光合作用原理的应用

第4节能量之源——光与光合作用第3课时光合作用原理的应用1、有氧呼吸过程线粒体细胞质基质C6H12O6

酶少量能量4[H]2丙酮酸(C3H4O3)第一阶段细胞质基质酶6H2O6CO2

少量能量20[H]6O2

6O2

大量能量酶12H2O第二阶段:线粒体基质第三阶段:线粒体内膜有氧呼吸的三个阶段葡萄糖的初步分解C6H12O6酶2C3H4O3（丙酮酸）

+4[H]+少量能量

（2ATP）

场所：细胞质基质①丙酮酸彻底分解酶6CO2+20[H]+少量能量（2ATP）

场所：线粒体基质②2C3H4O3+6H2O（丙酮酸）[H]的氧化酶12H2O+

大量能量（34ATP）场所：线粒体内膜③24[H]+6O2①主要场所：线粒体总反应式：

C6H12O6+6H2O+

6O26CO2+12H2O+能量（2870KJ)

酶有氧呼吸小结（38molATP）热能（1709kJ）(1161kJ)ATP2、无氧呼吸过程细胞质基质C6H12O6

酶少量能量4[H]2丙酮酸(2C3H4O3)第一阶段细胞质基质酶酶(C2H5OH)2酒精+2CO2

(C3H6O3)2乳酸第二阶段细胞质基质无氧呼吸总反应式C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)+少量能量C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量酶例：高等动物、乳酸菌、植物的某些器官（块茎、块根、玉米胚）例：大多数植物、酵母菌61.08kJATP热能散失3.光合作用的过程光反应阶段暗反应阶段co22c3H2O 水在光下分解C5ATPADP+Pi酶供能[H]供氢O2

固定还原基质中多种酶参加催化(CH2O)+H2O[蛋白质,脂肪]酶色素2H2O→4[H]+O2+Pi+光能ATP酶ADP水的光解：ATP的合成

：暗反应

2C3+[H](CH2O)+C5酶ATP

CO2+C5→2C3酶总结：CO2的固定:C3的还原：

光反应CO2+H2O*（CH2O）+O2*叶绿体光能产物中氧原子、碳原子和氢原子的来源？6CO2+12H2O*C6H12O6+6H2O+6O2*光能叶绿体（1）（2）光合作用完整反应式(计算式)及元素来龙去脉积极思维呼吸作用反应式：有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O1、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④水的光解⑤三碳化合物被还原A.④③②⑤①B.④②③⑤①C.③②④①⑤D.③④②①⑤2、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（）A.三碳化合物B.五碳化合物C.[Ｈ]

D.O2

ＤＢ3、与光合作用光反应有关的是（）①H2O②ATP③ADP④CO2A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④A5.某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（）

A、CO2

叶绿体ATPB、CO2

叶绿素ATPC、CO2

乙醇糖类

D、CO2

三碳化合物糖类D4.将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是()A.上升；下降；上升B.下降；上升；下降C.下降；上升；上升D.上升；下降；下降C讨论：条件变化时，各种物质合成量的动态变化。条件C3C5[H]和ATP(CH2O)合成量停止光照，CO2不变突然光照，CO2不变光照不变停止CO2供应光照不变，CO2增加光照不变，CO2不变，（CH2O）运输受阻增加减少减少或没有减少或没有减少增加增加增加减少增加减少或没有增加增加减少减少增加增加减少增加减少光照由强到弱，CO2供应不变光照由弱到强，CO2供应不变光照不变，CO2由不足到充足光照不变，CO2由充足到不足1.当光合作用条件不利时，O2和（CH2O）产生量一定减少2.C5和C3含量变化相反，C5、[H]、ATP变化一致植物在光照下单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。可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。1、光合作用强度概念2、影响光合作用强度的因素植物自身因素(植物种类、不同生长阶段、酶的种类和数量、叶面积指数、叶龄)环境因素：光（强度、光质、时间长短）、温度、水分、CO2浓度、矿质元素光合作用原理的应用3、光合作用速率（光合速率）单位时间、单位叶面积吸收的CO2的量或放出O2的量，称为光合作用速率，简称为光合速率一般测定光合速率的结果实际上是光合作用减去呼吸作用的差数，称为表观光合速率或净光合速率。即（净）光合速率+呼吸速率=总（真正）光合速率。一般通过吸收的CO2的量或放出O2的量来测定。(一)光照强度(二)二氧化碳的供应(三)温度(五)矿质元素浓度(四)水实验探究：环境因素对光合作用强度的影响BC光照强度0植物吸收CO2量B：C：释放CO2量光合作用消耗的CO2=呼吸作用释放的CO2量光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加光补偿点光饱和点AA：只有呼吸作用（一）光照强度CB光照强度光合速率0吸收

CO2CO2释放A净光合作用真正光合作用呼吸作用真正光合作用=

净光合作用+呼吸作用(植物制造有机物）(植物积累有机物）AB光照强度0吸收CO2C2C1abcA点：黑暗时，只进行细胞呼吸CO2O2AB段：弱光下，光合作用小于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2B点：光补偿点，光合作用等于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2BC1段：强光下，光合作用大于细胞呼吸AB光照强度0吸收CO2C2C1abcO2CO2CO2O2O2O2光合作用实际产O2量=实测的O2释放量+呼吸作用耗O2量光合作用实际CO2消耗量=实测的CO2消耗量+呼吸作用CO2释放量光合作用生产的葡萄糖=呼吸作用消耗的+积累(实测)的葡萄糖CO2CO2光强度AB（光补偿点）（光饱和点）CO2的吸收量CO2的释放量光照强度的影响温度，CO2

一般情况下，光强度达到B点后，限制光合速率的主要原因有哪些？（二）CO2的浓度ABCCO2的含量有机物积累1.作物需要良好的通风，使大量空气通过叶面，使光合作用正常进行。

《齐民要术》记载：“正其行，通其风”。应用2.温室可采用二氧化碳发生器或多施用农家肥的方法。（三）温度30温度光合速率010204050适当提高昼夜温差保证有机物的积累（四）矿质元素的供应（1）N：是各种酶以及ATP的重要组成成分。（2）P：是叶绿体膜和ATP的重要组成成分。（3）Mg：叶绿素的重要组成成分。（五）水水是光合作用的原料，当植物体内水分供应不足，或因植物的蒸腾作用过于旺盛，植物根系水分供应不上时，植物叶片上的气孔就会关闭，以减少水分的散失。气孔关闭，外界空气中的CO2就不能进入叶片内部，固定不到CO2就不能形成C3，暗反应受阻，光合作用下降。这是在炎热的夏季中午光合作用下降的主要原因。日变化：在一天中由于光照和温度在发生变化，在一天中的光合速率也在发生变化。如图（5）。该图夏天的一个晴天。放出CO2的量BADCFEHGI吸收CO2的量图（5）12：006：0018：00时间放出CO2的量BADCFEHGI吸收CO2的量图（5）12：006：0018：00时间1、AB段：2、BC段：3、C点：植物在晚上只进行呼吸作用，放出CO2最多。表示放出的CO2多于吸收的CO2，即呼吸作用大于光合作用。光合作用吸收的CO2等于呼吸作用放出的CO2。4、CD段：5、DE段：光照增强光合作用增强，光合作用吸收的CO2大于呼吸作用放出的CO2。温度升高，蒸腾作用增强，气孔关闭，CO2供应不足，而影响暗反应的速率。在E点出现最严重的“午休”现象。6、EF段：7、FH段：放出CO2的量BADCFEHGI吸收CO2的量图（5）12：006：0018：00时间温度逐渐降低，光合速率逐渐恢复。随着光照减弱，光合作用逐渐下降。应用：南方夏季日照强，作物“午休”会更普遍一些，在生产上应适时灌溉或选用抗旱品种，以缓和“午休”现象，增强光合能力。

5.光合作用原理的应用（1）影响光合作用的因素光照、CO2、温度、水、N、Mg等元素（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3、适当提高CO2浓度4、白天适当提高温度，晚上适当降温5、适当增加植物体内的含水量6、适当增加N、Mg等元素的含量2、合理密植能够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的合成作用例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌6.化能合成作用2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物异养生物：不能直接利用无机物制成有机物，只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并储存了能量的一类生物色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶（CH2O）、H2OCO2吸收光解能固定还原酶光反应暗反应

光合作用的过程[糖类、氨基酸,脂肪]若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用:甲:一直光照10分钟;乙:光照5秒,黑暗5秒,持续20分钟,则光合作用制造的有机物:甲小于乙(暗反应时间长)

3.上图是在盛夏的某一晴天，一昼夜中某植物对CO2的吸收和释放状况的示意图。亲据图回答问题：

1、图中15—17段段CO2吸收量逐渐减少是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，以至光反应产生的＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿逐渐减少，从而影响了暗反应＿＿＿＿＿＿＿，使＿＿＿＿＿＿＿化合物数量减少，影响了CO2固定。

光照强度逐步减弱ATP还原氢C3的还原五碳1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______和____________;形成的________和__________提供给暗反应。2.光合作用的实质是：把______和_______转变为有机物，把_______转变成_______,贮藏在有机物中。3.在光合作用中，葡萄糖是在________中形成的，氧气是在_________中形成的，ATP是在_______中形成的，CO2是在_______固定的。水的光解形成ATP[H]ATPCO2H2O光能化学能暗反应光反应光反应暗反应练一练4．在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：(1)图中物质A是__________(C3化合物、C5化合物)。(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是__________________，将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是__________________。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低)，其原因是_______________________。解析(1)CO2浓度降低时，C3化合物产生减少而消耗继续，故C3化合物的浓度降低，所以物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情况下，1molCO2与1molC5化合物结合形成2molC3化合物，即C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗量减少，故C5化合物的浓度升高。(3)CO2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物[H]和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的[H]和ATP引起暗反应中C5化合物的浓度又逐渐降低，而C3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应减弱，需要的[H]和ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。答案(1)C3化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累(3)高(4)低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和[H]少下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：①图中A是______,B是_______,它来自于______的分解。②图中C是_______，它被传递到叶绿体的______部位，用于____________________。③图中D是____，在叶绿体中合成D所需的能量来自______④图中G________,F是___