光合作用的原理與應(yīng)用

1、1二二 光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的原理和應(yīng)用2亞里斯多德：植物體營養(yǎng)物質(zhì)都是從土壤中獲得。亞里斯多德：植物體營養(yǎng)物質(zhì)都是從土壤中獲得。光合作用的探究歷程光合作用的探究歷程3結(jié)論：水分是結(jié)論：水分是植物建造自身植物建造自身的原料。的原料。16481648年年海爾蒙特海爾蒙特栽培的柳栽培的柳樹實(shí)驗(yàn)樹實(shí)驗(yàn)4一段時(shí)間后一段時(shí)間后一段時(shí)間后一段時(shí)間后1771年普利斯特利實(shí)驗(yàn)?zāi)昶绽固乩麑?shí)驗(yàn)5普利斯特利實(shí)驗(yàn)普利斯特利實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物可以更新空氣。結(jié)論：植物可以更新空氣。6英國普里斯特利的實(shí)驗(yàn)英國普里斯特利的實(shí)驗(yàn)有時(shí)實(shí)驗(yàn)失敗有時(shí)實(shí)驗(yàn)失敗得到相反結(jié)論：綠色植物也能使空氣變污濁。得到相反結(jié)論：綠色植物也能使空

2、氣變污濁。7 1779 1779年，荷蘭英格豪斯重復(fù)了普里斯特利年，荷蘭英格豪斯重復(fù)了普里斯特利的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn) 500500多次。多次。結(jié)論：只有在陽光照射下才能成功，只有綠葉才能更結(jié)論：只有在陽光照射下才能成功，只有綠葉才能更 新污濁的空氣。新污濁的空氣。81785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。吸收的是二氧化碳。光能去哪里了呢？光能去哪里了呢？ 1845年，德國科年，德國科學(xué)家梅耶根據(jù)學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律化與守恒定律明確指明確指出，植物在進(jìn)行光合出，植物在進(jìn)行光合

3、作用時(shí)，把作用時(shí)，把光能光能轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成成化學(xué)能化學(xué)能儲存起來。儲存起來。91864年薩克斯的實(shí)驗(yàn)光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，貯存光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中呢？于什么物質(zhì)中呢？一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光（置于暗處幾小時(shí)）（置于暗處幾小時(shí)）思考：為什么要在暗處放置幾小時(shí)？思考：為什么要在暗處放置幾小時(shí)？為什么一半曝光，一半遮光呢？為什么一半曝光，一半遮光呢？10 一半遮光一半遮光 另一半曝光另一半曝光 脫色脫色 碘蒸氣碘蒸氣 脫色脫色 碘蒸氣碘蒸氣 遮光的一半不變色遮光的一半不變色 曝光的一半呈曝光的一半呈深藍(lán)色深藍(lán)色 結(jié)論：光合作用中產(chǎn)生了淀粉（糖類）。結(jié)論：光合作用中產(chǎn)生了淀粉（糖類）。1

4、118801880年，美國恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)?zāi)?，美國恩格爾曼的?shí)驗(yàn)結(jié)論：氧由葉綠體釋放，葉綠體是光合作用的場所。結(jié)論：氧由葉綠體釋放，葉綠體是光合作用的場所。水綿的臨時(shí)水裝片水綿的臨時(shí)水裝片在沒有空氣的環(huán)境里在沒有空氣的環(huán)境里黑暗中黑暗中 光照中光照中帶狀葉綠體螺旋排列帶狀葉綠體螺旋排列1219391939年，美國魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)?zāi)?，美國魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用釋放的氧全部來自參加反應(yīng)的水。結(jié)論：光合作用釋放的氧全部來自參加反應(yīng)的水。光合作用釋放的光合作用釋放的O2是來自氣體是來自氣體CO2還是還是H2O？同位素標(biāo)記法同位素標(biāo)記法AB13 20世紀(jì)世紀(jì)40年代，年代，美國卡爾文用美國卡爾文用

5、14CO2供小球藻進(jìn)行光合作供小球藻進(jìn)行光合作用，最終探明了用，最終探明了CO2中碳在光合作用中轉(zhuǎn)中碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途化成有機(jī)物中碳的途徑，稱徑，稱卡爾文循環(huán)卡爾文循環(huán)。光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？14年代年代科學(xué)家科學(xué)家結(jié)論結(jié)論17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空氣植物可以更新空氣17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有綠葉才可以更只有綠葉才可以更新空氣新空氣18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用時(shí)植物在光合作用時(shí)把光能轉(zhuǎn)變成把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能了化學(xué)能儲存起來儲存起來18641864薩克斯薩克斯綠色葉片光合作用綠色葉片光合

6、作用產(chǎn)生淀粉產(chǎn)生淀粉18801880恩格爾曼恩格爾曼氧氧由葉綠體釋放出來，由葉綠體釋放出來，葉綠體葉綠體是是光合作用的場所光合作用的場所19391939魯賓魯賓 卡門卡門光合作用釋放的光合作用釋放的氧氧來自來自水水2020世紀(jì)世紀(jì)4040代代卡爾文卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳碳來自來自COCO2 2光合作用探索歷程光合作用探索歷程15原料：原料：產(chǎn)物：產(chǎn)物：條件：條件：場所：場所：CO2、H2O糖類，糖類，O2光光葉綠體葉綠體這些內(nèi)容你能一個(gè)化學(xué)反應(yīng)式來表示嗎？16光合作用的總反應(yīng)式光合作用的總反應(yīng)式CO2 + H2O （CH2O）+ O2光能光能葉綠體葉綠體光合作用的過程光合

7、作用的過程17ATPATP光能光能H H2 2O OO O2 2H HADP+PiADP+PiCOCO2 22C2C3 3C C5 5( (CHCH2 2O O) )葉綠體葉綠體中的色素中的色素強(qiáng)的還原劑強(qiáng)的還原劑供氫供氫酶酶供能供能多種酶多種酶的催化的催化固定固定酶酶光合作用過程的圖解光合作用過程的圖解光反應(yīng)階段光反應(yīng)階段（基粒）（基粒）暗反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段（葉綠體基質(zhì)）（葉綠體基質(zhì)）還原還原光能光能活躍的化學(xué)能活躍的化學(xué)能有機(jī)物中有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能穩(wěn)定的化學(xué)能光光 色素色素 酶酶H ATP H ATP 多種酶多種酶基粒囊狀結(jié)構(gòu)薄膜基粒囊狀結(jié)構(gòu)薄膜葉綠體基質(zhì)葉綠體基質(zhì) 水的光解水的光解H

8、H2 2O HO H O O2 2 ATP ATP的生成的生成 ADPADPPiPi能量能量ATPATPC C3 3(CO(CO2 2) )的還原的還原COCO2 2的固定的固定 CO CO2 2C C5 52C2C3 3光能光能活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能 穩(wěn)定化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑HH和和ATPATP，暗反應(yīng)也促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行。暗反應(yīng)也促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行。C C5 5C C3 3 (CH(CH2 2O) O) ATPATPHH 光合作用是植物體、一切生物生命活光合作用是植物體、一切生物生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，動(dòng)的基礎(chǔ)，光反應(yīng)和暗反應(yīng)光反應(yīng)和暗反應(yīng)

9、是一個(gè)整體，是一個(gè)整體，二者緊密聯(lián)系、二者緊密聯(lián)系、相互影響相互影響、相互促進(jìn)相互促進(jìn)。201.1.自然界中生物生命活動(dòng)所需有機(jī)物和能量的自然界中生物生命活動(dòng)所需有機(jī)物和能量的來源是來源是 。光合作用的意義光合作用的意義 光合作用，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變。光合作用，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變。是生物界最基本的新陳代謝。是生物界最基本的新陳代謝。212.大氣中大氣中 O2含量約含量約 21% 左右，左右，CO2 含量約含量約 0.03 % 左右。為什么大氣中的左右。為什么大氣中的 O2 和和 CO2 含量能維持相對穩(wěn)定呢？含量能維持相對穩(wěn)定呢？自動(dòng)凈化器自動(dòng)凈化器223.3.光合作用在地球上生物

10、的漫長進(jìn)化過程中有光合作用在地球上生物的漫長進(jìn)化過程中有 什么作用？什么作用？ 藍(lán)藻類生物光合放氧，使有氧呼吸的生物藍(lán)藻類生物光合放氧，使有氧呼吸的生物得以發(fā)生和發(fā)展。得以發(fā)生和發(fā)展。形成臭氧層，保護(hù)地球上的水生生物登陸。形成臭氧層，保護(hù)地球上的水生生物登陸。23化能合成作用 細(xì)菌利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用叫化能合成作用化能合成作用。 除了硝化細(xì)菌外，自然界還有鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌屬于進(jìn)行化能合成作用的自養(yǎng)生物。24光合作用原理的運(yùn)用光合作用原理的運(yùn)用 植物自身因素植物自身因素 環(huán)境因素對光合作用的影響環(huán)境因素對光合作用的影響1）光照）光照2）溫度）溫度3

11、）二氧化碳濃度）二氧化碳濃度4）水分）水分5）礦質(zhì)元素）礦質(zhì)元素25 應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn) ： 陽生植物陽生植物 陰生植物陰生植物 1.影響光合作用效率的因素光照強(qiáng)度26一天的時(shí)間一天的時(shí)間光合作用效率光合作用效率O光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度12 1311光合作用效率與光照強(qiáng)度、時(shí)間的關(guān)系A(chǔ)BCDE10151427輪作：延長光合作用時(shí)間輪作：延長光合作用時(shí)間間種、合理密植：間種、合理密植： 增加光合作用面積增加光合作用面積合理利用光能28光光合合作作用用速速率率CO2濃度濃度2.二氧化碳的供應(yīng)對光合效率的影響

12、規(guī)律規(guī)律:在一定的濃度范圍內(nèi)在一定的濃度范圍內(nèi),光合作用速率隨光合作用速率隨CO2的濃度的濃度增大而加快，超過一定濃度光合作用速率趨于穩(wěn)增大而加快，超過一定濃度光合作用速率趨于穩(wěn)定。定。29光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的，溫度直光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在接影響酶的活性。一般植物在10103535下正常進(jìn)行光合作用。下正常進(jìn)行光合作用。 3. 3.影響光合作用的因素影響光合作用的因素溫溫度度應(yīng)用：應(yīng)用： 增加晝夜溫差增加晝夜溫差30NN：P P：K K：MgMg： 4. 4.影響光合作用的因素影響光合作用的因素礦質(zhì)營養(yǎng)礦質(zhì)營養(yǎng)31延長光合作用時(shí)間延長光合作用時(shí)間

13、增加光合作用面積增加光合作用面積增加光能利用率增加光能利用率提高光合作用效率提高光合作用效率控制光照強(qiáng)弱控制光照強(qiáng)弱控制光質(zhì)控制光質(zhì)控制溫度控制溫度控制控制COCO2 2供應(yīng)供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)控制控制H H2 2O O供應(yīng)供應(yīng)提高復(fù)種指數(shù)（輪作）提高復(fù)種指數(shù)（輪作）溫室中人工光照溫室中人工光照合理密植合理密植間作套種間作套種通風(fēng)透光通風(fēng)透光在溫室中施有機(jī)肥，在溫室中施有機(jī)肥，使用使用COCO2 2發(fā)生器發(fā)生器陰生植物陰生植物陽生植物陽生植物應(yīng)用應(yīng)用提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施紅光和藍(lán)紫光紅光和藍(lán)紫光適時(shí)適量施肥適時(shí)適量施肥合理灌溉合理灌溉保持晝夜溫差保持晝

14、夜溫差32（光飽和點(diǎn)）（光飽和點(diǎn)）（光補(bǔ)償點(diǎn)）（光補(bǔ)償點(diǎn)）光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度ABCO2的吸收值的吸收值CO2的釋放值的釋放值光照強(qiáng)度的影響光照強(qiáng)度的影響黑暗中呼吸作用強(qiáng)度黑暗中呼吸作用強(qiáng)度凈凈光合速率光合速率總光合速率總光合速率真正真正( (總總) )光合速率光合速率 = = 表觀表觀( (凈凈) )光合速率光合速率 + + 呼吸速率呼吸速率光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度AB（光補(bǔ)償點(diǎn)）（光補(bǔ)償點(diǎn)）（光飽和點(diǎn)）（光飽和點(diǎn)）CO2的吸收值的吸收值CO2的釋放值的釋放值光照強(qiáng)度的影響光照強(qiáng)度的影響溫度，溫度，CO2光合作用結(jié)構(gòu)光合作用結(jié)構(gòu) 一般情況下一般情況下，光照強(qiáng)度達(dá)到，光照強(qiáng)度達(dá)到B B點(diǎn)后，限制光合速點(diǎn)后，限制光合速率的主要原因有哪些？率的主要原因有哪些？34 10 2010 5 0 510 5 0 5- -放出放出吸收吸收 O O2 2(mg/dm(mg/dm2 2h)h)光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度 (klx)(klx)葉片光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系葉片光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系 A AB BC CD D1.1.對植物而言對植物而言, ,光照光照越強(qiáng)越好嗎越強(qiáng)越好嗎? ?2.2.在此圖上在此圖上, ,你能畫你能畫出胡椒光合速率的出胡椒光合速率的大致曲線嗎大致曲線嗎? ?CC35水稻葉片的光合作用速率與空氣中水稻葉片的光合作用