人教版教学课件第五章第四节 光合作用的原理和应用(共70张PPT)

练一练
1、光合作用中光反应阶段为暗反应 阶段提供了（D ） A．O2和C3化合物 B．叶绿体色素 C．H20和O2 D．[H]和ATP
2、在光合作用的暗反应过程中，没 有被消耗掉的是（ ） B A、[H] B、五碳化合物 C、ATP D、二氧化碳
2）暗反应：
[H]
酶
2C3 CO2
物质变化:
1.CO2的固定
CO2+C5 → 源自文库C3
酶
ATP 能 酶 ADP+Pi
固 还 多种酶 定C5 原
(CH2O)
2.C3的还原
2C3
[H] ATP
酶
暗反应
C5
(CH2O)
能量变化:
ATP中活跃的化学能转变成 有机物中的稳定的化学能
光合作用的过程
H2O
光解 吸收
可见光
色素分子
O2
［H］酶 还
ATP 酶 ADP+Pi
原
供氢
2C3
固 酶 定C5
CO2
（CH2O）
光反应
暗反应
3、光反应和暗反应的比较
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
CO2的固定CO2+C5 光 →2C3
酶 C3的还原2C3 → → (CH2O) ATP [H] 酶
光能转变成活跃的 化学能（ATP）
活跃的化学能变成 稳定的化学能
光反应为暗反应提供［H］和ATP
联系
暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料
四、光合作用的本质
将无机物合成有机物 把光能转变成化学能储藏在有机物中
光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物
> 阴生植物
光合作用效率与光照强度、时间的关系
光照强度
B
D
光合作用效率
C
A
O
E
一天的时间
10 11 12 13 14 15
生产上的应用：
1、适当提高光照强度（阴生、阳生植 物的光强不同） 2、增加光合作用面积 合理密植 间作套种
3、延长光合作用时间 温室中人工光照
实验6：20世纪30年代，鲁宾和卡门（美） 的同位素标记实验：
C18O2
O2 CO2
光照下 的 球藻悬 液
18O 2
H2O H218O
证实:光合作用释放的氧气来于水
实验7：20世纪40年代美国科学家卡尔 文用14C标记的14CO2追踪其放射性探明：
碳的同位素
14 14
C
CO2
光能
14
CO2
CO2+ H2O
植物的物质积累来自水
实验2：1771年（英）普里斯特利
普 利 斯 特 利 实 验
结论: 植物可以更新空气
从对照实验的角度分析，普利斯特利的实验 设计是否严谨？ 若不严谨？应怎样补充完善实验？
一段时间后
设 置 空 白 对 照
一段时间后
实验3：1779年，荷兰的英格豪斯
500次植物更新空气实验
结论：植物体的绿叶在光下 才能更新空气。
叶绿体
( CH2 O)+O2
CO2中的碳在光合作用中转化成有机 物中的碳的途径——卡尔文循环
• 请按时间先后顺序排列下列事件： ①德国科学家萨克斯证明了绿色叶片在光合作用 中产生了淀粉 ②美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法，证 明光合作用释放的氧气全部来自参加反应的水 ③英国科学家普利斯特利指出植物可以更新空气 ④美国科学家恩格尔曼用水绵做实验，证明氧气 是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进 行光合作用的场所 A ①②③④ B ④③②① C ③①④② D ③④①②
C D
叶龄
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）
七、探究环境因素对光合作用的影响
实验原理：
利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空 气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作 用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水 中的溶解度很小，而在细胞间积累，结果使 原来下沉的叶片上浮，根据上浮所需的时间 长短，即能比较光合作用的强弱。
化能合成作用
自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内 没有色素，不能进行光合作用，但是能够 利用体外环境中某些无机物释放的能量来 制造有机物，这种合成作用，叫做化能合 成作用。
2、硝化细菌是生活在土壤中的一种细菌，它的同化 作用过程如下：思考其同化作用的类型是什么？
化能自养需氧型
2NH3+3O2
硝化细菌
测定方法：
呼吸速率： 将植物置于黑暗中，测定实验容器中CO2增加量、 O2减少量或有机物减少量。 净光合速率： 将植物置于光下，测定实验容器中O2增加量、 CO2减少量或有机物增加量
CO2 吸 收
C
阳生植物
阴生植物 0
A
B B：光补偿点
光照强度
C：光饱和点
• 应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。
............增高.......... 降低
应用：
1、大田：“正其行，通其风” 2、施用有机肥 3、投放干冰或二氧化碳发生器
4、矿质营养
N：光合酶及[H]和ATP的重要组分 P：[H]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
应用： 合理施肥
硝化细菌
2HNO2+2H2O+能量 2HNO3+能量
2HNO2+ O2
CO2 + H2O
（CH2O）+ O2
进行光合作用和化能合成作用的生物都是 自养型生物，而只能利用环境中现成的有机物 来维持自身生命活动的生物是异养型生物．
【例题1】测定植物光合作用的速率，最简单有 效的方法是测定： A.植物体内葡萄糖的氧化量 B.植物体内叶绿体的含量 C.二氧化碳的消耗量 D.植物体内水的消耗量 【例题2】如果做一个实验测定藻类植物是否完 成光反应,最好是检测其: A.葡萄糖的形成 B.淀粉的形成 C.氧气的释放 D.CO2的吸收量
释放量
光照强度
在一定范围内，光照越强，光合作用速率随 光照强度的增强而加快；超过一定范围，再 增加光照强度，光合作用速率不再加快
CO2
吸收量
c 光饱和点 净光合速率 b 光补偿点 总光合速率 光照强度 a 呼吸速率
CO2
释放量
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
表示方法：
净光合速率： 用O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示 真正（实际）光合速率： 用O2产生量、 CO2固定量或有机物产生量表示
2、温度
在一定范围内，光合作用速率随温度升高 而加快；B点是提高光合速率的最适温度； 超过B点以后，光合速率随温度的升高而 下降，原因是温度过高会使酶活性下降
应用：
1、适时播种 2、温室栽培农作物时： 1）冬天，可适当提高温度；夏 天，可适当降低温度。 2）增大昼夜 温差（白天适当提 高温度，晚上适当降低温度）
停止 光照
光反应 停止
[H] ↓
ATP↓
还原 受阻
C3 ↑
C5 ↓
（CH2O）减少
请分析光下的植物突然停止CO2的供应后，其 体内的C5化合物和C3化合物的含量如何变化？
CO2 ↓
固定 停止 （CH2O）减少
C3 ↓ C5 ↑
[H] ↑ ATP↑
条件
停止光照 CO2供应不变
C3
C5
[H]、ATP （CH2O）
突然光照 CO2供应不变
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
六、影响光合作用的因素及其在生 产实践上的应用
植物自身因素 影响光合作用的环境因素： ①光
② 二氧化碳的浓度
③ 温度 ④水
⑤ 矿质元素等
1、光
⑴ 光照强度:
CO2
吸收量
CO2
观察与记录 一、不同光照强度对光合作用的影响
距离 光照 叶子圆片上浮所需时间 烧 光照 杯 （日光灯） 强度
第一片 第二片 第三片 第四片
1
40W
5CM
2
3
40W
40W
30C M
50C M
结论：
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增强而增强
五、光合作用和呼吸作用中的化学计算
光合作用反应式： 6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O 呼吸作用反应式： 有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O 无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2 (植物) 实测CO2吸收量 ＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量 实测O2释放量 ＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量
轮作
已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度 分别为250C和300C，下图表示250C时光合作 用与光照强度的关系。若温度升到300C （原光照强度和CO2浓度不变），理论上图 中相应点a、b、c移动方向分别为： A 下移、右移、下移 B 下移、左移、下移
C 上移、左移、上移
D 上移、右移、上移
五、光合作用的重要意义
⑴为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 ⑵维持大气中氧气和二氧化碳含量的 相对稳定 ⑶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
请分析光下的植物突然停止光照后，其体内的 C5化合物和C3化合物的含量如何变化？
.在光合作用实验里，如果所用的水中 有0.2%的水分子含18O，CO2中有0.68 %的CO2中含有18O，那么，植物进行光 合作用释放的O2中，含18O的比例为 ( ) A
(A)0.2% (B) 0.44 %
(C) 0.68 %
(D) 0.88 %
三、光合作用的过程： 1、总反应式:
CO2 +H2O *
2、光合作用需要光
实验5：1880年，恩格尔曼（美）
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
1、氧是由 叶绿体释放出来的， 叶绿体是光合作用的场所。 2、光合作用需要光照
恩吉尔曼实验的结果
好氧型细 菌
水绵
分析：这一巧妙的实验说明了什么？
光合作用释放的O2到底是来自H2O ，还是CO2呢？
5、水
水既是光合作用的原料，又是体 内各种化学反应的介质。另外，水还 影响气孔的开闭，间接影响CO2进入 植物体，缺水还会引起淀粉水解加快, 可溶性糖过多,光合产物输出缓慢.所 以水对光合作用影响很大，生产上， 应合理灌溉，预防干旱
应用： 预防干旱，合理灌溉
6、 叶龄
叶片的光合速率与叶龄密切相关。幼叶 净光合速率低；叶片全展后，光合速率达 最大值；叶片衰老后，光合速率下降。
光能 叶绿体
(CH2O)+O2*
2、过程：（包括两个阶段）
1）.光反应
2）.暗反应
1）光反应：
H 2O
光解
吸收
O2
物质变化:
[H]
1.水的光解：
2H2O → 4[H]+O2 光
酶
可见光
色素分子
ATP 酶 ADP+Pi
2.ATP的形成
ADP+Pi → ATP
酶
光反应
光能
能量变化:
光能转变成ATP中的活跃的化学能
一、光合作用的概念：
指绿色植物通过叶绿体， 利用光能，把二氧化碳和水 转化成储存能量的有机物， 并且释放氧气的过程。
二、光合作用的探究历程
一粒种子可以长成参天大 树,植物是如何进行物质 积累的?
实验1：1648年海尔蒙特(比利时)
柳树实验: 把一棵2.3kg的柳树苗种植 在一桶90.8kg的土壤中，然后只用雨水浇 灌而不供给任何其他物质，5年后柳树增 重到76.7kg，而土壤只减轻了57g。
1845年，梅耶（德）:
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 变成化学能储存起来
实验4：1864年，萨克斯(德)
一半遮光
一半曝光
（置于暗处几小时）
思考：目的是什么？
消耗掉叶片中的营养物质
实验
绿色叶片 消耗营养
碘蒸气
对照
绿色叶片 暗处 消耗营养 遮光
碘蒸气
暗处
曝光
1、绿色植物的叶片在光合作用中产生 了淀粉
3、二氧化碳浓度：
A点： 2补偿点 CO B点： 2饱和点 CO
在一定范围内，光合作用速率随二氧化碳浓 度增大而加快；但达到一定浓度时，再增加 二氧化碳浓度，光合作用速率也不再增加， 甚至减弱（细胞呼吸抑制）
..CO2补偿点.....CO2饱和点 光照增强 光照减弱
............降低.......... 增高
⑵光质:
光质也影响光合速率,通常复色光 （白光）下光合速率最高；红光下光合速 率较快,蓝光次之,绿光最差.
红光＞蓝紫光＞绿光
生产上应用：
1、温室大棚使用无色透明的玻璃 2、若要降低光合作用，则用有色玻璃如 红色玻璃绿色玻璃等
2、温度
光 合 速 率
B
A
10 20 30 40
C
50
温度℃
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,其中AB 段(10～35 ℃)随温度的升高而逐渐加强,B点(35 ℃)以 上酶的活性逐渐下降,光合作用开始下降,50 光合作用完 全停止.