光合作用二知识讲解

光合作用（二）光合作用的原理和应用

【学习目标】

1、理解光合作用的过程及原理，掌握光反应、暗反应的过程及其相互关系

2、描述叶绿体的结构、说明叶绿体的功能。

3、理解环境因素对光合作用强度的影响。

4、重点：光合作用的发现及研究历史、光合作用的光反应和暗反应过程及其相互关系

5、重点：影响光合作用强度的外界因素。

6、难点：光反应和暗反应的过程、探究影响光合作用的环境因素

【要点梳理】

要点一、光合作用及其探究历程

1、光合作用

光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转换成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。

2、光合作用的探究历程

要点二、光合作用过程及原理的应用

1、光合作用过程图解

项目

光反应

暗反应

区 别

场所 类囊体囊状结构的薄膜上

叶绿体基质 条件 需色素、光、酶

不需色素、光，需要酶

物质变化

（1）水的光解 （2）ATP 的生成

（1）CO 2的固定 （2）C 3的还原

能量变化

叶绿素将光能转化为活跃的化学能储存在ATP 中。

ATP 中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。

两者联系

（1）光反应为暗反应提供ATP 和还原剂[H]，暗反应为光反应提供ADP 和Pi

（2）没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成。

总之，光反应是暗反应的物质和能量的准备阶段，暗反应是光反应的继续，是物质和能量转化的完成阶段。二者是光合作用全过程的两个阶段，是相辅相成的。

要点诠释：

①光反应必须在光下进行，而暗反应有光无光都可以进行。

②催化光反应与暗反应的酶，其种类和场所均不同，前者分布在类囊状膜上，后者分布在叶绿体基质中。 3、光合作用反应式及其元素去向

6CO ＋12H O

−−−→光能

叶绿体

C 6H 12

O 6

＋6H 2

O ＋6O 2

要点诠释：

上述方程式表示光合产物只是单糖，实际上光合产物主要是糖类，包括单糖（葡萄糖和果糖）、二糖（蔗糖）、多糖（淀粉），其中以蔗糖和淀粉最为普遍，但也有一些实验证明，蛋白质、脂肪也是光合作用的直接产物。因此对光合作用应该理解为有机物和氧更为确切。

要点三、光合速率（光合强度）及其影响因素 1、光合速率的概念及表示方法

光合速率是指一定量的植物（如一定的叶面积）在单位时间内进行光合作用的量 可以用CO 2吸收量、O 2释放量、有机物的生成量作指标 2.光合速率的测定

光下实测值：表观光合速率（净光合速率） 暗处：呼吸速率

真光合速率=表观光合速率+呼吸速率

3、影响光合速率的因素

⑴光照强度

探究光照强度对光合作用强度的影响

①实验流程：

打出小圆形叶片（30片）：用打孔器在生产旺盛的绿叶上打出（直径=1cm）

抽出叶片内气体：用注射器（内有清水、小圆形叶片）抽出叶片内气体（O₂等）

小圆形叶片沉水底：将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底

对照实验及结果：

项目

小圆形叶片加富含CO₂的清水光照强调叶片浮起数量

烧杯

甲10片20ml 强多

乙10片20ml 中中

丙10片20ml 弱少

②实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强（校园行叶片中产生的O₂多，浮起的多（2）二氧化碳浓度对光合作用的影响

①二氧化碳是光合作用的原料，通过影响暗反应来影响光合效率。植物的光合效率在一定范围内随着CO₂浓度的增强而增强，但当CO₂浓度达到一定浓度时，光合效率不再增强。如果CO₂浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO₂中毒而影响植物正常的生长发育。

②植物的光合作用的最适CO₂浓度为0.1%，而空气中的CO₂浓度仅为0.03%，因此适当增加空气中CO₂浓度，可以提高光合作用速率。

要点诠释：

易错易混概念：CO₂补偿点和CO₂饱和点

植物光合作用吸收的CO₂与呼吸作用释放的CO₂相等时的CO₂浓度称为CO₂补偿点。

CO₂达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加，这时的CO₂浓度称为CO₂的饱和点（见下图）

③农业生产启示

温室栽培植物时适当提高室内 CO₂的浓度，如放一定量的干冰或多施有机肥，使其吸收CO₂增多。

（3）温度对光合作用的影响

①温度直接影响光合作用中所需酶的活性，对光合作用的影响很大。在低温中，植物酶促反映速率下降，限制了光合作用的进化；在高温环境中，叶绿体和细胞质的结构会遭到破坏、叶绿体的酶反应钝化。

②低温会影响光合酶的活性，植物净化光合速率较低；较高温度使呼吸作用加强，净光合速率下降。

③最适温度：一般植物可在10℃～35℃正常地进行光合作用，其中以25℃～30℃最适宜，在35℃以上时光合作用开始下

要点四、 光合作用和呼吸作用的关系、化能合成作用

1、光合作用和呼吸作用的关系

2、光合作用和呼吸作用在[H]和ATP 方面的比较

3、生物的代谢类型及化能合成作用

（1）新陈代谢类型： 新陈代谢类

（2）土壤中硝化细菌的化能合成作用：

除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是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，这种合成作用，叫做化能合成作用，这些细菌也属于自养生物。例如，生活在土壤中的硝化细菌，不能利用光能，但是能将土壤中的氨（NH3）氧化成亚硝酸（HNO2），进而将亚硝酸氧化成硝酸（HNO3）。硝化细菌能够利用这两个化学反应中释放出的化学能，将二氧化碳和水合成为糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的自命活动。硝化细菌化能合成反应式如下：

【典型例题】

类型一：文字题

例1、番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是（）A．光反应强度升高，暗反应强度降低

B．光反应强度降低，暗反应强度降低

C．反应强度不变，暗反应强度降低

D．反应强度降低，暗反应强度不变

【答案】B

【解析】Mg是叶绿素的成分，而叶绿素存在叶绿体的类囊体薄膜上，光反应也在类囊体薄膜上进行，因此在缺Mg的培养液中培养光反应受影响，暗反应在叶绿体基质中进行，需要光反应提供能量，因此光反应强度降低，暗反应强度也降低。

【总结升华】本考查光合作用的过程，需要同学生深刻理解光合作用的过程。

【举一反三】：

【变式一】

下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是（）

A．适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2

B．只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP

C．无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP

D．叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应

【答案】D

【变式二】

下列关于叶绿体和线粒体的比较的叙述，正确的是（）

A．叶绿体中可发生CO2→C3→C6H12O6，在线粒体中则会发生C6H12O6→C3→CO2

B．ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产生

C．光能转变成化学能发生在叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中

D．都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行

【答案】D

【变式三】

用18O标记的H2O浇灌植物，在光照充足的条件下，植物体内及周围空气中存在18O同位素的物质及其相应生理

过程的叙述中，不正确的是（）

A．植物周围的氧气中——光合作用的光反应

B．植物体内的二氧化碳中——有氧呼吸的第二阶段

C．植物周围的水蒸气中——植物的蒸腾作用