光合作用的原理和应用

1、二二 光合作用的原理和应用光合作用的原理和应用亚里斯多德：植物体营养物质都是从土壤中获得。亚里斯多德：植物体营养物质都是从土壤中获得。光合作用的探究历程光合作用的探究历程结论：水分是结论：水分是植物建造自身植物建造自身的原料。的原料。16481648年年海尔蒙特海尔蒙特栽培的柳栽培的柳树实验树实验一段时间后一段时间后一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验年普利斯特利实验普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气。结论：植物可以更新空气。英国普里斯特利的实验英国普里斯特利的实验有时实验失败有时实验失败得到相反结论：绿色植物也能使空气变污浊。得到相反结论：绿色植物也能使空气变污浊。

2、1779 1779年，荷兰英格豪斯重复了普里斯特利年，荷兰英格豪斯重复了普里斯特利的实验的实验 500500多次。多次。结论：只有在阳光照射下才能成功，只有绿叶才能更结论：只有在阳光照射下才能成功，只有绿叶才能更 新污浊的空气。新污浊的空气。1785年，由于发现了空气的组成，人们年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。吸收的是二氧化碳。光能去哪里了呢？光能去哪里了呢？ 1845年，德国科年，德国科学家梅耶根据学家梅耶根据能量转能量转化与守恒定律化与守恒定律明确指明确指出，植物在进行光合出，植物在进行光合作用时，把作用时

3、，把光能光能转换转换成成化学能化学能储存起来。储存起来。1864年萨克斯的实验光能转化成化学能，贮存光能转化成化学能，贮存于什么物质中呢？于什么物质中呢？一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光（置于暗处几小时）（置于暗处几小时）思考：为什么要在暗处放置几小时？思考：为什么要在暗处放置几小时？为什么一半曝光，一半遮光呢？为什么一半曝光，一半遮光呢？ 一半遮光一半遮光 另一半曝光另一半曝光 脱色脱色 碘蒸气碘蒸气 脱色脱色 碘蒸气碘蒸气 遮光的一半不变色遮光的一半不变色 曝光的一半呈曝光的一半呈深蓝色深蓝色 结论：光合作用中产生了淀粉（糖类）。结论：光合作用中产生了淀粉（糖类）。18801880年，美国

4、恩格尔曼的实验年，美国恩格尔曼的实验结论：氧由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所。结论：氧由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所。水绵的临时水装片水绵的临时水装片在没有空气的环境里在没有空气的环境里黑暗中黑暗中 光照中光照中带状叶绿体螺旋排列带状叶绿体螺旋排列19391939年，美国鲁宾和卡门的实验年，美国鲁宾和卡门的实验结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。光合作用释放的光合作用释放的O2是来自气体是来自气体CO2还是还是H2O？同位素标记法同位素标记法AB 20世纪世纪40年代，年代，美国卡尔文用美国卡尔文用14CO2供小球藻进行光合作供小球

5、藻进行光合作用，最终探明了用，最终探明了CO2中碳在光合作用中转中碳在光合作用中转化成有机物中碳的途化成有机物中碳的途径，称径，称卡尔文循环卡尔文循环。光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？年代年代科学家科学家结论结论17711771普利斯特利普利斯特利植物可以更新空气植物可以更新空气17791779英格豪斯英格豪斯只有只有在光照下在光照下只有绿叶才可以更只有绿叶才可以更新空气新空气18451845R.R.梅耶梅耶植物在光合作用时植物在光合作用时把光能转变成把光能转变成了化学能了化学能储存起来储存起来18641864萨克斯萨克斯绿色叶片光合作用绿色叶片光合作用产生淀粉产生淀粉18801880恩

6、格尔曼恩格尔曼氧氧由叶绿体释放出来，由叶绿体释放出来，叶绿体叶绿体是是光合作用的场所光合作用的场所19391939鲁宾鲁宾 卡门卡门光合作用释放的光合作用释放的氧氧来自来自水水2020世纪世纪4040代代卡尔文卡尔文光合产物中有机物的光合产物中有机物的碳碳来自来自COCO2 2光合作用探索历程光合作用探索历程原料：原料：产物：产物：条件：条件：场所：场所：CO2、H2O糖类，糖类，O2光光叶绿体叶绿体这些内容你能一个化学反应式来表示吗？光合作用的总反应式光合作用的总反应式CO2 + H2O （CH2O）+ O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用的过程光合作用的过程ATPATP光能光能H H2 2O

7、OO O2 2H HADP+PiADP+PiCOCO2 22C2C3 3C C5 5( (CHCH2 2O O) )叶绿体叶绿体中的色素中的色素强的还原剂强的还原剂供氢供氢酶酶供能供能多种酶多种酶的催化的催化固定固定酶酶光合作用过程的图解光合作用过程的图解光反应阶段光反应阶段（基粒）（基粒）暗反应阶段暗反应阶段（叶绿体基质）（叶绿体基质）还原还原光能光能活跃的化学能活跃的化学能有机物中有机物中稳定的化学能稳定的化学能比较项目比较项目光反应光反应暗反应暗反应区区别别反应条件反应条件反应场所反应场所物质变化物质变化能量变化能量变化联联 系系光光 色素色素 酶酶H ATP H ATP 多种酶多种酶基

8、粒囊状结构薄膜基粒囊状结构薄膜叶绿体基质叶绿体基质 水的光解水的光解H H2 2O HO H O O2 2 ATP ATP的生成的生成 ADPADPPiPi能量能量ATPATPC C3 3(CO(CO2 2) )的还原的还原COCO2 2的固定的固定 CO CO2 2C C5 52C2C3 3光能光能活跃化学能活跃化学能活跃化学能活跃化学能 稳定化学能稳定化学能光反应为暗反应提供还原剂光反应为暗反应提供还原剂HH和和ATPATP，暗反应也促进光反应的进行。暗反应也促进光反应的进行。C C5 5C C3 3 (CH(CH2 2O) O) ATPATPHH 光合作用是植物体、一切生物生命活光合作用

9、是植物体、一切生物生命活动的基础，动的基础，光反应和暗反应光反应和暗反应是一个整体，是一个整体，二者紧密联系、二者紧密联系、相互影响相互影响、相互促进相互促进。1.1.自然界中生物生命活动所需有机物和能量的自然界中生物生命活动所需有机物和能量的来源是来源是 。光合作用的意义光合作用的意义 光合作用，实现了物质转变和能量转变。光合作用，实现了物质转变和能量转变。是生物界最基本的新陈代谢。是生物界最基本的新陈代谢。2.大气中大气中 O2含量约含量约 21% 左右，左右，CO2 含量约含量约 0.03 % 左右。为什么大气中的左右。为什么大气中的 O2 和和 CO2 含量能维持相对稳定呢？含量能维持

10、相对稳定呢？自动净化器自动净化器3.3.光合作用在地球上生物的漫长进化过程中有光合作用在地球上生物的漫长进化过程中有 什么作用？什么作用？ 蓝藻类生物光合放氧，使有氧呼吸的生物蓝藻类生物光合放氧，使有氧呼吸的生物得以发生和发展。得以发生和发展。形成臭氧层，保护地球上的水生生物登陆。形成臭氧层，保护地球上的水生生物登陆。化能合成作用 细菌利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用化能合成作用。 除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。光合作用原理的运用光合作用原理的运用 植物自身因素植物自身因素 环境因素对光合作用的影响环

11、境因素对光合作用的影响1）光照）光照2）温度）温度3）二氧化碳浓度）二氧化碳浓度4）水分）水分5）矿质元素）矿质元素 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。光补偿点、光饱和点光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物 1.影响光合作用效率的因素光照强度一天的时间一天的时间光合作用效率光合作用效率O光照强度光照强度12 1311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514轮作：延长光合作用时间轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：间种、合理密植： 增加光合作用面积增加光合作用面积合理利用光能光光合合作作用用速速率率CO2浓度浓

12、度2.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律规律: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CO2的浓度的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。定。光合作用是在酶的催化下进行的，温度直光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在接影响酶的活性。一般植物在10103535下正常进行光合作用。下正常进行光合作用。 3. 3.影响光合作用的因素影响光合作用的因素温温度度应用：应用： 增加昼夜温差增加昼夜温差NN：P P：K K：MgMg： 4. 4.影响光合作用的因素影响光合作用的因素矿质营养矿质营养延长光合

13、作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积增加光能利用率增加光能利用率提高光合作用效率提高光合作用效率控制光照强弱控制光照强弱控制光质控制光质控制温度控制温度控制控制COCO2 2供应供应控制必需矿质元素供应控制必需矿质元素供应控制控制H H2 2O O供应供应提高复种指数（轮作）提高复种指数（轮作）温室中人工光照温室中人工光照合理密植合理密植间作套种间作套种通风透光通风透光在温室中施有机肥，在温室中施有机肥，使用使用COCO2 2发生器发生器阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物应用应用提高农作物产量的措施提高农作物产量的措施红光和蓝紫光红光和蓝紫光适时适量施肥适时适量施肥合理灌溉合

14、理灌溉保持昼夜温差保持昼夜温差（光饱和点）（光饱和点）（光补偿点）（光补偿点）光照强度光照强度ABCO2的吸收值的吸收值CO2的释放值的释放值光照强度的影响光照强度的影响黑暗中呼吸作用强度黑暗中呼吸作用强度净净光合速率光合速率总光合速率总光合速率真正真正( (总总) )光合速率光合速率 = = 表观表观( (净净) )光合速率光合速率 + + 呼吸速率呼吸速率光照强度光照强度AB（光补偿点）（光补偿点）（光饱和点）（光饱和点）CO2的吸收值的吸收值CO2的释放值的释放值光照强度的影响光照强度的影响温度，温度，CO2光合作用结构光合作用结构 一般情况下一般情况下，光照强度达到，光照强度达到B B点后，限制光合速点后，限制光合速率的主要原因有哪些？率的主要原因有哪些？ 10 2010 5 0 510 5 0 5- -放出放出吸收吸收 O O2 2(mg/dm(mg/dm2 2h)h)光照强度光照强度 (klx(klx) )叶片光合速率与光照强度的关系叶片光合速率与光照强度的关系 A AB BC CD D1.1.对植物而言对植物而言, ,光照光照越强越好吗越强越好吗? ?2.2.在此图上在此图上, ,你能画你能画出胡椒光合速率的出胡椒光合速率的大致曲线吗大致曲线吗? ?CC水稻叶片的光合作用速率与空气中水稻叶片的光合作