光合作用的原理和应用 PPT

4. 其他因素
V
V
有害
0
[N/P/Mg] 0
叶龄
有
机
总光合
物
呼吸
的
量
净光合
0 适宜 叶面积指数
N（酶）P（ATP） Mg（叶绿素）的浓度
叶龄 应摘除老叶、残叶
植物叶片总面积与 土地面积的比值 应注意合理密植
OP段：光合速率只受横轴所示的因素限制 Q点：横轴所示的因素不再限制光合速率
【例4】如图表示三种 植物叶片光合作用速度 的日变化，请据图回答。
植物光合作用能产生淀粉 光合作用释放的氧气全部来自于水 植物能更新空气 只有土壤中的水分是植物建造自身的原料 绿色植物在光照下才能更新空气 光合作用把光能转换成化学能储存起来 碳在光合作用中的转化路径：卡尔文循环 叶绿体是光合作用的场所，并释放氧气
酶
CO2 + H2O 叶绿体
(CH2O) + O2
CO2 O2
呼吸速率
·线粒体产生CO2 ·细胞消耗有机物的量
O2 CO2
真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率
（总光合速率） （净光合速率）
光合作用实际产O2量= 实测O2释放量 + 呼吸作用耗O2量
光合作用实际CO2消耗量= 实测CO2消耗量 + 呼吸作用CO2释放量
光合作用C6H12O6净生产量= 光合作用实际C6H12O6生产量
A—开关 B—玻璃钟罩 C—绿色植物 D—NaOH E—有色水滴 F—直尺
（1）植物细胞呼吸的指标：植物 细胞呼吸吸收O2，释放CO2，CO2 被NaOH吸收，使容器内气体压强 减少，毛细管内的水滴左移。根据 单位时间内液滴左移的体积即可计 算呼吸速率。
（2）条件：整个装置必须遮光处 理，否则植物的光合作用会干扰呼 吸速率的测定。
3. CO2浓度
V总 光合作用发动点
CO2补偿点 0
A’ B’CO2浓度
CO2释放量
0 A
B CO2浓度
① A点表示光合作用发动点，即进行光合作用所需的 最低CO2浓度。 ② A’点表示CO2补偿点，即呼吸速率 = 光合速率。 ③ B和B’点都表示CO2饱和点。 ④ 总光合强度不为负，净光合强度可以为负。
ADP + Pi + 能量 酶 ATP
• 能量变化：光能 → ATP中活跃的化学能
细胞呼吸/外界吸收 光反应提供
C3的还原 [H]
（卡尔文循环）
（三碳化合物） 2C3
CO2的固定
ATP ADP+Pi
酶
叶绿体基质中 多种酶
酶
CO2
(CHH22OO)、（五碳C化5合物）
• 场所：叶绿体的基质中 • 条件：多种酶 • 物质变化： 1. CO2的固定
CO2 + C5 酶 2C3
2.C3的还原
2C3 ATP [H] 酶 (CH2O) + C5 + H2O
• 能量变化： ATP中活跃的化学能转变为 → 有机物中稳定的化学能 *原子守恒：一轮卡尔文循环只提供一个C，消耗3ATP 合成一个葡萄糖需要六轮卡尔文循环，消耗18ATP
蔗糖
葡萄糖
纤维素、淀粉
光反应
光能
ATP
暗反应
（CH2O）
热能（不能利用）
细胞 呼吸
ATP → 各项生命活动
• 机械能（如运动中肌细胞收缩） • 渗透能（如主动运输） • 化学能（细胞内各种吸能反应
如蛋白质、糖类的合成） • 电能（如电鳗放电、大脑思考） • 光能（如萤火虫发光）
场所 条件
光合作用 叶绿体 光、色素、酶
细胞呼吸（有氧） 细胞质基质、线粒体（主）
【例1】如图是光合作用过程的图解。请根据图回答： （1）光合作用的过程可以分为两个阶段，图中A表示___光__反__应____ 阶段，此过程进行的场所是____叶__绿__体__的__类__囊_体__薄__膜__上_____；B表示 ___暗__反__应___ 阶段，此过程进行的场所是__叶__绿__体__基_质___。 （2）写出图中所示物质的名称：② ____[_H_]____ ；③____A_T_P____。 （3）C和D的化学过程的名称分别是____二__氧__化__碳_的__固__定_____ 、 __三__碳__化__合__物__的__还__原__。
（3）为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置及所测种 子进行消毒处理。
（4）对照组的设置：为防止气压、温度等物理膨胀因素引起的 误差，应设置对照实验，将所测定的生物灭活（将种子煮熟）， 其他条件均不变。
（1）NaHCO3溶液作用：玻璃瓶 中 的 NaHCO3 溶 液 保 证 了 容 器 内 CO2浓度的恒定，满足了绿色植物 光合作用的需求。
比较项目
光反应：块
暗反应：慢
反应部位 叶绿体的类囊体的薄膜上
叶绿体基质中
条件
光、色素、酶
多种酶
1.水的光解
1. CO2的固定
物质变化 2.ATP的形成
2.C3的还原
能量变化
光能 → ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能 → 有机物中稳定的化学能
联系 光为暗提供[H]和ATP，暗为光提供ADP和Pi。
V CO2饱和点
V
0 光照强度 勒克斯(lx)
适宜T 温度(℃)
★午休：正午气温很高，气孔关闭，光合速率下降
AB ——光照增加，光合强度增加
C点——光照最强→叶片蒸腾作用最强→叶片大量失水→叶 片表面大量气孔关闭→CO2进入受阻→叶片中的CO2减少→ 光合强度减弱
DE ——光照减少，光合强度减弱
CO2吸收量
吸收率/%
叶绿素a
叶绿素b 类胡萝卜素
波长/nm
CO2 H2O 能量（光能）
光合作用
光能转化为化学能
O2 葡萄糖
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（化学能），并且释放出氧气的过程。
18世纪中期前 普利斯特利 英格豪斯 梅耶 萨克斯 恩格尔曼 鲁宾和卡门 卡尔文
- 呼吸作用C6H12O6消耗量
总光合作用 净光合作用 呼吸作用
CO2吸收量
阳生植物 阴生植物
D
E
AD段的限制 因素是光强
DE段的限制 因素不是光强
CO2释放量
0
B 大时，B点右 移，C点不移， AD点下移动
A
A点 在黑暗条件下有氧呼吸所释放的CO2的量，假定不变 B点 光补偿点：光合速率 = 呼吸速率时的光照强度 C点 光饱和点：光合作用速率达到最大时的光照强度
联系
光合作用为呼吸作用提供有机物和氧气； 呼吸作用为光合作用提供原料CO2
光合作用强弱的一种表示法，大小 可用单位时间、单位叶面积所吸收 的二氧化碳、释放的氧气或合成积 累有机物的量表示。 单位：mg/h*cm2
表观光合速率
CO2
（净光合速率）
O2
某植物单位时间单位叶 面积上从外界环境中吸
收CO2的量或释放到外界 环境中O2的量。
化能合成作用
自然界中存在某些微生物，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。
A—开关 B—玻璃钟罩 C—绿色植物
D—NaHCO3 E—有色水滴 F—直尺
（2）植物光合速率指标：植物光 合作用释放氧气，使容器内气体压 强增大，毛细管内的水滴右移。单 位时间内水滴右移的体积即是光合 速率。
（3）条件：整个装置必须在光下。
（4）总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
【例2】现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将 对称叶片的一半遮光（A），另一半不遮光（B），并采用适当 的方法阻止A、B间物质和能量的转移．在适宜光照和温度下照 射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称 重，分别记作m1和m2，单位mg/（dm2*h）。下列说法正确
C5
（CH2O）
CO2
* 将“ATP”替换为“[H]”，将“ADP+Pi”替换为 “H2O”此图依然成立。[H]和ATP的变化保持一致。
*① 以上各物质的变化是相对含量的变化，不是合成速
率，且是在条件改变后的短时间内发生的。
*② 在以上各物质的含量变化中：
C3和C5含量的变化是相反的，即C3增加，则C5减少； [H]和ATP的含量变化是一致的，都增加，或都减少。
（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼 吸作用的强度差是____0____ mg。
（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是__2_4__.5___mg。
（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小 时，该植物体内有机物含量变化是___减__少___ （填增加或减少）。
（4）若把该植物从光下移到暗处,则叶片叶绿体中的C3含量将 ____升__高____ (选填“升高”、“降低” 或“不变”)。
光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响： 当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的 含量及有机物的合成量变化可以采用如图分析：
ATP
2C3
光
ADP + Pi
（1）在6：00-8：00 时之间，单位时间内吸 收CO2最多的是___b___ 植物叶片。 （2）光合作用速度与呼吸作用速度相等的时刻，a植物叶片出现 在__1_9_：__0_0__、__5_：__0_0__，c植物叶片出现在_1_0__：__0_0_、__1_5__：_0__0_。 （3）b植物叶片在晴天中午光照强烈时，光合作用速度出现了低 谷，这一现象被称为光合作用的“午休现象”．产生这一现象的 主要原因有__中__午__光__照__强_烈__，__为__减__少__体__内__水__分__散__失__，__气_孔__关__闭__，___ __通__过__气__孔__进__入__的_C__O_2__量__减_少___。 （4）从图中结果推测，三种植物一天内有机物积累量多少的顺 序是___a___＞___b___＞___c___．