光合作用的原理和应用
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有氧呼吸产生的[H]与O2结合成水 无氧呼吸产生的[H]反应生成酒精或乳酸
5. 暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可 一直持续进行吗？
暗反应不能持续，缺少ATP、[H]
6.光和作用过程中当供给14CO2时，放射性出现的顺序是？ 当供给3H2O时，放射性出现的顺序是？ 当供给H218O时，放射性出现的顺序是？
1785年，发现空气的组成 明确绿叶在光下释放的是氧气， 吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶 植物在进行光合作用时，把光 能转换成化学能储存起来。
光能转变成化学能，将化学能储存在什么物质中呢？
2.1864年,德国科学家萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时 一半曝光 一半遮光
2小时 碘蒸汽
5. 20世纪40年代 卡尔文
（1）方法：_同__位__素__标__记__法_______ （2）发现了卡尔文循环，即暗反应中碳的转移
途径：14_C__O_2_→__14_C__3_→_1_4C__H__2_O__
14CO2+ H2O 光能
叶绿体
(14CH2 O)+O2
年代 1771 1779
1845 1864 1880 1939 20世纪40代
H2O 光能
光合作用的过程
①水的光解
叶绿体 中的色
素
O2
[H] 供氢
② 还 原 ATP 供能
2c3 ①
co2
固
多种酶 定
参加催化
C5
酶②
酶
ADP+Pi
([C糖H类2O])
光反应
暗反应
H20
O2
[H] ATP
ADP、Pi
C3
CO2
C5 (CH2O)
光反应色素吸收光能不需要暗酶，反水应的
光解与ATP的合成都需要酶
CO2↓
固定 停止
C3 ↓ C5 ↑
暗反应 减弱
[H]↑ ATP↑
(C（1）光照 （2）二氧化碳浓度 （3）温度 （4）矿质元素
1．光照强度
A点：__呼__吸__作__用___，产生ATP的场所有_细__胞__质__基__质__、__线__粒__体_
AB段：光合作用 ﹤ 呼吸作用
实验材料选择水绵，水绵的叶绿体呈螺旋 式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放 氧气多的部位
没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的 干扰
用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多 和光照少的部位，相对于一组对照实验
临时装片暴露在光下的实验再次验证实验 结果
恩格尔曼实验的结论是什么？ O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是 光合作用的场所
(2)应用：温室作物栽培时适当提高室内CO2浓度，如施 用有机肥NH4HCO3、用CO2发生器提高产量，大田中“正其 行，通其风”，目的就是提高CO2浓度，提高产量 A点限制光合作用强度的因素：CO2浓度 B点后限制光合作用强度的因素：光照强度、温度
3．温度对光合作用强度的影响
(1)温度如何影响光合作用强度？
温度通过影响酶的活性影响 光合作用
(2)如何调节温度可以增加大棚农作物的产量？ 温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以 提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低 细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 （增大昼夜温差）
4．水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响 (1)水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介 质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
(4)Ⅰ～Ⅴ过程中，能够产生ATP的过程是_I_、_Ⅲ__、__Ⅳ_、__V__，
ATP的结构简式是_A_—__P_～__P_～__P，必须有氧气参与进行的是
___V___。
从叶绿体基质向类
(5)较强光照下，Ⅰ过程中d的移动方向是囊__体_薄__膜__方__向_移_。动
(6)假如白天突然中断CO2的供应，则在短时间内f量的变 化是_增__加__(填“增加”或“减少”)；假如该植物从光照
细胞质基质、
B点：光合作用 = 呼吸作用，产生ATP的场所有_线__粒__体__、__叶__绿_ 体
B点所示光照强度称为_光__补__偿__点____
C点：光合作用__＞__呼吸作用,光照强度称为_光__饱__和__点___
限制B、C点光合作用强度的环境因素？
B点限制光合作用强度的因素：_光__照___强__度_____； C点限制光合作用强度的环境因素： ___C__O__2浓___度__、__温__度___等__环__境__因___素_________。
光合作用的发现历程
1. 1771年普利斯特利实验
一段时间后
实验结论：植物能更新空气。
一段时间后 一段时间后
普利斯特利实验结果说服 力不强，应如何设计对照 实验？
应将点燃的蜡烛和小鼠分 别单独置于玻璃罩内，作 为空白对照。
一段时间后
1779年，荷兰的英格豪斯
绿色植物只有在光照条件 下才能更新污浊的空气
4.1939年 鲁宾 卡门实验
C18O2
O2 CO2
18O2
光照下的 球藻悬液
H2O H218O
分析：1.鲁宾和卡门研究的课题是什么？
光合作用释放的O来自H2O还是CO2?
2.他们采用了什么方法？实验的结果证明了什么？
同位素标记法 光合作用释放的O2来自H2O 3.该实验是否也是对照实验？相互对照
2NH3+3O2 2HNO2+O2
2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量
能量
6CO2+6H2O
(CH20)+6O2
硝化细菌的化能合成作用
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。
变蓝
不变蓝
分析：1.将绿叶先进行黑暗处理的目的是什么？消耗掉叶片中
2.实验中的自变量是？因变量是？
的营养物质
自变量是光的有无、因变量是有无淀粉生成
对照组是曝光处理、实验组是遮光处理
3.这个实验证明了什么？
光合作用的产物除氧气外还有淀粉。
3.1880年 恩格尔曼实验 将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中， 然后用极细的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射 到的部位集中。若将临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿 体所有受光部位。
光合作用探索历程
科学家
普利斯特利 英格豪斯
R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾 卡门 卡尔文
结论
植物可以更新空气
只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
条件下移到黑暗处，h量的变化是__增_加_____(填“增加”
或“减少”)。
A．过程①表示光合作用暗反应，无光条件下能正常进行 B．过程②发生在细胞质基质中，所有活细胞都能进行 C．过程③表示有氧呼吸第二阶段，无氧条件下能正常进 行 D．过程③产生的[H]、ATP、CO2都用于过程①
化能合成作用
场所 叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
条件 需光、色素、酶
需多种酶
物质 变化
水的光解、ATP的合成
CO2的固定、C3的还原、 ATP水解
能量 光能 变化
ATP中活跃化学能 有机物中稳定 化学能
H20
O2
[H] ATP
ADP、Pi
C3
CO2
C5 (CH2O)
光反应
暗反应
联系 光反应 [H]、ATP
ADP、Pi
酶的数量和活性、叶绿体的数量、色素含量
下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变 化示意图，其中Ⅰ～Ⅴ为生理过程，a～h为物质名称， 请回答：
(1)图中物质b和g的分别是__氧_气___和二__氧__化__碳。 (2)物质a分布在叶绿体的_类__囊_体__的__薄__膜_上__，提取该物质 时加入CaCO3的目的是_防__止__色_素__被__破_坏________。 (3)过程Ⅳ、Ⅴ发生的场所依次是线__粒__体_基__质和线__粒__体_内__膜。
通过以上的研究和探索，光合作用的场所、动力、原料、 产物分别是什么？
1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳 水
2.动力：光 4.产物：糖类 氧气
概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳
和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的
过程。
CO2 + H2 * O
光能 叶绿体
（CH2O)+ * O2
暗反应
总反 应式
光能 CO2 + H2 O 叶绿体 （CH2O)+ O2
思考： 1. 正常光合作用时，叶绿体中的ATP移动方向是？ADP 的移动方向是？ ATP从类囊体移向基质
ADP从基质移向类囊体 2. 光反应合成的ATP的作用是？能否给其他生命活动提 供能量？光反应合成的ATP 为暗反应C3还原提供能量
C元素: 14CO2 H元素：3H2O O元素: H218O
14C3 3[H]
18O2
（14CH2O） C3H2O
7.光合作用过程中，突然停止光照，[H]和 ATP、C3、 C5的变化如何？原因？
停止 光反应 光照 停止
[H]↓ ATP↓
C3还原 受阻
C3↑ C5↓
(CH2O)↓
8.光合作用过程中，突然停止CO2供应，[H]和 ATP、 C3、C5的变化如何？原因？
B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因 是温度不同
C.光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升 高而升高
D.光照强度为b～c，曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升 高而升高
总结： 影响光合作用速率的外因（环境因素）：
光照强度、CO2浓度、温度 影响光合作用速率的内因（自身因素）：
应用：a.增强光照强度 b.延长光照时间 措施：间作、轮作、套作 c.增加光合作用面积 措施：合理密植
A
B
当光照强度大于B时，光合作用与呼吸作用的细胞图呢？
总
净光合 光
速率 合
呼吸
速
速率
率
净光合速率 = 总光合速率 - 呼吸速率 总光合速率 = 呼吸速率 + 净光合速率
净光合速率 呼吸速率
夏季晴朗的一天中植物光合作用强度日变化曲线
不为其他生命活动提供能量
暗反应所需要的ATP来自？能否来自呼吸作用产生的 ATP？ 暗反应所需ATP只来自光反应，
没有来自呼吸作用的能量 3. 线粒体产生的ATP作用是？
线粒体产生的ATP为其他生命活动提供能量
4. 光合作用和有氧呼吸、无氧呼吸都能产生[H]，各自 的作用是？ 光合作用产生的[H]用于还原C3
表明 在农业生产中，可根据作。物的需水规律，合理灌溉
4．水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响 (2)矿质营养影响光合作用
N： 光合酶的重要组分 P： ATP的重要组分 Mg： 叶绿素的重要组分 K： 促进有机物的运输
5．多因子影响
A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因 是CO2浓度不同
气孔关闭，CO2供应减少
光照强度增强
光照强度
光合作用强度
光质：白光为复色光，光合作用能力最强；单 色光中红光、蓝紫光较强，绿光最差(大棚薄 膜用无色透明的薄膜)
2.CO2浓度对光合作用强度的影响
(1)CO2浓度如何影响光合作用强度？ CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。
CO2饱和点
CO2补偿点
5. 暗反应有光无光都能进行。若光反应停止，暗反应可 一直持续进行吗？
暗反应不能持续，缺少ATP、[H]
6.光和作用过程中当供给14CO2时，放射性出现的顺序是？ 当供给3H2O时，放射性出现的顺序是？ 当供给H218O时，放射性出现的顺序是？
1785年，发现空气的组成 明确绿叶在光下释放的是氧气， 吸收的是二氧化碳。
1845年，德国科学家梅耶 植物在进行光合作用时，把光 能转换成化学能储存起来。
光能转变成化学能，将化学能储存在什么物质中呢？
2.1864年,德国科学家萨克斯实验
绿色 叶片
黑暗 处理
48小时 一半曝光 一半遮光
2小时 碘蒸汽
5. 20世纪40年代 卡尔文
（1）方法：_同__位__素__标__记__法_______ （2）发现了卡尔文循环，即暗反应中碳的转移
途径：14_C__O_2_→__14_C__3_→_1_4C__H__2_O__
14CO2+ H2O 光能
叶绿体
(14CH2 O)+O2
年代 1771 1779
1845 1864 1880 1939 20世纪40代
H2O 光能
光合作用的过程
①水的光解
叶绿体 中的色
素
O2
[H] 供氢
② 还 原 ATP 供能
2c3 ①
co2
固
多种酶 定
参加催化
C5
酶②
酶
ADP+Pi
([C糖H类2O])
光反应
暗反应
H20
O2
[H] ATP
ADP、Pi
C3
CO2
C5 (CH2O)
光反应色素吸收光能不需要暗酶，反水应的
光解与ATP的合成都需要酶
CO2↓
固定 停止
C3 ↓ C5 ↑
暗反应 减弱
[H]↑ ATP↑
(C（1）光照 （2）二氧化碳浓度 （3）温度 （4）矿质元素
1．光照强度
A点：__呼__吸__作__用___，产生ATP的场所有_细__胞__质__基__质__、__线__粒__体_
AB段：光合作用 ﹤ 呼吸作用
实验材料选择水绵，水绵的叶绿体呈螺旋 式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放 氧气多的部位
没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的 干扰
用极细光束照射，叶绿体上可分为光照多 和光照少的部位，相对于一组对照实验
临时装片暴露在光下的实验再次验证实验 结果
恩格尔曼实验的结论是什么？ O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是 光合作用的场所
(2)应用：温室作物栽培时适当提高室内CO2浓度，如施 用有机肥NH4HCO3、用CO2发生器提高产量，大田中“正其 行，通其风”，目的就是提高CO2浓度，提高产量 A点限制光合作用强度的因素：CO2浓度 B点后限制光合作用强度的因素：光照强度、温度
3．温度对光合作用强度的影响
(1)温度如何影响光合作用强度？
温度通过影响酶的活性影响 光合作用
(2)如何调节温度可以增加大棚农作物的产量？ 温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以 提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低 细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 （增大昼夜温差）
4．水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响 (1)水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介 质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
(4)Ⅰ～Ⅴ过程中，能够产生ATP的过程是_I_、_Ⅲ__、__Ⅳ_、__V__，
ATP的结构简式是_A_—__P_～__P_～__P，必须有氧气参与进行的是
___V___。
从叶绿体基质向类
(5)较强光照下，Ⅰ过程中d的移动方向是囊__体_薄__膜__方__向_移_。动
(6)假如白天突然中断CO2的供应，则在短时间内f量的变 化是_增__加__(填“增加”或“减少”)；假如该植物从光照
细胞质基质、
B点：光合作用 = 呼吸作用，产生ATP的场所有_线__粒__体__、__叶__绿_ 体
B点所示光照强度称为_光__补__偿__点____
C点：光合作用__＞__呼吸作用,光照强度称为_光__饱__和__点___
限制B、C点光合作用强度的环境因素？
B点限制光合作用强度的因素：_光__照___强__度_____； C点限制光合作用强度的环境因素： ___C__O__2浓___度__、__温__度___等__环__境__因___素_________。
光合作用的发现历程
1. 1771年普利斯特利实验
一段时间后
实验结论：植物能更新空气。
一段时间后 一段时间后
普利斯特利实验结果说服 力不强，应如何设计对照 实验？
应将点燃的蜡烛和小鼠分 别单独置于玻璃罩内，作 为空白对照。
一段时间后
1779年，荷兰的英格豪斯
绿色植物只有在光照条件 下才能更新污浊的空气
4.1939年 鲁宾 卡门实验
C18O2
O2 CO2
18O2
光照下的 球藻悬液
H2O H218O
分析：1.鲁宾和卡门研究的课题是什么？
光合作用释放的O来自H2O还是CO2?
2.他们采用了什么方法？实验的结果证明了什么？
同位素标记法 光合作用释放的O2来自H2O 3.该实验是否也是对照实验？相互对照
2NH3+3O2 2HNO2+O2
2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量
能量
6CO2+6H2O
(CH20)+6O2
硝化细菌的化能合成作用
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。
变蓝
不变蓝
分析：1.将绿叶先进行黑暗处理的目的是什么？消耗掉叶片中
2.实验中的自变量是？因变量是？
的营养物质
自变量是光的有无、因变量是有无淀粉生成
对照组是曝光处理、实验组是遮光处理
3.这个实验证明了什么？
光合作用的产物除氧气外还有淀粉。
3.1880年 恩格尔曼实验 将载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中， 然后用极细的光束照射水绵。发现细菌只向叶绿体被光束照射 到的部位集中。若将临时装片暴露在光下，细菌则分布在叶绿 体所有受光部位。
光合作用探索历程
科学家
普利斯特利 英格豪斯
R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾 卡门 卡尔文
结论
植物可以更新空气
只有在光照下只有绿叶才可以更 新空气 植物在光合作用时把光能转变成 了化学能储存起来
绿色叶片光合作用产生淀粉
氧由叶绿体释放出来，叶绿体是 光合作用的场所
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
条件下移到黑暗处，h量的变化是__增_加_____(填“增加”
或“减少”)。
A．过程①表示光合作用暗反应，无光条件下能正常进行 B．过程②发生在细胞质基质中，所有活细胞都能进行 C．过程③表示有氧呼吸第二阶段，无氧条件下能正常进 行 D．过程③产生的[H]、ATP、CO2都用于过程①
化能合成作用
场所 叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
条件 需光、色素、酶
需多种酶
物质 变化
水的光解、ATP的合成
CO2的固定、C3的还原、 ATP水解
能量 光能 变化
ATP中活跃化学能 有机物中稳定 化学能
H20
O2
[H] ATP
ADP、Pi
C3
CO2
C5 (CH2O)
光反应
暗反应
联系 光反应 [H]、ATP
ADP、Pi
酶的数量和活性、叶绿体的数量、色素含量
下面是某植物叶肉细胞中光合作用和细胞呼吸的物质变 化示意图，其中Ⅰ～Ⅴ为生理过程，a～h为物质名称， 请回答：
(1)图中物质b和g的分别是__氧_气___和二__氧__化__碳。 (2)物质a分布在叶绿体的_类__囊_体__的__薄__膜_上__，提取该物质 时加入CaCO3的目的是_防__止__色_素__被__破_坏________。 (3)过程Ⅳ、Ⅴ发生的场所依次是线__粒__体_基__质和线__粒__体_内__膜。
通过以上的研究和探索，光合作用的场所、动力、原料、 产物分别是什么？
1.场所：叶绿体 3.原料：二氧化碳 水
2.动力：光 4.产物：糖类 氧气
概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳
和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的
过程。
CO2 + H2 * O
光能 叶绿体
（CH2O)+ * O2
暗反应
总反 应式
光能 CO2 + H2 O 叶绿体 （CH2O)+ O2
思考： 1. 正常光合作用时，叶绿体中的ATP移动方向是？ADP 的移动方向是？ ATP从类囊体移向基质
ADP从基质移向类囊体 2. 光反应合成的ATP的作用是？能否给其他生命活动提 供能量？光反应合成的ATP 为暗反应C3还原提供能量
C元素: 14CO2 H元素：3H2O O元素: H218O
14C3 3[H]
18O2
（14CH2O） C3H2O
7.光合作用过程中，突然停止光照，[H]和 ATP、C3、 C5的变化如何？原因？
停止 光反应 光照 停止
[H]↓ ATP↓
C3还原 受阻
C3↑ C5↓
(CH2O)↓
8.光合作用过程中，突然停止CO2供应，[H]和 ATP、 C3、C5的变化如何？原因？
B.光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因 是温度不同
C.光照强度为a～b，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升 高而升高
D.光照强度为b～c，曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升 高而升高
总结： 影响光合作用速率的外因（环境因素）：
光照强度、CO2浓度、温度 影响光合作用速率的内因（自身因素）：
应用：a.增强光照强度 b.延长光照时间 措施：间作、轮作、套作 c.增加光合作用面积 措施：合理密植
A
B
当光照强度大于B时，光合作用与呼吸作用的细胞图呢？
总
净光合 光
速率 合
呼吸
速
速率
率
净光合速率 = 总光合速率 - 呼吸速率 总光合速率 = 呼吸速率 + 净光合速率
净光合速率 呼吸速率
夏季晴朗的一天中植物光合作用强度日变化曲线
不为其他生命活动提供能量
暗反应所需要的ATP来自？能否来自呼吸作用产生的 ATP？ 暗反应所需ATP只来自光反应，
没有来自呼吸作用的能量 3. 线粒体产生的ATP作用是？
线粒体产生的ATP为其他生命活动提供能量
4. 光合作用和有氧呼吸、无氧呼吸都能产生[H]，各自 的作用是？ 光合作用产生的[H]用于还原C3
表明 在农业生产中，可根据作。物的需水规律，合理灌溉
4．水分、必需元素等因素对光合作用强度也有影响 (2)矿质营养影响光合作用
N： 光合酶的重要组分 P： ATP的重要组分 Mg： 叶绿素的重要组分 K： 促进有机物的运输
5．多因子影响
A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因 是CO2浓度不同
气孔关闭，CO2供应减少
光照强度增强
光照强度
光合作用强度
光质：白光为复色光，光合作用能力最强；单 色光中红光、蓝紫光较强，绿光最差(大棚薄 膜用无色透明的薄膜)
2.CO2浓度对光合作用强度的影响
(1)CO2浓度如何影响光合作用强度？ CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。
CO2饱和点
CO2补偿点