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1、5.4 光合作用与能量转化第二课时第二课时 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用指绿色植物通过 ，利用 ，把 和 转化成储存着 的 ，并且释放出 的过程。概念：反应式：叶绿体光能二氧化碳水能量有机物氧气光合作用COCO2 2 +H +H2 2OO光能光能光能光能叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体（CHCH2 2O)+OO)+O2 2一、一、光合作用光合作用的原理的原理 资料资料1 1：1919世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，COCO2 2分分子的子的C C和和O O被分开，被分开，O O2 2被释放，被释放，C C与与H H2 2O O结合成甲醛，然后甲醛
2、分子结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。缩合成糖。19281928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。醛不能通过光合作用转化成糖。资料资料2：1937年，英国科学家希尔。年，英国科学家希尔。希尔反应：取植物的绿色叶片研磨过滤后，放到两个培养皿中，分别放在希尔反应：取植物的绿色叶片研磨过滤后，放到两个培养皿中，分别放在阳光下和黑暗中，阳光下的有气泡产生。阳光下和黑暗中，阳光下的有气泡产生。结论：结论：有光照时，有气体产生有光照时，有气体产生；植物的光合作用需要光植物的光合作用需要光；植物在光照下产植物在光照下产生气体生气体
3、。资料资料3：鲁：鲁宾和卡宾和卡门的实验（同位素门的实验（同位素示踪法示踪法）根据这个实验，能得出什么结论？根据这个实验，能得出什么结论？第一组第一组第二组第二组 鲁宾和卡门的实验鲁宾和卡门的实验结论：结论：光合作用释放的光合作用释放的氧气全部来自于氧气全部来自于水。水。O2C18O2+H2OCO2+H218OO2？18O2O2 19541954年，美国科学家阿尔年，美国科学家阿尔农农(D.Arnon)(D.Arnon)发现，在光照下，发现，在光照下，叶绿体可合成叶绿体可合成ATPATP。19571957年，他年，他发现这发现这一一过程总是与水的光解过程总是与水的光解相伴随。相伴随。资料资料4
4、 4：阿尔农实验：阿尔农实验尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？需要光有光无光均可光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段二二 光合作用的过程光合作用的过程光反应阶段光反应阶段物质变化:能量转化:条 件：场 所：水的光解：H2O O2+H+光ATP的合成：ADP+Pi+能量 ATP酶NADPH的合成：NADP+H+2e-NADPH光能ATP和NADPH中的活跃化学能叶绿体的类囊体薄膜光、色素、酶暗反应暗反应阶段阶段物质变化:能量转化:条 件：场 所：叶绿体基质多种酶、CO2ATP和NADPH的分解CO2的固定：CO2+C52C3 酶C3的还原：2C3 C5+(CH2O)酶 ATP、N
5、ADPHATP和NADPH中的活跃化学能有机物中稳定的化学能叶叶绿绿体体色色素素H2O水的光解水的光解叶叶绿绿体体色色素素O2NADPHADP Pi酶酶ATP2C3多种酶多种酶参加催化参加催化供氢供氢供能供能还还原原（CH2O）CO2C5固固定定色色素素光光能能暗反应暗反应叶绿体基质叶绿体基质光反应光反应类囊体薄膜类囊体薄膜光合作用过程课堂课堂小结小结项目光反应暗反应场所反应条件产物物质变化能量变化联系类囊体的薄膜上类囊体的薄膜上叶绿体基质叶绿体基质光、色素、酶光、色素、酶多种酶多种酶、NADPHNADPH、ATPATPO O2 2、NADPHNADPH、ATPATP糖类、糖类、ADPADP、
6、PiPi、NADP+NADP+COCO2 2的固定的固定 C C3 3的还原的还原 水的光解水的光解ATPATP的合成的合成光能光能ATPATP中和中和NADPHNADPH中的活跃中的活跃的化学能的化学能ATPATP中和中和NADPHNADPH中的活跃的化学能中的活跃的化学能（CHCH2 2O O）中稳定的化学能）中稳定的化学能光光反应为反应为暗暗反应反应提供提供NADPHNADPH和和ATPATP，暗暗反应反应为为光光反应提供反应提供ADPADP和和PiPi，NADP+NADP+光合作用的实质把二氧化碳和水合成糖类等有机物。把二氧化碳和水合成糖类等有机物。光能光能 ATP和和NADPH中的中
7、化学能中的中化学能 有机物中化学能有机物中化学能 物质变化：物质变化：能量变化：能量变化：课堂练习1 1、光合作用过程中，产生、光合作用过程中，产生ADPADP和消耗和消耗ADPADP的部位在叶绿体中依次的部位在叶绿体中依次为（为（）外膜外膜 内膜内膜 基质基质 类囊体薄膜上类囊体薄膜上A A B B C C D DB2 2、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有、在光照充足的环境里，将黑藻放入含有1818O O的水中，过一段时的水中，过一段时间后，分析间后，分析1818O O放射性标记，最先（放射性标记，最先（）A A、在植物体内的葡萄糖中发现、在植物体内的葡萄糖中发现 B B、在植物体内的淀粉
8、中发现、在植物体内的淀粉中发现C C、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现、在植物体内的淀粉、脂肪、蛋白质中均可发现 D D、在植物体周围的空气中发现、在植物体周围的空气中发现D三、三、光合作用原理的运用光合作用原理的运用外界环境因素：外界环境因素：光照强度、温度、二氧化碳浓度光照强度、温度、二氧化碳浓度、水分、矿、水分、矿质元素。质元素。植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。（也可以（也可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。）通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。）光合作用光合作用强度：（一般用光合
9、速率表示）强度：（一般用光合速率表示）内部内部因素：因素：叶绿素的含量、遗传物质叶绿素的含量、遗传物质等。等。B B点点：光合作用强度：光合作用强度_细胞呼吸强度细胞呼吸强度A A A A点点点点：光照强度为：光照强度为：光照强度为：光照强度为_，只进行，只进行，只进行，只进行_，ABAB段段：随光照增强，光合作用逐渐增强，：随光照增强，光合作用逐渐增强，0 0 0 0细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸细胞呼吸但此段仍为光合强度但此段仍为光合强度但此段仍为光合强度但此段仍为光合强度_呼吸强度。呼吸强度。呼吸强度。呼吸强度。释放的释放的释放的释放的COCOCOCO2 2 2 2量表明此时的呼吸强度。量表明
10、此时的呼吸强度。量表明此时的呼吸强度。量表明此时的呼吸强度。（B B B B点对应的光照强度为点对应的光照强度为点对应的光照强度为点对应的光照强度为光光光光补偿点补偿点补偿点补偿点）。1.光照强度BCBC段段：随光照增强，光合作用逐渐增强，：随光照增强，光合作用逐渐增强，此段光合强度此段光合强度_呼吸强度。呼吸强度。C C点点：光合强度达到：光合强度达到_（C C C C点对应的光照强度为点对应的光照强度为点对应的光照强度为点对应的光照强度为光饱和点光饱和点光饱和点光饱和点）。最强最强最强最强C C点以后限制光合作用的因素不再是光照强度，可能为点以后限制光合作用的因素不再是光照强度，可能为_、
11、_。温度温度温度温度COCOCOCO2 2 2 2浓度浓度浓度浓度呼吸速率呼吸速率 净光合速率净光合速率 总（真正）光合速率总（真正）光合速率光合作用是在光合作用是在酶酶的催化下进行的，温度直接影响的催化下进行的，温度直接影响酶的活性酶的活性。一般植物在一般植物在10103535下正常进行光合作用。下正常进行光合作用。2.2.温度温度应用：应用：增加昼夜温差增加昼夜温差在一定的浓度范围内在一定的浓度范围内,光合作用速率随光合作用速率随COCO2 2的浓度增大而加快，的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。3.CO2 浓度B B应用：在农业生产上可以
12、通过应用：在农业生产上可以通过 ：“正其行正其行，通其风通其风”、温室中增施农家肥温室中增施农家肥 等措施增大等措施增大COCO2 2浓度，提高光能利用率。浓度，提高光能利用率。4.水分应用：应用：合理灌溉合理灌溉水既是光合作用的原料，缺水既可以直接影响光合作用，又会导水既是光合作用的原料，缺水既可以直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。进入叶片，从而间接影响光合作用。N N：光合酶及光合酶及NADPNADP+和和ATPATP的重要组分；的重要组分；P P：NADPNADP+和和ATPATP的重要组分；的重要组分；K K：促进光合
13、产物向贮藏器官运输；促进光合产物向贮藏器官运输；MgMg：叶绿素的重要组分。叶绿素的重要组分。5.矿质元素应用：应用：合理施肥合理施肥楷体楷体字：化能合成字：化能合成作用作用化能合成作用化能合成作用 利用利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。少数的细菌，如少数的细菌，如硝化细菌硝化细菌。化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同（光所需的能量来源不同（光能、化学能）能、化学能）课堂总结反反应阶段段反反应部位部位反反应条件条件物物质变化化能量能量变化化产 物物联 系系光合作用光合作用实质光反应光反应暗反应暗反应必须有光、光合色素、酶有光或无光均可，多种酶NADPH、ATP、O2ADP、Pi、（CH2O）、C5、NADP+光反应为暗反应提供ATP和H，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+把无机物转变成有机物，把光能转变成化学能贮存起来