光合作用

卡尔文将小球藻放置在含有未标记的CO2的密闭容器中，然后注入14C 标记的CO2，培养相当短的时间后，将小球藻浸入热的乙醇杀死，提取产物进行分析。

发现14C 标记的CO2在几秒钟之内就转变成三磷酸甘油酸(C3) 。

而在时间较长的光合作用后，卡尔文又找到了含有放射性的C5和C6
这个实验证明了光合作用中由CO2转化的第一个产物是什么？ 三磷酸甘油酸(C3
在实验中，卡尔文发现在光照下C3和C5很快达到饱和并保持稳定。

但当把灯关掉后，C3的浓度急速升高，同时C5的浓度急速降低。

如果在光照下突然中断二氧化碳的供应，则C5就积累起来，C3就消失。

今天你如何分析这种现象的产生？
在小麦体内该反应发生的场所在哪里？ 需要什么条件？CO2的受体是什么?最初的产物是几碳化合物？
1．光合作用的总反应式及各元素去向
2．光合作用的过程
C3植物：
光合作用时CO2中的C 直接转移到C3里的植物，叫做C3植物。

例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物 C4植物：
光合作用时CO2中的C 首先转移到C4里，然后再转移到C3中的植物。

例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。

苋菜粟( 谷子,小米)
C3植物
维管束鞘细胞不含叶绿体。

叶肉细胞都含有叶绿体
C4植物（花环式）
维管束鞘细胞比较大，含有没有基粒的叶绿体，数量多，个体大。

叶肉细胞含正常的叶绿体。

N A D P H
N A D P
+
A T P A D P +P i
由上图可见：C4植物的光合作用中的C4途径发生在叶肉细胞的叶绿体内，C3途径发生在维管束鞘细胞的叶绿体内，两者共同完成CO2的固定。

C4途径的意义：
同C3植物相比，C4植物大大提高了固定CO2
的能力
四、影响光合作用的因素：
光照
温度
CO2
矿质元素
水等
例：温度和CO2对光合作用强度的影响曲线 图 思考
甲乙两图中的AB 曲线分别表示C3、C5中的哪一种？
你能想出哪些措施提高农作物的产量？
培育优良品种 降低呼吸消耗 防治害虫 提高光能的利用率
物质
甲
1
2
3
4
5
6
时间（min)
时间（min)
物质的量
乙
A
B
提高农作物的光能利用率
光能利用率: 在单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能的比。

有哪些措施能提高光能利用率？
图
（一）光照强度的控制
在适宜温度和正常的C O2供应下各种植物的光合速率
阳生植物：喜阳光充足环境(如：水稻、小麦、玉米等)
阴生植物：喜潮湿、背阴环境(如：胡椒、三七、人参等)
图
•应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。

（二）：不同光质的影响
图
①植物在能量相等的不同单色光下，红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率，而黄绿光则
不利于提高光合作用效率；
②②在红光下，光合产物中糖类含量较多，在蓝紫光下，光合产物中蛋白质和脂肪较多。

措施：在塑料大棚或人工光照的温室中，给绿色植物开“光吧”
（三）二氧化碳的供应
图
a:CO2太低，农作物消耗光合产物；
b:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；
c:CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变
d:CO2深度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用空气中CO2含量一般占330mg/L，与植物光合所需最适浓度（1000mg/L）相差太远。

措施：
温室：①增施农家肥，②使用二氧化碳发生器。

大田：①确保良好通风；②增施有机肥料；③深施“碳铵”
必须指出：增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”
（四）必需矿质元素的供应
•哪些必需元素会影响光合作用？
（1）N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分。

（2）P：是叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分。

（3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。

（4）Mg：叶绿素的重要组成成分。

•应如何进行合理施肥？
（1）根据植物的生长规律和需肥规律进行适时适量施肥。

（2）可进行根外施肥。

（3）与豆科植物进行间种和轮作，提高土壤的肥力，使植物获得更多的氮肥。

（4）将植物秸秆尤其是豆科植物的秸秆进行深耕翻压，也是增加土壤肥力的有效措施。

小 结
提高农作物的光能利用率
（1
）延长光合作用时间：如轮作、间作、套种
（2）增加光合作用面积：如合理密植
（3）光照强度的控制 （4）二氧化碳的供应 （5）必需矿质元素的供应
光合作用原理的应用：
① 增强光照强度
② 增加CO 2浓度（施农家肥、通风） ③ 温室大棚 ④ 合理灌溉 ⑤ 施肥
考查影响光合作用的因素
右图表示野外松树（阳生植物）光合作用强度与光照强度的关系。

其中的纵坐标表示松树整体表现出的吸收CO2和释放CO2量的状况。

思考：若降低温度，曲线如何变化？
右图表示野外松树（阳生植物）光合作用强度与光照强度的关系。

其中的
纵坐标表示松树整体表现出的吸收CO 2和释放CO 2量的状况。

请分析回答：
①当光照强度为b 时，光合作用强度 。

②光照强度为a 时，光合作用吸收CO 2 的量等于呼吸作用放出CO 2的量。

如果白天光照强度较长时期为a ， 植物能不能正常生长？为什么？
③如将该曲线改绘为人参（阴生植物） 光合作用强度与光照强度关系的曲线，b 点的位置应如何移动，为什么？
2001年
——考查影响光合作用的因素
ATP 中的化学能转变为 糖类中稳定的化学能
光能转变成ATP 中的
化学能
能量 变化 CO 2被固定，C 3被[H] 还原成糖类，ATP 水解
水被分解成O 2和[H]，
形成ATP
物质 变化
叶绿体基质
类囊体的薄膜上
场所 有光无光均可
有光
条件 暗反应阶段 光反应阶段
我们平常看到的物体的颜色实际上是这个物体反射的光，如学生看到叶片是绿色，说明叶片反射绿光，而吸收了其它色光；学生看到一个物体是白色的，说明这个物体不吸收任何光，并全部反射回来；学生看到一个物体是黑色的，说明这个物体把所有光都吸收了，没有反射任何光。

绿藻反射了绿光；褐藻反射了黄光，而红藻反射了红光。

光反应
（1）部位：叶绿体的类囊体薄膜上
（2）条件：需光、色素分子和酶
（3）物质变化：水的光解：2H
2O → 4[H] + O
2
ATP的形成：ADP + Pi + 能量→ ATP 能量转换：光能→ATP中的活泼的化学能
暗反应
(1)部位：叶绿体基质中
(2)条件：需多种酶
(3)物质变化：CO
2的固定：CO
2
+ C
5
→ 2C
3
C 3的还原:2C
3
+ 12[H] + ATP → C
6
H
12
O
6
+ H
2
O
(3)能量转换：ATP中的活泼的化学能→有机物中的稳定的化学能
（三）光合作用有关计算问题
例1、（06上海）．请回答下列有关光合作用的问题。

在一定浓度的CO
2
和适当的温度条件下，测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度，结果如右表。

表中负值表示二氧化碳释放量，正值表示二氧化碳吸收量。

(1)在右侧坐标系上绘出光照强度与该植物叶片光合作用速度的关系图。

(2)该植物叶片的呼吸速度是 (CO
2
mg/lOOcm2叶·小时)。

(3)在光照强度为千勒克司时，该植物叶片光合成量和呼吸消耗量相等。

(4)在一天中，将该植物叶片置于10千勒克司光照下10小时，其余时间置于黑暗中，则每lOOcm2叶片产生的葡萄糖中有 mg将转化为淀粉。

(取小数点后一位)
(5)据图分析，在0～8千勒克司范围内，光合作用速度受因素影响；超过8千勒克司时，光合作用速度受因素影响。

通过该例题的分析，以及以往我们所掌握的知识，我们在解决光合作用有关计算问题时应该注意些什么呢？
1、学会从题干中获取自己所需的信息，特别是通过图表来表达的。

如上题中表格信息要能够转化为曲线图，注意横坐标（自变量）和纵坐标（应变量）分别是表示什么，单位如何，括号补充说明一定要看。

2、看清所求的是什么？
即是求总的光合作用还是净光合作用？下面几种常见情况是求净的光合作用速率（1）表观光合作用，即实验条件下能够直接测得的数据，如封闭容器中测得的气体体积等
的变化量。

（2）直接文字要求净的或者积累的光合作用量
（3）有机物产物中能够转化为淀粉或者其它有机物的
部分。

（4）图形体现，当横坐标即自变量为光照强度，而纵坐标表示光合作用速率，且起点为负值时，即光照强度为零而光合作用速率为负值，这肯定是黑暗中呼吸作用的结果，因为此时真正的光合作用速率为零。

也就是说此时曲线表示的是净光合作用的速率。

其它情况通常是求总的光合作用速率：
V 光总=V 光净+ V 呼
3、弄清是用什么来表示？
光合作用的速率可以用单位时间内CO 2 的吸收、O 2的释放或者 C 6H 12O 6的生成量来表示，要掌握三者之间的转换，根据化学反应方程式可知，三者之间的分子数或者摩尔比为6：6：1， 质量比为44：32：30 例2、对某植物测得如下数据：
若该植物处于白天均温30℃，晚上均温15℃，有效日照15h 环境下，请预测该植物1d 中积累的葡萄糖为（ ）
A 、765mg
B 、1485mg
C 、315mg
D 、540mg
4、注意用怎样的单位来表示？
生成量（体积、摩尔数和质量）的转化：ml ↔ mmol ↔ mg, L ↔mol ↔g 时间的转化：秒↔分↔小时↔天↔周 等。

例3、 如图示某植物光合作用速度与环境因素之间的关系，甲图为光合作用的氧气产生速度，乙图是测定的氧气释放速度。

请据图分析：
（1）假设呼吸速率不变，请根据乙图分析，甲图B 、C 点的光照强度分别是 ___ ____、_______；该两点产生氧气的速度分别是__________、________。

（2）该植物在25℃、2．5klx 的情况下光照11．2小时制造葡萄糖 克。

例4（徐
汇06二模）在一个置于光下的封闭玻璃容器溶液内，生活着一些金鱼藻和草履虫。

若金鱼藻每周消耗葡萄糖0.12mol ，而草履虫每天消耗葡萄糖0.1mol ，现在溶液中每周葡萄糖的
25℃ 15℃ 氧气产生
速度︵毫
升 / 小时︶ 光照强度（千勒克司）
S C
图甲 A
0 25℃ 15℃
氧
气释放速度︵毫升 / 小时︶
图乙
光照强度（千勒克司）
B
增量为0.23mol ，试求金鱼藻每天光合作用能够制造氧气 mol
例5（04上海）图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。

图4表示该
植物在不同温度（15℃和25℃）下，某一光强度时氧气释放量和时间的关系。

请据图
回答：
①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时，则它们分别是在
光强度为 和 千勒克司下的测定值。

②若该植物的呼吸商（呼吸商=呼吸放出的CO 2量/呼吸消耗的O 2量 ）为0.8，在25℃条件下，1小时内呼吸作用放出的CO 2量为 毫升。

③若该植物的呼吸商为0.8，在25℃、4千勒克司光强下，其进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO 2外，每小时还应从外界吸收CO 2 毫升。

④在4千勒克司光强度下，25℃时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15℃时的 倍，这主要是因为 。

图3
光强度（千勒克司） 氧气释
放速度（
毫升\小时
）
时间（分）
20
40
60
20 40 60
氧气量（毫升
）。