光合作用原理和應(yīng)用

第5章

細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第四節(jié)能量之源—光與光合作用光合作用的原理和應(yīng)用亞里斯多德：植物體營養(yǎng)物質(zhì)都是從土壤中獲得。光合作用的探究歷程第二環(huán)節(jié)結(jié)論：水分是植物建造自身的原料。1648年海爾蒙特栽培的柳樹實驗第二環(huán)節(jié)一段時間后一段時間后1771年普利斯特利實驗第二環(huán)節(jié)普利斯特利實驗結(jié)論：植物可以更新空氣。第二環(huán)節(jié)英國普里斯特利的實驗有時實驗失敗得到相反結(jié)論：綠色植物也能使空氣變污濁。第二環(huán)節(jié)1779年，荷蘭英格豪斯重復(fù)了普里斯特利的實驗500多次。結(jié)論：只有在陽光照射下才能成功，只有綠葉才能更新污濁的空氣。第二環(huán)節(jié)1785年，由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，人們才明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。光能去哪里了呢？1845年，德國科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物在進(jìn)行光合作用時，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來。第二環(huán)節(jié)1864年薩克斯的實驗光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，貯存于什么物質(zhì)中呢？一半遮光一半曝光（置于暗處幾小時）思考：為什么要在暗處放置幾小時？為什么一半曝光，一半遮光呢？第二環(huán)節(jié)一半遮光另一半曝光脫色碘蒸氣脫色碘蒸氣遮光的一半不變色曝光的一半呈深藍(lán)色結(jié)論：光合作用中產(chǎn)生了淀粉（糖類）。第二環(huán)節(jié)1880年，美國恩格爾曼的實驗結(jié)論：氧由葉綠體釋放，葉綠體是光合作用的場所。水綿的臨時水裝片在沒有空氣的環(huán)境里黑暗中光照中帶狀葉綠體螺旋排列第二環(huán)節(jié)1939年，美國魯賓和卡門的實驗結(jié)論：光合作用釋放的氧全部來自參加反應(yīng)的水。光合作用釋放的O2是來自氣體CO2還是H2O？同位素標(biāo)記法AB第二環(huán)節(jié)20世紀(jì)40年代，美國卡爾文用14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，最終探明了CO2中碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑，稱卡爾文循環(huán)。光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物又是怎樣合成的呢？第二環(huán)節(jié)年代科學(xué)家結(jié)論1771普利斯特利植物可以更新空氣1779英格豪斯只有在光照下只有綠葉才可以更新空氣1845R.梅耶植物在光合作用時把光能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能儲存起來1864薩克斯綠色葉片光合作用產(chǎn)生淀粉1880恩格爾曼氧由葉綠體釋放出來，葉綠體是光合作用的場所1939魯賓卡門光合作用釋放的氧來自水20世紀(jì)40代卡爾文光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來自CO2光合作用探索歷程第二環(huán)節(jié)原料：產(chǎn)物：條件：場所：CO2、H2O糖類，O2光葉綠體這些內(nèi)容你能一個化學(xué)反應(yīng)式來表示嗎？第二環(huán)節(jié)光合作用的總反應(yīng)式CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體光合作用的過程第二環(huán)節(jié)ATP光能H2OO2HADPPiCO22C3C5CH2O葉綠體中的色素強(qiáng)的還原劑供氫酶供能多種酶的催化固定酶光合作用過程的圖解光反應(yīng)階段（類囊體的薄膜上）暗反應(yīng)階段（葉綠體基質(zhì)）還原光能活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能第二環(huán)節(jié)比較項目光反應(yīng)暗反應(yīng)區(qū)別反應(yīng)條件反應(yīng)場所物質(zhì)變化能量變化聯(lián)系光色素酶ATP多種酶類囊體的薄膜上葉綠體基質(zhì)①水的光解H2O→＋O2②ATP的生成ADP＋Pi＋能量→ATP②C3的還原①CO2的固定CO2＋C5→2C3光能→活躍化學(xué)能活躍化學(xué)能→穩(wěn)定化學(xué)能光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑和ATP，暗反應(yīng)也促進(jìn)光反應(yīng)的進(jìn)行。C5C3(CH2O)ATP[H]第二環(huán)節(jié)光合作用是植物體、一切生物生命活動的基礎(chǔ)，光反應(yīng)和暗反應(yīng)是一個整體，二者緊密聯(lián)系、相互影響、相互促進(jìn)。第二環(huán)節(jié)1自然界中生物生命活動所需有機(jī)物和能量的來源是。光合作用的意義光合作用，實現(xiàn)了物質(zhì)轉(zhuǎn)變和能量轉(zhuǎn)變。是生物界最基本的新陳代謝。第二環(huán)節(jié)2大氣中O2含量約21%左右，CO2含量約003%左右。為什么大氣中的O2和CO2含量能維持相對穩(wěn)定呢？自動凈化器第二環(huán)節(jié)3光合作用在地球上生物的漫長進(jìn)化過程中有什么作用？藍(lán)藻類生物光合放氧，使有氧呼吸的生物得以發(fā)生和發(fā)展。形成臭氧層，保護(hù)地球上的水生生物登陸。第二環(huán)節(jié)化能合成作用細(xì)菌利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物，這種合成作用叫化能合成作用。除了硝化細(xì)菌外，自然界還有鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌屬于進(jìn)行化能合成作用的自養(yǎng)生物。第二環(huán)節(jié)光合作用原理的運(yùn)用植物自身因素環(huán)境因素對光合作用的影響1）光照2）溫度3）二氧化碳濃度4）水分5）礦質(zhì)元素第二環(huán)節(jié)AB光照強(qiáng)度0吸收CO2陽生植物陰生植物B：光補(bǔ)償點C：光飽和點應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜地種植植物。C光補(bǔ)償點、光飽和點：陽生植物陰生植物>釋放CO21影響光合作用效率的因素—光照強(qiáng)度第二環(huán)節(jié)一天的時間光合作用效率O光照強(qiáng)度121311光合作用效率與光照強(qiáng)度、時間的關(guān)系A(chǔ)BCDE101514第二環(huán)節(jié)（光飽和點）（光補(bǔ)償點）光照強(qiáng)度ABCO2的吸收值CO2的釋放值光照強(qiáng)度的影響黑暗中呼吸作用強(qiáng)度凈光合速率總光合速率真正總光合速率=表觀凈光合速率呼吸速率第二環(huán)節(jié)輪作：延長光合作用時間間種、合理密植：增加光合作用面積合理利用光能第二環(huán)節(jié)光合作用速率CO2濃度2二氧化碳的供應(yīng)對光合效率的影響規(guī)律:在一定的濃度范圍內(nèi),光合作用速率隨CO2的濃度增大而加快，超過一定濃度光合作用速率趨于穩(wěn)定。第二環(huán)節(jié)光合作用是在酶的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10℃～35℃下正常進(jìn)行光合作用。3影響光合作用的因素——溫度應(yīng)用：增加晝夜溫差第二環(huán)節(jié)N：光合酶及NADg：葉綠素的重要組分4影響光合作用的因素——礦質(zhì)營養(yǎng)第二環(huán)節(jié)延長光合作用時間增加光合作用面積增加光能利用率提高光合作用效率控制光照強(qiáng)弱控制光質(zhì)控制溫度控制CO2供應(yīng)控制必需礦質(zhì)元素供應(yīng)控制H2O供應(yīng)提高復(fù)種指數(shù)（輪作）溫室中人工光照合理密植間作套種通風(fēng)透光在溫室中施有機(jī)肥，使用CO2發(fā)生器陰生植物陽生植物應(yīng)用——提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施紅光和藍(lán)紫光適時適量施肥合理灌溉保持晝夜溫差第二環(huán)節(jié)（光飽和點）（光補(bǔ)償點）光照強(qiáng)度ABCO2的吸收值CO2的釋放值光照強(qiáng)度的影響黑暗中呼吸作用強(qiáng)度凈光合速率總光合速率真正總光合速率=表觀凈光合速率呼吸速率第二環(huán)節(jié)二．光合作用的原理和應(yīng)用光合作用的過程1光反應(yīng)階段：⑴物質(zhì)變化：H2O變成了﹝H﹞和O2ADP和Pi變成了ATP⑵能量變化：光能轉(zhuǎn)化成ATP中的化學(xué)能⑶場所：類囊體薄膜2暗反應(yīng)階段：⑴物質(zhì)變化：CO2的固定C3的還原⑵能量變化：ATP中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成糖類中化學(xué)能⑶場所：葉綠體基質(zhì)第三環(huán)節(jié)1、下列科學(xué)家的經(jīng)典研究中，采取了同位素示蹤法的是①恩格爾曼發(fā)現(xiàn)光合作用的部位②證明植物進(jìn)行光合作用時光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能③魯賓和卡門證明光合作用釋放的O2④CO2的固定過程中碳元素的轉(zhuǎn)移途徑⑤分泌蛋白的合成與運(yùn)輸——證明細(xì)胞器之間的協(xié)調(diào)配合A①③④B②④⑤C①②④⑤D③④⑤D當(dāng)堂檢測第三環(huán)節(jié)2、把經(jīng)過相同時間饑餓處理同種長勢相近的植物放在透明玻璃鐘罩內(nèi)密封，鐘罩內(nèi)的燒杯中放有不同物質(zhì)，如下圖所示。探究光合作用是否需要CO2，以及探究CO2濃度對光合速率的影響的實驗裝置分別是（）