光合作用(影響因素)222

光合作用的原理和應(yīng)用一、光合作用的概念：指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存能量的有機(jī)物，并且釋放氧氣的過程。二、光合作用的探究歷程一粒種子可以長(zhǎng)成參天大樹,植物是如何進(jìn)行物質(zhì)積累的?實(shí)驗(yàn)1：1648年海爾蒙特(比利時(shí))

柳樹實(shí)驗(yàn):

把一棵2.3kg的柳樹苗種植在一桶90.8kg的土壤中，然后只用雨水澆灌而不供給任何其他物質(zhì)，5年后柳樹增重到76.7kg，而土壤只減輕了57g。植物的物質(zhì)積累來自水實(shí)驗(yàn)2：1771年（英）普里斯特利普利斯特利實(shí)驗(yàn)結(jié)論:植物可以更新空氣一段時(shí)間后一段時(shí)間后從對(duì)照實(shí)驗(yàn)的角度分析，普利斯特利的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否嚴(yán)謹(jǐn)？若不嚴(yán)謹(jǐn)？應(yīng)怎樣補(bǔ)充完善實(shí)驗(yàn)？設(shè)置空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)3：1779年，荷蘭的英格豪斯500次植物更新空氣實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物體的綠葉在光下才能更新空氣。1845年，梅耶（德）:根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出：植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來

實(shí)驗(yàn)4：1864年，薩克斯(德)（置于暗處幾小時(shí)）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光消耗掉葉片中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)實(shí)驗(yàn)對(duì)照暗處曝光消耗營(yíng)養(yǎng)碘蒸氣綠色葉片綠色葉片暗處消耗營(yíng)養(yǎng)遮光碘蒸氣1、綠色植物的葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉呈深藍(lán)色無顏色變化2、光合作用需要光實(shí)驗(yàn)5：1880年，恩格爾曼（美）隔絕空氣黑暗，用極細(xì)光束照射完全暴露在光下水綿和好氧細(xì)菌的裝片1、氧是由

葉綠體釋放出來的，

葉綠體是光合作用的場(chǎng)所。2、光合作用需要光照積極思維恩吉爾曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析：這一巧妙的實(shí)驗(yàn)說明了什么？好氧型細(xì)菌水綿

實(shí)驗(yàn)6：20世紀(jì)30年代，魯賓和卡門（美）的同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：證實(shí):光合作用釋放的氧氣來于水C18O2O2CO218O2H2OH218O光照下的球藻懸液光合作用釋放的O2到底是來自H2O

，還是CO2呢？實(shí)驗(yàn)7：20世紀(jì)40年代美國(guó)科學(xué)家卡爾文用14C標(biāo)記的14CO2追蹤其放射性探明：CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中的碳的途徑——卡爾文循環(huán)CO2碳的同位素

C14CO214(CH2O)+O2CO2+H2O14光能葉綠體請(qǐng)按時(shí)間先后順序排列下列事件：①德國(guó)科學(xué)家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉②美國(guó)科學(xué)家魯賓和卡門采用同位素標(biāo)記法，證明光合作用釋放的氧氣全部來自參加反應(yīng)的水③英國(guó)科學(xué)家普利斯特利指出植物可以更新空氣④美國(guó)科學(xué)家恩格爾曼用水綿做實(shí)驗(yàn)，證明氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所

A①②③④

B④③②①

C③①④②D③④①②C.在光合作用實(shí)驗(yàn)里，如果所用的水中有0.2%的水分子含18O，CO2中有0.68%的CO2中含有18O，那么，植物進(jìn)行光合作用釋放的O2中，含18O的比例為()(A)0.2%(B)0.44%(C)0.68%(D)0.88%A三、光合作用的過程：CO2+H2O*1、總反應(yīng)式:2、過程：（包括兩個(gè)階段）1）.光反應(yīng)2）.暗反應(yīng)葉綠體光能(CH2O)+O2*色素分子可見光ADP+PiATPH2OO2[H]酶吸收光解光反應(yīng)1）光反應(yīng)：1.水的光解：2H2O→4[H]+O2酶光2.ATP的形成ADP+Pi→ATP酶光能能量變化:光能轉(zhuǎn)變成ATP中的活躍的化學(xué)能物質(zhì)變化:C52C3ADP+PiATP[H]多種酶酶(CH2O)CO2能固定還原酶暗反應(yīng)2）暗反應(yīng)：1.CO2的固定CO2+C5

→2C3酶2.C3的還原能量變化:ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中的穩(wěn)定的化學(xué)能2C3

(CH2O)[H]ATP酶C5

物質(zhì)變化:光合作用的過程色素分子可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2酶酶（CH2O）CO2吸收光解酶光反應(yīng)暗反應(yīng)［H］供氫固定還原光反應(yīng)階段暗反應(yīng)階段進(jìn)行部位條件物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系葉綠體基粒囊狀結(jié)構(gòu)中葉綠體基質(zhì)中光、色素和酶ATP、［H］、多種酶光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能（ATP）活躍的化學(xué)能變成穩(wěn)定的化學(xué)能

光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供［H］和ATP暗反應(yīng)產(chǎn)生的ADP和Pi為光反應(yīng)合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATPADP+Pi

→ATP光酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3C3的還原2C3→→(CH2O)酶酶ATP[H]3、光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較四、光合作用的本質(zhì)將無機(jī)物合成有機(jī)物把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)藏在有機(jī)物中五、光合作用的重要意義⑴為包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物的生存提供了物質(zhì)來源和能量來源⑵維持大氣中氧氣和二氧化碳含量的相對(duì)穩(wěn)定⑶促進(jìn)生物進(jìn)化

從物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變的過程來看，光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝請(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↑（CH2O）減少[H]

↑

ATP↑（CH2O）減少條件C3C5[H]、ATP（CH2O）停止光照CO2供應(yīng)不變突然光照CO2供應(yīng)不變光照不變停止CO2供應(yīng)光照不變CO2供應(yīng)增加光照不變CO2供應(yīng)不變（CH2O）運(yùn)輸受阻當(dāng)光合作用強(qiáng)度<呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生圖中

過程。當(dāng)光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生圖中

過程。當(dāng)光合作用強(qiáng)度>呼吸作用強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生圖中

過程。pqpqmnpqgh已知M、N為同一細(xì)胞中的兩種細(xì)胞器，g、ｈ、ｍ、ｎ、ｐ、ｑ為相關(guān)的兩種氣體分子，回答問題：表示方法：凈光合速率（表觀光合，測(cè)量值，積累量，干物質(zhì)的量）：

用O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示真正（實(shí)際，總）光合速率：

用O2產(chǎn)生量、CO2固定量(同化量)或有機(jī)物產(chǎn)生量（制造，生產(chǎn)）表示測(cè)定方法：呼吸速率：將植物置于黑暗中，測(cè)定實(shí)驗(yàn)容器中CO2增加量、O2減少量或有機(jī)物減少量。凈光合速率：將植物置于光下，測(cè)定實(shí)驗(yàn)容器中O2增加量、CO2減少量或有機(jī)物增加量二、光合作用的原理和應(yīng)用（三）光合作用原理的應(yīng)用光合作用強(qiáng)度(速率)：一定量的植物一定的葉面積在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的量、產(chǎn)生O2的量、固定CO2的量等來表示。影響光合作用的環(huán)境因素：一、單因子①光②二氧化碳的濃度③溫度④水⑤礦質(zhì)元素等植物自身因素（內(nèi)因，遺傳）：色素的種類和數(shù)量、酶的數(shù)量和活性、C5的含量等六、影響光合作用的因素及其在生產(chǎn)實(shí)踐上的應(yīng)用二、多因子AB光照強(qiáng)度0吸收CO2陽生植物陰生植物B：光補(bǔ)償點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度：光飽和點(diǎn)C光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)：陽生植物陰生植物應(yīng)用：陰陽植物間作套種，如玉米和大豆>⑴光照強(qiáng)度:1、光1.A點(diǎn)的含義;（可用非常學(xué)案60頁改裝）2.B點(diǎn)的含義；3.C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)的含義；A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時(shí)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時(shí)細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。

B點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí)的光照強(qiáng)度，B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)4.AB段曲線的含義5.BC段曲線的含義AB段：此時(shí)細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度，植物負(fù)增長(zhǎng)BC段：細(xì)胞呼吸強(qiáng)度小于光合作用強(qiáng)度，植物生長(zhǎng)，到C點(diǎn)以上就不再加強(qiáng)了，主要是內(nèi)因及除光照強(qiáng)度之外的外界因素限制真光合作用強(qiáng)度光照強(qiáng)度oA（1）光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響曲線復(fù)色光白光>紅光＞藍(lán)紫光＞綠光⑵光質(zhì):生產(chǎn)上應(yīng)用：1、溫室大棚使用無色透明的玻璃2、若要降低光合作用，則用有色玻璃如綠色玻璃等2、二氧化碳濃度：A點(diǎn)：CO2補(bǔ)償點(diǎn)B點(diǎn)：CO2飽和點(diǎn)..CO2補(bǔ)償點(diǎn).....CO2飽和點(diǎn)

............降低..........增高

光照增強(qiáng)光照減弱............增高..........降低二氧化碳濃度的應(yīng)用：1、大田：“正其行，通其風(fēng)”(加強(qiáng)空氣流通，增加CO2的濃度)2、施用有機(jī)肥（一是增加CO2的濃度，二是提供礦質(zhì)元素）3、投放干冰或二氧化碳發(fā)生器或燃燒植物秸稈3、溫度溫度直接影響酶的活性，主要影響暗反應(yīng)溫度的應(yīng)用：1、適時(shí)播種2、溫室栽培農(nóng)作物時(shí)：

1）冬天，可適當(dāng)提高溫度；夏天，可適當(dāng)降低溫度。2）增大晝夜溫差（白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度）4、水

水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)。另外，水還影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體。應(yīng)用：預(yù)防干旱，合理灌溉C10時(shí)1214光合作用強(qiáng)度186ABDE例：AB段：光照增強(qiáng)，光合強(qiáng)度增大C點(diǎn)：中午時(shí)光照最強(qiáng)葉片蒸騰作用最強(qiáng)葉片大量失水葉表面大量氣孔關(guān)閉CO2進(jìn)入受阻葉片中的CO2減少光合強(qiáng)度減弱DE段：光照減弱，光合強(qiáng)度減小植物的光合午休現(xiàn)象晴朗的夏季的一天光照強(qiáng)度N：光合酶及[H]和ATP的重要組分，葉綠素的原料，氮肥有效增大光合面積P：[H]和ATP的重要組分；葉綠體膜等生物膜的骨架-磷脂雙分子層；核酸的元素（DNA和RNA）維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官合成和運(yùn)輸Mg：葉綠素的重要組分5、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)應(yīng)用：合理施肥例題2、右圖表示高等植物有關(guān)生理作用與環(huán)境因素的關(guān)系，其中四條曲線的環(huán)境條件如圖所示，據(jù)圖分析回答：IIIIII、IVI0.10%CO2，30℃II0.10%CO2，20℃III0.03%CO2，30℃IV0.03%CO2，20℃（1）下列關(guān)于圖中各曲線的敘述，正確的是：A、在曲線I的CD段，影響光合作用強(qiáng)度的主要因素是溫度B、在曲線AB段，植物只進(jìn)行呼吸作用，B點(diǎn)以后開始合成有機(jī)物C、F點(diǎn)以后，光合作用強(qiáng)度不再增加是受暗反應(yīng)速度的限制D、各曲線表明，隨光照強(qiáng)度增加，光合作用增強(qiáng)，呼吸作用減弱（2）曲線III、IV表明，在0.03%的CO2和較強(qiáng)光照條件下，當(dāng)溫度從20℃升到30℃時(shí)，CO2的吸收量并不隨之增加，原因是：（3）當(dāng)作物處于曲線II代表的環(huán)境條件時(shí)，在E點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度下，可采取措施來提高大棚蔬菜的產(chǎn)量。（4）若植物白天長(zhǎng)時(shí)間處于B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度下，植物能否正常生長(zhǎng)？并簡(jiǎn)述你的理由。光照強(qiáng)度光合作用呼吸作用同時(shí)進(jìn)行，A以后開始合成有機(jī)物?在一定范圍內(nèi)CO2濃度太低適當(dāng)提高溫度白天，光合作用與呼吸作用基本相等，有機(jī)物的合成與分解基本平衡，沒有有機(jī)物的積累；在夜間，只有呼吸作用。一天中，有機(jī)物的消耗大于合成，或異化作用大于同化作用，因此植物不能正常生長(zhǎng)。不能正常生長(zhǎng)。

影響光能利用率的因素在生產(chǎn)中的應(yīng)用：延長(zhǎng)光合作用時(shí)間增加光合作用面積光能利用率光合作用效率(輪作)(合理密植：間種、套種

)1、光照強(qiáng)度、光質(zhì)2、CO2濃度3、溫度4、礦質(zhì)元素（合理施肥）5、水（合理灌溉）五、光合作用和呼吸作用中的化學(xué)計(jì)算光合作用反應(yīng)式：6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O呼吸作用反應(yīng)式：有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O無氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2(植物)實(shí)測(cè)CO2吸收量＝光合作用CO2固定量-呼吸作用CO2釋放量實(shí)測(cè)O2釋放量＝光合作用O2產(chǎn)生量-呼吸作用O2消耗量六、化能合成作用

自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，雖然細(xì)胞內(nèi)沒有色素，不能進(jìn)行光合作用，但是能夠利用體外環(huán)境中某些無機(jī)物釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用，叫做化能合成作用。2、硝化細(xì)菌是生活在土壤中的一種細(xì)菌，它的同化作用過程如下：思考其同化作用的類型是什么？2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細(xì)菌2HNO3+能量CO2+H2O2NH3+3O2硝化細(xì)菌（CH2O）+O2進(jìn)行光合作用和化能合成作用的生物都是自養(yǎng)型生物，而只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身生命活動(dòng)的生物是異養(yǎng)型生物．化能自養(yǎng)需氧型實(shí)驗(yàn)原理：利用真空滲入法排除葉內(nèi)細(xì)胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在細(xì)胞間積累，結(jié)果使原來下沉的葉片上浮，根據(jù)上浮所需的時(shí)間長(zhǎng)短，即能比較光合作用的強(qiáng)弱。七、探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響觀察與記錄一、不同光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響燒杯光照（日光燈）距離光照強(qiáng)度葉子圓片上浮所需時(shí)間第一片第二片第三片第四片140W5CM240W30CM340W50CM結(jié)論：在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)

【例題1】測(cè)定植物光合作用的速率，最簡(jiǎn)單有效的方法是測(cè)定：

A.植物體內(nèi)葡萄糖的氧化量

B.植物體內(nèi)葉綠體的含量

C.二氧化碳的消耗量

D.植物體內(nèi)水的消耗量

【例題2】如果做一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)定藻類植物是否完成光反應(yīng),最好是檢測(cè)其:A.葡萄糖的形成

B.淀粉的形成

C.氧氣的釋放

D.CO2的吸收量生產(chǎn)上的應(yīng)用：1、適當(dāng)提高光照強(qiáng)度（陰生、陽生植物的光強(qiáng)不同）2、增加光合作用面積3、延長(zhǎng)光合作用時(shí)間溫室中人工光照合理密植間作套種輪作ABCDEFG4.右圖為夏季某晴天一晝夜棉花植株對(duì)CO2的吸收量圖示，據(jù)圖回答：CO2吸收量0時(shí)間1、一天中CO2濃度最低的時(shí)間是___點(diǎn)；CO2濃度最高的時(shí)間是___點(diǎn)；2、一天中植物有機(jī)物含量最低的是___點(diǎn)；有機(jī)物含量最高的是____點(diǎn)。FBBF已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為250C和300C，下圖表示250C時(shí)光合作用與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若溫度升到300C（原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變），理論上圖中相應(yīng)點(diǎn)a、b、c移動(dòng)方向分別為：A下移、右移、下移B下移、左移、下移C上移、左移、上移D上移、右移、上移ABBBDA6．在相同光照和溫度條件下，空氣中CO2含量與植物光合產(chǎn)量（有機(jī)物積累量）的關(guān)系如圖所示。理論上某種C3植物能更有效的利用CO2，使光合產(chǎn)量高于m點(diǎn)的選項(xiàng)是：A.若a點(diǎn)在a2，b點(diǎn)在b2時(shí)B.若a在a1，b在b1時(shí)C.若a點(diǎn)在a2，b在b1時(shí)D.若a在a1，b點(diǎn)在b2時(shí)D【積極思維】生長(zhǎng)旺盛的葉片，剪成5mm見方的小塊，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A6、

葉齡

葉片的光合速率與葉齡密切相關(guān)。幼葉凈光合速率低；葉片全展后，光合速率達(dá)最大值；葉片衰老后，光合速率下降。葉齡C

D練一練1、光合作用中光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供了（）

A．O2和C3化合物

B．葉綠體色素

C．H20和O2

D．[H]和ATPD2、在光合作用的暗反應(yīng)過程中，沒有被消耗掉的是（）

A、[H]B、五碳化合物

C、ATPD、二氧化碳B3、光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段，下列說法正確的是（）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)DA．曲線AB段表示綠色植物沒有進(jìn)行光合作用B．曲線BD段表示綠色植物僅進(jìn)行光合作用C．在B點(diǎn)顯示綠色植物光合作用和呼吸作用的速率相等D．整段曲線表明，隨光照強(qiáng)度的遞增，光合作用增強(qiáng)，呼吸作用減弱4.如圖為原來置于黑暗環(huán)境中的綠色植物曝于光下后。根據(jù)其吸收CO2量制成的曲線。下列敘述正確的是()C5．下圖曲線表示農(nóng)田中Ⅰ晝夜溫度變化；Ⅱ光照強(qiáng)度；Ⅲ植物吸收CO2的變化，請(qǐng)判斷下列說法中不正確的是A.在Ⅲ曲線與時(shí)間軸交點(diǎn)c和e時(shí)，光合作用吸收的CO2和呼吸作用釋放的CO2量相等。B.a點(diǎn)的形成是由夜間的低溫造成的C.在從時(shí)間軸上的c點(diǎn)開始合成有機(jī)物，到e點(diǎn)有機(jī)物的合成終止。D.增大曲線Ⅲ與時(shí)間軸所圍成的正面積措施包括提高光照強(qiáng)C7.圖5-20表示光強(qiáng)度和溫度對(duì)同一植物光合作用的影響，請(qǐng)分析說明：(1)