5.4 .2光合作用的原理和應(yīng)用課件2021-2022學(xué)年高一上學(xué)期生物人教版必修1

2023/7/101必修一

分子與細(xì)胞第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)與利用

細(xì)胞的生命活動(dòng)是需要能量來(lái)驅(qū)動(dòng)的。細(xì)胞所需要的能量從哪里來(lái)呢？

太陽(yáng)能是幾乎所有生命系統(tǒng)中能量的最終源頭。能量是怎么進(jìn)入細(xì)胞的呢？

外界能量進(jìn)入細(xì)胞并被細(xì)胞所利用，都要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞是如何通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)獲取和利用能量的呢？新葉伸向和煦的陽(yáng)光蚱蜢覬覦綠葉的芬芳它們?yōu)樯娑@取能量能量在細(xì)胞里流轉(zhuǎn)激蕩第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化DNA聚合酶

能量總在我們每一個(gè)的細(xì)胞中激蕩著，流動(dòng)著！只有不斷的攝取補(bǔ)充能量，我們的生命活動(dòng)才能夠維持下去！光合作用

二、光合作用的原理和應(yīng)用“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，雨露滋潤(rùn)禾苗壯”葉綠體的結(jié)構(gòu)外膜內(nèi)膜基?；|(zhì)類囊體1.光合作用的概念2.光合作用的反應(yīng)式3.光合作用的實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量（一）光合作用

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。CO2+H2O光能葉綠體（CH2O)+

O2注：（CH2O）表示糖類，光合作用產(chǎn)物一部分是淀粉，一部分是蔗糖.

把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，把光能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的化學(xué)能貯存起來(lái)。（二）光合作用的原理光合作用釋放的氧氣，是來(lái)自原料中的水還是二氧化碳？葉綠體是如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？又是如何將化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中的？探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1.19世紀(jì)末，科學(xué)家普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開(kāi)，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)縮合2.1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖。3.1937年，英國(guó)植物學(xué)家希爾發(fā)現(xiàn)：在離體葉綠體的懸浮液（含H2O，不含CO2）中加入鐵鹽（Fe3+）或其他氧化劑，在光照下可釋放出O2。

離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解，產(chǎn)生O2的化學(xué)反應(yīng)稱為希爾反應(yīng)。結(jié)論：水的光解產(chǎn)生氧氣。氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。4.1941年，美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門(mén)用同位素示蹤法，研究了光合作用中O2的來(lái)源，他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2，然后進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：結(jié)論：植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中全部都來(lái)自水。而并不來(lái)源于CO2。對(duì)比實(shí)驗(yàn)

第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給植物提供H218O和CO2，在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2

，第二組釋放的氧氣都是18O。相互對(duì)照同位素標(biāo)記法（同位素示蹤）

5.1954年，美國(guó)阿爾農(nóng)等用離體的葉綠體做實(shí)驗(yàn)：在給葉綠體照光時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向反應(yīng)體系中供給ADP、Pi等物質(zhì)時(shí)，體系中就會(huì)有ATP出現(xiàn)。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。結(jié)論：在光照時(shí)，葉綠體中生成了ATP，并且這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。光照ATP水光解

將離體的葉綠體置于無(wú)CO2的溶液中，施以光照，加入ADP、Pi（磷酸）和NADP＋（氧化型輔酶Ⅱ）時(shí)，會(huì)有ATP、NADPH（還原型輔酶Ⅱ）

和O2產(chǎn)生。

水分解為氧和H+的同時(shí)，被葉綠體奪去兩個(gè)電子（e-）。電子經(jīng)傳遞，可用于NADP＋與H+結(jié)合形成NADPH。

不能說(shuō)明。希爾反應(yīng)僅說(shuō)明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒(méi)有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。討論1.希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來(lái)自水？

2.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？

能夠說(shuō)明。希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒(méi)有合成糖的另一種必需原料——CO2，因此，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)，暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。3.分析魯賓和卡門(mén)做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？

4.嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來(lái)源于水，而并不來(lái)源于CO2。

光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)自水，氧氣的產(chǎn)生和糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，而是分階段進(jìn)行的。

結(jié)論：CO2＋H2O(CH2O)＋O2光能葉綠體糖類

光合作用如何實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)變的（無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物）？葉綠體是如何將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，又是如何將化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類等有機(jī)物中的？

（三）、光合作用的過(guò)程CO2+H2O光能葉綠體（CH2O)+

O21.光反應(yīng)階段

光合作用的過(guò)程十分復(fù)雜，它包括一系列化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）兩個(gè)階段。（1）光反應(yīng)階段概念：

光合作用的第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜上（2）光反應(yīng)階段場(chǎng)所光、色素、酶（3）光反應(yīng)階段條件（4）光反應(yīng)階段過(guò)程H2O類囊體膜酶Pi＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型輔酶Ⅱ還原型輔酶Ⅱ色素O2水的光解：ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能)ATP酶光能→ATP和NADPH中的化學(xué)能物質(zhì)變化能量變化：NADPH的合成：葉綠體中的色素光能H2O 水在光下分解O2NADPHADP+Pi酶ATPH2O2H++O2+2e-光能NADP+＋H++2e-NADPH

光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒(méi)有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。CO2C5

固定2C3NADPH供氫酶(CH2O)淀粉、蔗糖多種酶參加催化還原酶ATP供能ADP+Pi2.暗反應(yīng)階段（1）暗反應(yīng)階段概念：（2）暗反應(yīng)階段場(chǎng)所（3）暗反應(yīng)階段條件葉綠體基質(zhì)NADPH、ATP、多種酶

1946年開(kāi)始，美國(guó)的卡爾文等用放射性同位素14C標(biāo)記14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，探明了CO2中的C的去向。結(jié)論：光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來(lái)自CO2CO2C3(CH2O)C5光照射下的小球藻懸液14CO2H2OO2（14CH2O）(14CH2O)14CO2同位素示蹤法CO2中的C在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的C的途徑稱為卡爾文循環(huán)。

卡爾文向反應(yīng)體系中加入一定量的14CO2

，光照30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，檢測(cè)到了多種帶14C標(biāo)記的化合物。將光照時(shí)間逐漸縮短至幾分之一秒時(shí)發(fā)現(xiàn)，90%的放射性出現(xiàn)在一種三碳化合物（C3）中。在5秒鐘的光照后，卡爾文等同時(shí)檢測(cè)到了含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖（C6）。1961年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主（4）暗反應(yīng)階段過(guò)程物質(zhì)變化：ATP和NADPH中的化學(xué)能能量轉(zhuǎn)變：糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能CO2＋C52C3酶CO2的固定：C3的還原：ATPNADPH

ADP+Pi2C3

（CH2O)+C5酶NADP+ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類CO2固定還原酶NADPH酶能量卡爾文循環(huán)人工合成淀粉人工合成淀粉物質(zhì)變化：CO2有機(jī)C1C3中間體C6中間體

淀粉分子能量變化：光能

電能

化學(xué)能

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所馬延和研究員及團(tuán)隊(duì)成員（5）光合作用過(guò)程圖解光反應(yīng)階段（葉綠體類囊體薄膜）暗反應(yīng)階段（葉綠體基質(zhì)）ADP+PiNADP+C18O22C3C5（CH218O）多種酶參加催化固定

還原ATPNADPH光能葉綠體中的色素18O2水的光解H218O

（1）光反應(yīng)和暗反應(yīng)在所需條件、進(jìn)行場(chǎng)所、發(fā)生的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化等方面有什么區(qū)別？（2）光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)生成的ATP和NADPH供暗反應(yīng)C3的還原，而暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+；能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。（3）NADPH和ATP的移動(dòng)途徑是什么？從類囊體薄膜到葉綠體基質(zhì)。（4）NADP+和ADP的移動(dòng)途徑呢？從葉綠體基質(zhì)到類囊體薄膜。（5）NADPH的作用？①活潑的還原劑；②儲(chǔ)存部分能量供暗反應(yīng)階段利用。類囊體H2OO2光反應(yīng)NADPHADP+PiNADP＋葉綠體基質(zhì)CO2（CH2O)暗反應(yīng)2C3C5ATP（6）光合作用中元素的轉(zhuǎn)移6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2①H的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→CH2O）③O的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→CH2O）H2O→O2

3.光反應(yīng)和暗反應(yīng)區(qū)別和聯(lián)系

光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段（碳反應(yīng)）場(chǎng)

所條

件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)

系項(xiàng)目葉綠體類囊體薄膜上葉綠體基質(zhì)光、色素、酶多種酶2H2O→O2+4NADPHADP+Pi+能量→ATP光能→ATP、NADPH中的化學(xué)能ATP、NADPH中的化學(xué)能→糖類中的化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP、Pi、NADP+等原料2C3CO2+C5→2C3NADPH(CH2O)+C5ATP過(guò)程指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造糖類的數(shù)量。（四）光合作用原理的應(yīng)用1.光合作用的強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度的表示方法：CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2

光能葉綠體（1）單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的制造量或合成量（2）單位時(shí)間內(nèi)O2的生成量或產(chǎn)生量（3）單位時(shí)間內(nèi)CO2的消耗量或固定量表觀光合速率和真正光合速率

表觀光合速率真正光合速率

在光照條件下，人們測(cè)得的CO2吸收量是植物從外界環(huán)境吸收的CO2總量，叫表觀光合速率。

真正光合速率是指植物在光照條件下，植物從外界環(huán)境中吸收的CO2的量，減去呼吸作用釋放的CO2的量，即植物實(shí)際所同化的CO2的量。表觀光合速率+呼吸速率=真正光合速率探究環(huán)境因素（光照強(qiáng)度）對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1.實(shí)驗(yàn)原理：2.實(shí)驗(yàn)變量（1）自變量：光照強(qiáng)弱控制方法：不同瓦數(shù)的臺(tái)燈或相同瓦數(shù)臺(tái)燈離實(shí)驗(yàn)裝置的距離（2）因變量：光合作用強(qiáng)度檢測(cè)方法：相同時(shí)間小圓形葉片浮起的數(shù)量（3）無(wú)關(guān)變量：要求相同且適宜溫度等為無(wú)關(guān)變量，用中間的盛水玻璃柱吸收熱量排除干擾。（1）在光照下，綠色植物通過(guò)光合作用產(chǎn)生O2（2）若葉片中的氣體溢出，細(xì)胞間隙充滿了水，浮力減小，葉片就會(huì)沉到水底；若光合作用產(chǎn)生的O2充斥在葉片的細(xì)胞間隙中，浮力增大，葉片會(huì)從水底浮起。（3）光照強(qiáng)度不同，則光反應(yīng)產(chǎn)生O2的速率不同，葉片上浮的時(shí)間也不同。（1）自變量：（2）因變量：探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響打出小圓形葉片(30片)：用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出(直徑＝1cm)葉圓片抽出葉片內(nèi)氣體：用注射器(內(nèi)有清水、小圓形葉片)抽出葉片內(nèi)氣體(O2等)

將小圓形葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水，向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，分別以不同光強(qiáng)光源照射

對(duì)照實(shí)驗(yàn)及結(jié)果：小圓形葉片浮上來(lái)（觀察并記錄一段時(shí)間內(nèi)葉圓片浮起數(shù)量）↓↓↓↓3.方法步驟（1）打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片。（2）處理葉片：將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)氣體逸出。（3）將處理過(guò)圓形小葉片放入清水中，黑暗保存。（4）自變量處理

①取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）②向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，分別置于強(qiáng)、中、弱光下。甲乙丙葉片浮起數(shù)量多葉片浮起數(shù)量中葉片浮起數(shù)量少?gòu)?qiáng)中弱

分別將10片葉圓片投入3只盛20mLNaHCO3的小燒杯中并調(diào)整40W臺(tái)燈距離（10、20、30CM）

項(xiàng)目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量110片20mL強(qiáng)多210片20mL中中310片20mL弱少4.觀察并記錄結(jié)果

在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論記錄葉圓片浮起所用的時(shí)間2.影響光合作用強(qiáng)度的因素光：光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照時(shí)間CO2的濃度溫度H2O礦質(zhì)元素（Mg合成葉綠素）外因：內(nèi)因：酶的種類、數(shù)量，色素的含量，葉齡不同等。主要影響光反應(yīng)主要影響光反應(yīng)主要影響光反應(yīng)主要影響暗反應(yīng)主要影響酶活性光照礦質(zhì)元素溫度CO2水A點(diǎn)：只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2釋放量表明此時(shí)的呼吸強(qiáng)度。B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度。C點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度最大。C點(diǎn)之前限制光合作用因素是光照強(qiáng)度，C點(diǎn)之后限制因素是CO2、溫度等。AB段：光合<呼吸BC段：光合>呼吸D點(diǎn)：光飽和點(diǎn)，植物達(dá)到最大光合速率所需要的最小光照強(qiáng)度。（1）光照強(qiáng)度CO2吸收量CO2釋放量光照強(qiáng)度OAD`光飽和點(diǎn)B凈光合速率呼吸速率總光合速率光補(bǔ)償點(diǎn)C光合作用強(qiáng)度達(dá)到最大值，達(dá)到飽和。A:只進(jìn)行呼吸作用B：光合作用=呼吸作用細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用BC：光合作用>呼吸作用AB：光合作用<呼吸作用1.陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)比較低。間作(幾種作物同時(shí)期播種)、套種(幾種作物不同時(shí)期播種)2.輪作(幾種作物輪換種植)3.合理密植,增加光合作用面積4.溫室大棚,使用無(wú)色透明玻璃適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可以增加光合作用強(qiáng)度。應(yīng)用：CO2吸收量CO2釋放量光照強(qiáng)度OAD`光飽和點(diǎn)B凈光合速率呼吸速率總光合速率光補(bǔ)償點(diǎn)CA’B’光照強(qiáng)度OC’ABC陰生植物陽(yáng)生植物CO2吸收量CO2釋放量（2）CO2濃度C點(diǎn)：CO2補(bǔ)償點(diǎn)（表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度）；D點(diǎn)：CO2飽和點(diǎn)（CO2濃度達(dá)到該點(diǎn)后，光合作用強(qiáng)度不再隨CO2濃度增加而增加）。應(yīng)用：1.多施有機(jī)肥或農(nóng)家肥、施放干冰。2.溫室栽培植物時(shí)還可使用CO2發(fā)生器等.3.大田生產(chǎn)“正其行，通其風(fēng)”B點(diǎn)：進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。ABCD0吸收CO2釋放CO2CO2濃度將豬舍、雞舍與大棚連通我國(guó)北魏時(shí)期的農(nóng)書(shū)《齊民要術(shù)》有關(guān)于栽種農(nóng)作物要”正其行，通其風(fēng)?！暗挠涊d。

溫度影響光合作用相關(guān)酶的活性，進(jìn)而影響光合作用的強(qiáng)度。最適溫度下植物光合作用強(qiáng)度最大，植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間。

應(yīng)用：

1.適時(shí)播種2.溫室中,白天適當(dāng)提高溫

度,晚上適當(dāng)降溫3.植物“午休”現(xiàn)象（3）溫度

夏季中午，光照過(guò)強(qiáng)，植物葉片表面溫度過(guò)高，葉片通過(guò)蒸騰作用失水過(guò)多，植物氣孔關(guān)閉，光合速率會(huì)減弱。冬季大棚加蓋棉被保溫N：光和色素、光合酶、NADP+和ATP等的重要組分P：磷脂、NADP+和ATP的重要組分；維持葉綠體膜的正常結(jié)構(gòu)和功能K：既使莖稈健壯抗倒伏，同時(shí)又促進(jìn)淀粉的形成和向儲(chǔ)存器官（塊莖）的運(yùn)輸。Mg：葉綠素的重要組分

（4）礦質(zhì)元素應(yīng)用：水和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)

葉綠素a：藍(lán)綠色

COOCH3C32H30ON4MgCOOC20H39

葉綠素b：黃綠色

COOCH3C32H28O2N4MgCOOC20H39

合理施肥可促進(jìn)葉片面積增大，促進(jìn)葉綠素合成，促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化等，提高光合作用強(qiáng)度，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。合理灌溉（5）水

含水量

水是光合作用的原料，是植物體內(nèi)各種生化反應(yīng)的介質(zhì)；水影響氣孔的開(kāi)閉，間接影響光合作用（暗反應(yīng)）。缺水會(huì)使糖類堆積，光合作用產(chǎn)物輸出緩慢。CO2H2OO2缺水氣孔關(guān)閉限制CO2進(jìn)入葉片光合作用受影響應(yīng)用：合理澆灌AB葉面積指數(shù)0有機(jī)物量C光合作用合成（總光合量）呼吸作用消耗積累

在一定的范圍內(nèi)，隨葉面積不斷增大，光合作用強(qiáng)度不斷增加，超過(guò)一定范圍后，光合作用強(qiáng)度不再增加。當(dāng)葉面積增加到一定限度后，呼吸作用加強(qiáng)，凈光合產(chǎn)量反而下降。

合理施肥、澆水，適當(dāng)適當(dāng)修剪枝葉，去除老葉，避免枝葉徒長(zhǎng)，封行過(guò)早。溫室栽培植物時(shí)，可通過(guò)合理密植來(lái)增加光合作用面積。（6）葉面積指數(shù)（7）葉齡光合作用強(qiáng)度葉齡幼葉成熟老葉

A～B：在一定范圍內(nèi)，隨幼葉的不斷生長(zhǎng)，葉面積不斷增大，葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合作用強(qiáng)度不斷增加。OABC

農(nóng)作物、果樹(shù)管理后期適當(dāng)摘除老葉、黃葉、殘葉，保證植物及時(shí)換新葉，同時(shí)可降低其呼吸作用消耗有機(jī)物。葉齡→葉綠體→光合速率

A～B：壯葉階段。葉片面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率穩(wěn)定。

B～C：老葉階段。隨葉齡的增加，葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。延長(zhǎng)光合作用時(shí)間提高光能利用率提高光合作用效率控制H2O供應(yīng)增加光合作用面積控制CO2濃度控制溫度控制光照質(zhì)量控制光照強(qiáng)弱控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)輪作套作合理密植間作3.光合作用原理的應(yīng)用336斤的南瓜能結(jié)688個(gè)辣椒的辣椒樹(shù)能結(jié)6000斤的西紅柿樹(shù)能結(jié)60多個(gè)果的冬瓜樹(shù)

經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的積極探索，我們對(duì)于光合作用有了更加深刻了解，才能進(jìn)行合理的種植，創(chuàng)造了中國(guó)蔬菜一個(gè)又一個(gè)的奇跡：（五）光合作用的意義

1.把無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物，不僅是自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而且是人和動(dòng)物的食物來(lái)源.

2.將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，貯存在有機(jī)物中，提供了生命活動(dòng)的能量來(lái)源.

3.維持了大氣成分的基本穩(wěn)定

從物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變的過(guò)程來(lái)看，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。

整個(gè)自然界每年大約形成四五千億噸有機(jī)物，直接或間接為動(dòng)物和人類提供了食物、能源

自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，能夠利用體外環(huán)境中的某些無(wú)機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造有機(jī)物的合成作用。

例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量（六）化能合成作用異養(yǎng)生物(人、動(dòng)物、真菌、大部分細(xì)菌)營(yíng)養(yǎng)類型自養(yǎng)生物光能自養(yǎng)生物(綠色植物、藍(lán)細(xì)菌)化能自養(yǎng)生物（如硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫

細(xì)菌）利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來(lái)維持生命活動(dòng)。

以CO2和H2O（無(wú)機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著能量。

根據(jù)獲取有機(jī)物的方式不同，可以將生物分為：

以光為能源，以CO2和H2O（無(wú)機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來(lái)的能量。CO2+H2O(CH2O)+O2能量光合作用化能合成作用光能化學(xué)能生命活動(dòng)所需的能量ATPADP+Pi+酶能量（貯存能量）能量C6H12O6+6O26H2O+6CO212H2O++酶（貯存能量）有機(jī)物+O2CO2H2O+酶（貯存能量）光光合作用與呼吸作用光合作用有氧呼吸

光合作用呼吸作用場(chǎng)所條件物質(zhì)變化能量變化實(shí)質(zhì)聯(lián)系C6H12O6等有機(jī)物穩(wěn)定的化學(xué)能光、色素、酶、H2O和CO2葉綠體細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體O2、酶、H2O、C6H12O6無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物有機(jī)物氧化分解成無(wú)機(jī)物

ATP、NADPH中活躍化學(xué)能光能糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能

ATP中活躍化學(xué)能和熱能合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量分解有機(jī)物，釋放能量光合作用為呼吸作用提供物質(zhì)（有機(jī)物、O2）呼吸作用為光合作用提供原料（CO2）比較光合作用、呼吸作用光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用光合作用應(yīng)用概念反應(yīng)式探究歷程影響因素：光照、溫度、二氧化碳、水分、礦質(zhì)元素

硝化細(xì)菌光合作用原理過(guò)程光反應(yīng)：類囊體薄膜暗反應(yīng)：葉綠體基質(zhì)化能合成作用CO2+H2O（CH2O)+O2

光能葉綠體課堂總結(jié)：1.光合作用的過(guò)程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，下列說(shuō)法正確的是（）

A.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)

B.葉綠體類囊體膜上進(jìn)行暗反應(yīng)，不進(jìn)行光反應(yīng)

C.葉綠體基質(zhì)中可進(jìn)行光反應(yīng)和暗反應(yīng)

D.葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行暗反應(yīng),不進(jìn)行光反應(yīng)課堂及課后作業(yè)D

2．下圖為植物細(xì)胞代謝的部分過(guò)程簡(jiǎn)圖，①～⑦為相關(guān)生理過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A．若植物缺鎂，則首先會(huì)受到顯著影響的是③B．②的進(jìn)行與⑤⑥密切相關(guān)C．藍(lán)細(xì)菌中④發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中D．葉肉細(xì)胞③中O2的產(chǎn)生量小于⑥中O2的吸收量，則該細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的總量將減少C3.光合作用過(guò)程的正確順序是（）①二氧化碳的固定②氧氣的釋放③葉綠素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被還原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤Ｄ4.在光照充足的環(huán)境里，將黑藻放入含有18O的水中，過(guò)一段時(shí)間后，分析18O放射性標(biāo)記，最先（）A、在植物體內(nèi)的葡萄糖中發(fā)現(xiàn)B、在植物體內(nèi)的淀粉中發(fā)現(xiàn)C、在植物體內(nèi)的淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)中均可發(fā)現(xiàn)D、在植物體周圍的空氣中發(fā)現(xiàn)D5.圖示適宜條件下，甲、乙兩種植物葉片的CO2凈吸收速率與CO2濃度的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是（

）

A.CO2濃度大于a時(shí)，甲才能進(jìn)行光合作用

B.適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，a點(diǎn)將左移

C.CO2濃度為b時(shí)，甲、乙總光合作用強(qiáng)度相等

D.甲植物體內(nèi)[H]的含量在CO2濃度為b時(shí)比在a時(shí)高B

6.（2007山東8）以測(cè)定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對(duì)某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是

A.光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃時(shí)相等B.光照相同時(shí)間，在20℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多C.溫度高于25℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開(kāi)始減少D.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機(jī)物的量相等A7.下圖①～④表示不同條件下，植物葉肉細(xì)胞的CO2轉(zhuǎn)移途徑。某小組在密閉玻璃溫室中進(jìn)行植物栽培實(shí)驗(yàn)，他們對(duì)室內(nèi)空氣中的CO2含量進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪制了如下圖所示的曲線。下列分析正確的是

（忽略土壤微生物代謝活動(dòng)產(chǎn)生的CO2量）A．①與曲線中a點(diǎn)相符

B．②與曲線中b點(diǎn)相符C.③與曲線中c點(diǎn)相符D．④與曲線中d點(diǎn)相符c8.下圖表示高等植物光合作用與呼吸作用過(guò)程中物質(zhì)變化的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的有(

)

A．2過(guò)程消耗的ATP來(lái)自1、3、4、5過(guò)程產(chǎn)生的ATPB．1、2過(guò)程在葉綠體中，3、4、5過(guò)程在線粒體中進(jìn)行C．1過(guò)程產(chǎn)生的[H]參與2過(guò)程，3和4過(guò)程產(chǎn)生的[H]與氧結(jié)合產(chǎn)生水D．高等植物所有的細(xì)胞都可以進(jìn)行1、2、3、4、5過(guò)程

C9.（06四川5）將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調(diào)節(jié)小室CO2濃度，在適宜光照強(qiáng)度下測(cè)定葉片光合作用的強(qiáng)度（以CO2吸收速率表示）,測(cè)定結(jié)果如下圖。下列相關(guān)敘述，正確的是A.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)左移B.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移C.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增加，a點(diǎn)右移，b點(diǎn)右移D.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增加，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移D光弱，光合降低比呼吸顯著，所以要求較高的二氧化碳水平，即二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)高才能維持光合與呼吸相等。當(dāng)光強(qiáng)，光合顯著大于呼吸，二氧化碳的補(bǔ)償點(diǎn)就低10.生長(zhǎng)旺盛的葉片，剪成5mm見(jiàn)方的小塊，抽去葉內(nèi)氣體，做下列處理，如圖，這四個(gè)處理中，沉入底部的葉片小塊最先浮起的是（）A11.如圖表示水稻葉肉細(xì)胞在光照強(qiáng)度分別為a、b、c、d時(shí)(其它條件不變且適宜),單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化,下例有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.光照強(qiáng)度由a到d時(shí),葉肉細(xì)胞凈光合速率增加B.光照強(qiáng)度為b時(shí),光合作用速率等于呼吸作用速率C.若光照強(qiáng)度長(zhǎng)期為c,該綠色植物不能正常生長(zhǎng)D.光照強(qiáng)度為d時(shí),單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收2個(gè)單位的CO2B12.某同學(xué)欲測(cè)定植物葉片葉綠體的光合作用速率，作如圖所示實(shí)驗(yàn)。在葉柄基部作環(huán)剝處理（僅限制葉片有機(jī)物的輸入和輸出），于不同時(shí)間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測(cè)得葉片的光合作用速率=（3y-2z-x）/6g·cm-2·h－1（不考慮取葉圓片后對(duì)葉生理活動(dòng)的影響和溫度微小變化對(duì)葉生理活動(dòng)的影響）。則M處的實(shí)驗(yàn)條件是A．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光3小時(shí)

B．下午4時(shí)后將整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置遮光6小時(shí)C．下午4時(shí)后在陽(yáng)光下照射1小時(shí)

D．晚上8時(shí)后在無(wú)光下放置3小時(shí)A1.依據(jù)光合作用的基本原理，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)自水。（

）(2)光反應(yīng)只能在光照條件下進(jìn)行，暗反應(yīng)只能在黑暗條件下進(jìn)行。（

）(3)影響光反應(yīng)的因素不會(huì)影響暗反應(yīng)。（

）2.如果用含有14C的CO2來(lái)追蹤光合作用中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑，則是（

）×√×D練習(xí)與應(yīng)用P106一、概念檢測(cè)3.根據(jù)光合作用的基本過(guò)程填充下圖。O2葉綠體中的色素ATPNADPHADP+Pi2C3C5NADP+1.下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。

分析曲線圖并回答：（1）7～10時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)原因：（2）12時(shí)左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱原因：（3）14～17時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷減弱原因：光照不斷減弱，光合作用強(qiáng)度不斷減弱。光照不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，光合作用強(qiáng)度明顯減弱。二、拓展應(yīng)用1.下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答問(wèn)題。(4)從圖中可以看出，限制光合作用的因素有_____。(5)依據(jù)本題提供的信息，提出提高綠色植物光合作用強(qiáng)度的一些措施。光照強(qiáng)度、溫度

根據(jù)本題信息，可以利用溫室大棚控制光照強(qiáng)度、溫度的方式，如補(bǔ)光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強(qiáng)度。2.在玻璃瓶底部鋪一層潮濕的土壤，播下一粒種子，將玻璃瓶密封，放在靠近窗戶能照到陽(yáng)光的地方，室內(nèi)溫度保持在30°C左右。不久，這粒種子萌發(fā)長(zhǎng)成幼苗。你能預(yù)測(cè)這株植物幼苗能夠生存多長(zhǎng)時(shí)間嗎？如果能，請(qǐng)說(shuō)明理由。如果不能，請(qǐng)說(shuō)明你還需要哪些關(guān)于植物及其環(huán)境因素的信息?！咎崾尽恐参锏纳钚枰?、無(wú)機(jī)鹽、陽(yáng)光、適宜的溫度、空氣(含有二氧化碳)，從給出的信息可以看出，植物生長(zhǎng)的基本條件都是滿足的，因此，只要沒(méi)有病蟲(chóng)害等不利因素，這株植物(幼苗)就能夠生存一段時(shí)間但究竟能夠生存多長(zhǎng)時(shí)間，涉及的問(wèn)題很多。

潮濕的土壤含有水分，植物根系吸收水分后，大部分可通過(guò)蒸騰作用散失到空氣中，由于瓶是密閉的，散失到空氣中的水分能夠凝結(jié)，回歸土壤供植物體循環(huán)利用。但是，隨著植株的生長(zhǎng)，越來(lái)越多的水分通過(guò)光合作用成為有機(jī)物的組成部分，盡管有機(jī)物能夠通過(guò)呼吸作用釋放出二氧化碳和水(這些水既可以散失到空氣中回歸土壤，也可以在葉片細(xì)胞中直接用于光合作用)，畢竟有機(jī)物是不斷積累的，這意味著回歸到土壤的水分會(huì)越來(lái)越少，有可能成為影響植物生存的限制因素，因此，要預(yù)測(cè)植物生存的時(shí)間，需要知道土壤含水量和植物體內(nèi)有機(jī)物積累速率等信息。

土壤中的無(wú)機(jī)鹽被植物根系吸收以后，絕大部分成為植物體的組成成分(少量可能隨落葉歸還土壤)，因此難以循環(huán)利用，但植物對(duì)無(wú)機(jī)鹽的需要量是很少的，土壤中無(wú)機(jī)鹽到底能滿足植物體生長(zhǎng)多長(zhǎng)時(shí)間的需要與土壤的多少，土壤中各種無(wú)機(jī)鹽的含量，植株的大小等有關(guān)，這些信息是任務(wù)提示中沒(méi)有給出的，因此不能從這方面做出準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，從給出信息可知,在陽(yáng)光和溫度方面不存在制約瓶中植物生存的問(wèn)題。

二氧化碳是植物進(jìn)行光合作用必需的原料之一瓶中的二氧化碳通過(guò)植物的光合作用被植物體利用,轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。有機(jī)物通過(guò)植物的呼吸作用分解成二氧化碳和水，可見(jiàn)二氧化碳在植物體和瓶中空氣之間是可以循環(huán)的。但是隨著植株的生長(zhǎng)，有機(jī)物會(huì)不斷積累，這意味著中空氣所含的二氧化碳會(huì)逐漸減少要預(yù)測(cè)瓶中二氧化碳能維持植物體生存多長(zhǎng)時(shí)間，還需要知道瓶中二氧化碳總量、植物體光合速率呼吸速率或有機(jī)物積累速率等信息。

上述推理大多是建立在植物體不斷生長(zhǎng)基礎(chǔ)上的，這是因?yàn)椴Ａ咳莘e小，植物幼苗正在處于生長(zhǎng)期。此外，瓶中植物生存時(shí)間的長(zhǎng)短,還與植物的種類有關(guān)。如果是壽命很短的某種草本植物，即使瓶中各種條件長(zhǎng)久適宜，植物生存的時(shí)間也不會(huì)長(zhǎng)。一、選擇題1.下列關(guān)于水稻細(xì)胞內(nèi)ATP的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A.能與ADP相互轉(zhuǎn)化B.只能由細(xì)胞呼吸產(chǎn)生C.可為物質(zhì)跨膜運(yùn)輸提供能量D.釋放的磷酸基團(tuán)能與某些蛋白質(zhì)結(jié)合2.在不損傷植物細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，下列可用于去除細(xì)胞壁的物質(zhì)是（

）A.蛋白酶B.纖維素酶C.鹽酸D.淀粉酶3.下圖表示酶活性與溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是（

）

A.當(dāng)溫度為t2時(shí)，該反應(yīng)的活化能最高B.當(dāng)反應(yīng)物濃度提高時(shí)，t2對(duì)應(yīng)的數(shù)值可能會(huì)增加C.溫度在t2時(shí)比在t1時(shí)更適合酶的保存D.酶的空間結(jié)構(gòu)在t1時(shí)比t3時(shí)破壞更嚴(yán)重BBB復(fù)習(xí)與提高P1084.葉綠體不同于線粒體的特點(diǎn)有（

）A.具有雙層選擇透過(guò)性膜B.利用水進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)C.能分解水產(chǎn)生氧氣和H+D.合成ATP為生命活動(dòng)供能5.葉肉細(xì)胞中不能合成ATP的部位是（

）A.線粒體內(nèi)膜B.葉綠體的類囊體膜C.細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)D.葉綠體基質(zhì)6.在我國(guó)西北地區(qū)，夏季日照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差大，那里出產(chǎn)的瓜果往往特別甜。這是因?yàn)椋?/p>

）A.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用微弱B.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用強(qiáng)烈C.白天光合作用微弱，晚上呼吸作用強(qiáng)烈D.白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱CDD1.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)并填寫(xiě)一個(gè)表格，簡(jiǎn)明而清晰地體現(xiàn)出你對(duì)光合作用與細(xì)胞呼吸之間主要區(qū)別和內(nèi)在聯(lián)系的理解。二、非選擇題2.CO2濃度增加會(huì)對(duì)植物光合作用速率產(chǎn)生影響。研究人員以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作

為實(shí)驗(yàn)材料，分別進(jìn)行三種不同實(shí)驗(yàn)處理，甲組提供大氣CO2濃度（375μmol?mol-1），乙組提供CO2濃度倍增環(huán)境（750μmol?mol-1），丙組先在CO2濃度倍增的環(huán)境中培養(yǎng)60d，測(cè)定前一周恢復(fù)為大氣CO2濃度。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程保證充足的水分供應(yīng)，選擇晴天上午測(cè)定各組的光合作用速率。結(jié)果如下圖所示。回答下列問(wèn)題。(1)CO2濃度增加，作物光合作用速率發(fā)生的變化是____；出現(xiàn)這種變化的原因是_____。(2)在CO2濃度倍增時(shí)，光合作用速率并未倍增，此時(shí)限制光合作用速率增加的因素可能是_____。(3)丙組的光合作用速率比甲組低。有人推測(cè)可能是因?yàn)樽魑镩L(zhǎng)期處于高濃度CO2環(huán)境而降低了固定CO2的酶的活性。這一推測(cè)成立嗎？