光合作用的原理和应用

1、海尔蒙特实验
结论： 结论：水分是植物建造自身的原料
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普利斯特利实验（1771年 2 、普利斯特利实验（1771年）
结论： 结论： 植物可以更新空气
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1779年 3、1779年，荷兰的英格豪斯
结论：普利斯特利的实验只有在光照 结论：普利斯特利的实验只有在光照下才能成 光照下才能成 植物体只有绿叶才能更新空气。 绿叶才能更新空气 功；植物体只有绿叶才能更新空气。
有部分用于光合作用，部分释放到外界。 CO2有部分用于光合作用，部分释放到外界。
AB段： 光合作用强度大于呼吸作用。光合作用除了利 段 光合作用强度大于呼吸作用。
用呼吸作用产生的CO 还需从外界吸收CO 用呼吸作用产生的CO2 ，还需从外界吸收CO2
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2、二氧化碳浓度对光合作用的影响 、 D
[特别提示 要理解这种变化是瞬时的。 特别提示] 要理解这种变化是瞬时的。 特别提示
将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处， 将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处， 则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量 的变化是 A C3增加 增加， A ．C3增加，葡萄糖减少 C3与葡萄糖都减少 B．C3与葡萄糖都减少 C3与葡萄糖都增加 C ．C3与葡萄糖都增加 C3突然减少 突然减少， D．C3突然减少，葡萄糖突然增加
(二)、暗反应 二、
叶绿体的基质 1、场所： 、场所： 2、条件： 不需要光，需要多种酶 、条件： 不需要光， 3、物质变化： CO2的固定：CO2+C5 酶 2C3 、物质变化： ③ 的固定：
⑤ ATP
[H]、ATP 、 的还原： ④C3的还原：2C3 （CH2O）+ C5 ） 酶 酶
ADP＋Pi＋能量 ＋ ＋
解题规律总结
（1）光反应的产物：O2、[H]、ATP，其中[H]、 光反应的产物： [H]、ATP，其中[H]、 ATP提供暗反应所需 ATP提供暗反应所需。 提供暗反应所需。 （2）光反应与暗反应关系: 光反应与暗反应关系: 光反应要在类囊体膜上有光下进行, 有光下进行 ①光反应要在类囊体膜上有光下进行,为暗反应提 [H]和 供[H]和ATP 暗反应在叶绿体基质中有光或无光下都能进行, 有光或无光下都能进行 ②暗反应在叶绿体基质中有光或无光下都能进行, 消耗了光反应的产物, 消耗了光反应的产物,促进光反应的进行
二 光合作用的原理和应用
（一）光合作用的探究历程
1、海尔蒙特实验 2、普利斯特利实验（1771年） 普利斯特利实验（1771年 3、1779年，荷兰的英格豪斯 1779年 4、1864年，德国萨克斯实验 1864年 5、恩格尔曼水绵实验（1880年） 恩格尔曼水绵实验（1880年 6、美国鲁宾和卡门实验（1939年） 美国鲁宾和卡门实验（1939年 7、卡尔文循环 、
1） （1）氧：见上图 （2）碳： CO2 ） （3）氢： 水 ）
C3
[H]
有机物 有机物和水
(一)、光反应 一、
1、场所： 类囊体的薄膜上 、场所： 2、条件： 光、色素、酶 、条件： 色素、 光 3、物质变化： 、物质变化： ① 2H2O──→4[H]＋O2 ＋ 酶 ATP ② ADP＋Pi＋能量 ＋ ＋ 活跃的化学能 贮于ATP中) 中 贮于 4、能量变化： 光能──→ 活跃的化学能(贮于 、能量变化： 光能
1、光合作用的过程:（请熟练掌握课本 、光合作用的过程 （请熟练掌握课本P103下方的图） 下方的图） 下方的图
2H2O
光解 吸收
O2 4[H]
酶 还原
2C3
固定
CO2
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
光反应
多种酶
能
C5
（CH2O） ）
暗反应
光合作用的过程
元素走向
6CO2+ H2O
酶
光
(CH2O)+O2
（四）光合作用原理的应用
（1）影响光合作用的因素
光照、 温度、矿质元素、 光照、CO2、温度、矿质元素、水等
（2）提高农作物光合作用强度的措施
1、适当提高光照强度、延长光照时间 适当提高光照强度、 2、合理密植 3、适当提高CO2浓度 适当提高CO 4、适当提高温度 5、适当增加植物体内的含水量 6、适当增加矿质元素的含量
2
H2 18O和C18O2 和
18O 2
结论： 结论：光合作用释放的氧来自水 光照下
H2O H218O A B
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的 球藻悬 液
7、卡尔文循环 、
标记的CO 供小球藻实验， 用14C标记的 2供小球藻实验， 标记的 追踪检测其放射性。探明 追踪检测其放射性。探明CO2中的 C的转移途径。 的转移途径。 的转移途径 卡尔文循环： 卡尔文循环：CO2 → C3 → (CH2O)
1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H] 、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供 和ATP 2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成 、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成 ATP的原料 的原料ADP和Pi 的原料 和 3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系 相互独立又同时进行， 、两者相互独立又同时进行
一 半 曝 光 ， 一 半 遮 光 碘 蒸 气 处 理 24 暗 小 时 处 放 置 在
结论： 结论：
绿叶在光下 制造淀粉。 制造淀粉。
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美国鲁宾和卡门实验（1939年 6、美国鲁宾和卡门实验（1939年）
• 同位素标记法研究 • 光合作用释放的 2到底是来自 2O ，还是 2 光合作用释放的O 到底是来自H 还是CO 还是 标记H 和 同位素18O标记 2O和CO2 标记 C18O2 O2 CO
1、光照对光合速率的影响 、
0A
B
只进行呼吸作用，释放的CO2表示细胞呼吸的强 进行呼吸作用，释放的CO 呼吸作用 光照强度为0： 光照强度为 ： 度 A点：光合作用与呼吸作用强度相等 点 光合作用与呼吸作用强度相等
0-A： 呼吸作用强度大于光合作用。细胞呼吸释放的 ： 呼吸作用强度大于光合作用。
（3）光合作用量变分析公式: 光合作用量变分析公式: (1)如果光照强度减弱或无光 如果光照强度减弱或无光： (1)如果光照强度减弱或无光：
ATP减少 ATP减少,ADP增多,C3增多,C5减少 减少,ADP增多 C3增多 增多, 增多,C5减少
(2)如果二氧化碳供应减少或停止供应： (2)如果二氧化碳供应减少或停止供应： 如果二氧化碳供应减少或停止供应 C5增多,C3减少,ATP增多,ADP减少 C5增多 增多,C3减少,ATP增多 增多,ADP减少
将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的 如果将环境中C0 含量突然降至极低水平， 下。如果将环境中 2含量突然降至极低水平，此时 叶肉细胞内的C3化合物 化合物、 化合物和 化合物和ATP含量的变 含量的变 叶肉细胞内的 化合物、C5化合物和 含量 化情况依次是 A. 上升；下降；上升 上升；下降； B. 下降；上升；下降 下降；上升； C. 下降；上升；上升 下降；上升； D. 上升；下降；下降 上升；下降；
水的光解： 水的光解：2H2O 光
光暗反Biblioteka 阶段叶绿体的基质中 不需光 色素 需 不需光、色素;需多种酶
CO2的固定：CO2+C5 的固定： C3的还原：2C3 的还原： 2C3
[H]，ATP （CH2O） ） 酶
4[H]+O2
ADP+Pi
酶
ATP
ATP
酶
ADP+Pi
ATP中活泼的化学能转化为糖 中活泼的化学能转化为糖 类等有机物中稳定的化学能 类等有机物中稳定的化学能
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5、水分的供应对光合速率的影响（P106拓展题） 、水分的供应对光合速率的影响（ 拓展题 水是光合作用的原料，缺水既可直接影响 水是光合作用的原料，缺水既可直接影响 光合作用，又会导致叶片气孔关闭 导致叶片气孔关闭， 光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制 CO2进入叶片，从而间接影响光合速率 进入叶片，
1、如用14CO2示踪，在光合作用过程中，14C在下列分 、 示踪， 示踪 在光合作用过程中， 在下列分 子中的转移 途径是 （ ） A、14CO2→叶绿素 叶绿素→ADP 、 叶绿素 B、14CO2→ADP→糖类 、 糖类 C、14CO2→三碳化合物 糖类 三碳化合物→糖类 、 三碳化合物 D、14CO2→叶绿素 叶绿素→ATP 、 叶绿素 2．光合作用过程的正确顺序是（ ） ．光合作用过程的正确顺序是（ ①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能 水的光解⑤ ④水的光解⑤三碳化合物被还原 A.④③②⑤① B.④②③⑤① ④③②⑤① ④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤ ③④②①⑤
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4、必需元素供应对光合速率的影响 、
在一定浓度范围内，增大必需元素的供应 在一定浓度范围内，增大必需元素的供应 光合速率， （如N、P、K、Mg等），可提高光合速率， 、 、 、 等），可提高光合速率 但当超过一定浓度后，会因土壤浓度过高 超过一定浓度后 浓度过高而导 但当超过一定浓度后，会因土壤浓度过高而导 渗透失水而萎蔫 致植物渗透失水 致植物渗透失水而萎蔫
1785年：绿叶在光下放出的是O2，吸收的是 2 年 绿叶在光下放出的是 吸收的是CO
1845年： 梅耶根据能量转换和守恒定律指出，植 年 梅耶根据能量转换和守恒定律指出， 转换成化 物在进行光合作用时， 光能转换成 物在进行光合作用时，把光能转换成化 学能储存起来 学能储存起来
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1864年 4、1864年，德国萨克斯实验
4、能量变化： 、能量变化： 活跃的化学能─→稳定的化学能 贮于有机物中 稳定的化学能(贮于有机物中 活跃的化学能 稳定的化学能 贮于有机物中)