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第2课时 光合作用的原理和应用
第4节 光合作用与能量转化
第5章 细胞的能量供应和利用
概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，将CO2和H2O转化成储存能量的有机物，并释放出O2的过程。
CO2+H2O （CH2O) +O2
光能
叶绿体
反应式：
（2）希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
（1）希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
否
是
一、光合作用的原理
科学家探索光合作用原理的部分实验：
（3）分析鲁宾和卡门做的实验，你能得出什么结论？
（4）尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。
光合作用释放的氧气来自水
H2O O2
ADP+Pi
ATP
光照、叶绿体
科学家探索光合作用原理的部分实验：
H2O
类囊体膜
Pi＋ADP
ATP
光反应阶段
NADP+
H+
NADPH
酶
光、色素、酶、水
叶绿体的类囊体薄膜上
水的光解：
2H2O 4 H+ + O2
光能
ATP的合成：
ADP＋Pi ＋能量（光能） ATP
酶
场所：
条件：
物质变化：
能量变化：
光能 活跃的化学能
NADPH的合成：
NADP+＋ H+ NADPH
酶
光反应阶段
CO2
五碳化合物 C5
CO2的固定
三碳化合物 2C3
叶绿体基质
多种酶
糖类+H2O
ATP
NADPH
C3的还原
卡尔文循环
暗反应阶段
CO2的固定：
CO2＋C5 2C3
酶
C3的还原：
叶绿体的基质中
ATP
NADPH、
ADP+Pi
2C3 (CH2O)+ H2O + C5
酶
糖类
NADPH、ATP、酶、CO2
场所：
条件：
物质变化：
能量变化：
活跃的化学能
糖类等有机物中稳定的化学能
NADP+
暗反应阶段
CO2
五碳化合物C5
CO2的固定
三碳化合物 2C3
C3的还原
叶绿体基质
多种酶
H2O
类囊体膜
酶
Pi＋ADP
ATP
糖类+H2O
卡尔文循环
H+
NADP+
NADPH
全过程
CO2+H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
光合作用总反应式
C、H元素来源和去路呢？
光反应 暗反应
条件
场所
物质变化
产物
能量变化 关系 光、色素、酶、水
NADPH、ATP、多种酶、CO2
类囊体的薄膜上
叶绿体内的基质中
1.水的光解
2.ATP、NADPH的生成
1.CO2的固定
2.C3的还原
NADPH、ATP、O2
(CH2O)、ADP、Pi、NADP+
光能
活跃化学能
有机物中稳定的化学能
光反应
NADPH、ATP
暗反应
ADP、Pi、NADP+
光反应和暗反应的比较
大棚种植
影响光合作用的因素有哪些？
联系农业生产，影响光合作用强度的因素有哪些？
提出问题：
外因：环境中的CO2浓度，光照的长短与强弱；光的成分；温度的高低、必需矿物质元素、水分、病虫害等。
内因：色素含量、酶活性等。
二、光合作用的原理应用
作出假设：
在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而逐渐增强。
设计实验：
本实验的自变量是什么？需要设置几组实验？如何调节光照强度的大小？
本实验的因变量是什么？用什么作为因变量的检测指标？
无关变量有哪些？如何控制？
采用什么方法可使圆形小叶下沉？
为什么每只小烧杯各放入10片圆形小叶片，而不是1片？
光的照射下圆形小叶为什么会上浮？
相同时间内圆形小叶上浮的不同数量说明什么问题？预期实验结果。
实验方案：
取生长旺盛的绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30片，将其内部气体去除后，平均分成三组分别放入3只盛有富含二氧化碳清水的小烧杯中，然后分别对3个实验装置进行强、中、弱三种光照（3盏5W的LED灯分别向3个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定）。观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。
探究光照强度对光合作用的影响
进行实验，记录结果：
观看：
分析结果：
得出结论：
烧杯 光照 距离 光照强度 同一时间上浮数量 10分钟 20分钟 30分钟
1 5W 10cm 强
2 5W 30cm 中
3 5W 50cm 弱
在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而逐渐增强。
三、化能合成作用
少数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。
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2 2HNO3 + 能量
CO2+H2O (CH2O)+O2
能量
举例：硝化细菌的化能合成作用
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。
课
堂
小
结

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