優(yōu)質(zhì)課光合作用及應(yīng)用

光合作用的原理和應(yīng)用一、光合作用的探究歷程李丞一段時(shí)間后一段時(shí)間后1771年普利斯特利實(shí)驗(yàn)普利斯特利實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物可以更新空氣。人們嚴(yán)格按照普利斯特利的實(shí)驗(yàn)要求重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)，有的能成功，有的失敗，為什么呢?可以怎樣進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)？1779年，荷蘭的英格豪斯結(jié)論1：只有在光下植物才能更新空氣。結(jié)論2：植物體的綠葉在光下才能更新空氣。普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽(yáng)光照射下才能成功遺憾的是受當(dāng)時(shí)化學(xué)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(fā)現(xiàn)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(jù)什么這么說(shuō)呢?光能哪里去了?

1845年,德國(guó)植物學(xué)家梅耶指出:光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)了.?光能儲(chǔ)存在哪里了呢?1864年

薩克斯的實(shí)驗(yàn)1864年,薩克斯結(jié)論：綠葉在光合作用中產(chǎn)生了淀粉實(shí)驗(yàn)過(guò)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(lán)色不變色結(jié)果：1.為什么要進(jìn)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(chǎn)物:除氧氣外,還有淀粉.光合作用釋放的氧氣來(lái)自哪里?光合作用的原料有水和二氧化碳,那氧氣是來(lái)自水呢還是來(lái)自二氧化碳?請(qǐng)大家討論:

如何證明光合作用產(chǎn)生的氧氣的來(lái)源?1939年,魯賓和卡門(mén)利用同位素標(biāo)記法

同位素標(biāo)記法:放射性同位素可用于追蹤物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律.用放射性同位素標(biāo)記的化合物,化學(xué)性質(zhì)不會(huì)改變.光合作用釋放的O2到底是來(lái)自H2O

，還是CO2呢？同位素標(biāo)記法研究1939年美國(guó)魯賓卡門(mén)證實(shí):光合作用釋放的氧氣來(lái)于水C18O2O2CO218O2H2OH218O光照下的球藻懸液20世紀(jì)４0年代,美國(guó)科學(xué)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(chǎn)生的有機(jī)物中的碳，是否來(lái)自CO2呢？同位素標(biāo)記法研究年代科學(xué)家結(jié)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(shí)把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來(lái)，葉綠體是光合作用的場(chǎng)所1939魯賓卡門(mén)光合作用釋放的氧來(lái)自水20世紀(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來(lái)自CO2一、光合作用探索歷程1.場(chǎng)所：葉綠體2.動(dòng)力：光3.原料：二氧化碳水4.產(chǎn)物：糖類氧氣

通過(guò)以上的研究和探索，你知道光合作用的場(chǎng)所、動(dòng)力、原料、產(chǎn)物是分別是什么嗎？三、光合作用總反應(yīng)式：CO2+H2*

O光能葉綠體（CH2O)+*O2二、光合作用的場(chǎng)所、動(dòng)力、原料、產(chǎn)物：概念：綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。你能用一個(gè)化學(xué)反應(yīng)式表示出來(lái)嗎?

根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)可知，水和二氧化碳反應(yīng)，應(yīng)該生成什么產(chǎn)物？碳酸哪什么在植物光合作用的過(guò)程中產(chǎn)物不是碳酸而是有機(jī)物？這說(shuō)明光合作用過(guò)程中水和二氧化碳是否直接反應(yīng)？哪光合作用的過(guò)程是怎樣的？其全過(guò)程分為幾個(gè)階段？不是直接反應(yīng)的全過(guò)程根據(jù)條件的不同分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段葉綠體中的色素H2O

①水的光解O2[H]

ADP+Pi酶②ATPco2C5光反應(yīng)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(yīng)能量轉(zhuǎn)化:光能ATP活躍化學(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能元素轉(zhuǎn)移O元素:H2＊O

＊O2C元素:＊CO2＊C3＊CH2O四、光合作用的過(guò)程光能條件：光、色素、酶場(chǎng)所：反應(yīng)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(yīng)階段吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換光能能量轉(zhuǎn)變：ATP中活躍的化學(xué)能產(chǎn)物：[H]、O2、ATP條件：不需光，需多種酶場(chǎng)所：基質(zhì)中過(guò)程CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：ATP中活躍的化學(xué)能2.暗反應(yīng)階段C3+[H](CH2O)＋H2O酶ATPADP+Pi能量轉(zhuǎn)變：有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能產(chǎn)物：CH2O、ADP、Pi請(qǐng)分析光下的植物突然停止光照后，其體內(nèi)的C5化合物和C3化合物的含量如何變化？停止光照光反應(yīng)停止請(qǐng)分析光下的植物突然停止CO2的供應(yīng)后，其體內(nèi)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(yīng)暗反應(yīng)條件場(chǎng)所發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)物能量變化關(guān)系有光、色素光反應(yīng)、多種酶基粒片層膜上基質(zhì)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(xué)能穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)[H]、ATP暗反應(yīng)ADP、Pi3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較五、光合作用的實(shí)質(zhì)物質(zhì)變化：把簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的有機(jī)物能量變化：把光能轉(zhuǎn)變成儲(chǔ)存在有機(jī)物中的化學(xué)能六、光合作用的意義:物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變?cè)谧匀唤缰兴鸬淖饔梦镔|(zhì)合成全球自養(yǎng)植物每年可以生產(chǎn)(4～5)×1011噸有機(jī)物“綠色工廠”能量轉(zhuǎn)化每年轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能3×1018千焦“巨型能量轉(zhuǎn)化站”環(huán)境保護(hù)每年釋放氧氣5.35×1011噸“自動(dòng)空氣凈化器”七、光合作用原理的運(yùn)用植物自身因素環(huán)境因素對(duì)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(zhì)元素→光反應(yīng)光照強(qiáng)度②光照強(qiáng)度光合速率0光強(qiáng)光強(qiáng)CO2吸收CO2釋放A0BC→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原（CH20）←②光照強(qiáng)度A點(diǎn)：AB段：B點(diǎn)：BC段：C點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放C02量代表此時(shí)的呼吸強(qiáng)度

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

光補(bǔ)償點(diǎn),此時(shí)細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=細(xì)胞呼吸速率

隨光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用不斷增強(qiáng)

光飽和點(diǎn),光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，光合作用不再增強(qiáng)

凈②光照強(qiáng)度凈真正光合速率＝凈光合速率+呼吸速率

→光反應(yīng)光照強(qiáng)度②光照強(qiáng)度光合速率0光強(qiáng)光強(qiáng)CO2吸收CO2釋放A0BC陽(yáng)生植物陰生植物光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)→NADPH、ATP→暗反應(yīng)

C3還原（CH20）←光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)：陽(yáng)生植物陰生植物>應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。一天的時(shí)間光合作用效率O光照強(qiáng)度121311光合作用效率與光照強(qiáng)度、時(shí)間的關(guān)系A(chǔ)BCDE101514輪作：延長(zhǎng)光合作用時(shí)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(dāng)增強(qiáng)光照陰雨天：適當(dāng)補(bǔ)光光合作用的實(shí)際應(yīng)用[2]光照面積OA段：A點(diǎn)：OB段：BC段：OC段：…隨葉面積的不斷增大，光合作用實(shí)際量不斷增大

光合作用面積的飽和點(diǎn)

隨葉面積的增大，光合作用不再增強(qiáng)，原因是有很多葉被遮擋，光照強(qiáng)度在光補(bǔ)償點(diǎn)以下

…干物質(zhì)量隨光合作用增強(qiáng)而增加

隨葉面積的不斷增加，干物質(zhì)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(yīng)用：適當(dāng)修剪，合理施肥、澆水，避免徒長(zhǎng)，避免中下層葉片所受的光照往往在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，白白消耗有機(jī)物，造成不必要的浪費(fèi)?！鶦3的生成CO2濃度→暗反應(yīng)C3還原→（CH20）光合速率0CO2濃度AB[3]CO2濃度A點(diǎn)：AB段：B點(diǎn)：進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度

在一定范圍內(nèi)，隨C02濃度的提高，植物的光合速率加快

表示C02的飽和點(diǎn)，CO2超過(guò)該濃度，光合速率達(dá)到最大不再提高。[3]CO2濃度應(yīng)用：農(nóng)作物增產(chǎn)措施（2）溫室栽培，晴天適當(dāng)增加

CO2濃度①施有機(jī)肥（農(nóng)家肥）②施用NH4HCO3肥料（1）合理密植使農(nóng)田通風(fēng)良好“正其行，通其風(fēng)”光合速率0CO2濃度AB③CO2發(fā)生器[4]H2O→H+的生成H2O→暗反應(yīng)C3還原→（CH20）→NADPH的生成含水量1、光合作用的原料；2、植物體內(nèi)各種生化反應(yīng)的介質(zhì)；3、影響氣孔的開(kāi)閉（干旱）。應(yīng)用：根據(jù)作物需水規(guī)律合理灌溉；

預(yù)防干旱洪澇OA段：在一定范圍內(nèi)，水越充足，光合作用速率越快[5]礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。如可促進(jìn)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(yīng)用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

[6]溫度應(yīng)用：農(nóng)作物增產(chǎn)措施⑴晴天：白天適當(dāng)升溫，晚上適當(dāng)降溫以保持較高的晝夜溫差⑵連續(xù)陰雨天：白天和晚上均降溫1、適時(shí)播種；2、溫室栽培：3、防止“午休”現(xiàn)象注意：溫度是影響氣孔開(kāi)閉的因素之一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10℃～35℃下正常進(jìn)行光合作用。

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

橫坐標(biāo)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(dāng)提高圖示中的其他因子的方法★多因子對(duì)光合作用速率的影響溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)充加C02，進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和C02濃度以提高光合速率?？傊?，可根據(jù)具體情況，通過(guò)增加光照強(qiáng)度，調(diào)節(jié)溫度或增加CO2濃度來(lái)充分提高光合速率，以達(dá)到增產(chǎn)的目的

硝化細(xì)菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化細(xì)菌—化能合成作用四、化能合成作用相同不同（物質(zhì)）實(shí)例異養(yǎng)生物自養(yǎng)生物都能合成物質(zhì)儲(chǔ)存能量無(wú)機(jī)物↓有機(jī)物人、動(dòng)物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌有機(jī)物↓有機(jī)物能否將無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物綠色植物硝化細(xì)菌硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等1、異養(yǎng)生物與自養(yǎng)生物比較

1、光合作用發(fā)生的部位是

。

競(jìng)賽練習(xí)２、光合作用分為

和

兩個(gè)階段。３、光合作用釋放氧氣來(lái)自于

物質(zhì)。４、光合作用中的ＡＴＰ形成于

反應(yīng)階段。

５、光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供

和

物質(zhì)。８、光反應(yīng)階段能量變化是

。

9、暗反應(yīng)階段能量變化是

10、若白天突中斷了二氧化碳的供應(yīng)，則首先積累起來(lái)的物質(zhì)是

。葉綠體６、光反應(yīng)場(chǎng)所

暗反應(yīng)場(chǎng)所是

。光反應(yīng)暗反應(yīng)水光［Ｈ］ATP類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)７、二氧化碳中碳的轉(zhuǎn)移途徑是

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

A、水分產(chǎn)生的[H]數(shù)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(duì)增多，而起抑制作用

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

A、增大O2濃度B、增大CO2濃度

C、增強(qiáng)光照