理化生5-4 光合作用

§5-4能量之源

——光與光合作用〔第二課時〕本節(jié)聚焦：人類是怎樣認識到光合作用的？什么是光反響階段？什么是暗反響階段？光合作用受那些因素影響？什么是化能合成作用？二、光合作用的原理和應用1、光合作用的概念指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧氣的過程。2、光合作用的實質合成有機物，儲存能量光合作用的探究歷程結論：植物的物質積累不是來自于土壤，而是完全來源于水。17世紀海爾蒙特柳苗栽培實驗一段時間后一段時間后1771年普利斯特利實驗普利斯特利實驗結論：植物可以更新空氣有人重復了普利斯特利的實驗，得到相反的結果，所以有人認為植物也能使空氣變污濁？持這種觀點的人，很可能是在無光條件下做的這個實驗。無光時，植物不進行光合作用，只進行細胞呼吸，所以沒有釋放氧氣，而是釋放二氧化碳，也就是使空氣變污濁了。1779年，荷蘭的英格豪斯普利斯特利的實驗只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠葉才能更新空氣。到1785年，發(fā)現了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的是O2，吸收的是CO2。水二氧化碳氧氣光？光能化學能儲存在什么物質中？德國梅耶1864年，德國薩克斯實驗綠葉在光下制造淀粉。結論思考：目的是什么？為了使綠葉中原有的有機物消耗殆盡使葉子中的葉綠素溶解，防止遮擋反響的顏色。光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？第一組光合作用產生的O2來自于H2O。H218OCO2H2OC18O2第二組18O2O2美國魯賓和卡門實驗〔同位素標記法〕結論光合作用產生的有機物又是怎樣合成的？光合作用釋放的O2來自CO2還是H2O？美國卡爾文用14C標記14CO2，供小球藻進行光合作用，探明了CO2中的C的去向，稱為卡爾文循環(huán)。ADP+PiATPH2OO2[H]酶光解光反響：色素條件：光、酶、色素過程：場所：類囊體的薄膜上物質H2O光酶[H]+O2ADP+Pi+光能酶ATP能量光能ATP中活躍化學能光能暗反應場所：條件：葉綠體基質酶ATP酶ADP+Pi+能量物質能量：ATP中活潑的化學能轉化為糖類中穩(wěn)定的化學能CO2+

C5酶2C3酶2C3(CH2O)C5[H]ATPC52C3ADP+PiATP[H]多種酶酶(CH2O)CO2能固定復原酶3.光合作用過程：〔1〕〔2〕光反響階段暗反響階段①②光合作用的第一階段中的化學反響，必須有光才能進行。H2

O光水的光解：2[H]+1/2O2ADP+Pi+能量ATP的形成：酶ATP光合作用的第二階段中的化學反響，有沒有光都可以進行。場所：葉綠體類囊體的薄膜上。場所：葉綠體基質2C3+12［H］C6H12O6+C5ATP酶酶①CO2的固定：CO2+C52C3②CO2的復原：③ATP的水解：酶ADP+Pi+能量ATP光能活潑的化學能〔ATP〕活潑的化學能〔ATP〕穩(wěn)定化學能〔C6H12O6〕可見光C52C3ADP+PiATPH2OO2[H]多種酶酶(CH2O)CO2光解能固定復原酶光反響暗反響光合作用總過程：色素光合作用的總反響式：光能葉綠體CO2+H2O*

（CH2O）+O*2思考:生成的氧氣中的氧來自哪里?全部來自反響物中的水CO2中C的轉移途徑：H2O中H轉移途徑：其他元素：CO2+H2O葉綠體光能(CH2O)+O2CO2C3〔CH2O〕H2O[H]〔CH2O〕光反響與暗反響的關系⒈光反響為暗反響提供復原劑［H］和能量ATP；暗反響為光反響提供ADP和Pi;⒉沒有光反響，暗反響無法進行；沒有暗反響，有機物無法合成?？傊?，光反響是暗反響的物質和能量的準備階段，暗反響是光反響的繼續(xù)，是物質和能量轉化的完成階段。光反應階段暗反應階段進行部位條件物質變化能量變化聯系葉綠體類囊體薄膜上

葉綠體基質中光、色素和酶不需光、多種酶、ATP、[H]光反響為暗反響提供復原劑[H]和能量ATP暗反響產生的ADP和Pi為光反響合成ATP提供原料水的光解2H2O→4[H]+O2合成ATP

ADP+Pi

→ATP光

酶光能CO2的固定CO2+C5→2C3C3的復原2C3(CH2O)

酶

酶ATP[H]3、光反響階段和暗反響階段的比較ATP中活躍化學能光能ATP中活躍化學能有機物中穩(wěn)定化學能三、化能合成作用及生物代謝類型自然界中的某些細菌，能夠利用環(huán)境中的某些無機物氧化分解時所釋放的能量來制造有機物，這種合成作用稱化能合成作用。

2NH3+3O2

硝化細菌2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2硝化細菌2HNO3+能量CO2+H2O硝化細菌〔CH2O〕+O2生物的代謝類型區(qū)別：能量來源不同光合作用化能合成作用類型共同點：將無機物合成有機物，并儲存能量生物：光和自養(yǎng)型：綠色植物、光合細菌；

化能自養(yǎng)型：硝化細菌、鐵細菌、硫細菌等異養(yǎng)型動物和人類；營腐生、寄生生活的細菌和真菌等。自養(yǎng)型同化作用的代謝型異化作用的代謝型需氧型厭氧型兼性厭氧型進行有氧呼吸，也能進行暫時的、局部的無氧呼吸只能進行無氧呼吸，氧氣的存在抑制其呼吸作用〔如乳酸菌、破傷風桿菌〕既能進行有氧呼吸，也能進行無氧呼吸〔如酵母菌〕影響光合速率的環(huán)境因素

CO2+2H2O*光能葉綠體(CH2O)+H2O+O2*原料條件產物光合速率(光合強度)指一定量植物在單位時間內進行多少光合作用(可用O2吸收量或CO2釋放量表示)。CO2濃度

水分光照溫度影響光合速率的因素包括：CO2濃度、光照強度、溫度。環(huán)境因素對光合作用強度的影響〔光照強度〕【實驗】〔1〕實驗假設：在一定范圍內隨光照強度的增強，光合作用也增強?！?〕實驗步驟：①打出小圓型葉片②抽出葉片空氣③小圓型葉片沉入水底〔3〕實驗結果小圓型葉片含CO2的清水光照強度葉片浮起的數量甲10片20ml強多乙10片20ml中中丙10片20ml弱少燒杯工程7.光合作用原理的應用：(1)增強光照強度和延長光照時間〔增大光反響〕來增加光合產物。(2)控制溫度〔影響暗反響〕主要是增大晝夜溫差，促進合成、減少消耗，使有機物的積累增加。(3)增大田間CO2濃度，促進暗反響的進行。(4)合理密植光合作用中的兩個易錯點凈光合量=實際光合量-呼吸量凈光合速率=實際光合速率-呼吸速率

一、關于總光合量和凈光合量1、“實際光合量〞與“凈光合量〞的比較項目實際光合量凈光合量有機物O2量CO2量植物〔或葉片、葉綠體〕量植物〔或葉片〕量；收獲植物所得的有機物量，一段時間內干物質增加量植物體或葉片量；植物體〔或葉片〕量；植物所處外界環(huán)境中氧氣的量植物體〔或葉片〕〔或量〕；葉綠體量植物體〔或葉片〕從外界量；植物所處外界環(huán)境中二氧化碳的量產生或制造積累產生或制造葉綠體釋放量釋放增加固定同化吸收吸收減少〔1〕光照下，綠色植物同時有光合作用和呼吸作用。其相對強度有以下三種：2、光合作用與呼吸作用的聯系☆光合作用與呼吸作用強度相等(補償點)☆☆光合作用強度大于呼吸作用強度☆☆☆光合作用強度小于呼吸作用強度〔光飽和點〕〔光補償點〕光強度ABCO2吸收值CO2釋放值黑暗中呼吸作用強度凈光合速率實際光合速率(1)影響光合速率的因素〔光強度〕凈光合速率=實際光合速率-呼吸速率☆光合作用與呼吸作用強度相等(補償點)☆☆光合作用強度大于呼吸作用強度☆☆☆光合作用強度小于呼吸作用強度由此可得：當光合作用強度≥呼吸作用時，存在以下關系■光合作用產生O2量=呼吸作用消耗O2+植物釋放到外界環(huán)境中的O2量；■光合作用利用CO2量=呼吸作用產生的CO2+從外界環(huán)境中吸收的CO2量；■光合作用產生的有機物量=呼吸作用消耗的有機物量+植物積累的有機物量?！?〕黑暗中，綠色植物沒有光合作用，只有呼吸作用。特別提醒：溫度相同時，光照與黑暗條件下植物的呼吸作用強度相等。

例1.右圖中a曲線表示在一定光照強度、不同溫度條件下，某植物的光合作用量(單位時間內同化的C02量)；b曲線表示同等條件下的呼吸作用量(單位時間內釋放出C02量)。依據檢測結果，可獲得的結論是〔〕在20℃時植物的總光合作用速率最高B.在40℃時，有機物積累的量呈負增長C.在25℃時植物的凈光合作用量最高D.在20℃與30℃時，有機物積累的速度相同B例2下面甲圖表示植物的局部細胞結構和相關代謝情況，a～f代表O2或CO2，乙圖表示溫度對該植物光合作用與呼吸作用的影響請據圖分析，以下說法正確的選項是：A．甲圖中可表示O2的字母是a、c、f，圖中c也可以表示葡萄糖的去向。B．乙圖中在5℃時光合作用制造的有機物量是呼吸消耗有機物量的2倍。C．乙圖中兩條曲線交點表示凈光合量與呼吸量相等，35℃時光合作用實際吸收CO2為6.50mg／hD．植物在20℃和25℃時有機物的積累量相等，植物長時間在35℃條件下那么不能生長√√光合速率與光強度的關系102010505-放出吸收O2(mg/dm2h)光照強度(klx)ABCDE陽生植物陰生植物光合作用整套機構對溫度比較敏感，溫度過高時光合速率會減弱。光合作用的最適溫度因植物種類而異。(2)影響光合速率的因素〔溫度〕呼吸作用光合作用溫度吸收或釋放量CO20環(huán)境因素對光合速率的綜合影響較高光強度CO2濃度光合速率0BA較低光強度光強度可以影響CO2飽和點的變化，同樣道理，溫度，CO2濃度也可以影響光飽和點的變化。

光強度、溫度和CO2濃度對光合作用的影響是綜合性的。上面甲、乙兩圖中：A、B、