學(xué)而優(yōu)·教有方PAGEPAGE15.4.1光合作用與能量轉(zhuǎn)化二光合作用的原理和應(yīng)用（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握光合作用的原理。2.探究影響光合作用強(qiáng)度的環(huán)境因素。（二）學(xué)習(xí)內(nèi)容：一、光合作用的原理1.概念光合作用是指綠色植物通過(guò)，利用，將和轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的，并且釋放出的過(guò)程。2.反應(yīng)式：3.探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)時(shí)間及科學(xué)家觀點(diǎn)或?qū)嶒?yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)或?qū)嶒?yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)19世紀(jì)末到1928年在光合作用中，CO2中的C和O被分開(kāi)，O2被釋放，C和H2O結(jié)合成甲醛，甲醛分子縮合成糖甲醛對(duì)植物有毒害作用，甲醛通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖1937年希爾(英國(guó))離體葉綠體的懸浮液＋鐵鹽或其他氧化劑eq\o(→,\s\up7(光照))O2離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生的光解，產(chǎn)生懸浮液中有H2O，無(wú)CO21941年魯賓、卡門(mén)(美國(guó))向植物提供eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(H\o\al(

18,2)O、CO2→,釋放18O2,H2O、C18O2→,釋放O2))光合作用釋放的O2來(lái)自相互對(duì)照。自變量：標(biāo)記物；因變量：1954年、1957年阿爾農(nóng)(美國(guó))光照下，葉綠體可合成，這一過(guò)程總與水的光解相伴隨20世紀(jì)40年代(美國(guó))用經(jīng)過(guò)14C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成中碳的途徑利用法4.光合作用的過(guò)程(1)Ⅰ是階段①場(chǎng)所：在上進(jìn)行。②條件：必須有、葉綠體中的和酶。③過(guò)程a.水的光解：2H2Oeq\o(→,\s\up7(光能))4＋；b.ATP的生成：ADP＋Pieq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(酶))。④能量轉(zhuǎn)變：光能一部分轉(zhuǎn)變?yōu)橹谢钴S的化學(xué)能；一部分儲(chǔ)存在中。(2)Ⅱ是階段①場(chǎng)所：在中進(jìn)行。②條件：有光無(wú)光均可，需要多種參與。③過(guò)程a.CO2的固定：CO2＋eq\o(→,\s\up7(酶))；b.C3的還原：＋NADPHeq\o(→,\s\up7(ATP),\s\do5(酶))＋C5。④能量轉(zhuǎn)變：中活躍的化學(xué)能和中部分能量→中穩(wěn)定的化學(xué)能。(3)圖中①；②；③；④；⑤；⑥；⑦。(4)光反應(yīng)與暗反應(yīng)的聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供、；暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供、、。②沒(méi)有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行；沒(méi)有暗反應(yīng)，有機(jī)物無(wú)法合成?？傊?，光反應(yīng)是暗反應(yīng)所需物質(zhì)和能量的準(zhǔn)備階段，暗反應(yīng)是光反應(yīng)的繼續(xù)，是物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的完成階段。(5)總反應(yīng)式a.產(chǎn)物為(CH2O)：b.產(chǎn)物為C6H12O6：(6)元素的轉(zhuǎn)移途徑①H：3H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))。②C：14CO2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))eq\o(→,\s\up7(C3的還原))。③O：H218Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))；C18O2eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))eq\o(→,\s\up7(C3的還原))。二、光合作用原理的應(yīng)用1.光合作用的強(qiáng)度(1)概念：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)光合作用制造的數(shù)量。(2)影響因素①土填中的多少（光反應(yīng)的原料，影響氣孔開(kāi)閉）②環(huán)境中的濃度⑤葉片氣孔開(kāi)③的高低④光照的。2.探究光照強(qiáng)弱對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理：抽去圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生，充滿(mǎn)細(xì)胞間隙，葉片又會(huì)。光合作用越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片的數(shù)量越多。(2)實(shí)驗(yàn)流程①打出圓形小葉片：用打孔器在生長(zhǎng)旺盛的綠葉上打出(直徑為0.6cm)圓形小葉片30片↓②抽出葉片內(nèi)氣體：用注射器(內(nèi)有清水、圓形小葉片)抽出葉片內(nèi)氣體，重復(fù)2～3次↓③圓形小葉片沉到水底：將抽出內(nèi)部氣體的圓形小葉片放入處盛有清水的燒杯中，圓形小葉片全部沉到水底↓④強(qiáng)、中、弱三種光照處理：取3只小燒杯，分別倒入富含的清水，各放入10片圓形小葉片，用三種光照分別照射↓⑤觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果分析：光照越強(qiáng)，燒杯內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度的不斷增加，光合作用強(qiáng)度。三.影響光合作用因素的曲線分析1．光照強(qiáng)度(1)原理：光照強(qiáng)度通過(guò)影響植物的反應(yīng)進(jìn)而影響光合速率。光照強(qiáng)度增加，光反應(yīng)速度，產(chǎn)生的增多，使暗反應(yīng)中加快，從而使光合作用產(chǎn)物增加。(2)曲線分析①A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為，只進(jìn)行。②AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度逐漸，CO2釋放量逐漸。③B點(diǎn)：為，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即等于。④BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷，到C點(diǎn)后。⑤D點(diǎn)：為，限制D點(diǎn)以后光合作用強(qiáng)度不再增加的內(nèi)部因素是：光合色素含量、的數(shù)量和活性；外部因素是CO2濃度等除光照強(qiáng)度之外的環(huán)境因素。(3)應(yīng)用：①溫室生產(chǎn)中，適當(dāng)增強(qiáng)，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)；②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽(yáng)生植物低，間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。2．CO2濃度(1)原理：CO2影響反應(yīng)階段，制約的形成。(2)曲線分析圖1中A點(diǎn)表示，即光合速率呼吸速率時(shí)的CO2濃度，圖2中A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的。B點(diǎn)和B′點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度都表示。(3)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)等增大CO2濃度，提高光合速率。3．溫度(1)原理：溫度通過(guò)影響影響光合作用，主要制約反應(yīng)。(2)曲線分析：B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度是，此時(shí)光合作用最強(qiáng)，高于或低于此溫度，光合作用強(qiáng)度都會(huì)下降。(3)應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當(dāng)，以降低，保證植物有機(jī)物的積累。4．水分和礦質(zhì)元素(1)原理①水既是光合作用的，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響的開(kāi)閉，間接影響進(jìn)入植物體內(nèi)。②礦質(zhì)元素通過(guò)影響與光合作用有關(guān)的化合物的合成，對(duì)光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。如鎂可以影響的合成從而影響光反應(yīng)。(2)曲線(3)應(yīng)用：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的生長(zhǎng)規(guī)律，合理灌溉和施肥。四．光合作用和化能合成作用的比較項(xiàng)目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來(lái)源代表生物綠色植物相同點(diǎn)都能將等無(wú)機(jī)物合成有機(jī)物一、1.葉綠體光能二氧化碳水有機(jī)物氧氣2.CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O23.不能水O2水釋放的O2是否含18OATP卡爾文有機(jī)物同位素標(biāo)記4(1)光反應(yīng)①葉綠體類(lèi)囊體的薄膜②光色素③NADPHO2ATP④ATPNADPH(2)暗反應(yīng)①葉綠體基質(zhì)②酶③C52C32C3(CH2O)④ATPNADPH(CH2O)(3)①葉綠體中的色素②O2；③NADPH；④ATP；⑤2C3；⑥CO2；⑦(CH2O)(4)①NADPH、ATPADP、Pi和NADP＋(5)CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O26CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))C6H12O6＋6O2＋6H2O(6)①[3H](C3H2O)②14C3(14CH2O)③18O2C3(CH218O)二、1(1)糖類(lèi)(2)影響因素水分二氧化碳溫度長(zhǎng)短和強(qiáng)弱2.(1)下沉氧氣上浮上浮(2)黑暗CO2強(qiáng)、中、弱(3)越多不斷增加三1(1).光加快[H]和ATPC3的還原(2)①0細(xì)胞呼吸②增強(qiáng)