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第5章细胞的能量供应和利用第四节能量之源—光与光合作用第二课时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。光合作用的探究历程结论：水分是植物建造自身的原料。1648年海尔蒙特栽培的柳树实验一段时间后一段时间后1771年普利斯特利实验普利斯特利实验结论：植物可以更新空气。英国普里斯特利的实验有时实验失败得到相反结论：绿色植物也能使空气变污浊。1779年，荷兰英格豪斯重复了普里斯特利的实验500多次。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。1785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，吸收的是二氧化碳。光能去哪里了呢？1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。1864年萨克斯的实验光能转化成化学能，贮存于什么物质中呢？一半遮光一半曝光（置于暗处几小时）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？一半遮光另一半曝光脱色碘蒸气脱色碘蒸气遮光的一半不变色曝光的一半呈深蓝色结论：光合作用中产生了淀粉（糖类）。1880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。水绵的临时水装片在没有空气的环境里黑暗中光照中带状叶绿体螺旋排列1939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。光合作用释放的O2是来自气体CO2还是H2O？同位素标记法AB20世纪40年代，美国卡尔文用14CO2供小球藻进行光合作用，最终探明了CO2中碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，称卡尔文循环。光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？年代科学家结论1771普利斯特利植物可以更新空气1779英格豪斯只有在光照下只有绿叶才可以更新空气1845R.梅耶植物在光合作用时把光能转变成了化学能储存起来1864萨克斯绿色叶片光合作用产生淀粉1880恩格尔曼氧由叶绿体释放出来，叶绿体是光合作用的场所1939鲁宾卡门光合作用释放的氧来自水20世纪40代卡尔文光合产物中有机物的碳来自CO2光合作用探索历程原料：产物：条件：场所：CO2、H2O糖类，O2光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CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体光合作用的过程ATP光能H2OO2HADP+PiCO22C3C5(CH2O)叶绿体中的色素强的还原剂供氢酶供能多种酶的催化固定酶光合作用过程的图解光反应阶段（基粒）暗反应阶段（叶绿体基质）还原光能活跃的化学能有机物中稳定的化学能比较项目光反应暗反应区别反应条件反应场所物质变化能量变化联系光色素酶[H]ATP多种酶基粒囊状结构薄膜叶绿体基质①水的光解H2O→[H]＋O2②ATP的生成ADP＋Pi＋能量→ATP②C3(CO2)的还原①CO2的固定CO2＋C5→2C3光能→活跃化学能活跃化学能→稳定化学能光反应为暗反应提供还原剂[H]和ATP，暗反应也促进光反应的进行。C5C3(CH2O)ATP[H]光合作用是植物体、一切生物生命活动的基础，光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系、相互影响、相互促进。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。•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•植物自身因素•环境因素对光合作用的影响1）光照2）温度3）二氧化碳浓度4）水分5）矿质元素AB光照强度0吸收CO2阳生植物阴生植物B：光补偿点C：光饱和点•应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。C光补偿点、光饱和点：阳生植物阴生植物释放CO21.影响光合作用效率的因素—光照强度一天的时间光合作用效率O光照强度121311光合作用效率与光照强度、时间的关系ABCDE101514轮作：延长光合作用时间间种、合理密植：增加光合作用面积合理利用光能光合作用速率CO2浓度2.二氧化碳的供应对光合效率的影响规律:在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。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10℃～35℃下正常进行光合作用。3.影响光合作用的因素——温度应用：增加昼夜温差N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分4.影响光合作用的因素——矿质营养延长光合作用时间增加光合作用面积增加光能利用率提高光合作用效率控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应提高复种指数（轮作）温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施有机肥，使用CO2发生器阴生植物阳生植物应用——提高农作物产量的措施红光和蓝紫光适时适量施肥合理灌溉保持昼夜温差（光饱和点）（光补偿点）光照强度ABCO2的吸收值CO2的释放值光照强度的影响黑暗中呼吸作用强度净光合速率总光合速率真正(总)光合速率=表观(净)光合速率+呼吸速率光照强度AB（光补偿点）（光饱和点）CO2的吸收值CO2的释放值光照强度的影响温度，CO2光合作用结构一般情况下，光照强度达到B点后，限制光合速率的主要原因有哪些？102010505-放出吸收O2(mg/dm2h)光照强度(klx)叶片光合速率与光照强度的关系ABCD1.对植物而言,光照越强越好吗?2.在此图上,你能画出胡椒光合速率的大致曲线吗?C′水稻叶片的光合作用速率与空气中二氧化碳含量的关系1.你认为空气中CO2的含量最可能是在哪儿?2.如何提高大田和温室中CO2的含量?农田里的农作物应确保良好的通风透光，增施有机肥，深施“碳酸氢铵”。温室中应增施农家肥料或使用CO2发生器等。二氧化碳的含量光合作用的速率0二．光合作用的原理和应用光合作用的过程1.光反应阶段：⑴物质变化：H2O变成了﹝H﹞和O2ADP和Pi变成了ATP⑵能量变化：光能转化成ATP中的化学能⑶场所：类囊体薄膜2.暗反应阶段：⑴物质变化：CO2的固定C3的还原⑵能量变化：ATP中的化学能转化成糖类中化学能⑶场所：叶绿体基质1、下列科学家的经典研究中，采取了同位素示踪法的是()①恩格尔曼发现光合作用的部位②证明植物进行光合作用时光能转换为化学能③鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2④CO2的固定过程中碳元素的转移途径⑤分泌蛋白的合成与运输——证明细胞器之间的协调配合A.①③④B.②④⑤C.①②④⑤D.③④⑤D当堂检测2、把经过相同时间饥饿处理同种长势相近的植物放在透明玻璃钟罩内(密封)，钟罩内的烧杯中放有不同物质，如下图所示。探究光合作用是否需要CO2，以及探究CO2浓度对光合速率的影响的实验装置分别是（）A.①②；③④B.①③；①④C.①④；②③D.③④；①③A3、下图所示植物细胞内物质和能量的代谢过程，以下有关的描述不正确的是()A.在叶绿体中，过程①的发生需要水的参与B.过程②发生在叶绿体的基质中C.过程③中发生了活跃的化学能转变为稳定的化学能的过程D.过程④保证了植物体的生命活动能及时得到能量供应C4、下图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系，S1、S2、S3表示图中所示区域的面积，下列说法中不正确的是（）A.S1+S3表示玉米呼吸作用消耗的有机物量B.S2+S3表示玉米光合作用产生的有机物总量C.若土壤中缺Mg,则B点右移，D点左移D.S2-S3表示玉米光合作用有机物的净积累量D