生物：5.4.2《光合作用的原理和应用》课件(新人教版必修1).ppt

（三）光合作用的原理和应用 1.光合作用的过程 过程 光反应阶段 暗反应阶段 CO2+C52C3 酶 2C3(CH2O)+C5 酶 2C3CO2 固 定 C5 多种酶 催化 (CH2O) 还 原 1 2O2 ATP 酶 ADP+Pi 叶绿体中的 色素分子 光能 H2O 水在光下分解 供能 酶 NADPH NADP+ 供能 供氢 2H2O 光解 4e+4H+O2 ADP+Pi+电能 酶 ATP 酶 NADP+2e+H+NADPH ATPADP+Pi NADPHNADP+ 基粒 基质 （2）光合作用总反应式 （3）光反应、暗反应的关系 光反应暗反应 条 件 场 所 物质变化 能量变化 产 物 原 料 速 度 联 系 光、色素、酶 H、ATP、多种酶 基粒（类囊体的薄膜） 基 质 1. 水的光解 1. CO2的固定 2. H、ATP的合成 2. C3化合物的还原 3. ATP水解 光能 ATP中活跃 ATP中活跃的化学能 的化学能 有机物中稳定的化学能 ATP、H、O2 （CH2O）、ADP、Pi等 H2O CO2 快，以微秒计。 较缓慢。 光反应为暗反应提供了H和ATP，暗反应为光反应提 供ADP、Pi和NADP+，且暗反应是光反应的继续。 2、试分析光照、CO2浓度骤变对植物细胞内 C3、C5、H、ATP、（CH2O）合成量影响 短时间 相对含量 （1）光照强弱 CO2供应不变 （2）光照弱强 CO2供应不变 2、试分析光照、CO2浓度骤变对植物细胞内 C3、C5、H、ATP、C6H12O6合成量影响 （3）光照不变 CO2供应减少 （4）光照不变 CO2不足充足 （4）光照不变 CO2供应不变 有机物运输受阻 3影响光合作用的因素及其 相关原理在生产实践中的应用 叶龄 OA段： AB段： BC段： 幼叶，随幼叶的不断生 长，叶面积不断增大， 叶内叶绿体不断增多， 叶绿素含量不断增加， 光合作用速率不断提高 壮叶，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。 老叶，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。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、 残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，可降低其细胞呼 吸消耗有机物。 3影响光合作用的因素及其 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 光合作用强度表示方法 1、单位时间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）。 2、单位时间内光合作用吸收C02的量(或实验 容器内CO2减少量)。 3、单位时间内光合作用放出02的量(或实验容 器内02增加量)。 单因子变量对光合作用的影响 光照时间： 光照强度： 光质： 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 光照强度可提高光合作用速率。 1光照 实验假设 实验步骤 实验结果 实验结论 在一定范围内随光照强度的增强， 光合作用强度也增强 案例：探究光照强弱对光合作用强度的影响 实验假设 实验步骤 取生长旺盛的绿叶，用打孔器 打出小圆片30片。 将小圆形叶片置于注射器内， 抽拉出小圆形叶片内的气体， 重复几次。 叶 圆 片 实验假设 实验步骤 将气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的 烧杯中待用。 取3只小烧杯(培养皿)，分别倒入20mL富含CO2的 清水。 分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后 分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。 实验假设 实验步骤 30cm60cm 90cm 观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片 浮起的数量。 实验假设 实验步骤 30cm60cm 90cm 实验结果 实验结论 A中上浮叶圆片最多，其次是B，C中最少。 光合作用的强度受光照强度的影响，在 一定光照强度范围内，随光照强度升高 光合作用速率逐渐增强。 光反应光照强度 光照强度 光合速率 0光强 光强 CO2 吸 收 CO2 释 放 A 0 B C NADPH、ATP 暗反应 C3还原 （CH20） 光照强度 A点： AB段： B点： BC段： C点： 光照强度为0时只进行 细胞呼吸，释放C02量 代表此时的呼吸强度 随光照强度增强，光 合作用逐渐增强，C02 的释放量逐渐减少,因 一部分用于光合作用 光补偿点,此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光 合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率 随光照强度不断增强，光合作用不断增强 光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用 不再增强 净 光照强度 净 真正光合速率净光合速率+呼吸速率 光反应光照强度 光照强度 光合速率 0光强 光强 CO2 吸 收 CO2 释 放 A 0 B C 光补偿点 光饱和点 NADPH、ATP 暗反应 C3还原 （CH20） 光反应光照强度 光照强度 光合速率 0光强 光强 CO2 吸 收 CO2 释 放 A 0 B C 阳生植物 阴生植物 光补偿点 光饱和点 NADPH、ATP 暗反应 C3还原 （CH20） 从海的不同深度采集到4种类型的浮游植物 （、和），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 哪种类型的浮游植物？ 光照强度 光合速率 光反应光照强度 据光照强度可制定 的农作物增产措施 光照强度 NADPH、ATP暗反应 C3还原（CH20） (1)白天：适当增强光照 (2)阴雨天：适当补光 (5)种植时： 合理密植 (4)间作套种时农作物的种类 搭配，林带树种的配置 (3)冬季温室栽培避免高温 过度密植减产的原因 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 照强度过弱（小于光补偿点），使这部分 叶片光合作用强度小于呼吸作用强度造成 大量消耗有机物导致农作物减产。 光的性质 白光红光、蓝紫光 绿光 温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：无色透明 绿色植物生理实验的安全灯颜色： 绿色 水域植物（藻类水深）的垂直分布： 绿藻 红藻 褐藻 2光照面积 OA段： A点： OB段： BC段： OC段： 随叶面积的不断增大， 光合作用实际量不断增大 光合作用面积的饱和点 随叶面积的增大，光合 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 干物质量随光合作用增强而增加 随叶面积的不断增加，干物质积累量不断降低 随叶面积的不断增加，呼吸量不断增加 2光照面积 应用：适当间苗、修剪， 合理施肥、浇水，避免徒长 。封行过早，使中下层叶片 所受的光照往往在光补偿点 以下，白白消耗有机物，造 成不必要的浪费。 C3的生成 CO2浓度 暗反应C3还原 （CH20） 光合速率 0CO2浓度 A B 3CO2浓度 A点： AB段： B点： 进行光合作用所需 CO2的最低浓度 在一定范围内，随C02 浓度的提高，植物的 光合速率加快 表示C02的饱和点，CO2超过该浓度，光合速率 达到最大不再提高。 C3的生成 CO2浓度 暗反应C3还原 （CH20） 光合速率 0CO2浓度 A B CO2饱和点 CO2补偿点？ C3的生成 CO2浓度 暗反应C3还原 （CH20） 光合速率 0CO2浓度 A B思考： 1、在温度适宜、CO2含量超过B点对 应的浓度的条件下，如何进一步提高 光合效率？ 2、若光照充足、温度适宜，造成B点 的原因是什么？ 3、若再绘另一光照更弱条件下的该 曲线，则图中A点向什么方向移动。 3CO2浓度 3CO2浓度 应用：农作物增产措施 （2）温室栽培，晴天适当增加 CO2浓度 施有机肥（农家肥） 施用NH4HCO3肥料 （1）合理密植使农田通风良好 “正其行，通其风” 光合速率 0CO2浓度 A B CO2发生器 4 H2O H+的生成H2O暗反应C3还原（CH20）NADPH的生成 含水量 1、光合作用的原料； 2、植物体内各种生化 反应的介质； 3、影响气孔的开闭。 应用：根据作物需水规律合理灌溉； 预防干旱洪涝 OA段：在一定范围内，水 越充足，光合作用速率越快 5 矿质元素 矿质元素 矿质元素直接或间接 影响光合作用。如可 促进叶片面积增大， 提高酶的合成速率， 作为酶的激活剂等， 提高光合作用速率。 应用：根据作物的需肥规律，适时、 适量地增施肥料，可提高农作物产量。 6温度 酶活性1、温度NADPH、ATP生成量 暗反应 （CH20）生成量 光反应 主 次 2、温度是影响气孔开闭的因素之一 6温度 应用：农作物增产措施 晴天：白天适当升温，晚上适当 降温以保持较高的昼夜温差 连续阴雨天：白天和晚上均降温 1、适时播种； 2、温室栽培： 3、防止“午休”现象 多因子对光合作用速率的影响 P点： Q点： 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 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 示中的其他因子的方法 多因子对光合作用速率的影响 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度， 增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加 C02，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C02浓度以提高光合速率。总之，可根据具体 情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充 分提高光合速率，以达到增产的目的 硝化细菌 2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 硝化细菌 2HNO3+能量 CO2+H2O（CH2O） +O2 硝化细菌 化能合成作用 四、化能合成作用 硫细菌、铁细菌 硫细菌： 能够氧化H2S，并把S累积在体内；若环境中缺少 H2S，它们就把体内的S氧化成H2SO4。 2 H2S+ O22 H2O+S+能量 2S+3O2+ 2H2O2 H2SO4+能量 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 铁细菌： 是能氧化硫酸亚铁的一类细菌 4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2（SO4）3+2H2O+能量