光合作用过程

光合作用的原理和应用燃烧的蜡烛不易熄灭1771年英国的普利斯特利(J·Priestley)小鼠不易窒息死亡实验证实：植物可更新蜡烛燃烧或小鼠呼吸而变污浊的空气。*要使实验更有说服力，还应设置几组实验？蜡烛很快熄灭小鼠很快死亡为什么？普利斯特利的实验有时成功，有时却失败？当时有人重复普利斯特利的实验，却得到完全相反结论:植物与动物一样能使空气变污浊。蜡烛燃烧时间更短蜡烛燃烧时间变长1779年，荷兰英格豪斯500多次植物更新空气实验结果发现:普利斯特利实验只有在阳光照射下才能成功;1864年，德国萨克斯——检测淀粉实验将一盆栽植物放于暗处一昼夜，用黑纸将某叶片的一半从上下两面遮盖起来，然后移到光下几小时。变蓝(含淀粉)不变蓝(不含淀粉)实验成功证明了光合作用产物中有淀粉物理学与生物学发展？放射性同位素标记法：科学家通过追踪放射性同位素标记化合物，可弄清化学反应详细过程的方法。放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。同位素：质子数相同，中子数不同的同一类原子的总称。1940年,美国鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)光合作用释放氧到底来自H2O，还是来自CO2呢？设计实验探究：光合作用释放的氧到底来自H2O，还是来自CO2呢？H2OCO2氧的同位素O18H2O18CO218提供的材料：小球藻悬液CO218O2C18O2O2H218OH2O光照射下的小球藻悬液鲁宾和卡门的同位素示踪实验P106练习6实验证明:光合作用所释放的氧气全部来自水1948年美国卡尔文用同位素14C标记CO2追踪光合作用过程中碳元素的行踪，进一步了解了光合作用中复杂的化学反应二、光合作用的概念指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。厂房动力原料产物叶绿体光能二氧化碳水有机物氧气范围

场所

动力

原料

产物——绿色植物——叶绿体——光能——二氧化碳和水——

储存着能量的有机物和氧气光能叶绿体CO2+H2O

（CH2O）+O2实质:合成有机物,储存能量光合作用：指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O光能叶绿体光合作用产生葡萄糖的反应式三、光合作用的过程光反应暗反应划分依据：反应过程是否需要光能H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP酶光、色素、叶绿体内的类囊体膜上水的光解：2H2O4[H]+O2光能（还原剂）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶（1）光反应阶段条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中[H]CO2（CH2O）五碳化合物C5

CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原

基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi

＋ADPATP[H]2、暗反应多种酶、[H]、ATP

场所条件物质变化能量变化叶绿体基质中（1）CO2的固定:CO2+C5→2C3（2）三碳的还原2C3+[H]+ATP→（CH2O）+C5ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能

光反应为暗反应提供了[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi。暗反应光反应项目联系能量转换物质变化条件部位ATP→有机物中稳定的化学能多种酶、ATP、[H]、CO2叶绿体基质中CO2+C52C3酶[H]ATP2C3（CH2O）酶①CO2的固定：②C3的还原：光能→ATP中活跃的化学能光、色素、酶、水叶绿体基粒囊状膜上②ATP的合成：

ADP+Pi+能量ATP酶①水的光解：

2H2O4[H]+O2光光光合作用光反应与暗反应的区别

联系比较光反应、暗反应光反应阶段暗反应阶段条件场所物质变化能量变化光、色素、酶（不需光）酶、[H]、ATP叶绿体类囊体膜叶绿体基质中水的光解；ATP的生成CO2的固定；C3的还原

ATP中活跃化学能光能ATP中活跃化学能有机物中稳定化学能光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。产物和原料的对应关系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的转移途径：碳的转移途径：光能ATP中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能CO2C3（CH2O）光合作用的全过程叶绿体中的色素供氢酶供能还原多种酶参加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2H2OO2水在光下分解[H]光反应过程暗反应过程光能1、将置于阳光下的盆栽植物移至黑暗处，则细胞内三碳化合物与葡萄糖的生成量的变化是（）A、C3增加，葡萄糖减少B、C3与葡萄糖都减少C、C3与葡萄糖都增加D、C3突然减少，葡萄糖突然增加色素分子光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24[NADPH]（CH2O）CO2吸收能固定酶多种酶还原酶2、炎热夏季的上午10：00至正午12：00，植物光合作用强度减弱，在这一时间段内，叶绿体中的[H]、C3、C5的含量变化是A、降低、升高、降低B、降低、降低、升高C、升高、降低、升高D、升高、升高、降低色素分子光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24[NADPH]CO2吸收能固定酶多种酶还原酶（CH2O）（1）植物由强光环境转移到弱光环境时：C3含量变化：______C5含量变化:______直接影响的过程:______上升下降光反应下降上升暗反应（2）降低CO2浓度时:C3含量变化：______C5含量变化:______直接影响的过程:______光能色素分子C52C3ADP+PiATP2H2OO2NADPHCO2吸收能固定酶多种酶还原酶（CH2O）ATP和【H】三碳分子五碳糖类突然停止光照突然增加光照突然停止CO2供应突然增加CO2供应下降下降下降下降下降下降下降下降上升上升上升上升上升上升上升上升异养生物：不能直接利用无机物制造有机物，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，并储存能量的一类生物。自养生物：能够直接从外界摄取无机物转变成自身有机物，并储存能量的一类生物。（如：动物,真菌，绝大多数细菌）（如：大多数植物、化能合成细菌）化能自养类型：硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等NH3+O2→HNO2+能量HNO2+O2→HNO3+能量CO2+H2O→(CH2O)+O2四、化能合成作用：原理：还原CO2所需要的ATP和[H]是通过氧化无机物NH4+、NO2-、H2S、H2、Fe2+等而获得的。影响光合作用强弱的因素１．内部因素２．外部因素叶绿体与线粒体之间的气体交换a:叶绿体向外界释放的O2b:叶绿体从外界吸收的CO2c:叶绿体为自身呼吸提供的O2d:叶绿体为自身光合作用提供的CO2e:线粒体向外界释放的CO2光合作用速率=呼吸作用速率光合作用速率>呼吸作用速率光合作用速率<呼吸作用速率f:线粒体从外界吸收的O2只有c、da、b、c、de、f、c、d只进行呼吸作用只有e、f呼吸作用速率：单位时间有机物消耗的量

单位时间氧气的消耗量

单位时间二氧化碳产生量净光合作用速率：（单位时间、单位叶面积）

从外界吸收的CO2量

向外界释放的O2量

积累的有机物量1、总(真正)光合作用=净（表观）光合作用+呼吸作用；

2、(光合作用)制造的有机物=合成的有机物=积累的有机物+消耗的有机物(呼吸作用)；

3、叶绿体固定的CO2=光合作用所需要的CO2=从外界吸收的CO2+呼吸释放的CO2；4、叶绿体产生的O2=向外界释放的O2+呼吸消耗的O2这里有几个关键的生物量你要搞清楚：１．内部因素影响光合作用的因素同一植物在不同部位的叶片同一植物在不同的生长发育阶段植物种类不同光合强度不同叶龄曲线分析：OA段为幼叶，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，光合作用速率不断增加。AB段为壮叶，叶片的面积、叶绿体的叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。BE段为老叶，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，都是根据其原理，降低其细胞呼吸消耗有机物。叶龄对光合作用的影响在一定的范围内，作物的产量随叶面积指数的增大而提高。当叶面积增加到一定的限度后，呼吸作用加强，净产量反而下降。

干物质量BC叶面积指数:单位土地面积上植物的总叶面积２．外部因素原料6CO2+12H2O*光能叶绿体C6H12O6+6H2O+6O*2条件产物原料光、CO2浓度、温度、水、必需矿质元素等影响光合作用的主要外部因素①.光质(光的波长)1.光照对光合作用的影响单色光中红光﹥蓝紫光﹥绿光②光照时间：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。③光照强度：植物在蓝紫光下生长，光合产物中脂肪和蛋白质含量升高，红光下，光合产物糖类较多。0吸收量光照强度ABCB：光补偿点：CO2光合作用和呼吸作用达到平衡时的光照强度，或者光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放CO2的量释放量CO2①A点：光照强度为零，只有呼吸作用③光照强度0吸收量光照强度ABCC：光饱和点CO2光合速率最大时的最小光照强度。释放量CO2净光合作用0吸收量光照强度ABCCO2释放量CO2A点：当光照强度为0的时候，只进行呼吸作用A~B：有光照，但是强度比较弱，光合作用速率<呼吸作用速率B~C:随光照强度逐渐增强，光合作用速率越来越强光合作用速率>呼吸作用速率C点之后：随光照强度的增大，光合作用速率保持稳定影响因素不再是光照强度，是二氧化碳浓度、温度等影响因素主要是光照强度总光合作用=净光合作用+呼吸作用消耗真正光合速率=表观（净）光合速率（二氧化碳吸收量）+呼吸速率光合作用的有关计算C〖例〗将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度

。（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是

mg。（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）

。

相等24.5减少〖例〗将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：

在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg黑暗时的，呼吸作用速率：8mg/h给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg光照下，净光合作用速率：36mg/h光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg光照下，真正光合作用速率：合成的葡萄糖30mg/h（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度

。

解析：光照下题干未提及呼吸作用，但是提及了真正光合作用和净光合作用，我们知道：真正光=净光+呼呼吸作用强度若用CO2表示，则呼吸作用释放的CO2=真正光合作用固定的CO2—净光合作用从外界吸收的CO2真正光合作用固定的CO2=44mg/h6CO2---------C6H12O66*44180?30呼吸作用提供的=8mg/h从外界吸收的CO2=36mg/h（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是

mg。6CO2---------C6H12O66*44180

36？解析：题干中告诉我们净光合作用速率，根据化学反应方程式（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化是（填增加或减少）

。6CO2---------C6H12O66*44180

？？解析：一昼夜24小时，一天的时间，植物体内的有机物含量变化与光合作用合成有机物、呼吸作用消耗有机物有关，一天内有机物含量变化=4h合成量—24h消耗量=4h合成量—（4h光下消耗量+20h暗消耗量）=4h光下净积累量—20h黑暗消耗量5．将某一绿色植物放置在密封的玻璃容器中，给予充足的光照时，容器内二氧化碳的含量每小时减少440mg；放在黑暗中的时候，容器内二氧化碳含量每小时增加88mg1）在上述光照条件下，这株植物每小时制造mg葡萄糖

(2)在上述光照条件下，这株植物每小时积累

mg葡萄糖.

360300O2CO2CO2O26．在一个密封的容器中，放置一株绿色植物，将这个装置放在黑暗处1h，在恒定温度、标准大气压下，测得容器中的二氧化碳增加了22.4L。再将装置放在充足光照条件下1h，同样条件下，测得二氧化碳减少了56L。请回答：（1）这株植物在光下1h，通过光合作用总共合成葡萄糖

g。（2）这株植物在光下1h，能够积累有机物

g。（3）假设一昼夜中，有10h的充分光照，其余时间处于完全黑暗中，而全天温度不变，这株植物能积累

g有机物。

105753300吸收量光照强度A1B1C1B：光补偿点C：光饱和点CO2阳生植物阴生植物阳生植物的光补偿点和光饱和点大于阴生植物的光补偿点和光饱和点。A2B2C2释放量CO2在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳生植物。

在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。下图为四种植物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）在不同光照条件下光合作用速率的曲线，其中最适合在阴蔽条件下生长的植物是（）A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．ⅣⅠⅡⅢⅣ光照强度光合作用速度D点评：由于Ⅳ曲线代表的植物光饱和点较低光合速率光强阴生苔藓阴生草木阳生草木小麦玉米高粱各种植物的光合速率应用：注重阴、阳生植物间作套种阳生植物，如松、杉、小麦、玉米、水稻等。阴生植物，如人参、三七和大多数蕨类植物。间作：在一块地上，同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物套种：是在一种作物生长的后期，种上另一种作物，其共同生长的时间短利用光照对光合作用的影响在生产上的应用1.注重阴、阳生植物间作套种2.一年之内轮作,延长光合作用时间3.通过合理密植,增加光合作用面积4.温室大棚,使用无色透明玻璃5.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡.CO2浓度在生产上的应用对光合作用的影响外因⑴温室：①燃烧植物桔杆；②使用二氧化碳发生器；③与猪舍鸡舍鸭棚连通。⑵温室与大田：①确保良好通风；②增施有机肥料；③深施“碳铵”。CO2是光合作用的原料.CO2浓度0CO2的含量光合作用的强度BC大气中二氧化碳浓度0.03%二氧化碳浓度降低到0.005%则不能进行光合作用a—b:b—c:c—d:d—e:acbdeCO2的补偿点CO2的饱和点b点c点CO2太低，农作物消耗光合产物；随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。CO2浓度对光合作用的关系补充例在相同光照和温度条件下，空气中CO2含量与植物光合产量（有机物积累量）的关系如图所示。理论上某种C3植物能更有效地利用CO2，使光合产量高于m点的选项是A．若a点在a2，b点在b2时B．若a点在a1，b点在b1时C．若a点在a2，b点在b1时D．若a点在a1，b点在b2时D

解析：本题是2004年北京《理综》试题，主要考查的知识点是光合作用，其中能力考查主要是《考试大纲》中的分析综合能力，还有就是获取信息能力。题干中“理论上某种C3植物能更有效地利用CO2”的提示，是解题的重要依据。a1点比a点的CO2浓度低，a2点比a点的CO2浓度高，所以能从a1点开始进行光合作用的情况下，要比从a点和a2点开始进行光合作用的光合产量高。当b点在b2时，也就是说CO2浓度提高了，光合作用仍旧能够继续提高（饱和点右移）。所以D项“若a点在a1，b点在b2时”其他条件不变，能够利用CO2的范围超过a点到b点，此时的光合产量必然超过m点。而A、B、C三项利用CO2的范围均是等于或小于a点到b点，所以光合产量不会超过m点。本题属于中等偏上难度，答案为D。

光合作用强度O时间：盛夏A

710121418水在生产上的应用对光合作用的影响外因预防干旱合理灌溉1.水是光合作用的原料2.水是体内各种化学反应的介质3.水还影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体水A点的含义是：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，CO2供应不足光合速率下降例2：例：下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析回答：1．为什么7～10时的光合作用强度不断增强？2．为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？3．为什么14～17时的光合作用强度不断下降？1．7～10时的光照不断增强，所以光合作用强度不断增强。2．12时左右的温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化碳供应减少，所以光合作用强度明显减弱。3．14～17时的光照不断减弱，所以光合作用强度不断减弱。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。

t1t2t3t4温度在生产上的应用对光合作用的影响外因1.适时播种2.温室栽培时,白天适当提高温度,晚上适当降温.温度会直接影响酶的活性.（主要是影响暗反应）温度A.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等D例2：以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是叶绿体CO2的吸收量答案还一样吗？（不定项）ABC变式1:

图甲、乙、丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量：⑴若甲图所示曲线为阴生植物，则阳生植物曲线与此相比较C点___移，A点____移⑵由乙图知，40℃时，植物体_

_(能/不能)显示生长现象；而5℃时状态可用甲图中____点表示⑶用玻璃大棚种植蔬菜时，应选择光强为____（“A/B/C”）、温度为____℃，及____颜色_____的玻璃。右下不能BC25无透明例7：综合练习合理施肥1.N元素2.P元素3.K元素4.Mg元素必需矿质元素在生产上的应用对光合作用的影响外因酶（蛋白质）、叶绿素、ATP、NADPH等的组成成分。ATP、NADPH等的组成成分可维持叶绿体膜的结构和功能对光合作用产物（如糖类）的合成和运输有重要作用叶绿素的重要组成成分矿质元素多变量坐标图分析注意：（1）P点光照强度较低，光合作用强度低，不同的二氧化碳浓度在此点的光合速率几乎相等。（2）Q点光照强度适宜且相同条件下，光合速率随二氧化碳浓度升高而升高，但不能认为此点是三种浓度下的饱和点，况且三个浓度的饱和点不同。在Q点升高二氧化碳浓度可提高光合速率。光照强度限制外界因素受二氧化碳浓度限制注意：（1）P点光照强度较低，光合作用强度低，不同的温度在此点的光合速率几乎相等。（2）Q点光照强度适宜且相同条件下，光合速率随温度升高而升高，但不能认为此点是三种温度下的饱和点，况且三个温度的饱和点不同。在Q点升高温度可提高光合速率。光照强度限制外界因素受温度限制注意：（1）在相同光照条件下，随二氧化碳浓度（或温度）升高，光合速率升