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5.4光合作用与能量转化
二：光合作用的原理和应用
绿色植物通过叶绿体，利用光能，把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
定义：
光合作用总反应式：
一、光和作用的原理
离体叶绿体悬浮液中加入铁盐，光照下可释放O2
CO2中C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛缩合成糖
一、光和作用的原理
1.探究光合作用原理的部分实验
甲醛对植物有毒害；甲醛不能转化成糖
19世纪末
1937年
希尔
1941年
鲁宾、卡门
1954年
阿尔农
1928年
1957年
阿尔农
20世纪40年代
卡尔文
第一组
光合作用产生的O2来自于H2O。
H2180
C02
H20
C18O2
第二组
1802
02
美国鲁宾和卡门实验（同位素示踪法）
光照下的小球藻悬液
结论：
离体叶绿体悬浮液中加入铁盐，光照下可释放O2
同位素示踪法，证明O2来自水
CO2中C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，甲醛缩合成糖
一、光和作用的原理
1.探究光合作用原理的部分实验
甲醛对植物有毒害；甲醛不能转化成糖
光照下，叶绿体可合成ATP
ATP合成与水的光解相伴随
19世纪末
1937年
希尔
1941年
鲁宾、卡门
1954年
阿尔农
1928年
1957年
阿尔农
20世纪40年代
卡尔文
CO2中的C进入有机物中
光反应
暗反应
划分依据:反应过程是否需要光能
光反应在白天可以进行吗？夜间呢？
暗反应在白天可以进行吗？夜间呢？
有光才能反应
有光、无光都能反应
一、光和作用的原理
2.光合作用的过程
叶绿体
中的色素
光能
H2O
H+
O2
直接释放到空气中
在暗反应中做还原剂、供能
为暗反应阶段提供能量
光反应阶段:
水在光下分解
ADP+Pi
ATP
酶
2.NADPH的合成
1.水的光解
3.ATP的合成
NADP+
NADPH
类囊体薄膜
水的光解：
ATP的合成：
条件：
场所：
物质变化：
能量变化：
光能→ATP、NADPH中活跃的化学能
ADP+Pi+光能 ATP
酶
酶
光、
色素、
、水
2H2O 4H + + O2
光
NADPH的合成：NADP++H+ NADPH
光反应阶段:
2C3
CO2
C5
还
原
（CH2O）
暗反应阶段：
还原剂、供能
NADPH
固
定
1.CO2的固定
2.C3的还原
酶
ADP+Pi
多种酶参加催化
NADP+
ATP
供能
叶绿体基质
CO2的固定：
CO2 + C5 2C3
酶
C3的还原：
条件：
场所：
物质变化：
能量变化：
ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
NADPH、
多种酶、
ATP、CO2、
2C3 （CH2O）+ C5+H2O
酶、ATP
NADPH
暗反应阶段：
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
多种酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
固定
还原
光反应阶段
（叶绿体类囊体薄膜）
暗反应阶段
（叶绿体基质）
光合作用总过程：
NADPH
NADP+
联系 光反应、暗反应的比较
光反应阶段
暗反应阶段
条件
场所
物质变化
能量变化
光、色素、酶、水
NADPH、ATP、酶、CO2
叶绿体类囊体薄膜
叶绿体基质
水的光解；ATP生成；NADPH生成
CO2的固定； C3的还原
ATP、NADPH中
活跃化学能
光能
有机物中
稳定化学能
光反应是暗反应的基础，为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+ 。
CO2+H2O （ CH2O）+O2
光能
叶绿体
条件
C3
C5
ATP和
NADPH
停止光照，
CO2供应
不变
突然光照；
CO2供应
不变
光照不变
停止CO2
供应
光照不变
CO2大量
供应
当条件改变时，C3、C5、ATP、NADPH含量变化
增加
减少
减少
减少
增加
增加
减少
增加
增加
增加
减少
减少
补充
光合作用强度的表示方法：
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
？
固定CO2的量
积累或产生有机物（糖类）量
释放O2的量
单位时间内光合作用
二、光和作用原理的应用
影响光合作用的因素有哪些？
？
二、光和作用原理的应用
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
内因
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
光照强度
CO2的浓度、H2O
矿质元素（Mg合成叶绿素）
温度
外因
线粒体
叶绿体
O2
释放O2（可以测得）
叶肉细胞
光合作用产生的O2=释放的O2+呼吸消耗的O2
CO2
释放CO2 （可以测得）
二、光和作用原理的应用
1、光照强度
A点：只进行呼吸作用
B点：光补偿点；光合作用=呼吸作用
C点：光饱和点
C点之前限制因素是光照强度，
C点之后限制因素是CO2 、温度等
光补偿点
光饱和点
AB段：光合<呼吸
BC段：光合>呼吸
C，
二、光和作用原理的应用
应用：合理密植，间作套种，适当剪枝
CO2
吸
收
量
0
CO2
释放
量
光照强度
光补偿点
光饱和点
·
·
·
A
B
C
呼吸速率
净光合速率
总光合速率
二、光和作用原理的应用
O2
CO2
（A：只呼吸，无光合）
O2
CO2
O2
CO2
（AB：光合<呼吸）
........
.
O2
CO2
（B：光合=呼吸）
........
.
O2
CO2
CO2
O2
（BC：光合>呼吸）
总光合（真正光和、实际光和）速率=净光合速率+呼吸速率
B
氧
气
释
放
速
率
A
CO2的浓度
二、光和作用原理的应用
2、CO2浓度
CO2饱和点
CO2补偿点
应用：1.多施有机肥或农家肥
2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等.
3.大田中还要注意通风透气.
1、温度直接影响酶的活性
2、温度过高影响气孔开放，影响CO2的供应，进而影响暗反应，从而影响光合速率。
光合作用强度
O
时间：盛夏
A
7 10 12 14 18
二、光和作用原理的应用
3、温度
应用：温室栽培时，白天可适当提高温度， 夜间适当降低温度
化能合成作用：
原理：还原CO2所需要的ATP和NADPH是通过氧化无机物NH3、H2S、H2、Fe2+等而获得的。
化能自养类型：
硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌等
NH3 + O2 → HNO2 + 能量
HNO2 + O2 → HNO3 + 能量
CO2 + H2O → (CH2O) + O2
1、叶绿体是光合作用场所，下面的叙述中正确的是（ ）
A.叶绿体中的色素都分布在类囊体薄膜上
B.叶绿体的色素分布在外膜和内膜上
C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中
D.光合作用的酶只分布在外膜和内膜、基粒中
2、关于叶绿素合成与功能的叙述中，错误的是（ ）
A.光是叶绿素合成的必要条件
B.低温抑制叶绿素的合成
C.矿质元素影响叶绿素的合成
D.提取的叶绿素溶液，给予适宜的温度、光照CO2，可以进行光合作用
A
D
课后练习
D
C
3.光合作用过程中，不在叶绿体类囊体膜上进行的是（ ）
A. NADPH的生成 B.氧气的生成
C.ADP转化为ATP D.CO2的固定和还原
4.在光合作用中不属于暗反应的是（ ）
A.二氧化碳与五碳化合物的结合 B.三碳化合物接受ATP释放的能量
C.水中的氢形成NADPH D. NADPH的氢传递给三碳化合物
5.光合作用包括光反应和暗反应，下列参与暗反应必需的物质是（ ）
A. H20、C02、ADP B．C02、NADPH、ATP
C. H20、C02、ATP D.NADPH、H20、ADP
B
课后练习
放
a点：温度降低， 减弱，
CO2释放减少。
b点：开始进行 。
bc段：光合作用 细胞呼吸。
c点：光合作用 细胞呼吸。
ce段：光合作用 细胞呼吸。
d点： 过高，部分或全部气孔关闭，出现“午休现象”。
e点：光合作用 细胞呼吸。
ef段：光合作用 细胞呼吸。
fg段：停止 ，只进行 。
呼吸
光合作用
小于
等于
大于
温度
等于
小于
光合作用
呼吸作用
课后练习

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