生物光合作用的原理和應用新人教必修

1、會計學1生物生物 光合作用的原理和應用新人教必修光合作用的原理和應用新人教必修1.1.光合作用的過程光合作用的過程光反應階段光反應階段暗反應階段暗反應階段CO2+C52C3酶酶2C3(CH2O)+C5酶酶2C3CO2固固 定定C5多種酶多種酶催化催化(CH2O)還還 原原1 12 2O O2 2ATP酶酶ADP+PiADP+Pi葉綠體中的葉綠體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+ +供能供能供氫供氫2H2O 光解光解4e+4H+O2ADP+Pi+電能電能酶酶ATP酶酶NADP+2e+H+NADPHATPADP+

2、PiNADPHNADP+基?；；|基質（2 2）光合作用總反應式）光合作用總反應式（3 3）光反應、暗反應的關系）光反應、暗反應的關系光反應光反應暗反應暗反應條條 件件場場 所所物質變化物質變化能量變化能量變化產產 物物原原 料料速速 度度聯聯 系系 光、色素、酶光、色素、酶 HH、ATPATP、多種酶、多種酶基粒（類囊體的薄膜）基粒（類囊體的薄膜） 基基 質質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化合物的還原化合物的還原 3. ATP3. ATP水解水解光能光能 ATPATP中活躍中活躍 ATP

3、ATP中活躍的化學能中活躍的化學能的化學能的化學能 有機物中穩(wěn)定的化學能有機物中穩(wěn)定的化學能 ATP、H、O2 （CH2O）、）、ADP、Pi等等H2O CO2快，以微秒計?？?，以微秒計。 較緩慢。較緩慢。光反應為暗反應提供了光反應為暗反應提供了HH和和ATPATP，暗反應為光反應，暗反應為光反應提供提供ADPADP、PiPi和和NADPNADP+ +，且暗反應是光反應的繼續(xù)。，且暗反應是光反應的繼續(xù)。2 2、試分析光照、試分析光照、COCO2 2濃度驟變對植物細胞內濃度驟變對植物細胞內 C C3 3、C C5 5、HH、ATPATP、（、（CHCH2 2O O）合成量影響）合成量影響 短時間

4、短時間 相對含量相對含量（1 1）光照強）光照強弱弱 COCO2 2供應不變供應不變（2 2）光照弱）光照弱強強 COCO2 2供應不變供應不變2 2、試分析光照、試分析光照、COCO2 2濃度驟變對植物細胞內濃度驟變對植物細胞內 C C3 3、C C5 5、HH、ATPATP、C C6 6H H1212O O6 6合成量影響合成量影響 （3 3）光照不變）光照不變 COCO2 2供應減少供應減少（4 4）光照不變）光照不變 COCO2 2不足不足充足充足（4 4）光照不變）光照不變 COCO2 2供應不變供應不變 有機物運輸受阻有機物運輸受阻3 3影響光合作用的因素及其影響光合作用的因素及其

5、相關原理在生產實踐中的應用相關原理在生產實踐中的應用 葉齡葉齡 OAOA段：段：ABAB段：段：BCBC段：段：幼葉幼葉，隨幼葉的不斷生，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，長，葉面積不斷增大，葉內葉綠體不斷增多，葉內葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷提高光合作用速率不斷提高 壯葉壯葉，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處，葉片的面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率也基本穩(wěn)定。 老葉老葉，隨著葉齡的增加，葉片內葉綠素被，隨著葉齡的增加，葉片內葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。破壞，光合速率也隨之下降。 應用：應用：農作物、果

6、樹管理后期農作物、果樹管理后期適當摘除老葉適當摘除老葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉、殘葉及莖葉蔬菜及時換新葉，可降低其細，可降低其細胞呼吸消耗有機物。胞呼吸消耗有機物。 3 3影響光合作用的因素及其影響光合作用的因素及其相關原理在生產實踐中的應用相關原理在生產實踐中的應用 單因子變量對光合作用的影響單因子變量對光合作用的影響 光合作用強度表示方法光合作用強度表示方法1 1、單位時間單位時間內光合作用產生有機物（糖）的內光合作用產生有機物（糖）的 數量（即植物重量或有機物的增加量）。數量（即植物重量或有機物的增加量）。2 2、單位時間單位時間內光合作用吸收內光合作用吸收C0C02 2的量的量( (

7、或實驗或實驗 容器內容器內COCO2 2減少量減少量) )。3 3、單位時間單位時間內光合作用放出內光合作用放出0 02 2的量的量( (或實驗容或實驗容 器內器內0 02 2增加量增加量) )。單因子變量對光合作用的影響單因子變量對光合作用的影響 光照時間：光照時間：光照強度：光照強度： 光質：光質：時間越長，產生的光合產物越多時間越長，產生的光合產物越多在一定光照強度范圍內，增加在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。光照強度可提高光合作用速率。11光照光照實驗假設實驗假設實驗步驟實驗步驟實驗結果實驗結果實驗結論實驗結論在一定范圍內隨光照強度的增強，在一定范圍內隨光照強度的增

8、強，光合作用強度也增強光合作用強度也增強案例：案例：探究光照強弱對光合作用強度的影響探究光照強弱對光合作用強度的影響實驗假設實驗假設實驗步驟實驗步驟取生長旺盛的綠葉，用打孔器取生長旺盛的綠葉，用打孔器 打出小圓片打出小圓片3030片。片。將小圓形葉片置于注射器內，將小圓形葉片置于注射器內， 抽拉出小圓形葉片內的氣體，抽拉出小圓形葉片內的氣體， 重復幾次。重復幾次。葉葉圓圓片片實驗假設實驗假設實驗步驟實驗步驟將氣體逸出的小圓形葉片，放入將氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處黑暗處盛有清水盛有清水的燒杯中待用。的燒杯中待用。取取3 3只小燒杯只小燒杯( (培養(yǎng)皿培養(yǎng)皿) )，分別倒入，分別倒入20mL

9、20mL富含富含COCO2 2的的清水。清水。分別向分別向3 3只小燒杯中各放入只小燒杯中各放入1010片小圓形葉片，然后片小圓形葉片，然后分別對這分別對這3 3個實驗裝置進行強、中、弱三種光照。個實驗裝置進行強、中、弱三種光照。實驗假設實驗假設實驗步驟實驗步驟30cm30cm60cm60cm90cm90cm觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置觀察并記錄同一時間段內各實驗裝置中小圓形葉中小圓形葉片浮起的數量片浮起的數量。實驗假設實驗假設實驗步驟實驗步驟30cm30cm60cm60cm90cm90cm實驗結果實驗結果實驗結論實驗結論A A中上浮葉圓片最多，其次是中上浮葉圓片最多，其次是B B，C C

10、中最少。中最少。光合作用的強度受光照強度的影響，光合作用的強度受光照強度的影響，在在一定光照強度范圍內一定光照強度范圍內，隨光照強度升高，隨光照強度升高光合作用速率逐漸增強。光合作用速率逐漸增強。光反應光反應光照強度光照強度光合速率光合速率0 0光強光強光強光強COCO2 2吸吸收收COCO2 2釋釋放放A A0 0B BC CNADPHNADPH、ATPATP暗反應暗反應 C C3 3還原還原（CHCH2 20 0）光照強度光照強度A A點：點：ABAB段：段：B B點：點：BCBC段：段：C C點：點：光照強度為光照強度為0 0時只進行時只進行細胞呼吸，釋放細胞呼吸，釋放C0C02 2量量

11、代表此時的呼吸強度代表此時的呼吸強度 隨光照強度增強，光隨光照強度增強，光合作用逐漸增強，合作用逐漸增強，C0C02 2的釋放量逐漸減少的釋放量逐漸減少, ,因因一部分用于光合作用一部分用于光合作用 光補償點光補償點, ,此時此時細胞呼吸釋放的細胞呼吸釋放的COCO2 2全部用于全部用于光合作用，即光合作用，即光合作用速率光合作用速率= =細胞呼吸速率細胞呼吸速率 隨光照強度不斷增強，光合作用不斷增強隨光照強度不斷增強，光合作用不斷增強 光飽和點光飽和點, ,光照強度達到一定值時，光合作用光照強度達到一定值時，光合作用不再增強不再增強 凈凈光照強度光照強度凈凈真正光合速率凈光合速率真正光合速率

12、凈光合速率+ +呼吸速率呼吸速率 光反應光反應光照強度光照強度光合速率光合速率0 0光強光強光強光強COCO2 2吸吸收收COCO2 2釋釋放放A A0 0B BC C光補償點光補償點光飽和點光飽和點NADPHNADPH、ATPATP暗反應暗反應 C C3 3還原還原（CHCH2 20 0）光反應光反應光照強度光照強度光合速率光合速率0 0光強光強光強光強COCO2 2吸吸收收COCO2 2釋釋放放A A0 0B BC C陽生植物陽生植物陰生植物陰生植物光補償點光補償點光飽和點光飽和點NADPHNADPH、ATPATP暗反應暗反應 C C3 3還原還原（CHCH2 20 0）從海的不同深度采集

13、到從海的不同深度采集到4 4種類型的浮游植物種類型的浮游植物（、和和），測定了每種類型的光），測定了每種類型的光合作用，如下圖所示。在最深處采集到的是合作用，如下圖所示。在最深處采集到的是哪種類型的浮游植物？哪種類型的浮游植物？ 光照強度光照強度光合速率光合速率光反應光反應光照強度光照強度據光照強度可制定據光照強度可制定的農作物增產措施的農作物增產措施NADPHNADPH、ATPATP暗反應暗反應 C C3 3還原還原（CHCH2 20 0）(1)(1)白天：適當增強光照白天：適當增強光照(2)(2)陰雨天：適當補光陰雨天：適當補光(5)(5)種植時：種植時： 合理密植合理密植(4)(4)間作

14、套種時農作物的種類間作套種時農作物的種類 搭配，林帶樹種的配置搭配，林帶樹種的配置 (3)(3)冬季溫室栽培避免高溫冬季溫室栽培避免高溫 過度密植減產的原因過度密植減產的原因從生理學角度看：從生理學角度看：過度密植使得植物下半部的葉片受到的過度密植使得植物下半部的葉片受到的光照強度光照強度過弱過弱（小于光補償點），（小于光補償點），使這使這部分葉片部分葉片光合作用強度小于呼吸作用強光合作用強度小于呼吸作用強度度造成大量消耗有機物導致農作物減產造成大量消耗有機物導致農作物減產。光的性質光的性質白光白光 紅光、藍紫光紅光、藍紫光 綠光綠光溫室大棚塑料薄膜的顏色最好是：溫室大棚塑料薄膜的顏色最好是：

15、無色透明無色透明綠色植物生理實驗的安全燈顏色：綠色植物生理實驗的安全燈顏色： 綠色綠色水域植物水域植物（藻類藻類水深水深）的垂直分布：的垂直分布：綠藻綠藻紅藻紅藻褐藻褐藻22光照面積光照面積 OAOA段：段：A A點：點：OBOB段：段：BCBC段：段：OCOC段：段：隨葉面積的不斷增大，隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大光合作用實際量不斷增大 光合作用面積的飽和點光合作用面積的飽和點 隨葉面積的增大，光合隨葉面積的增大，光合作用不再增強，原因是有作用不再增強，原因是有很多葉被遮擋，光照強度在光補償點以下很多葉被遮擋，光照強度在光補償點以下 干物質量隨光合作用增強而增加干物質量隨光合作

16、用增強而增加 隨葉面積的不斷增加，干物質積累量不斷降低隨葉面積的不斷增加，干物質積累量不斷降低 隨葉面積的不斷增加，呼吸量不斷增加隨葉面積的不斷增加，呼吸量不斷增加 22光照面積光照面積 應用：應用：適當間苗、修剪適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免徒長合理施肥、澆水，避免徒長。封行過早，使中下層葉片。封行過早，使中下層葉片所受的光照往往在所受的光照往往在光補償點光補償點以下以下，白白消耗有機物，造，白白消耗有機物，造成不必要的浪費。成不必要的浪費。 CC3 3的生成的生成COCO2 2濃度濃度暗反應暗反應C C3 3還原還原 （CHCH2 20 0）光合速率光合速率0 0COCO2 2濃度濃

17、度A AB B3CO3CO2 2濃度濃度A A點：點：ABAB段：段：B B點：點：進行光合作用所需進行光合作用所需COCO2 2的最低濃度的最低濃度 在在一定范圍內一定范圍內，隨，隨C0C02 2濃度的提高，植物的濃度的提高，植物的光合速率加快光合速率加快 表示表示C0C02 2的飽和點，的飽和點，COCO2 2超過該濃度，光合速率超過該濃度，光合速率達到最大不再提高。達到最大不再提高。 CC3 3的生成的生成COCO2 2濃度濃度暗反應暗反應C C3 3還原還原 （CHCH2 20 0）光合速率光合速率0 0COCO2 2濃度濃度A AB BCOCO2 2飽和點飽和點COCO2 2補償點？

18、補償點？CC3 3的生成的生成COCO2 2濃度濃度暗反應暗反應C C3 3還原還原 （CHCH2 20 0）光合速率光合速率0 0COCO2 2濃度濃度A AB B思考：思考：1 1、在溫度適宜、在溫度適宜、COCO2 2含量超過含量超過B B點對點對應的濃度的條件下，如何進一步提高應的濃度的條件下，如何進一步提高光合效率？光合效率？2 2、若光照充足、溫度適宜，造成、若光照充足、溫度適宜，造成B B點點的原因是什么？的原因是什么？3 3、若再繪另一光照更弱條件下的該若再繪另一光照更弱條件下的該曲線，則圖中曲線，則圖中A A點向什么方向移動點向什么方向移動。3CO3CO2 2濃度濃度應用：農

19、作物增產措施應用：農作物增產措施（2 2）溫室栽培，晴天適當增加）溫室栽培，晴天適當增加 COCO2 2濃度濃度施有機肥（農家肥）施有機肥（農家肥）施用施用NHNH4 4HCOHCO3 3肥料肥料（1 1）合理密植使農田通風良好）合理密植使農田通風良好 “正其行，通其風正其行，通其風” 光合速率光合速率0 0COCO2 2濃度濃度A AB BCOCO2 2發(fā)生器發(fā)生器 HH+ +的生成的生成H H2 2O O暗反應暗反應C C3 3還原還原（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、植物體內各種生化、植物體內各種生化

20、反應的介質；反應的介質；3 3、影響氣孔的開閉。、影響氣孔的開閉。應用：應用：根據作物需水規(guī)律根據作物需水規(guī)律合理灌溉；合理灌溉； 預防干旱洪澇預防干旱洪澇OAOA段：段：在一定范圍內，水在一定范圍內，水越充足，光合作用速率越快越充足，光合作用速率越快 礦質元素礦質元素礦質元素直接或間接礦質元素直接或間接影響光合作用。如可影響光合作用。如可促進葉片面積增大，促進葉片面積增大，提高酶的合成速率，提高酶的合成速率，作為酶的激活劑等，作為酶的激活劑等，提高光合作用速率。提高光合作用速率。 應用：應用：根據作物的需肥規(guī)律，根據作物的需肥規(guī)律，適時、適時、適量適量地增施肥料，可提高農作物產量。地增施肥料

21、，可提高農作物產量。 酶活性酶活性1 1、溫度、溫度NADPHNADPH、ATPATP生成量生成量暗反應暗反應（CHCH2 20 0）生成量生成量光反應光反應主主次次2 2、溫度是、溫度是影響氣孔開閉影響氣孔開閉的因素之一的因素之一應用：應用：農作物增產措施農作物增產措施晴天：晴天：白天適當升溫，晚上適當白天適當升溫，晚上適當 降溫以保持較高的晝夜溫差降溫以保持較高的晝夜溫差連續(xù)陰雨天：連續(xù)陰雨天：白天和晚上均降溫白天和晚上均降溫1 1、適時播種；、適時播種；2 2、溫室栽培：、溫室栽培：3 3、防止、防止“午休午休”現象現象多因子對光合作用速率的影響多因子對光合作用速率的影響P P點：點：Q

22、 Q點：點：限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子，限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因子，隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高隨該因子的不斷加強，光合速率不斷提高 橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取適當提高圖因子，若要提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法示中的其他因子的方法 多因子對光合作用速率的影響多因子對光合作用速率的影響溫室栽培時，在一定溫室栽培時，在一定光照強度光照強度下，白天適當提高下，白天適當提高溫度溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當充加增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同

23、時適當充加C0C02 2，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加，進一步提高光合速率。當溫度適宜時，可適當增加光照強度和光照強度和C0C02 2濃度以提高光合速率?？傊?，可根據具體濃度以提高光合速率?？傊筛鶕唧w情況，情況，通過通過增加光照強度增加光照強度，調節(jié)溫度調節(jié)溫度或或增加增加COCO2 2濃度濃度來充來充分分提高光合速率提高光合速率，以達到，以達到增產增產的目的的目的 2NH2NH3 3+3O3O2 22HNO2HNO2 2+2H+2H2 2O+O+能量能量硝化細菌硝化細菌2HNO2HNO2 2+O+O2 2硝化細菌硝化細菌2HNO2HNO3 3+ +能量能量CO2+H2O

24、（CH2O） +O2硝化細菌硝化細菌化能合成作用化能合成作用四、化能合成作用四、化能合成作用硫細菌：硫細菌：能夠氧化能夠氧化H2S，并把，并把S累積在體內；若環(huán)境中缺少累積在體內；若環(huán)境中缺少H2S，它們就把體內的，它們就把體內的S氧化成氧化成H2SO4。2 H2S+ O22 H2O+S+能量能量2S+3O2+ 2H2O2 H2SO4+能量能量硫細菌能利用上述反應中釋放的能量來合成有機物。硫細菌能利用上述反應中釋放的能量來合成有機物。CO2+H2O（CH2O） +O2 硫細菌硫細菌鐵細菌：鐵細菌：是能氧化硫酸亞鐵的一類細菌是能氧化硫酸亞鐵的一類細菌4FeSO4+2H2SO4+O22Fe2（SO

25、4）3+2H2O+能量能量鐵細菌能利用上述反應中釋放的能量來合成有機物鐵細菌能利用上述反應中釋放的能量來合成有機物CO2+H2O（CH2O） +O2 鐵細菌鐵細菌相同相同不同（物質）不同（物質）實例實例異養(yǎng)異養(yǎng)生物生物自養(yǎng)自養(yǎng)生物生物都能都能合成物質合成物質儲存能量儲存能量無機物無機物有機物有機物人、動物、人、動物、真菌、大多真菌、大多數細菌數細菌有機物有機物有機物有機物能否能否將無機將無機物合成物合成有機物有機物綠色植物綠色植物硝化細菌硝化細菌硫細菌、硫細菌、鐵細菌等鐵細菌等1 1、異養(yǎng)生物與自養(yǎng)生物比較、異養(yǎng)生物與自養(yǎng)生物比較 2 2、化能合成作用與光合作用比較、化能合成作用與光合作用比較

26、 3 3、同化作用、異化作用與新陳代謝類型、同化作用、異化作用與新陳代謝類型 3 3、同化作用、異化作用與新陳代謝類型、同化作用、異化作用與新陳代謝類型 2 2、試分析光照、試分析光照、COCO2 2濃度驟變對植物細胞內濃度驟變對植物細胞內 C C3 3、C C5 5、HH、ATPATP、（、（CHCH2 2O O）合成量影響）合成量影響 短時間短時間 相對含量相對含量（1 1）光照強）光照強弱弱 COCO2 2供應不變供應不變（2 2）光照弱）光照弱強強 COCO2 2供應不變供應不變光反應光反應光照強度光照強度光合速率光合速率0 0光強光強光強光強COCO2 2吸吸收收COCO2 2釋釋放

27、放A A0 0B BC C陽生植物陽生植物陰生植物陰生植物光補償點光補償點光飽和點光飽和點NADPHNADPH、ATPATP暗反應暗反應 C C3 3還原還原（CHCH2 20 0）從海的不同深度采集到從海的不同深度采集到4 4種類型的浮游植物種類型的浮游植物（、和和），測定了每種類型的光），測定了每種類型的光合作用，如下圖所示。在最深處采集到的是合作用，如下圖所示。在最深處采集到的是哪種類型的浮游植物？哪種類型的浮游植物？ 光照強度光照強度光合速率光合速率22光照面積光照面積 OAOA段：段：A A點：點：OBOB段：段：BCBC段：段：OCOC段：段：隨葉面積的不斷增大，隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大光合作用實際量不斷增大 光合作用面積的飽和點光合作用面積的飽和點 隨葉面積的增大，光合隨葉面積的增大，光合作用不再增強，原因是有作用不再增強，原