光合作用的原理和应用PPT

酶
2C3
物质变化 C3的还原：2[HC]3、ATP
酶 (CH2O)+ C5 ＋H2O
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
三碳化合物 2C3
叶绿体基质
CO2
CO2的 固定
多种酶
五碳化合物 C5
ATP [H]
糖类
比较光反应、暗反应
光反应阶段
暗反应阶段
条件
光、色素、酶 （不需光）酶、[H]、ATP
物质变化 ATP的合成：ADP＋Pi ＋能量（光能） 酶 ATP
能量变化 光能转变为活跃的化学能贮存在ATP中
类囊体膜
H2O
酶
[H]
Pi ＋ADP ATP
三碳化合物 2C3
叶绿体基质 C3的
CO2
CO2的 固定
多种酶
还原
五碳化合物 C5
卡尔文循环
Βιβλιοθήκη Baidu糖类
暗反应阶段
场所： 叶绿体的基质中
条件：
[H] 、ATP、酶 CO2的固定：CO2＋C5
结论
水分是植物建造自身的原料 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。
光合作用释放的氧来自水。
光合产物中有机物的碳来自CO2
光合作用的过程
划分依据:反应过程是否需要光能
光合作用在哪里进行？
五、1880年，恩格尔曼的水绵实验：100页
没
没
有
有
氧
氧
气
气
的
极
的
黑 暗
细 的 光
环
束
境
有 光 环 境
实验证明：氧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。
光合作用释放的氧气到底 来自CO2还是H2O ？
六、美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法）
C18O2
? CO2
有机物中稳定化学能
10、若白天突然中断了二氧化碳的供应，则首 先积累起来的物质是 五碳化合物 。
积极思维
光反应与暗反应是否一个在光下进行,一个 在暗处进行?
夜晚植物能进行光反应、暗反应吗？为什么? 白天放在无CO2的密闭玻璃罩内的植物能长
期进行光反应、暗反应吗？为什么？
光反应与暗反应是一个整体，二者 紧密联系、缺一不可
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类 的细菌
2NH3+3O2硝化细菌 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2硝化细菌 2HNO3+能量
6CO2+6H2O 能量 2C6H12O6+ 6O2
想一想: 光合作用和化能合成作用
有何异、同点？
相同点：把简单的无机物合成储存能量的有机物
不同点：能源不同 光合作用的能源是光能；
化能合成作用的能源是无机物氧化释放的化学能
绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较
在哪些细 胞进行 反应场所 反应条件
物质转化
光合作用
呼吸作用
含叶绿体的细胞 叶绿体
光、色素、酶
活细胞
线粒体（主要场所）； 细胞质基质 氧气、酶等
无机物 有机物
有机物分解
CO2、H2O 糖类，O2 糖类，O2
CO2、H2O等
酶
2C3 + [H] ATP (CH2O) + C5
原料和产物的对应关系：
C （CH2O） H
O
CO2
H2O CO2
O2
H2O
能量的转移途径：
光能
ATP中活跃 的化学能
碳的转移途径：
(CH2O)中稳定 的化学能
CO2
C3
（CH2O）
下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
H2O
B
C
光
A
D
F CO2
光合作用的实质
物质变化： 把简单的无机物转变为 复杂的有机物
能量变化： 把光能转变成储存在有 机物中的化学能
光合作用的意义:
物质转变和能量转变 在自然界中所起的作用
物质 全球自养植物每年可 合成 以生产(4～5)×1011吨
有机物
能量 每年转化太阳能 转化 3×1018千焦
环境 每年释放氧气 保护 5.35×1011吨
可见光
2H2O O2
2C3
光解
酶
吸收
4[H]
色素分子
ATP
还 原
多种酶
酶
能
ADP+Pi
固定 CO2 C5
(CH2O)
光反应
暗反应
总结： 水的光解：
光反应
H2O 酶→2 [H] + 1/2O2
ATP的合成 ：
ADP + Pi + 光能 酶 ATP
CO2的固定：
暗反应
CO2 + C5酶→ 2C3
CO2的还原：
４、光合作用中的ＡＴＰ形成于 光 反应阶段。 ５、光反应为暗反应提供 ［Ｈ］ 和 ATP 物质。 ６、光反应场所__类__囊_体__薄__膜_____，
暗反应场所是__叶__绿__体__基_质______。
７、二氧化碳中碳的转移途径是 co2 c3 (CH2O)
８、光反应阶段能量变化是 光能 ATP中活跃化学能。 9、暗反应阶段能量变化是 ATP中活跃化学能
绿色植物的光合作用与呼吸作用的比较
光合作用
呼吸作用
能量 转换
贮藏能量的过程 光能→活跃的化学能
→稳定的化学能
发生 条件
光照下才可发生
释放能量的过程 稳定的化学能→活跃
的化学能
光下、暗处都可发生
光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础—有机物和
联系 氧气；细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用
光能转换为生命动力的过程
G
E+Pi
J
①图中A是__色_素___,B是H___Ｏ__2 __,它来自于I__水____的分解。
②图中C是___[H__]__，它被传递到叶绿体的_基__质___部位，用
于_用__作__还_原__剂__，_还__原__C_3____ 。
色素吸收
③图中D是_A_T__P，在叶绿体中合成D所需的能量来自的__光__能__
“绿色工厂” “巨型能量转化站” “自动空气净化器”
光合作用强度
指植物在单位时间通过光合作用制造糖类 （或同化二氧化碳）的数量。
同化二氧化碳： 即把二氧化碳合成有机物和贮存能量的过程。
影响光合作用强度的因素
CO2的浓度，光照强弱；温度的高低；光的成分； 矿质元素、水分等。
增加农作物产量的几点做法：
光合作用
细胞呼吸
光能
光 反应
ATP中 活跃的
暗 有机物中 反应 稳定的化
化学能
学能
ATP中 活跃的 化学能
直接的能量来源： ATP 最终的能量来源： 太阳的光能
利用
各项生命 活动
?
第
第
一
绿色植物
二
组
（如小球 藻）
组
H2O
H218O
预测1：若第一组为O2，第二组为18O2，则全部来自H2O 预测2：若第一组为18O2 ，第二组为O2 ，则全部来自CO2 预测3：若两组既有18O2、也有O2，则来自两者。
C18O2
O2
CO2
18O2
第
一
组
H2O
第
二
组
H218O
结论：光合作用释放的氧气全部来自水 光合作用产生的有机物又是怎样合成的？
卡尔文
美国
用14C标记14CO2，供小球 藻进行光合作用，探明了 CO2中的C在光合作用中转 化成有机物中C的途径，这 一途径称为卡尔文循环。
年代 1664 1771 1779
1845 1864 1880 1939 20世纪40代
科学家
海尔蒙特 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
甲
乙
（1）他在实验中控制的单一变量是什么？
（2） 英格豪斯知道植物更新了空气中的什么成 分吗？为什么？
1785年----空气的组成成分----绿叶在光下吸收了 CO2，释放了O2
（3）在这一过程中，光能哪里去了？
1845年--梅耶（德）--能量转化和守恒定律--植物 在进行光合作用时，把光能转化成化学能储存起来。
光反应和暗反应之间的联系：
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和 ATP。光反应停止，暗反应也随即终止。
暗反应是光反应的继续，暗反应水解ATP生 成ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。同时，如 果暗反应受阻，光反应也会因产物积累而不能正 常进行。
光反应
[H]、ATP ADP、Pi
暗反应
光反应和暗反应的关系：
④图中G_C_5_化__合__物_,F是_C_3_化__合__物___,J是__糖__类_________ ⑤图中的H表示_光__反_应___， H为I提供_[_H_]_和_A_T_P___
光合作用原理的应用
1、光合作用发生的部位是叶绿体 。 ２、光合作用分为 光反应 和 暗反应 两个阶段。 ３、光合作用释放氧气来自于 水 物质。
一、1648年海尔蒙特 栽培柳树实验
结论：植物的物质积累 不是来自于土壤，而是 完全来源于水。
你认为他的结论正确吗？
二、1771年普里斯特利 的实验
结论：绿色植物可以更新空气
重复普利斯特利的的实 验有时成功，有时失败， 可能的原因是什么？
三、1779年荷兰的科学家英格豪斯
结论：植物体 只有在光下才 能更新污浊的 空气。
场所 叶绿体类囊体膜
叶绿体基质中
物质变化 能量变化
水的光解； 光AT能P的生A成TP中活
跃化学能
CO2的固定； C3的还原
ATP中活 跃化学能
有机物中稳 定化学能
联系
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供[H]和ATP， 暗反应为光反应提供ADP和Pi 。
光能
CO2+H2O 叶绿体 （CH2O)+O2
光合作用总过程：
光合作用的原理和应用
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着能量的有 机物，并且释放出氧气的过程。
光合作用的实质 合成有机物，储存能量
光合作用的探究历程
问题：植物生长所需的物质来自何处？
亚里士多德 (Aristotle)
观点：植物体由“土壤汁”构成，即植 物生长发育所需的物质完全来自土壤。
光能转化为化学能储存 在什么物质中？
四、1864年德国的植物学家萨克斯 采用碘液检测淀粉
一半遮光
一半曝光
绿色 叶片
黑暗 处理
遮光 碘蒸汽 曝光
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
不变蓝 变蓝
①为什么要把绿叶在暗处放置一昼夜？ ②叶片部分遮光，部分曝光，目的是什么？ ③这个实验得出什么结论？
结论：植物在光下产生了淀粉
如：绿色植物，蓝藻、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
异养生物：
不能直接利用无机物制成有机物，只能把从 外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物 质，并储存了能量的一类生物
如：人、动物、真菌(如蘑菇) 、多数的细菌（乳酸菌、 大肠杆菌）等
化能合成作用
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
光反应 暗反应
光反应在白天可以进行吗？夜间呢？有光才能反应 暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？
有光、无光都能反应
类囊体膜
H2O
光反应阶段
酶
进入叶绿
体基质，
[H] 参与暗反
应
Pi ＋ADP 场所： 叶绿体内的类囊体薄膜上
ATP 供暗反
应使用
条件： 光、色素、酶 水的光解：H2O
光能 （还原剂） [H] + O2
1、适当提高CO2的浓度（温室大棚）； 2、增加光照时间和光照强度； 3、白天适当增加温度，夜间适当降低温度； 4、农作物间距合理，选择适当的光源等； 5、合理施肥，提供必要的矿物质元素； 6、合理灌溉，提供适当水分。
自养生物：
能够直接把从外界环境摄取的无机物转 变成为自身的组成物质，并储存了能量的一 类生物
光反应停止时（如黑暗条件下），暗反应会停止吗？
会，因为暗反应所需的[H]和ATP的来源被阻 断，暗反应无法持续进行就会停止。
暗反应停止时（无CO2或气孔关闭），暗反应会停止吗？
会，因为光反应产生的[H]和ATP的没有被暗反 应消耗，根据化学平衡原理，相当于光反应产物浓 度升高，化学平衡向反方向进行，即光反应停止。