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第5章细胞的能量供应和利用第4节能量之源—光与光合作用二、光合作用的原理和应用教学目标1.了解光合作用的发现和研究历史。2.简述光合作用光反应和暗反应的过程及相互联系。一段时间后一段时间后1.1771年普利斯特利实验一、光合作用的探究历程普利斯特利实验结论：植物可以更新空气2.1779年，荷兰的英格豪斯重做普利斯特利的实验，发现：只有在阳光照射下才能成功；植物体只有绿叶才能更新空气。3.到1785年，发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的是O2，吸收的是CO2。光能化学能根据能量守恒，这一过程中光能哪去了呢？储存在什么物质中？4.1864年，萨克斯(德)的实验（置于暗处几小时）思考：目的是什么？一半遮光一半曝光为了消耗绿叶原有的有机物碘蒸气处理深蓝色没有颜色变化光合作用释放的O2来自CO2还是H2O？C原子的去路如何？叶绿体光CO2+H2O(CH2O)+O2通过以上的学习我们明确了光合作用的原料和产物各自是什么？请书写反应式！第二组光合作用产生的O2来自于H2O。H2180C02H20C18O2第一组1802025.美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）6.美国卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体类囊体膜酶Pi＋ADPATP1.光反应阶段光、色素、酶叶绿体内的类囊体膜上水的光解：2H2O4[H]+O2光能ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP酶条件：场所：物质变化：能量变化：光能转变为ATP中活跃化学能二、光合作用的过程→酶CO2五碳化合物C5CO2的固定三碳化合物2C3C3的还原叶绿体基质多种酶H2O类囊体膜酶Pi＋ADPATP[H]糖类卡尔文循环2.暗反应阶段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATP[H]、条件：场所：物质变化：能量变化：叶绿体的基质中多种酶、ATP中活跃的化学能：有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)+C5酶[H]、ATP→市学案突破二1.光合作用进行的条件（1）错误。暗反应在有光和无光下均可进行（2）水的光解不需要酶；ATP形成及暗反应的二氧化碳固定和C3还原均需酶2.光合作用的物质变化（1）18O2（2）14CO2→14C3→(14CH2O）叶绿体光(3)CO2+H2O(CH2O)+O23.光反应和暗反应的关系（1）不能。无光，光反应不能进行，不能产生ATP和[H]，暗反应无法进行（2）不能。暗反应停止，不能为光反应提供ADP和Pi（3）光反应和暗反应相辅相成，相互依存联系比较光反应、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。1.定义：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。叶绿体光6CO2+12H2O*C6H12O6+6O2*+6H2O一般考虑生成的产物是葡糖糖(应用于计算)2.反应式叶绿体光CO2+H2O(CH2O)+O2三、光合作用定义、反应式和实质3.实质物质变化：把简单的无机物转变为复杂的有机物能量变化：把光能转变成储存在有机物中的化学能物质变化：无机物能量变化：光能转变转变有机物糖类等有机物中的化学能自养生物:以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着的能量。异养生物:只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。光能自养生物绿色植物例如人、动物、真菌及大多数的细菌。三、化能合成作用化能合成作用NH3HNO2HNO3CO2+H2O(CH2O)+O21.实例：硝化细菌2.过程化学能氧化氧化释放释放光反应阶段与暗反应阶段的比较项目光反应阶段暗反应阶段区别场所条件物质变化能量转化类囊体的薄膜上叶绿体的基质中需光、色素和酶有无光均可;需多种酶、[H]、ATP光能转变为ATP中活泼的化学能ATP中活泼的化学能转化为糖类等有机物中稳定的化学能水的光解：2H2O光4[H]+O2+光能ADP+PiATP酶CO2的固定：CO2+C52C3C3的还原：2C3（CH2O）+C5[H]，ATP酶ATPADP+Pi+能量酶联系1、光反应是暗反应的基础，光反应为暗反应的进行提供[H]和ATP2、暗反应是光反应的继续，暗反应为光反应的进行提供合成ATP的原料ADP和Pi3、两者相互独立又同时进行，相互制约又密切联系五、影响光合作用的因素另外光照面积和叶龄也会影响光合作用★单因子变量对光合作用的影响光合作用强度表示方法1、单位时间内光合作用产生有机物（糖）的数量（即植物重量或有机物的增加量）。2、单位时间内光合作用吸收C02的量3、单位时间内光合作用放出02的量★单因子变量对光合作用的影响①光照时间：时间越长，产生的光合产物越多[1]光照光合速率0光强光强CO2吸收CO2释放A0BC②光照强度（课本实验）6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2叶绿体光能C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶O2、C6H12O6CO2A点：AB段：B点：BC段：C点：光照强度为0,只进行细胞呼吸，释放C02量代表此时的呼吸强度随光照强度增强，光合作用逐渐增强，C02的释放量逐渐减少,因一部分用于光合作用（呼吸大于光合）此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率，此时对应的光照强度称之为光补偿点随光照强度不断增强，光合作用不断增强（光合大于呼吸）光照强度达到一定值时，光合作用不再增强，此时对应的最小的光照强度称之为光饱和点,,净净真正光合速率＝净光合速率+呼吸速率光强CO2吸收CO2释放A0BC阳生植物阴生植物光补偿点光饱和点阴生植物的光合作用效率高，需要较小的光照强度就能使光合作用强度与呼吸作用强度相等，故补偿点较阳生植物低。据光照强度可制定的农作物增产措施(1)白天：适当增强光照(2)阴雨天：适当补光③光的性质白光红光、蓝紫光……绿光⑴温室大棚塑料薄膜的颜色最好是：无色透明⑵绿色植物生理实验的安全灯颜色：绿色CO2浓度CO2吸收CO2释放ABCA点：AB段：B点：BC段：C点：CO2为0,只进行细胞呼吸，释放C02量代表此时的呼吸强度随CO2浓度增强，光合作用逐渐增强，C02的释放量逐渐减少,因一部分用于光合作用此时细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用速率=细胞呼吸速率，此时对应的CO2称之为CO2补偿点随CO2不断增强，光合作用不断增强CO2达到一定值时，光合作用不再增强，此时对应的最小的CO2称之为CO2饱和点,,[2]CO2浓度真正光合速率0CO2浓度ABA点：AB段：B点：进行光合作用所需CO2的最低浓度在一定范围内，随C02浓度的提高，植物的光合速率加快表示C02的饱和点，CO2超过该浓度，光合速率达到最大不再提高。应用：农作物增产措施（2）温室栽培，晴天适当增加CO2浓度①施有机肥（农家肥）②施用NH4HCO3肥料（1）合理密植使农田通风良好“正其行，通其风”真正光合速率0CO2浓度AB③CO2发生器[3]H2O含水量1、光合作用的原料；2、植物体内各种生化反应的介质；应用：根据作物需水规律合理灌溉；预防干旱洪涝OA段：在一定范围内，水越充足，光合作用速率越快[4]矿质元素矿质元素矿质元素直接或间接影响光合作用。如可促进叶片面积增大，提高酶的合成速率，作为酶的激活剂等，提高光合作用速率。应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。[5]温度→酶活性温度→[H]、ATP生成量暗反应（CH20）生成量→光反应主次应用：农作物增产措施白天适当升温，晚上适当降温以保持较高的昼夜温差1、适时播种；2、温室栽培：OA段：A点：OB段：BC段：OC段：…随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大光合作用面积的饱和点随叶面积的增大，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡，有效的光照面积不变。…干物质量随光合作用增强而增加随叶面积的不断增加，呼吸作用增加，干物质积累量不断降低随叶面积的不断增加，呼吸作用不断增加[6]光照面积应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶片所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。【7】叶龄OA段：AB段：BC段：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，光合作用速率不断提高壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。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，可降低其细胞呼吸消耗有机物。★多因子对光合作用速率的影响P点：Q点：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，若要提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法★多因子对光合作用速率的影响温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当充加C02，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和C02浓度以提高光合速率。总之，可根据具体情况，通过增加光照强度，调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率，以达到增产的目的6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2叶绿体光能C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶O2、C6H12O6CO2关于光合作用和呼吸作用的关系各项生命活动光合作用与有氧呼吸的比较光合作用有氧呼吸区别场所所需条件物质变化能量变化联系光合作用为有氧呼吸提供、；呼吸作用为光合作用提供。叶绿体主要在线粒体光、温度、酶等O2、温度、酶等无机物合成有机物有机物分解成无机物光能转变成稳定的化学能有机物中的化学能释放出来，转移给ATP有机物O2CO2场所:类囊体薄膜叶绿体基质