光合作用(試講)

第五節(jié)光合作用光合作用的發(fā)現結論：水分是建造植物體的唯一原料1、赫爾蒙特實驗圖A圖B圖C圖D干燥土壤90.8kg小柳樹2.25kg只用純凈的雨水澆灌五年后柳樹長大土壤烘干后稱重實驗前實驗后變化土壤干重90.800kg90.743kg-0.057kg柳樹2.25kg76.70kg+74.75kg

2、普利斯特利實驗

2、普利斯特利實驗

綠色植物可以更新因小鼠呼吸或蠟燭燃燒而變濁的空氣1、這兩組實驗的現象是什么？

氧氣

單獨密封在玻璃罩的蠟燭很快熄滅、老鼠很快死去，與綠色植物一起的蠟燭暫時不會熄滅、老鼠會存活很長時間。2、普利斯特利實驗問答2、蠟燭燃燒和小白鼠呼吸需要的是什么氣體？3、這個實驗說明什么問題？3、1864薩克斯（德國）實驗結論：綠色葉片在光合作用中產生淀粉。

薩克斯實驗問答1．為什么對植物先進行暗處理？2．為什么讓葉片的一半曝光，另一半遮光呢？

答：為了將葉片內原有的淀粉運走耗盡。答：為了進行對照。使用：水綿好氧菌水綿結構4、恩吉爾曼實驗1880年，(美）4.恩吉爾曼實驗黑暗、無空氣環(huán)境極細光束照射完全暴光好氧菌只集中在葉綠體被光束照射到的地方好氧菌集中在葉綠體所有受光部位光束完全暴光極細光束照射恩吉爾曼實驗問答答：為了排除實驗前環(huán)境中光線和氧的影響，確保實驗的準確性。答：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。3．好氧細菌集中于葉綠體所有受光部位的周圍，這說明了什么問題呢？1．為什么選用黑暗并且沒有空氣的環(huán)境？2．為什么先用極細光束照射水綿，而后又讓水綿完全曝露在光下？答：先選極細光束，用好氧細菌檢測，能準確判斷水綿細胞中釋放氧的部位；而后用完全曝光的水綿與之做對照。

極細光束

均勻光照恩格爾曼實驗設計上有何巧妙之處?(1)選用水綿為實驗材料。不僅具有細長的帶狀葉綠體，便于觀察分析。

(2)將臨時裝片先放在黑暗且沒有空氣的環(huán)境中，排除了光線和氧氣的干擾。(3)選用了極細光束照射，并且選用好氧細菌檢測，從而能夠準確判斷出釋放氧的部位。(4)進行黑暗(局部光照)和曝光對比實驗，從而明確實驗結果完全是光照引起的。黑暗中光亮處

極細光束

均勻光照積極思維恩吉爾曼第二個實驗的結果分析：這一巧妙的實驗說明了什么？好氧型細菌水綿

用透過三棱鏡的光照射水綿臨時裝片，發(fā)現大量的好氧細菌聚集在紅光和藍光區(qū)域一、光合作用的概念范圍

場所

動力

原料

產物——綠色植物——葉綠體——光能——二氧化碳和水——

儲存著能量的有機物和氧氣光能葉綠體CO2+H2O

（CH2O）+O2實質:合成有機物,儲存能量C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O光能葉綠體光合作用產生葡萄糖的反應式

光合作用釋放的O2到底是來自H2O，還是CO2呢，還是兩者兼而有之？？光合作用？光H2OCO2(CH2O)O2

同位素標記法：放射性同位素可用于追蹤物質的運行和變化規(guī)律。用放射性同位素標記的化合物，化學性質不會改變。科學家通過追蹤放射性同位素標記的化合物，可以弄清化學反應的詳細過程。這種方法叫做同位素標記法。魯賓－卡門實驗魯賓－卡門實驗實驗組對照組向綠色植物提供H2O、

C18O2,釋放的氧是O2結論:光合作用釋放的氧全部來自水向綠色植物提供H218O、CO2,

釋放的氧是18O2

魯賓和卡門實驗三、光合作用的過程光反應暗反應劃分依據：反應過程是否需要光能H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP酶光、色素、葉綠體內的類囊體膜上水的光解：2H2O4[H]+O2光能（還原劑）ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能）ATP酶（1）光反應階段條件：場所：物質變化：能量變化：光能轉變?yōu)榛钴S的化學能貯存在ATP中[H]CO2（CH2O）

五碳化合物C5

CO2的固定三碳化合物2C3C3的還原

基質多種酶H2O類囊體膜酶Pi

＋ADPATP[H]2、暗反應多種酶、[H]、ATP

場所條件物質變化能量變化葉綠體基質中（1）CO2的固定（2）三碳的還原ATP中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能

光反應為暗反應提供了[H]和ATP；暗反應為光反應提供ADP和Pi。暗反應光反應項目聯系能量轉換物質變化條件部位ATP→有機物中穩(wěn)定的化學能多種酶、ATP、[H]、CO2葉綠體基質中CO2+C52C3酶[H]ATP2C3

（CH2O）酶①CO2的固定：②C3的還原：光能→ATP中活躍的化學能光、色素、酶、水葉綠體基粒囊狀膜上②ATP的合成：

ADP+Pi+能量ATP酶①水的光解：

2H2O4[H]+O2光光光合作用光反應與暗反應的區(qū)別產物和原料的對應關系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉移途徑：碳的轉移途徑：光能ATP中活躍的化學能(CH2O)中穩(wěn)定的化學能CO2C3（CH2O）1、用2H標記的H2O，追蹤光合作用中氫的轉移，最可能的途徑是A、H2O[NADPH]B、H2O[NADPH]C5C3(CH2O)C、H2O[NADPH]C3(CH2O)

D、H2O[NADPH]C5(CH2O)色素光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24[NADPH]CO2吸收光解能固定酶多種酶還原酶（CH2O）（CH2O）2、某科學家用含有14C的二氧化碳來追蹤光合作用中的碳原子，這種碳原子的轉移途徑是A、二氧化碳葉綠素ADPB、二氧化碳葉綠體ATPC、二氧化碳乙醇糖類D、二氧化碳三碳化合物糖類色素分子光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24[NADPH]CO2吸收能固定酶多種酶還原酶（CH2O）光合作用的全過程葉綠體中的色素供氫酶供能還原多種酶參加催化（CH2O）ADP+Pi酶ATP2C3C5固定CO2H2OO2水在光下分解[H]光反應過程暗反應過程光能光反應和暗反應之間的聯系：

光反應是暗反應的基礎，為暗反應提供【H】和ATP。光反應停止，暗反應也隨即終止。同時，如果暗反應受阻，光反應也會因產物積累而不能正常進行。3、將置于陽光下的盆栽植物移至黑暗處，則細胞內三碳化合物與葡萄糖的生成量的變化是（）A、C3

增加，葡萄糖減少B、C3

與葡萄糖都減少C、C3

與葡萄糖都增加D、C3

突然減少，葡萄糖突然增加色素分子光能C52C3ADP+PiATP2H2OO24[NADPH]（CH2O）CO2吸收能固定酶多種酶還原酶4、炎熱夏季的上午10：00至正午12：00，植物光合作用強度減弱，在這一時間段內，葉綠體中的[H]、C3、C5的含量變化是

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吸收能固定酶多種酶還原酶（CH2O）（1）植物由強光環(huán)境轉移到弱光環(huán)境時：

C3含量變化：______C5含量變化:______

直接影響的過程:______上升下降光反應下降上升暗反應（2）降低CO2濃度時:C3含量變化：______C5含量變化:______

直接影響的過程:______光能色素分子C52C3ADP+PiATP2H2OO24NADPHCO2吸收能固定酶多種酶還原酶（CH2O）ATP和【H】三碳分子五碳糖類突然停止光照突然增加光照突然停止CO2供應突然增加CO2供應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實驗:光合色素的提取和分離一、實驗原理:1、提取原理：色素能溶解在有機溶劑（95%的乙醇）中，使色素從生物組織中脫離出來。2、分離原理：各種色素都能溶解在層析液中，但溶解度不同。溶解度大的色素隨層析液在濾紙上擴散得快；溶解度小的色素隨層析液在濾紙上擴散得慢。二、實驗過程1、提取色素：取適量菠菜葉，加95%乙醇，再加少許二氧化硅和碳酸鈣，迅速研磨成勻漿。二氧化硅作用：碳酸鈣作用：研磨充分防止色素破壞2、過濾

在一小玻璃漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入漏斗中。收集濾液到一個試管中，及時用棉塞將試管中塞緊（防止揮發(fā)）。3、制備濾紙條并畫線畫線要細、直、齊，使色素帶平整、不重疊。鉛筆線畫鉛筆細線

濾紙條剪去兩角是為了在層析過程中,層析液同步到達濾液細線4、點樣：吸管吸取少量濾液，沿鉛筆畫的橫線均勻畫出一條細而直的濾液細線。待濾液干后再畫一次，共畫3—4次。重復畫幾次是使后來的色素帶清晰5、分離葉綠體中的色素層析液培養(yǎng)皿★濾液細線高于層析液：防止色素溶于層析液中，導致色素帶不清晰。

層析液沿著干燥的濾紙由下而上擴散，當擴散到細線時，色素便溶解在層析液中，并隨著層析液一起向上擴散，而不同的色素溶解不同，擴散速度也不同，所以將不同色素分離開。1、實驗結果分析色素種類色素顏色色素含量溶解度擴散速度胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b橙黃色黃色藍綠色黃綠色最少較少最多較多最高較高較低最低最快較快較慢最慢色素葉綠體基粒的類囊體的薄膜位置分類葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b葉黃素胡蘿卜素功能吸收傳遞轉化光能,用于光合作用含量占1/4含量占3/4(藍綠色）（黃綠色）（橙黃色）（黃色）葉綠體中的色素主要吸收紅光和藍紫光2、色素的吸收光譜葉綠體色素吸收可見的太陽光類胡蘿卜素主要吸收藍紫光葉綠素主要吸收紅光和藍紫光鞏固練習一株綠色植物在單位時間內，使光合作用產物最少的光照是A、紅橙光B、藍紫光C、綠光D、白光二氧化碳＋水太陽光能有機物（貯藏能量）＋氧氣葉綠體是所有生物的能量源泉（貯藏能量）20世紀40年代，卡爾文(M.Calvin)

用14C標記的CO2供小球藻實驗，追蹤檢測其放射性。探明CO2中的C的轉移途徑?？栁难h(huán)：CO2→C3→(CH2O)

光合作用是綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉變成儲存著能量的有機物，并且釋放氧的過程。光合作用的概念1.在光合作用實驗中，如果所用的水中有20%的水分子含18O，二氧化碳中有68%的二氧化碳分子含18O，那么，植物進行光合作用釋放的氧氣中，含18O的比例為（）A20%B13.6%C68%D88%2、將一棵重約0.2kg的柳樹，栽培于肥沃的土壤中，兩年后連根挖出，稱其干重達11kg，增加的這個10余kg，主要來源于

A、土壤中的礦質元素

B、土壤中的水

C、大氣中的O2D、大氣中的CO2

從植物細胞中提取葉綠體，放入含有ADP、磷酸鹽以及氫的載體等物質的溶液中，按圖示控制條件進行光合作用的有關實驗并不斷測定有機物的合成量，用此數據繪成曲線圖如下，請你用已學的光合作用知識根據曲線各段特點回答：（1）ab段由于缺乏CO2，使光合作用過程中的

不能進行，因此無有機物生成。

（2）bc段在提供了CO2之后，由于ab段已積累了大量的

，所以有機物能快速合成。

（3）cd段在無光照條件下，由于光合作用過程中的

無法進行，無法繼續(xù)提供

又由于ab段所積累的物質

的原因，使有機物的合成逐漸下降至0。暗反應[H]和ATP光反應新的[H]和ATP被逐漸用完

有機物生成量時間有光照無CO2無光照有CO2abcd能力提高題：光反應為暗反應提供了[H]和ATP；暗反應為光反應提供ADP和Pi。暗反應光反應項目聯系能量轉換物質變化條件部位ATP→有機物中穩(wěn)定的化學能多種酶、ATP、[H]、CO2葉綠體基質中CO2+C52C3酶[H]ATP2C3

（CH2O）酶①CO2的固定：②C3的還原：光能→ATP中活躍的化學能光、色素、酶、水葉綠體基粒囊狀膜上②ATP的合成：

ADP+Pi+能量ATP酶①水的光解：

2H2O4[H]+O2光光光合作用光反應與暗反應的區(qū)別影響光合作用強弱的因素１．內部因素２．外部因素

光合速率或光合速度：是衡量光合作用強弱的指標。其的大小可用單位時間、單位葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量表示,亦可用單位時間、單位葉面積所積累的干物質量表示。光合作用強度1、總光合作用=凈光合作用+呼吸作用；

2、(光合作用)制造的有機物=合成的有機物=積累的有機物+消耗的有機物(呼吸作用)；

3、葉綠體固定的CO2=光合作用所需要的CO2=從外界吸收的CO2+呼吸釋放的CO2；

這里有幾個關鍵的生物量你要搞清楚：

１．內部因素影響光合作用的因素同一植物在不同部位的葉片同一植物在不同的生長發(fā)育階段植物種類不同光合強度不同葉齡葉齡在生產上的應用對光合作用的影響內因

作物后期,適當摘除老葉、殘葉，降低呼吸。1.幼葉不斷生長,葉綠體(素)不斷增加,光合速率不斷加快；2.老葉葉綠體破壞,光合速率減慢。ABC葉齡光合作用強度O葉齡對光合作用的影響

在一定的范圍內，作物的產量隨葉面積指數的增大而提高。當葉面積增加到一定的限度后，呼吸作用加強，凈產量反而下降。

干物質量BC葉面積指數:單位土地面積上植物的總葉面積２．外部因素原料6CO2+12H2O*光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O*2條件產物原料光、CO2濃度、溫度、水、必需礦質元素等影響光合作用的主要外部因素①.光質(光的波長)1.光照對光合作用的影響復色(白色)光﹥紅光﹥藍紫光﹥綠光②光照時間：時間越長，產生的光合產物越多在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率。③光照強度：0吸收量光照強度ABCB：光補償點：C：光飽和點CO2②

B：光補償點：光合作用和呼吸作用達到平衡時的光照強度，或者光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用釋放CO2的量③C：光飽和點：光合速率最大時的光照強度。釋放量CO2①A點：光照強度為零，只有呼吸作用主要受光反應產物的限制主要受暗反應酶活性和CO2濃度限制③光照強度總光合作用凈光合作用總光合作用=凈光合作用+呼吸作用消耗真正光合速率=表觀光合速率（實測二氧化碳吸收量）+呼吸速率光合作用的有關計算在光照條件下，人們測得的CO2吸收量是指植物從外界環(huán)境吸收的CO2總量，叫表觀光合速率。C〖例〗將某一綠色植物置于密閉的玻璃容器內，在一定條件下不給光照，CO2的含量每小時增加8mg，給予充足光照后，容器內CO2的含量每小時減少36mg，若上述光照條件下光合作用每小時能產生葡萄糖30mg，請回答：（1）比較在上述條件下，光照時呼吸作用的強度與黑暗時呼吸作用的強度

。（2）在光照時，該植物每小時葡萄糖凈生產量是

mg。（3）若一晝夜中先光照4小時，接著放置在黑暗情況下20小時，該植物體內有機物含量變化是（填增加或減少）

。

相等24.5減少5．將某一綠色植物放置在密封的玻璃容器中，給予充足的光照時，容器內二氧化碳的含量每小時減少440mg；放在黑暗中的時候，容器內二氧化碳含量每小時增加88mg1）在上述光照條件下，這株植物每小時制造mg葡萄糖

(2)在上述光照條件下，這株植物每小時積累

mg葡萄糖.

360300O2CO2CO2O26．在一個密封的容器中，放置一株綠色植物，將這個裝置放在黑暗處1h，在恒定溫度、標準大氣壓下，測得容器中的二氧化碳增加了22.4L。再將裝置放在充足光照條件下1h，同樣條件下，測得二氧化碳減少了56L。請回答：（1）這株植物在光下1h，通過光合作用總共合成葡萄糖

g。（2）這株植物在光下1h，能夠積累有機物

g。（3）假設一晝夜中，有10h的充分光照，其余時間處于完全黑暗中，而全天溫度不變，這株植物能積累

g有機物。

105753300吸收量光照強度A1B1C1B：光補償點C：光飽和點CO2陽生植物陰生植物陽生植物的光補償點和光飽和點大于陰生植物的光補償點和光飽和點。A2B2C2釋放量CO2在強光環(huán)境中生長發(fā)育健壯，在陰蔽和弱光條件下生長發(fā)育不良的植物稱陽生植物。

在較弱的光照條件下能夠生長良好的植物叫陰生植物。下圖為四種植物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）在不同光照條件下光合作用速率的曲線，其中最適合在陰蔽條件下生長的植物是（）A．ⅠB．ⅡC．ⅢD．ⅣⅠⅡⅢⅣ光照強度光合作用速度D點評：由于Ⅳ曲線代表的植物光飽和點較低光合速率光強陰生苔蘚陰生草木陽生草木小麥玉米高粱各種植物的光合速率應用：注重陰、陽生植物間作套種陽生植物，如松、杉、小麥、玉米、水稻等。陰生植物，如人參、三七和大多數蕨類植物。間作：在一塊地上，同時期按一定行數的比例間隔種植兩種以上的作物套種：是在一種作物生長的后期，種上另一種作物，其共同生長的時間短利用光照對光合作用的影響在生產上的應用1.注重陰、陽生植物間作套種2.一年之內輪作,延長光合作用時間3.通過合理密植,增加光合作用面積4.溫室大棚,使用無色透明玻璃5.防止營養(yǎng)生長過強,導致葉面互相遮擋.CO2濃度在生產上的應用對光合作用的影響外因⑴溫室：①燃燒植物桔桿；②使用二氧化碳發(fā)生器；③與豬舍雞舍鴨棚連通。⑵溫室與大田：①確保良好通風；②增施有機肥料；③深施“碳銨”。CO2是光合作用的原料.CO2濃度0CO2的含量光合作用的強度BCa—b:b—c:c—d:d—e:acbdeCO2的補償點CO2的飽和點b點c點CO2太低，農作物消耗光合產物；隨CO2的濃度增加，光合作用強度增強；CO2濃度再增加，光合作用強度保持不變；CO2濃度超過一定限度，將引起原生質體中毒或氣孔關閉，抑制光合作用。CO2濃度對光合作用的關系補充例在相同光照和溫度條件下，空氣中CO2含量與植物光合產量（有機物積累量）的關系如圖所示。理論上某種C3植物能更有效地利用CO2，使光合產量高于m點的選項是A．若a點在a2，b點在b2時B．若a點在a1，b點在b1時C．若a點在a2，b點在b1時D．若a點在a1，b點在b2時D

解析：本題是2004年北京《理綜》試題，主要考查的知識點是光合作用，其中能力考查主要是《考試大綱》中的分析綜合能力，還有就是獲取信息能力。題干中“理論上某種C3植物能更有效地利用CO2”的提示，是解題的重要依據。a1點比a點的CO2濃度低，a2點比a點的CO2濃度高，所以能從a1點開始進行光合作用的情況下，要比從a點和a2點開始進行光合作用的光合產量高。當b點在b2時，也就是說CO2濃度提高了，光合作用仍舊能夠繼續(xù)提高（飽和點右移）。所以D項“若a點在a1，b點在b2時”其他條件不變，能夠利用CO2的范圍超過a點到b點，此時的光合產量必然超過m點。而A、B、C三項利用CO2的范圍均是等于或小于a點到b點，所以光合產量不會超過m點。本題屬于中等偏上難度，答案為D。

光合作用強度O時間：盛夏A

710121418水在生產上的應用對光合作用的影響外因預防干旱合理灌溉1.水是光合作用的原料2.水是體內各種化學反應的介質3.水還影響氣孔的開閉,間接影響CO2進入植物體水A點的含義是：溫度過高，為減少蒸騰作用，氣孔關閉，CO2供應不足光合速率下降例2：例：下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析回答：

1．為什么7～10時的光合作用強度不斷增強？

2．為什么12時左右的光合作用強度明顯減弱？

3．為什么14～17時的光合作用強度不斷下降？1．7～10時的光照不斷增強，所以光合作用強度不斷增強。2．12時左右的溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔關閉，二氧化碳供應減少，所以光合作用強度明顯減弱。3．14～17時的光照不斷減弱，所以光合作用強度不斷減弱。t1t2t3t4溫度在生產上的應用對光合作用的影響外因1.適時播種2.溫室栽培時,白天適當提高溫度,晚上適當降溫.溫度會直接影響酶的活性.（主要是影響暗反應）溫度A.兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多C.溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少D.光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等D例2：以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是葉綠體CO2的吸收量答案還一樣嗎？（不定項）ABC變式1:

圖甲、乙、丙分別表示某植物光合作用速率與光照強度之間的關系、溫度與光合速率之間的關系及葉綠體色素對不同波長光線的相對吸收量：⑴若甲圖所示曲線為陰生植物，則陽生植物曲線與此相比較C點___移，A點____移⑵由乙圖知，40℃時，植物體_

_(能/不能)顯示生長現象；而5℃時狀態(tài)可用甲圖中____點表示⑶用玻璃大棚種植蔬菜時，應選擇光強為____（“A/B/C”）、溫度為____℃，及____顏色_____的玻璃。右下不能BC25無透明例7：綜合練習合理施肥1.N元素2.P元素3.K元素4.Mg元素必需礦質元素在生產上的應用對光合作用的影響外因酶（蛋白質）、葉綠素、ATP、NADPH等的組成成分。ATP、NADPH等的組成成分可維持葉綠體膜的結構和功能對光合作用產物（如糖類）的合成和運輸有重要作用葉綠素的重要組成成分礦質元素多變量坐標圖分析注意：（1）P點光照強度較低，光合作用強度低，不同的二氧化碳濃度在此點的光合速率幾乎相等。（2）Q點光照強度適宜且相同條件下，光合速率隨二氧化碳濃度升高而升高，但不能認為此點是三種濃度下的飽和點，況且三