以生產(4～5)×1011噸有機物“綠色工廠”能量轉化每年轉化太陽能3×1018千焦“巨型能量轉化站”環境保護每年釋放氧氣5.35×1011噸“自動空氣凈化器”七、光合作用原理的運用植物自身因素環境因素對光合作用的影響1）光照2）溫度3）二氧化碳濃度4）水分5）礦質元素→光反應光照強度②光照強度光合速率0光強光強CO2吸收CO2釋放A0BC→NADPH、ATP→暗反應

C3還原（CH20）←②光照強度A點：AB段：B點：BC段：C點：光照強度為0時只進行細胞呼吸，釋放C02量代表此時的呼吸強度

隨光照強度增強，光合作用逐漸增強，C02的釋放量逐漸減少,因一部分用于光合作用

光補償點,此時細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=細胞呼吸速率

隨光照強度不斷增強，光合作用不斷增強

光飽和點,光照強度達到一定值時，光合作用不再增強

凈②光照強度凈真正光合速率＝凈光合速率+呼吸速率

→光反應光照強度②光照強度光合速率0光強光強CO2吸收CO2釋放A0BC陽生植物陰生植物光補償點光飽和點→NADPH、ATP→暗反應

C3還原（CH20）←光補償點、光飽和點：陽生植物陰生植物>應根據植物的生活習性因地制宜地種植植物。一天的時間光合作用效率O光照強度121311光合作用效率與光照強度、時間的關系ABCDE101514輪作：延長光合作用時間間種、合理密植：增加光合作用面積合理利用光能白天：適當增強光照陰雨天：適當補光光合作用的實際應用[2]光照面積OA段：A點：OB段：BC段：OC段：…隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大

光合作用面積的飽和點

隨葉面積的增大，光合作用不再增強，原因是有很多葉被遮擋，光照強度在光補償點以下

…干物質量隨光合作用增強而增加

隨葉面積的不斷增加，干物質積累量不斷降低

隨葉面積的不斷增加，呼吸量不斷增加

[2]光照面積應用：適當修剪，合理施肥、澆水，避免徒長，避免中下層葉片所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機物，造成不必要的浪費。→C3的生成CO2濃度→暗反應C3還原→（CH20）光合速率0CO2濃度AB[3]CO2濃度A點：AB段：B點：進行光合作用所需CO2的最低濃度

在一定范圍內，隨C02濃度的提高，植物的光合速率加快

表示C02的飽和點，CO2超過該濃度，光合速率達到最大不再提高。[3]CO2濃度應用：農作物增產措施（2）溫室栽培，晴天適當增加

CO2濃度①施有機肥（農家肥）②施用NH4HCO3肥料（1）合理密植使農田通風良好“正其行，通其風”光合速率0CO2濃度AB③CO2發生器[4]H2O→H+的生成H2O→暗反應C3還原→（CH20）→NADPH的生成含水量1、光合作用的原料；2、植物體內各種生化反應的介質；3、影響氣孔的開閉（干旱）。應用：根據作物需水規律合理灌溉；

預防干旱洪澇OA段：在一定范圍內，水越充足，光合作用速率越快[5]礦質元素礦質元素礦質元素直接或間接影響光合作用。如可促進葉片面積增大，提高酶的合成速率，作為酶的激活劑等，提高光合作用速率。應用：根據作物的需肥規律，適時、適量地增施肥料，可提高農作物產量。

[6]溫度應用：農作物增產措施⑴晴天：白天適當升溫，晚上適當降溫以保持較高的晝夜溫差⑵連續陰雨天：白天和晚上均降溫1、適時播種；2、溫室栽培：3、防止“午休”現象注意：溫度是影響氣孔開閉的因素之一光合作用是在酶的催化下進行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常進行光合作用。

3.影響光合作用的因素——溫度應用：增加晝夜溫差★多因子對光合作用速率的影響P點：Q點：限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高

橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法★多因子對光合作用速率的影響溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當充加C02，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加光照強度和C02濃度以提高光合速率。總之，可根據具體情況，通過增加光照強度，調節溫度或增加CO2濃度來充分提高光合速率，以達到增產的目的

硝化細菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細菌2HNO2+O2硝化細菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化細菌—化能合成作用四、化能合成作用相同不同（物質）實例異養生物自養生物都能合成物質儲存能量無機物↓有機物人、動物、真菌、大多數細菌有機物↓有機物能否將無機物合成有機物綠色植物硝化細菌硫細菌、鐵細菌等1、異養生物與自養生物比較

1、光合作用發生的部位是

。

競賽練習２、光合作用分為

和

兩個階段。３、光合作用釋放氧氣來自于

物質。４、光合作用中的ＡＴＰ形成于

反應階段。

５、光反應為暗反應提供

和

物質。８、光反應階段能量變化是

。

9、暗反應階段能量變化是

10、若白天突中斷了二氧化碳的供應，則首先積累起來的物質是

。葉綠體６、光反應場所

暗反應場所是

。光反應暗反應水光［Ｈ］ATP類囊體薄膜葉綠體基質７、二氧化碳中碳的轉移途徑是

。co2c3(CH2O)光能活躍化學能ATP中ATP中活躍化學能有機物中穩定化學能五碳化合物11.光照增強，光合作用增強。但夏季的中午卻又因葉表面氣孔關閉而使光合作用減弱。這是由于（）

A、水分產生的[H]數量不足

B、葉綠體利用的光能合成的ATP不足

C、空氣中CO2量相對增多，而起抑制作用

D、暗反應中三碳化合物產生的量太少12.下列措施中，不會提高溫室蔬菜產量的是（）

A、增大O2濃度B、增大CO2濃度

C、增強光照