生物光合作用的原理和应用
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水绵的临时水装片 在没有空气的环境里
带状叶绿体螺旋排列
黑暗中 光照中
结论：氧由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的O2是来自气体CO2还是H2O？ 1939年，美国鲁宾和卡门的实验
同位素标记法
A
B
结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？
20世纪40年代， 美国卡尔文用14CO2 供小球藻进行光合作 用，最终探明了CO2 中碳在光合作用中转 化成有机物中碳的途 径，称卡尔文循环。
光合作用效率
E
一天的时间
合理利用光能
轮作：延长光合作用时间 间种、合理密植：
增加光合作用面积
2.二氧化碳的供应对光合效率的影响
光
合
作
用 速
CO2浓度
率
规律: 在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度 增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳
定。
3.影响光合作用的因素——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。
二 光合作用的原理和应用
光合作用的探究历程
亚里斯多德：植物体营养物质都是从土壤中获得。
1648年海尔蒙特栽培的柳 树实验
结论：水分是 植物建造自身 的原料。
1771年普利斯特利实验
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气。
英国普里斯特利的实验
得到相反结论：绿色植物也能使空气变污浊。
ATP供能 还原
2C3
固定 多种酶 的催化
CO2 C5
酶
酶
ADP+Pi
(CH2O)
光反应阶段 （基粒）
光能
活跃的化学能
暗反应阶段 （叶绿体基质）
有机物中 稳定的化学能
比较项目
光反应
暗反应
反应条件 光 色素 酶 [H] ATP 多种酶
反应场所
基粒
叶绿体基质
区
① 水的光解
①CO2的固定
H2O → [H]＋ O2
CO2＋C5→2C3
别
物质变化 ② ATP的生成 ADP＋Pi＋能量→ATP
②C3(CO2)的还原
C3
[H] ATP
(CH2O)
C5
能量变化 光能→活跃化学能
活跃化学能→ 稳定化学能
联
系
光反应为暗反应提供还原剂[H]和ATP， 暗反应也促进光反应的进行。
光合作用是植物体、一切生物生命活 动的基础，光反应和暗反应是一个整体， 二者紧密联系、相互影响、相互促进。
A
B（光饱和点）
黑暗中呼吸作用强度
光照强度
CO2的释放值
真正(总)光合速率 = 表观(净)光合速率 + 呼吸速率
CO2的吸收值
CO2的释放值
光照强度的影响
A（光补偿点） B（光饱和点） 光照强度
一般情况下，光照强度达到B点后，限制光合速 率的主要原因有哪些？
温度，CO2 光合作用结构
叶片光合速率与光照强度的关系
O2 (mg/dm2h)
放 出 10来自百度文库
5
0 吸 收 -5
B A 20
CD
10 C′
光照强度
(klx)
1.对植物而言,光照 越强越好吗?
2.在此图上,你能画 出胡椒光合速率的 大致曲线吗?
水稻叶片的光合作用速率与空气中 二氧化碳含量的关系
光 合 作 用
1.你认为空气中CO2 的含量最可能是在
的 速
哪儿?
率
0
2.如何提高大田和
二氧化碳的含量
温室中CO2的含量?
农田里的农作物应确保良好的通风透光，增施有 机肥，深施“碳酸氢铵”。
温室中应增施农家肥料或使用CO2发生器等。
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。
光合作用原理的运用
• 植物自身因素 • 环境因素对光合作用的影响
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素
增加光合作用面积
合理密植 间作套种
控制光照强弱 阴生植物 阳生植物
控制光质
红光和蓝紫光
提高光合作用效率
控制温度
保持昼夜温差 通风透光
控制CO2供应
在温室中施有机肥，
使用CO2发生器
控制必需矿质元素供应 适时适量施肥
控制H2O供应 合理灌溉
光照强度的影响
CO2的吸收值
净
光 合 速
总 光 合 速
率率
（光补偿点）
有时实验失败
1779年，荷兰英格豪斯重复了普里斯特利
的实验 500多次。
结论：只有在阳光照射下才能成功，只有绿叶才能更 新污浊的空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们 才明确绿叶在光下放出的气体是氧气， 吸收的是二氧化碳。
光能去哪里了呢？
1845年，德国科 学家梅耶根据能量转 化与守恒定律明确指 出，植物在进行光合 作用时，把光能转换 成化学能储存起来。
光合作用探索历程
年代 1771 1779
1845 1864 1880 1939 20世纪40代
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
应用： 增加昼夜温差
4.影响光合作用的因素——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
应用——提高农作物产量的措施
提高复种指数（轮作） 延长光合作用时间 温室中人工光照
增加光能利用率
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
原料：CO2、H2O 产物：糖类，O2 条件： 光 场所： 叶绿体
这些内容你能一个化学反应式来表示吗？
光合作用的过程
光合作用的总反应式
CO2 + H2O
光能 叶绿体
（CH2O）+ O2
H2O
光能
光合作用过程的图解
叶绿体 中的色素
O2 强的还原剂 H 供氢
光能转化18成6化4学年能，萨贮存克斯的实验
于什么物质中呢？ 一半遮光
一半曝光
（置于暗处几小时）为什么一半曝光，一半遮光呢？
思考：为什么要在暗处放置几小时？
一半遮光 脱色 碘蒸气 遮光的一半不变色
另一半曝光 脱色 碘蒸气 曝光的一半呈深蓝色
结论：光合作用中产生了淀粉（糖类）。
1880年，美国恩格尔曼的实验
1.影响光合作用效率的因素—光照强度
CO2
吸 收
C
阳生植物
阴生植物
0
CO2
释A
放
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。
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
D B
C A
O 10 11 12 13 14 15
带状叶绿体螺旋排列
黑暗中 光照中
结论：氧由叶绿体释放，叶绿体是光合作用的场所。
光合作用释放的O2是来自气体CO2还是H2O？ 1939年，美国鲁宾和卡门的实验
同位素标记法
A
B
结论：光合作用释放的氧全部来自参加反应的水。
光合作用产生的有机物又是怎样合成的呢？
20世纪40年代， 美国卡尔文用14CO2 供小球藻进行光合作 用，最终探明了CO2 中碳在光合作用中转 化成有机物中碳的途 径，称卡尔文循环。
光合作用效率
E
一天的时间
合理利用光能
轮作：延长光合作用时间 间种、合理密植：
增加光合作用面积
2.二氧化碳的供应对光合效率的影响
光
合
作
用 速
CO2浓度
率
规律: 在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度 增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳
定。
3.影响光合作用的因素——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。
二 光合作用的原理和应用
光合作用的探究历程
亚里斯多德：植物体营养物质都是从土壤中获得。
1648年海尔蒙特栽培的柳 树实验
结论：水分是 植物建造自身 的原料。
1771年普利斯特利实验
一段时间后
一段时间后
普 利 斯 特 利 实 验
结论：植物可以更新空气。
英国普里斯特利的实验
得到相反结论：绿色植物也能使空气变污浊。
ATP供能 还原
2C3
固定 多种酶 的催化
CO2 C5
酶
酶
ADP+Pi
(CH2O)
光反应阶段 （基粒）
光能
活跃的化学能
暗反应阶段 （叶绿体基质）
有机物中 稳定的化学能
比较项目
光反应
暗反应
反应条件 光 色素 酶 [H] ATP 多种酶
反应场所
基粒
叶绿体基质
区
① 水的光解
①CO2的固定
H2O → [H]＋ O2
CO2＋C5→2C3
别
物质变化 ② ATP的生成 ADP＋Pi＋能量→ATP
②C3(CO2)的还原
C3
[H] ATP
(CH2O)
C5
能量变化 光能→活跃化学能
活跃化学能→ 稳定化学能
联
系
光反应为暗反应提供还原剂[H]和ATP， 暗反应也促进光反应的进行。
光合作用是植物体、一切生物生命活 动的基础，光反应和暗反应是一个整体， 二者紧密联系、相互影响、相互促进。
A
B（光饱和点）
黑暗中呼吸作用强度
光照强度
CO2的释放值
真正(总)光合速率 = 表观(净)光合速率 + 呼吸速率
CO2的吸收值
CO2的释放值
光照强度的影响
A（光补偿点） B（光饱和点） 光照强度
一般情况下，光照强度达到B点后，限制光合速 率的主要原因有哪些？
温度，CO2 光合作用结构
叶片光合速率与光照强度的关系
O2 (mg/dm2h)
放 出 10来自百度文库
5
0 吸 收 -5
B A 20
CD
10 C′
光照强度
(klx)
1.对植物而言,光照 越强越好吗?
2.在此图上,你能画 出胡椒光合速率的 大致曲线吗?
水稻叶片的光合作用速率与空气中 二氧化碳含量的关系
光 合 作 用
1.你认为空气中CO2 的含量最可能是在
的 速
哪儿?
率
0
2.如何提高大田和
二氧化碳的含量
温室中CO2的含量?
农田里的农作物应确保良好的通风透光，增施有 机肥，深施“碳酸氢铵”。
温室中应增施农家肥料或使用CO2发生器等。
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。
光合作用原理的运用
• 植物自身因素 • 环境因素对光合作用的影响
1）光照 2）温度 3）二氧化碳浓度 4）水分 5）矿质元素
增加光合作用面积
合理密植 间作套种
控制光照强弱 阴生植物 阳生植物
控制光质
红光和蓝紫光
提高光合作用效率
控制温度
保持昼夜温差 通风透光
控制CO2供应
在温室中施有机肥，
使用CO2发生器
控制必需矿质元素供应 适时适量施肥
控制H2O供应 合理灌溉
光照强度的影响
CO2的吸收值
净
光 合 速
总 光 合 速
率率
（光补偿点）
有时实验失败
1779年，荷兰英格豪斯重复了普里斯特利
的实验 500多次。
结论：只有在阳光照射下才能成功，只有绿叶才能更 新污浊的空气。
1785年，由于发现了空气的组成，人们 才明确绿叶在光下放出的气体是氧气， 吸收的是二氧化碳。
光能去哪里了呢？
1845年，德国科 学家梅耶根据能量转 化与守恒定律明确指 出，植物在进行光合 作用时，把光能转换 成化学能储存起来。
光合作用探索历程
年代 1771 1779
1845 1864 1880 1939 20世纪40代
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
应用： 增加昼夜温差
4.影响光合作用的因素——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
应用——提高农作物产量的措施
提高复种指数（轮作） 延长光合作用时间 温室中人工光照
增加光能利用率
光合作用释放的氧来自水
光合产物中有机物的碳来自CO2
原料：CO2、H2O 产物：糖类，O2 条件： 光 场所： 叶绿体
这些内容你能一个化学反应式来表示吗？
光合作用的过程
光合作用的总反应式
CO2 + H2O
光能 叶绿体
（CH2O）+ O2
H2O
光能
光合作用过程的图解
叶绿体 中的色素
O2 强的还原剂 H 供氢
光能转化18成6化4学年能，萨贮存克斯的实验
于什么物质中呢？ 一半遮光
一半曝光
（置于暗处几小时）为什么一半曝光，一半遮光呢？
思考：为什么要在暗处放置几小时？
一半遮光 脱色 碘蒸气 遮光的一半不变色
另一半曝光 脱色 碘蒸气 曝光的一半呈深蓝色
结论：光合作用中产生了淀粉（糖类）。
1880年，美国恩格尔曼的实验
1.影响光合作用效率的因素—光照强度
CO2
吸 收
C
阳生植物
阴生植物
0
CO2
释A
放
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。
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
D B
C A
O 10 11 12 13 14 15