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1、（三）光合作用的原理和应用（三）光合作用的原理和应用 1.1.光合作用的过程光合作用的过程过程过程光反应阶段光反应阶段暗反应阶段暗反应阶段CO2+C52C3酶酶2C3(CH2O)+C5酶酶2C3CO2固固 定定C5多种酶多种酶催化催化(CH2O)还还 原原1 12 2O O2 2ATP酶酶ADP+PiADP+Pi叶绿体中的叶绿体中的色素分子色素分子光能光能H H2 2O O水在光下分解水在光下分解供能供能酶酶NADPHNADPHNADPNADP+供能供能供氢供氢2H2O 光解光解4e+4H+O2ADP+Pi+电能电能酶酶ATP酶酶NADP+2e+H+NADPHATPADP+PiNADPHNAD
2、P+基粒基粒基质基质（2 2）光合作用总反应式）光合作用总反应式（3 3）光反应、暗反应的关系）光反应、暗反应的关系光反应光反应暗反应暗反应条条 件件场场 所所物质变化物质变化能量变化能量变化产产 物物原原 料料速速 度度联联 系系 光、色素、酶光、色素、酶 HH、ATPATP、多种酶、多种酶基粒（类囊体的薄膜）基粒（类囊体的薄膜）基基 质质1.1.水的光解水的光解 1.CO1.CO2 2的固定的固定2.H2.H、ATPATP的合成的合成 2.C2.C3 3化合物的还原化合物的还原 3.ATP3.ATP水解水解光能光能 ATPATP中活跃中活跃 ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能的化学能
3、的化学能 有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能 ATP、H、O2 （CH2O）、）、ADP、Pi等等H2O CO2快，以微秒计。快，以微秒计。较缓慢。较缓慢。光反应为暗反应提供了光反应为暗反应提供了HH和和ATPATP，暗反应为光反应提暗反应为光反应提供供ADPADP、PiPi和和NADPNADP+，且暗反应是光反应的继续。，且暗反应是光反应的继续。2 2、试分析光照、试分析光照、COCO2 2浓度骤变对植物细胞内浓度骤变对植物细胞内 C C3 3、C C5 5、HH、ATPATP、（、（CHCH2 2O O）合成量影响）合成量影响 短时间短时间 相对含量相对含量（1 1）光照强）光照强弱
4、弱 COCO2 2供应不变供应不变（2 2）光照弱）光照弱强强 COCO2 2供应不变供应不变2 2、试分析光照、试分析光照、COCO2 2浓度骤变对植物细胞内浓度骤变对植物细胞内 C C3 3、C C5 5、HH、ATPATP、C C6 6H H1212O O6 6合成量影响合成量影响（3 3）光照不变）光照不变 COCO2 2供应减少供应减少（4 4）光照不变）光照不变 COCO2 2不足不足充足充足（4 4）光照不变）光照不变 COCO2 2供应不变供应不变 有机物运输受阻有机物运输受阻3 3影响光合作用的因素及其影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用相关原理在生产实践中的应用
5、 叶龄叶龄 OAOA段：段：ABAB段：段：BCBC段：段：幼叶幼叶，随幼叶的不断生，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断提高光合作用速率不断提高 壮叶壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。于稳定状态，光合速率也基本稳定。老叶老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。破坏，光合速率也随之下降。应用：应用：农作物、果树管理后期农作物、果树管理后期适当摘除老叶、适当摘除老叶
6、、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，可降低其细胞呼，可降低其细胞呼吸消耗有机物。吸消耗有机物。3 3影响光合作用的因素及其影响光合作用的因素及其相关原理在生产实践中的应用相关原理在生产实践中的应用 单因子变量对光合作用的影响单因子变量对光合作用的影响 光合作用强度表示方法光合作用强度表示方法1 1、单位时间单位时间内光合作用产生有机物（糖）的内光合作用产生有机物（糖）的 数量（即植物重量或有机物的增加量）。数量（即植物重量或有机物的增加量）。2 2、单位时间单位时间内光合作用吸收内光合作用吸收C0C02 2的量的量(或实验或实验 容器内容器内COCO2 2减少量减少量)。3 3
7、、单位时间单位时间内光合作用放出内光合作用放出0 02 2的量的量(或实验容或实验容 器内器内0 02 2增加量增加量)。单因子变量对光合作用的影响单因子变量对光合作用的影响 光照时间：光照时间：光照强度：光照强度：光质：光质：时间越长，产生的光合产物越多时间越长，产生的光合产物越多在一定光照强度范围内，增加在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。光照强度可提高光合作用速率。11光照光照实验假设实验假设实验步骤实验步骤实验结果实验结果实验结论实验结论在一定范围内随光照强度的增强，在一定范围内随光照强度的增强，光合作用强度也增强光合作用强度也增强案例：案例：探究光照强弱对光合作用强
8、度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响实验假设实验假设实验步骤实验步骤取生长旺盛的绿叶，用打孔器取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片打出小圆片3030片。片。将小圆形叶片置于注射器内，将小圆形叶片置于注射器内，抽拉出小圆形叶片内的气体，抽拉出小圆形叶片内的气体，重复几次。重复几次。叶叶圆圆片片实验假设实验假设实验步骤实验步骤将气体逸出的小圆形叶片，放入将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处黑暗处盛有清水的盛有清水的烧杯中待用。烧杯中待用。取取3 3只小烧杯只小烧杯(培养皿培养皿)，分别倒入，分别倒入20mL20mL富含富含COCO2 2的的清水。清水。分别向分别向3 3只小烧杯中各放入只小烧杯
9、中各放入1010片小圆形叶片，然后片小圆形叶片，然后分别对这分别对这3 3个实验装置进行强、中、弱三种光照。个实验装置进行强、中、弱三种光照。实验假设实验假设实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm观察并记录同一时间段内各实验装置观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片中小圆形叶片浮起的数量浮起的数量。实验假设实验假设实验步骤实验步骤30cm30cm60cm60cm90cm90cm实验结果实验结果实验结论实验结论A A中上浮叶圆片最多，其次是中上浮叶圆片最多，其次是B B，C C中最少。中最少。光合作用的强度受光照强度的影响，光合作用的强度受光照强度的影响，在在一定
10、光照强度范围内一定光照强度范围内，随光照强度升高，随光照强度升高光合作用速率逐渐增强。光合作用速率逐渐增强。光反应光反应光照强度光照强度光照强度光照强度光光合合速速率率0 0光强光强光强光强COCO2 2吸吸收收COCO2 2释释放放A A0 0B BC CNADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光照强度光照强度A A点：点：ABAB段：段：B B点：点：BCBC段：段：C C点：点：光照强度为光照强度为0 0时只进行时只进行细胞呼吸，释放细胞呼吸，释放C0C02 2量量代表此时的呼吸强度代表此时的呼吸强度 随光照强度增强，光随光照强度增强，
11、光合作用逐渐增强，合作用逐渐增强，C0C02 2的释放量逐渐减少的释放量逐渐减少,因因一部分用于光合作用一部分用于光合作用 光补偿点光补偿点,此时此时细胞呼吸释放的细胞呼吸释放的COCO2 2全部用于光全部用于光合作用，即合作用，即光合作用速率光合作用速率=细胞呼吸速率细胞呼吸速率 随光照强度不断增强，光合作用不断增强随光照强度不断增强，光合作用不断增强 光饱和点光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用光照强度达到一定值时，光合作用不再增强不再增强 净净光照强度光照强度净净真正光合速率净光合速率真正光合速率净光合速率+呼吸速率呼吸速率 光反应光反应光照强度光照强度光照强度光照强度光光合合速速率
12、率0 0光强光强光强光强COCO2 2吸吸收收COCO2 2释释放放A A0 0B BC C光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点NADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光反应光反应光照强度光照强度光照强度光照强度光光合合速速率率0 0光强光强光强光强COCO2 2吸吸收收COCO2 2释释放放A A0 0B BC C阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物光补偿点光补偿点光饱和点光饱和点NADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）从海的不同深度采集到从海的不同深度采集到4 4种类型的浮游植物种类型的浮游植物
13、（、和和），测定了每种类型的光），测定了每种类型的光合作用，如下图所示。在最深处采集到的是合作用，如下图所示。在最深处采集到的是哪种类型的浮游植物？哪种类型的浮游植物？光照强度光照强度光光合合速速率率光反应光反应光照强度光照强度据光照强度可制定据光照强度可制定的农作物增产措施的农作物增产措施光照强度光照强度NADPHNADPH、ATPATP暗反应暗反应 C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）(1)(1)白天：适当增强光照白天：适当增强光照(2)(2)阴雨天：适当补光阴雨天：适当补光(5)(5)种植时：种植时：合理密植合理密植(4)(4)间作套种时农作物的种类间作套种时农作物的种类 搭配，
14、林带树种的配置搭配，林带树种的配置 (3)(3)冬季温室栽培避免高温冬季温室栽培避免高温 过度密植减产的原因过度密植减产的原因从生理学角度看：从生理学角度看：过度密植使得植物下半部的叶片受到的光过度密植使得植物下半部的叶片受到的光照强度照强度过弱过弱（小于光补偿点），（小于光补偿点），使这部分使这部分叶片叶片光合作用强度小于呼吸作用强度光合作用强度小于呼吸作用强度造成造成大量消耗有机物导致农作物减产。大量消耗有机物导致农作物减产。光的性质光的性质白光白光 红光、蓝紫光红光、蓝紫光 绿光绿光温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：无色透明无色透明绿色植物生理实验的安全灯颜色：
15、绿色植物生理实验的安全灯颜色：绿色绿色水域植物水域植物（藻类藻类水深水深）的垂直分布：的垂直分布：绿藻绿藻红藻红藻褐藻褐藻22光照面积光照面积 OAOA段：段：A A点：点：OBOB段：段：BCBC段：段：OCOC段：段：随叶面积的不断增大，随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大光合作用实际量不断增大 光合作用面积的饱和点光合作用面积的饱和点 随叶面积的增大，光合随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下很多叶被遮挡，光照强度在光补偿点以下 干物质量随光合作用增强而增加干物质量随光合作用增强而增加 随叶面积的不断增加，干物质积累量不
16、断降低随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低 随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加 22光照面积光照面积 应用：应用：适当间苗、修剪适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶片所封行过早，使中下层叶片所受的光照往往在受的光照往往在光补偿点以光补偿点以下下，白白消耗有机物，造成，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。不必要的浪费。C C3 3的生成的生成COCO2 2浓度浓度暗反应暗反应C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光光合合速速率率0 0COCO2 2浓度浓度A AB B3CO3CO2 2浓度浓度A A点：
17、点：ABAB段：段：B B点：点：进行光合作用所需进行光合作用所需COCO2 2的最低浓度的最低浓度 在在一定范围内一定范围内，随，随C0C02 2浓度的提高，植物的浓度的提高，植物的光合速率加快光合速率加快 表示表示C0C02 2的饱和点，的饱和点，COCO2 2超过该浓度，光合速率超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。达到最大不再提高。C C3 3的生成的生成COCO2 2浓度浓度暗反应暗反应C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光光合合速速率率0 0COCO2 2浓度浓度A AB BCOCO2 2饱和点饱和点COCO2 2补偿点？补偿点？C C3 3的生成的生成COCO2 2浓度浓
18、度暗反应暗反应C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）光光合合速速率率0 0COCO2 2浓度浓度A AB B思考：思考：1 1、在温度适宜、在温度适宜、COCO2 2含量超过含量超过B B点对点对应的浓度的条件下，如何进一步提高应的浓度的条件下，如何进一步提高光合效率？光合效率？2 2、若光照充足、温度适宜，造成、若光照充足、温度适宜，造成B B点点的原因是什么？的原因是什么？3 3、若再绘另一光照更弱条件下的该若再绘另一光照更弱条件下的该曲线，则图中曲线，则图中A A点向什么方向移动点向什么方向移动。3CO3CO2 2浓度浓度3CO2浓度浓度应用：农作物增产措施应用：农作物增产措施（2
19、 2）温室栽培，晴天适当增加）温室栽培，晴天适当增加 COCO2 2浓度浓度施有机肥（农家肥）施有机肥（农家肥）施用施用NHNH4 4HCOHCO3 3肥料肥料（1 1）合理密植使农田通风良好）合理密植使农田通风良好 “正其行，通其风正其行，通其风”光光合合速速率率0 0COCO2 2浓度浓度A AB BCOCO2 2发生器发生器 4 H2OH H+的生成的生成H H2 2O O暗反应暗反应C C3 3还原还原（CHCH2 20 0）NADPHNADPH的生成的生成 含水量含水量1 1、光合作用的原料；、光合作用的原料；2 2、植物体内各种生化、植物体内各种生化 反应的介质；反应的介质；3 3
20、、影响气孔的开闭。、影响气孔的开闭。应用：应用：根据作物需水规律根据作物需水规律合理灌溉；合理灌溉；预防干旱洪涝预防干旱洪涝OAOA段：段：在一定范围内，水在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快越充足，光合作用速率越快 5 5 矿质元素矿质元素 矿质元素矿质元素矿质元素直接或间接矿质元素直接或间接影响光合作用。如可影响光合作用。如可促进叶片面积增大，促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，作为酶的激活剂等，提高光合作用速率。提高光合作用速率。应用：应用：根据作物的需肥规律，根据作物的需肥规律，适时、适时、适量适量地增施肥料，可提高农作物产量。地增施肥料，可提高
21、农作物产量。66温度温度酶活性酶活性1 1、温度、温度NADPHNADPH、ATPATP生成量生成量暗反应暗反应（CHCH2 20 0）生成量生成量光反应光反应主主次次2 2、温度是、温度是影响气孔开闭影响气孔开闭的因素之一的因素之一66温度温度应用：应用：农作物增产措施农作物增产措施晴天：晴天：白天适当升温，晚上适当白天适当升温，晚上适当 降温以保持较高的昼夜温差降温以保持较高的昼夜温差连续阴雨天：连续阴雨天：白天和晚上均降温白天和晚上均降温1 1、适时播种；、适时播种；2 2、温室栽培：、温室栽培：3 3、防止、防止“午休午休”现象现象多因子对光合作用速率的影响多因子对光合作用速率的影响P
22、 P点：点：Q Q点：点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高随该因子的不断加强，光合速率不断提高 横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法示中的其他因子的方法 多因子对光合作用速率的影响多因子对光合作用速率的影响温室栽培时，在一定温室栽培时，在一定光照强度光照强度下，白天适当提高下，白天适当提高温度温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加增加光合酶的活性，提高光
23、合速率，也可同时适当充加C0C02 2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和光照强度和C0C02 2浓度以提高光合速率。总之，可根据具体浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，情况，通过通过增加光照强度增加光照强度，调节温度调节温度或或增加增加COCO2 2浓度浓度来充来充分分提高光合速率提高光合速率，以达到，以达到增产增产的目的的目的 硝化细菌硝化细菌2NH2NH3 3+3O3O2 22HNO2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2硝化细菌硝化细菌2HNO2HNO3
24、3+能量能量CO2+H2O（CH2O）+O2硝化细菌硝化细菌化能合成作用化能合成作用四、化能合成作用四、化能合成作用硫细菌、铁细菌硫细菌、铁细菌硫细菌：硫细菌：能够氧化能够氧化H2S，并把并把S累积在体内；若环境中缺少累积在体内；若环境中缺少H2S，它们就把体内的它们就把体内的S氧化成氧化成H2SO4。2 H2S+O22 H2O+S+能量能量2S+3O2+2H2O2 H2SO4+能量能量硫细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物。硫细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物。CO2+H2O（CH2O）+O2 硫细菌硫细菌铁细菌：铁细菌：是能氧化硫酸亚铁的一类细菌是能氧化硫酸亚铁的一类细菌4F
25、eSO4+2H2SO4+O22Fe2（SO4）3+2H2O+能量能量铁细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物铁细菌能利用上述反应中释放的能量来合成有机物CO2+H2O（CH2O）+O2 铁细菌铁细菌相同相同不同（物质）不同（物质）实例实例异养异养生物生物自养自养生物生物都都能能合成物质合成物质储存能量储存能量无机物无机物有机物有机物人、动物、人、动物、真菌、大多真菌、大多数细菌数细菌有机物有机物有机物有机物能否能否将无机将无机物合成物合成有机物有机物绿色植物绿色植物硝化细菌硝化细菌硫细菌、硫细菌、铁细菌等铁细菌等1 1、异养生物与自养生物比较、异养生物与自养生物比较 2 2、化能合成作用与光合作用比较、化能合成作用与光合作用比较 3 3、同化作用、异化作用与新陈代谢类型、同化作用、异化作用与新陈代谢类型 3 3、同化作用、异化作用与新陈代谢类型、同化作用、异化作用与新陈代谢类型