上课5.4第二课时 能量之源—光与光合作用原理和应用(1)

水的光解 1.叶绿体中的色素所吸收的光能，用于_______ ATP 形成ATP 和____________; 形成的________ 和__________ [H] 提供给暗反应。
CO2 和_______ H2O 转变 2.光合作用的实质是：把______ 光能 转变成_______, 化学能 贮藏在有 为有机物，把_______ 机物中。 暗反应 中形成 3.在光合作用中，葡萄糖是在________ 光反应 的，氧气是在_________ 中形成的，ATP是在 光反应 暗反应 固定的。 _______中形成的，CO2是在_______
•包括两个阶段: 划分依据:反应过程是否需要光能 1.光反应 光合作用第一个阶段中的化学反 应，必须有光才能进行。 2.暗反应 光合作用第二个阶段中的化学反应， 有没有光都可以进行。
类囊体膜
H2O
酶
[H]
(1).光反应阶段
场所： 叶绿体内的类囊体膜上 Pi ＋ADP ATP 条件 ：光、色素、 酶 光能 [H] + O2 水的光解：H2O （还原剂） 物质变化： 酶 ATP的合成： ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP 能量变化：光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
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。例如人、动物、真菌及大多数的细菌。
化能合成作用
化能自养生物
利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量来 制造有机物。少数的细菌，如硝化细菌。
所需的能量来源不同（光能、化学能）
化能合成作用 能够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的合成作用 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
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
1939
20世纪40代
鲁宾
卡门
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
卡尔文
什么是光 合作用呢？
光合作用的概念：是指绿色植物通过 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。
类囊体膜
H2O
酶
[H] Pi ＋ADP ATP
三碳化合物 2C3
基质
CO2 五碳化合物 C5
CO2的 多种酶 固定
C3 的 还原
蛋白质
糖类
脂质
(2).暗反应阶段 场所： 叶绿体的基质中 条件：多种酶、 [H] 、ATP
CO2的固定： CO2＋C5
酶
2C3
物质变化：
(CH2O) ADP+Pi 糖类 能量变化： ATP中活跃的化学能转变为糖类等 有机物中稳定的化学能
1880，恩格尔曼实验
水绵和好氧 细菌的装片 隔绝空气 黑暗，用极细光束照射 完全暴露在光下
结论： 氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合 作用的场所。
讨论：此实验在设计上有什么巧妙之处？ 分以下几个问题：
1、为什么水绵是合适的实验材料？
水绵具有细而长的叶绿体，便于观察
2、他是如何控制实验条件的？
二、光合作用的原理和 应用
张雅娟
一、光合作用的探究历程
1、海尔蒙特实验
图A 干燥土壤 90.8kg 小柳树 2.3kg
图B 只用雨水浇灌
图D 五年后柳树长大 土壤烘干后称重
图C
实验前 土壤干重 柳 树 90.8kg 2.3kg
实验后 90.7kg 76.7kg
变化 -0.1kg +74.4kg
结论：植物生长所需要的养料主要来自水,而不是土壤。
光能 叶绿体
6CO2+12H2O
C6H12O6+6H2O+6O2
叶绿体处于不同的条件下，C3 、C5 、 [H] 、ATP以及 （CH2O）合成量的动态变化：
条件 停止光照 CO2供应不变 提供光照 CO2供应不变 C3 增加 减少 减少 C5 下降 增加 增加 [H]和ATP 减少或没有 增加 增加 （CH2O）合成 量 减少或没有 增加 减少或没有
c—d: CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； d—e: CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关 闭，抑制光合作用。
③温度
CO2 吸 收 或 释 放 量
光合作用 呼吸作用
t
④矿质营养
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、下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H 2O 光 A B F CO2 G J I
C
D
E+Pi
H
色素 水 的分解。 Ｏ2 ①图中A是______,B 是_______, 它来自于______ [H] ，它被传递到叶绿体的______ ②图中C是_______ 基质 部位，用 用作还原剂，还原 于_________ 。 C3 色素吸收 ATP，在叶绿体中合成D所需的能量来自 ③图中D是____ ______ 的光能 C3化合物 糖类 ④图中G________,F 是_____________ C5化合物 是__________,J 光反应 ， H为I提供__________ [H]和ATP ⑤图中的H表示_______
代谢类型 合成作用（或同化作用） 物质变化 无机物 有机物
细胞呼吸
分解作用（或异化作用） 有机物 无机物
能量变化
实质 场所 条件
光能→化学能（储能）
合成有机物，储存能量 叶绿体 只在光下进行
化学能→ATP、热能（放能）
分解有机物、释放能量， 供细胞利用 活细胞 有光、无光都能进行
联 系
光合作用的重要意义
1
总反应方程式
丙酮酸（12C3H4O3）
12C H O ＋6H O＋618O 6 12 6 2 2
→612CO2＋12H218O＋能量
三碳化合物（12C3）
612CO2＋12H218O →12C6H12O6＋6H2O＋618O2
2
反应过程 需氧呼吸 C6H12O6 【H】
能量（少）
光合作用
丙酮酸 光
包括人类在内的几乎所有生物的生存提 供了物质来源和能量来源
维持大气中氧气和二氧化碳含量的相对 稳定 促进生物进化 从物质转变和能量转变的过程来看， 光合作用是生物界最基本的物质代谢和能 量代谢



第二课时
影响光合作用的因素
①光照强度
A A
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
CO2 吸 收
C
暗反应
光反应
过程：光反应阶段和暗反应阶段的比较
光反应阶段
进行部 位
条件 物质 变化 能量变 化
暗反应阶段
叶绿体基粒囊状结构中 叶绿体基质中 光、色素和酶 水的光解2H2O→4[H]+O2 合成ATP ADP+Pi
酶 → ATP 光能
光
ATP、 [H] 、多种酶
酶 酶
CO2的固定CO2+C5 →2C3 三碳的还原2C3 → → C6H12O
光照不变 停止CO2供应
光照不变 CO2供应增加 光照不变 CO2供应不变 （CH2O）运输受阻
增加
减少
减少
增加
增加
减少
增加
减少
总结：
1、无论在什么条件下，C3和C5的含量变化都相 反，因为一个是反应物，另一个是生成物。 2、当CO2的供应不变时，C5的含量变化与 (CH2O)合成量的变化相同； 当CO2的供应改变时，C5的含量变化与 (CH2O)合成量的变化相反； 且随着CO2供应的增加(CH2O)合成量增加， 随着CO2供应的减少(CH2O)合成量减少，因 为CO2是合成(CH2O)的原料。
2. 1771年，英国，普里斯特利 实验及现象：
思考：普里斯特利的实验有什么缺陷？
没有考虑到光的作用；没有明确植物所更新的空气成分。
结论：植物可以更新由于蜡烛燃烧或小白鼠 呼吸而变得污浊的空气。
3. 1779年，荷兰，英格豪斯
重复普里斯特利的实验500多次
现象：植物
只有绿叶在光 照下，才能更 新污浊的空气 （释放气体）。
影响光能利用率的因素在生产中的应用：
延长光合作用时间 ( 轮作 ) 增加光合作用面积 ( 合理密植：间种、套种 )
1、光照强度、光质 2、CO2浓度
光能利用率
光合作用效率
3、温度 4、矿质元素（ 合理施肥） 5、水（ 合理灌溉）
化能合成作用
自养生物 光能自养生物
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成 糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。 例如绿色植物。
H2O
O2
2C3
O2
（C3H4O3）
CO2
NADPH
类囊体
丙酮酸
能量 （多）
ATP ADP＋PiLeabharlann C5（C3H4O3）
（C· H2O） 三碳糖
【H】 能量 CO2 （少） H2O
稳定化学能→活跃化学能和热能 (有机物) (ATP)
光能→活跃化学能→稳定化学能 (ATP) (有机物)
3
区别与联系
光合作用
14 CO2
14 （CH2 O）
糖类等有机物
又称为碳（C） 水 （H2O）化合物， 故用简 写（CH2O） 表示糖类等有机物。
光合作用探索历程
年代 1771 1779 1845 1864 1880
科学家
普利斯特利 英格豪斯 R.梅耶 萨克斯 恩格尔曼
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