光合作用
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(共66张PPT)
俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据：
①地球表面上的绿色植物每年大约制造 4400亿吨有机物；
②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7．11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三峡水电站所发出的电力。
绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？
太阳能
太阳的光能又是
通过什么途径进
入植物体内的？
结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。
开始时 5年后 实验前后的差值
柳树的质量 2.3kg 76.7kg
干土的质量 90.8kg 90.743kg
+74.7kg
－0.057kg
17世纪比利时 海尔蒙特
柳苗栽培实验
1771年，英，普里斯特利的实验
1864年，德，萨克斯的实验
1880年，美，恩吉尔曼的实验
20世纪30年代，美，鲁宾和卡门的实验
光合作用的发现
1779年，荷，英根豪斯的实验
普利斯特利实验
普利斯特利实验
结论：植物可以更新空气。
结论1：只有在光下
植物才能更新空气。
结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功
英根豪斯实验
绿色叶片
黑暗处理
遮光曝光
碘蒸汽
不变蓝
变蓝
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
一半遮光
一半曝光
萨克斯实验
1880年，美国科学家恩吉尔曼实验
恩吉尔曼实验
实验组
对照组
将水绵和好氧细菌放在无空气的黑暗环境中,极细光束照射水绵,好氧细菌集中在被照叶绿体部位
将水绵和好氧细菌暴露在光照下,好 氧细菌集中在叶绿体所有受光部位
结论：氧是叶绿体所释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所
鲁宾和卡门实验
同位素标记法：放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
实验组
对照组
向绿色植物提供H2O、 C18O2 ,释放的氧是O2
结论:光合作用释放的氧全部来自水
向绿色植物提供H218O、CO2 , 释放的氧是18O2
鲁宾和卡门实验
色素的种类：
叶绿素a (蓝绿色)
类胡萝卜素
叶绿素
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
叶绿素b（黄绿色）
1 /4
3 /4
（蓝紫光）
（红光和蓝紫光）
(主要分布在叶绿体的基粒)
恩吉尔曼的第二个实验
分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？
由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色
由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来
光合作用分为两个阶段：
光反应——
碳反应——
直接需要光的
不直接需要光的
一、光反应
场所：
类囊体膜上
光系统Ⅱ
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
光能
叶绿素中低能电子激发并呈高能状态，色素缺失电子
失能电子进入光系统Ⅰ
ATP
水分解供电子
ADP+Pi
获能
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
光能
叶绿素中低能电子被激发并呈高能状态，色素缺失电子
NADP+与H+接受2个高能电子生成NADPH
光系统Ⅱ提供电子
光系统Ⅰ
光反应发生的变化
（2）光能被吸收并转化为ATP中的化学能
（1）水在光下裂解为H＋、O2和电子
（3）水中的氢（ H＋＋e－ ）在光下将 NADP＋还原为NADPH
梅尔文·卡尔文
1961年诺贝尔化学奖获得者，通过化学分析，阐明光合作用中碳化合物的合成过程，即发现卡尔文循环
二、碳反应
场所：叶绿体基质
CO2+核酮糖二磷酸
酶
C6
酶
2C3
C3
ATP
ADP+Pi
NADPH
NADP++H+
三碳糖磷酸
如何再生核酮糖二磷酸（RuBp）？生成一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环？
3个CO2
6个三碳糖磷酸
1个保持用于糖的生成或其他
5个经一系列变化再生为3个RuBp
？
光反应
碳反应
需要水与光,产物是O2、ATP、NADPH
需要CO2 、 ATP、NADPH ，产物是糖
NADPH：与NADH是同一类辅酶，都是氢载体，比NADH多一个磷酸基团。其氧化态为NADP+ 。
光反应 碳反应
进行部位
条件
物质
变化
能量变化
联系
叶绿体基粒囊状结构
叶绿体基质
光、水、色素和酶
CO2 、ATP 、[H]和酶
光能转换成ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能
光反应为碳反应提供 NADPH 和ATP
碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+
水的光解 H2O 2[H]+1/2O2
合成ATP ADP+Pi ATP
CO2的固定CO2+C5 2C3
三碳的还原2C3 三碳糖
光
酶
光能
酶
酶
ATP [H]
光反应和碳反应的比较
多种酶
ADP+Pi
ATP
酶
色素分子
可见光
吸收
2H2O
O2
NADPH
光解
C5
2C3
CO2
固定
光反应
还原
CH2O+H2O
能
酶
碳反应
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
光合作用过程
总方程式
环境因素影响光合速率
光合速率:
或称光合强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。
影响因素：
光强度、温度、空气中的二氧化碳浓度、矿质元素
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（一）光饱和现象：在其他条件都适宜的情况下，在一定范围内，光合速率随光照强度提高而加快。当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和现象。
开始达到光饱和现象的光照强度为光饱和点。随着光照强度减弱，光合速率减慢，当减弱到一定的光照强度时，光合作用吸收的二氧化碳与呼吸释放二氧化碳的量几乎相等，此时的光照强度为光补偿点。阴生植物的光饱和点与光补偿点一般都低于阳生植物。
注意：
1、光合作用与呼吸作用的关系
表观光合速率：不算呼吸作用放出的二氧化碳量，只算从外界吸收的二氧化碳量，即是在光下测定的二氧化碳的吸收量。
真正光合速率：是指植物在光下实际把二氧化碳转化成有机物的 量，即在单位时间、叶面积从外界吸收和自身呼吸释放二氧化碳的量。
如何计算一天的光合积累量？
A
B
光照强度
0
吸收
CO2
阳生植物
阴生植物
B：光补偿点
C：光饱和点
应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。
C
光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物
>
C′
B′
2）二氧化碳浓度；
二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物，随着二氧化碳含量的提高，光合作用增强；当二氧化碳含量提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强。
？
（二）二氧化碳的供应
B
A
CO2浓度
光合速率
0
释放
O2
A：CO2补偿点
B：CO2饱和点
a
b
c
d
e
a → b：
b → c：
c → d：
d → e：
CO2太低，作物消耗光合产物；
随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；
CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；
CO2超过一定限度，将引起气孔关闭，抑制光合作用。
如何提高空气中CO2的浓度？
空气中的CO2一般占空气体积的0.03%(330mg/L )，当植物旺盛生长时，所需的CO2就更多(1000mg/L)，若只靠空气中CO2本身的浓度差所造成的扩散作用满足不了CO2的需求。
措施：
⑴温室：①燃烧液化石油气，②使用二氧化碳发生器
⑵大田：①确保良好通风；②增施有机肥料；③深施“碳铵”。
必须指出：增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”
（三）温度
呼吸作用
光合作用
净光合作用量
CO2的吸收或释放量
温度℃
A B C D E F G
（四）必需矿质元素的供应
哪些必需元素会影响光合作用？
（1）N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组 成成分。
（2）P：是叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分。
（3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。
（4）Mg：叶绿素的重要组成成分。
＊不同光质的影响
红光和蓝紫光有利于提高光合效率。
黄绿光不利于提高光合效率。
在蓝紫光的照射下，光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多。
在红光的照射下，光合产物中糖类的含量较多。
小 结
提高农作物光合速率的方法有：
1、控制光照；
2、控制温度；
3、提供适量的必需矿质元素；
4、提供适量的二氧化碳；
5、提供适量的水分
绿色植物通过光合作用合成了自
然界中生物赖以生存的糖类，那么，
光合作用到底是怎样的一个过程呢？
光合作用和呼吸作用一样，也是一个氧化还原
反应，但是是一个有别于有养呼吸的氧化还原。总
反应恰好与细胞呼吸相反。
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
光合作用和细胞呼吸是可逆反应吗？
光合作用场所：叶绿体
细胞呼吸场所：线粒体
基粒
外膜
内膜
基质
光合作用与细胞呼吸的联系
光合作用与呼吸作用的区别
光合作用 呼吸作用
原料 CO2、H2O O2、葡萄糖等有机物
产物 O2、葡萄糖等有机物 CO2、H2O等
能量转换 贮藏能量的过程
光能→活跃的化学能→稳定的化学能 释放能量的过程
稳定的化学能→活跃的化学能
发生部位 有光合色素的细胞，
叶绿体 活细胞，线粒体、细胞溶胶
发生条件 光照下才可发生 光下、暗处都可发生
光合作用和呼吸作用中的化学计算
光合作用反应式：
6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O
呼吸作用反应式：
有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O
无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2
实测CO2吸收量
＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量
实测O2释放量
＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量
新陈代谢
（合成代谢）
（分解代谢）
把从外界获得的营养物质转变成自身组成物质
贮存能量
分解一部分自身组成物质，把分解的最终产物排出体外
释放能量
同化作用
异化作用
物质代谢
能量代谢
活细胞中全部有序化学变化的总称
不同点
相同点
项目
类型
能量来源
物质来源
举例
自 养 型
异养型
光能自养型
化能自养型
光能
体外环境物质氧化时所放出的能量
能用无机物制造有机物
绿色植物光合细菌
硫细菌
铁细菌
硝化细菌
摄取的有机物中储存的能量
摄取现成的有机物
人、动物和营寄生、腐生的菌类
都是从外界摄取物质，经过极其复杂的变化，转变成自身组成成分，并且储存能量
1.同化作用的类型
化能合成作用
硝化细菌：
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2 2HNO3+能量
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
硝化细菌
硝化细菌
需氧型生物
厌氧型生物
举例
区别
相同点
动物、植物、人以及绝大多数微生物
乳酸菌、破伤风杆菌、大肠杆菌等细菌以及动物体内的寄生虫等
必须生活在有氧的环境中，从环境中摄取氧气，分解自身成分，释放能量，维持生命活动
一般生活在缺氧的环境中，通过无氧呼吸分解自身成分获得能量。有氧时，生命活动将受到抑制
都必须不断分解有机物，释放能量，供生命活动的需要
2.异化作用的类型
1.在光合作用过程中，不属于碳反应的是
A.CO2与五碳化合物结合 B.三碳化合物接受ATP释放的能量
C.H2O的氢传递给NADP+ D.NADPH的氢传递给三碳化合物
2.离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是
A. C3化合物增多、 C5化合物减少
B. C3化合物增多、 C5化合物增多
C. C3化合物减少、 C5化合物增多
D. C3化合物减少、 C5化合物减少
3.对某植株作如下处理：（甲）持续光照10min；（乙）光照5s再黑暗处理5s，连续交替进行20min。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植株所制造的有机物总量是
A.甲多于乙 B.甲少于乙 C.甲和乙相等 D.无法确定
课后习题
4、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ）
A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2
B
5、与光合作用光反应有关的是（ ）
①H2O ②ATP ③ADP ④CO2
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
A
6、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是
A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降
C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降
C
7、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ）
A、CO2 叶绿体 ATP
B、CO2 叶绿素 ATP
C、CO2 乙醇 糖类
D、CO2 三碳化合物 糖类
D
8、在光合作用过程中，能量的转移途径是
A、光能 ATP 叶绿素 葡萄糖
B、光能 叶绿素 ATP 葡萄糖
C、光能 叶绿素 CO2 葡萄糖
D、光能 ATP CO2 葡萄糖
B
1.(2003·江苏)生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理(如图)，这四个处理中，沉入底部的叶片最先浮起的是 ( )
C
2、（2006年江苏理综卷4题）光合作用的过程包括光反应和碳反应．光反应能够为碳反应提供的物质是（ ）
A．[H]和ATP
B．C5化合物
C．H2O和O2 、
D．O2和C3化合物
A
3.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中B是—， 它来自于——的分解。
②图中C是——，它被传递到叶绿体的—— 部位，用于—— 。
③图中D是——，在叶绿体中合成D所需的能量来自——
④图中的H表示——， H为I提供——
光
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
C3的还原
ATP
色素吸收的光能
光反应
NADPH和ATP
4. 光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( )
①外膜 ②内膜
③基质 ④类囊体膜
A．③② B．③④
C．①② D．④③
B
5.光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）
A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和碳反应
B.叶绿体类囊体膜上进行碳反应，不进行
光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和碳反应
D.叶绿体基质中进行碳反应,
不进行光反应
D
6.下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（ ）
C18O2
A
H2O
CO2
B
H218O
光照射下的小球藻
Ｄ
A. １：２ B. ２：１
C. ９：８ D. ８：９
7.将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：
（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 mg。
（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是 mg。
（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化
是（填增加或减少） 。
（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，
你认为可采取的措施是:
。
0
24.5
减少
①延长光照时间；②降低夜间温度；③增加CO2浓度。
8．植物的生理活动受各种因素影响，下列叙述中不正确的是（ ）
A．曲线中ZW的出现，
与环境中CO2浓度有关
B．曲线表示植物缺Mg2+，
则Y点应向右移动
C．X点所表示的是细胞
呼吸作用放出的CO2量
D．曲线处于Y点时细胞
中产生ATP的细胞器只有线粒体
9.将一株植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状况与自然条件中相同。用CO2浓度测定仪测定该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如下曲线图。下列有关说法正确的是（ ）
A．H点CO2浓度最低，说明此时植物对
CO2的吸收最多，光合作用最强
B．CO2浓度下降从DE段开始，说明植物
进行光合作用从D点开始
C．BC段较AB段CO2浓度
增加减慢，是因为低温使
植物呼吸作用减弱
D．FG段CO2浓度下降不明
显，是因为温度过高抑制了
酶的活性
10.利用小球藻培养液进行光合作用实验时，在其中加入抑制暗反应的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。主要原因是 （ ）
A.叶绿素吸收光能的效率下降
B.[H]、 ATP 等的积累，光反应速率减慢
C.合成ATP所需酶的活性受到抑制
D.暗反应中生成的水减少，使光反应的原料不足
11．右图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中C3、C5化合物的数量变化。若第二天中午天气光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3含量的变化、C5含量变化分别相当于曲线中的（ ）
A．c→d段(X)，b→c段(Y)
B．d→e段(X)，d→e段(Y)
C．d→e段(Y)，c→d段(X)
D．b→c段(Y)，b→c段(X)
12.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（ ）
A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合
作用制造的有机物的量开
始减少
D.两曲线的交点表示光合
作用制造的与呼吸作用消
耗的有机物的量相等
图中纵坐标的生物学意义是CO2的吸收量（植物从外界吸收的CO2量）和CO2的释放量（植物有氧呼吸释放的CO2量），由于在光合作用和有氧呼吸过程中CO2有机物的量存在一定的比例，因此，可以用CO2的量来反映有机物的变化量。根据公式：植物光合作用利用CO2的量=植物从外界吸收的CO2量+ 植物有氧呼吸释放的CO2量，可逐一计算出20℃、25℃、30℃、 35℃条件下，光合作用制造的有机物的量。并可得到推论：植物积累有机物的量与植物从外界吸收的CO2量成正比。光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，都是6.5，A正确；光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多，B错误；25℃时、30℃、 35℃光合作用制造的有机物的量分别为6、6.5、6.5，C错误；两曲线的交点表示光合作用积累的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等，D错误。
俗话说：“万物生长靠太阳”，为什么这么说呢？我们来看一组数据：
①地球表面上的绿色植物每年大约制造 4400亿吨有机物；
②地球表面上的绿色植物每年储存的能量约为7．11×1018kJ，这个数字大约相当于240000个三峡水电站所发出的电力。
绿色植物储存在有机物中的能量来自哪呢？
太阳能
太阳的光能又是
通过什么途径进
入植物体内的？
结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来源于水。
开始时 5年后 实验前后的差值
柳树的质量 2.3kg 76.7kg
干土的质量 90.8kg 90.743kg
+74.7kg
－0.057kg
17世纪比利时 海尔蒙特
柳苗栽培实验
1771年，英，普里斯特利的实验
1864年，德，萨克斯的实验
1880年，美，恩吉尔曼的实验
20世纪30年代，美，鲁宾和卡门的实验
光合作用的发现
1779年，荷，英根豪斯的实验
普利斯特利实验
普利斯特利实验
结论：植物可以更新空气。
结论1：只有在光下
植物才能更新空气。
结论2：植物体的绿叶在光下才能更新空气。
普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功
英根豪斯实验
绿色叶片
黑暗处理
遮光曝光
碘蒸汽
不变蓝
变蓝
结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。
一半遮光
一半曝光
萨克斯实验
1880年，美国科学家恩吉尔曼实验
恩吉尔曼实验
实验组
对照组
将水绵和好氧细菌放在无空气的黑暗环境中,极细光束照射水绵,好氧细菌集中在被照叶绿体部位
将水绵和好氧细菌暴露在光照下,好 氧细菌集中在叶绿体所有受光部位
结论：氧是叶绿体所释放的,叶绿体是绿色植物光合作用的场所
鲁宾和卡门实验
同位素标记法：放射性同位素可用于追踪物质的运行和变化规律。用放射性同位素标记的化合物，化学性质不会改变。科学家通过追踪放射性同位素标记的化合物，可以弄清化学反应的详细过程。这种方法叫做同位素标记法。
实验组
对照组
向绿色植物提供H2O、 C18O2 ,释放的氧是O2
结论:光合作用释放的氧全部来自水
向绿色植物提供H218O、CO2 , 释放的氧是18O2
鲁宾和卡门实验
色素的种类：
叶绿素a (蓝绿色)
类胡萝卜素
叶绿素
胡萝卜素（橙黄色）
叶黄素（黄色）
叶绿素b（黄绿色）
1 /4
3 /4
（蓝紫光）
（红光和蓝紫光）
(主要分布在叶绿体的基粒)
恩吉尔曼的第二个实验
分析：为什么植物春夏叶子翠绿，而深秋则叶片金黄呢？
由于叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素，而使类胡萝卜素的颜色被掩盖，只显示出叶绿素的绿色
由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来
光合作用分为两个阶段：
光反应——
碳反应——
直接需要光的
不直接需要光的
一、光反应
场所：
类囊体膜上
光系统Ⅱ
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
光能
叶绿素中低能电子激发并呈高能状态，色素缺失电子
失能电子进入光系统Ⅰ
ATP
水分解供电子
ADP+Pi
获能
叶绿素、类胡萝卜素蛋白质复合体
光能
叶绿素中低能电子被激发并呈高能状态，色素缺失电子
NADP+与H+接受2个高能电子生成NADPH
光系统Ⅱ提供电子
光系统Ⅰ
光反应发生的变化
（2）光能被吸收并转化为ATP中的化学能
（1）水在光下裂解为H＋、O2和电子
（3）水中的氢（ H＋＋e－ ）在光下将 NADP＋还原为NADPH
梅尔文·卡尔文
1961年诺贝尔化学奖获得者，通过化学分析，阐明光合作用中碳化合物的合成过程，即发现卡尔文循环
二、碳反应
场所：叶绿体基质
CO2+核酮糖二磷酸
酶
C6
酶
2C3
C3
ATP
ADP+Pi
NADPH
NADP++H+
三碳糖磷酸
如何再生核酮糖二磷酸（RuBp）？生成一个C6H12O6要经过几次卡尔文循环？
3个CO2
6个三碳糖磷酸
1个保持用于糖的生成或其他
5个经一系列变化再生为3个RuBp
？
光反应
碳反应
需要水与光,产物是O2、ATP、NADPH
需要CO2 、 ATP、NADPH ，产物是糖
NADPH：与NADH是同一类辅酶，都是氢载体，比NADH多一个磷酸基团。其氧化态为NADP+ 。
光反应 碳反应
进行部位
条件
物质
变化
能量变化
联系
叶绿体基粒囊状结构
叶绿体基质
光、水、色素和酶
CO2 、ATP 、[H]和酶
光能转换成ATP中活跃的化学能
ATP中活跃的化学能变成有机物中稳定的化学能
光反应为碳反应提供 NADPH 和ATP
碳反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+
水的光解 H2O 2[H]+1/2O2
合成ATP ADP+Pi ATP
CO2的固定CO2+C5 2C3
三碳的还原2C3 三碳糖
光
酶
光能
酶
酶
ATP [H]
光反应和碳反应的比较
多种酶
ADP+Pi
ATP
酶
色素分子
可见光
吸收
2H2O
O2
NADPH
光解
C5
2C3
CO2
固定
光反应
还原
CH2O+H2O
能
酶
碳反应
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
光合作用过程
总方程式
环境因素影响光合速率
光合速率:
或称光合强度，是指一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。
影响因素：
光强度、温度、空气中的二氧化碳浓度、矿质元素
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（一）光饱和现象：在其他条件都适宜的情况下，在一定范围内，光合速率随光照强度提高而加快。当光照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和现象。
开始达到光饱和现象的光照强度为光饱和点。随着光照强度减弱，光合速率减慢，当减弱到一定的光照强度时，光合作用吸收的二氧化碳与呼吸释放二氧化碳的量几乎相等，此时的光照强度为光补偿点。阴生植物的光饱和点与光补偿点一般都低于阳生植物。
注意：
1、光合作用与呼吸作用的关系
表观光合速率：不算呼吸作用放出的二氧化碳量，只算从外界吸收的二氧化碳量，即是在光下测定的二氧化碳的吸收量。
真正光合速率：是指植物在光下实际把二氧化碳转化成有机物的 量，即在单位时间、叶面积从外界吸收和自身呼吸释放二氧化碳的量。
如何计算一天的光合积累量？
A
B
光照强度
0
吸收
CO2
阳生植物
阴生植物
B：光补偿点
C：光饱和点
应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物。
C
光补偿点、光饱和点 ： 阳生植物 阴生植物
>
C′
B′
2）二氧化碳浓度；
二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物，随着二氧化碳含量的提高，光合作用增强；当二氧化碳含量提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强。
？
（二）二氧化碳的供应
B
A
CO2浓度
光合速率
0
释放
O2
A：CO2补偿点
B：CO2饱和点
a
b
c
d
e
a → b：
b → c：
c → d：
d → e：
CO2太低，作物消耗光合产物；
随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；
CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；
CO2超过一定限度，将引起气孔关闭，抑制光合作用。
如何提高空气中CO2的浓度？
空气中的CO2一般占空气体积的0.03%(330mg/L )，当植物旺盛生长时，所需的CO2就更多(1000mg/L)，若只靠空气中CO2本身的浓度差所造成的扩散作用满足不了CO2的需求。
措施：
⑴温室：①燃烧液化石油气，②使用二氧化碳发生器
⑵大田：①确保良好通风；②增施有机肥料；③深施“碳铵”。
必须指出：增加CO2可以提高光合效率，但是无限制地在全球范围内提高CO2浓度，会产生“温室效应”
（三）温度
呼吸作用
光合作用
净光合作用量
CO2的吸收或释放量
温度℃
A B C D E F G
（四）必需矿质元素的供应
哪些必需元素会影响光合作用？
（1）N：是各种酶以及NADP+和ATP的重要组 成成分。
（2）P：是叶绿体膜、 NADP+和ATP的重要组成成分。
（3）K：在合成糖类，以及将其运输到块根、块茎和种子等器官过程中起作用。
（4）Mg：叶绿素的重要组成成分。
＊不同光质的影响
红光和蓝紫光有利于提高光合效率。
黄绿光不利于提高光合效率。
在蓝紫光的照射下，光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多。
在红光的照射下，光合产物中糖类的含量较多。
小 结
提高农作物光合速率的方法有：
1、控制光照；
2、控制温度；
3、提供适量的必需矿质元素；
4、提供适量的二氧化碳；
5、提供适量的水分
绿色植物通过光合作用合成了自
然界中生物赖以生存的糖类，那么，
光合作用到底是怎样的一个过程呢？
光合作用和呼吸作用一样，也是一个氧化还原
反应，但是是一个有别于有养呼吸的氧化还原。总
反应恰好与细胞呼吸相反。
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O
光合作用和细胞呼吸是可逆反应吗？
光合作用场所：叶绿体
细胞呼吸场所：线粒体
基粒
外膜
内膜
基质
光合作用与细胞呼吸的联系
光合作用与呼吸作用的区别
光合作用 呼吸作用
原料 CO2、H2O O2、葡萄糖等有机物
产物 O2、葡萄糖等有机物 CO2、H2O等
能量转换 贮藏能量的过程
光能→活跃的化学能→稳定的化学能 释放能量的过程
稳定的化学能→活跃的化学能
发生部位 有光合色素的细胞，
叶绿体 活细胞，线粒体、细胞溶胶
发生条件 光照下才可发生 光下、暗处都可发生
光合作用和呼吸作用中的化学计算
光合作用反应式：
6CO2＋12H2O→C6H12O6＋6O2＋6H2O
呼吸作用反应式：
有氧：C6H12O6＋6O2＋6H2O→ 6CO2＋12H2O
无氧：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2
实测CO2吸收量
＝光合作用CO2吸收量-呼吸作用CO2释放量
实测O2释放量
＝光合作用O2释放量-呼吸作用O2消耗量
新陈代谢
（合成代谢）
（分解代谢）
把从外界获得的营养物质转变成自身组成物质
贮存能量
分解一部分自身组成物质，把分解的最终产物排出体外
释放能量
同化作用
异化作用
物质代谢
能量代谢
活细胞中全部有序化学变化的总称
不同点
相同点
项目
类型
能量来源
物质来源
举例
自 养 型
异养型
光能自养型
化能自养型
光能
体外环境物质氧化时所放出的能量
能用无机物制造有机物
绿色植物光合细菌
硫细菌
铁细菌
硝化细菌
摄取的有机物中储存的能量
摄取现成的有机物
人、动物和营寄生、腐生的菌类
都是从外界摄取物质，经过极其复杂的变化，转变成自身组成成分，并且储存能量
1.同化作用的类型
化能合成作用
硝化细菌：
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2 2HNO3+能量
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2
硝化细菌
硝化细菌
需氧型生物
厌氧型生物
举例
区别
相同点
动物、植物、人以及绝大多数微生物
乳酸菌、破伤风杆菌、大肠杆菌等细菌以及动物体内的寄生虫等
必须生活在有氧的环境中，从环境中摄取氧气，分解自身成分，释放能量，维持生命活动
一般生活在缺氧的环境中，通过无氧呼吸分解自身成分获得能量。有氧时，生命活动将受到抑制
都必须不断分解有机物，释放能量，供生命活动的需要
2.异化作用的类型
1.在光合作用过程中，不属于碳反应的是
A.CO2与五碳化合物结合 B.三碳化合物接受ATP释放的能量
C.H2O的氢传递给NADP+ D.NADPH的氢传递给三碳化合物
2.离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断CO2气体的供应，短暂时间内叶绿体中C3化合物与C5化合物相对含量的变化是
A. C3化合物增多、 C5化合物减少
B. C3化合物增多、 C5化合物增多
C. C3化合物减少、 C5化合物增多
D. C3化合物减少、 C5化合物减少
3.对某植株作如下处理：（甲）持续光照10min；（乙）光照5s再黑暗处理5s，连续交替进行20min。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植株所制造的有机物总量是
A.甲多于乙 B.甲少于乙 C.甲和乙相等 D.无法确定
课后习题
4、在光合作用的暗反应过程中，没有被消耗掉的是（ ）
A、[H] B、C5化合物 C、ATP D、CO2
B
5、与光合作用光反应有关的是（ ）
①H2O ②ATP ③ADP ④CO2
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
A
6、将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是
A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降
C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降
C
7、某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ）
A、CO2 叶绿体 ATP
B、CO2 叶绿素 ATP
C、CO2 乙醇 糖类
D、CO2 三碳化合物 糖类
D
8、在光合作用过程中，能量的转移途径是
A、光能 ATP 叶绿素 葡萄糖
B、光能 叶绿素 ATP 葡萄糖
C、光能 叶绿素 CO2 葡萄糖
D、光能 ATP CO2 葡萄糖
B
1.(2003·江苏)生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理(如图)，这四个处理中，沉入底部的叶片最先浮起的是 ( )
C
2、（2006年江苏理综卷4题）光合作用的过程包括光反应和碳反应．光反应能够为碳反应提供的物质是（ ）
A．[H]和ATP
B．C5化合物
C．H2O和O2 、
D．O2和C3化合物
A
3.下 图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题：
①图中B是—， 它来自于——的分解。
②图中C是——，它被传递到叶绿体的—— 部位，用于—— 。
③图中D是——，在叶绿体中合成D所需的能量来自——
④图中的H表示——， H为I提供——
光
H2O
B
A
C
D
E+Pi
F
G
CO2
J
H
I
Ｏ2
水
[H]
基质
C3的还原
ATP
色素吸收的光能
光反应
NADPH和ATP
4. 光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( )
①外膜 ②内膜
③基质 ④类囊体膜
A．③② B．③④
C．①② D．④③
B
5.光合作用的过程可分为光反应和碳反应两个阶段，下列说法正确的是（ ）
A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和碳反应
B.叶绿体类囊体膜上进行碳反应，不进行
光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和碳反应
D.叶绿体基质中进行碳反应,
不进行光反应
D
6.下图是小球藻进行光合作用示意图，图中物质A与物质B的分子量之比是（ ）
C18O2
A
H2O
CO2
B
H218O
光照射下的小球藻
Ｄ
A. １：２ B. ２：１
C. ９：８ D. ８：９
7.将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg，给予充足光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg，请回答：
（1）比较在上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度差是 mg。
（2）在光照时，该植物每小时葡萄糖净生产量是 mg。
（3）若一昼夜中先光照4小时，接着放置在黑暗情况下20小时，该植物体内有机物含量变化
是（填增加或减少） 。
（4）若要使这株植物有更多的有机物积累，
你认为可采取的措施是:
。
0
24.5
减少
①延长光照时间；②降低夜间温度；③增加CO2浓度。
8．植物的生理活动受各种因素影响，下列叙述中不正确的是（ ）
A．曲线中ZW的出现，
与环境中CO2浓度有关
B．曲线表示植物缺Mg2+，
则Y点应向右移动
C．X点所表示的是细胞
呼吸作用放出的CO2量
D．曲线处于Y点时细胞
中产生ATP的细胞器只有线粒体
9.将一株植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状况与自然条件中相同。用CO2浓度测定仪测定该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如下曲线图。下列有关说法正确的是（ ）
A．H点CO2浓度最低，说明此时植物对
CO2的吸收最多，光合作用最强
B．CO2浓度下降从DE段开始，说明植物
进行光合作用从D点开始
C．BC段较AB段CO2浓度
增加减慢，是因为低温使
植物呼吸作用减弱
D．FG段CO2浓度下降不明
显，是因为温度过高抑制了
酶的活性
10.利用小球藻培养液进行光合作用实验时，在其中加入抑制暗反应的药物后，发现在同样的光照条件下释放氧气的速率下降。主要原因是 （ ）
A.叶绿素吸收光能的效率下降
B.[H]、 ATP 等的积累，光反应速率减慢
C.合成ATP所需酶的活性受到抑制
D.暗反应中生成的水减少，使光反应的原料不足
11．右图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中C3、C5化合物的数量变化。若第二天中午天气光照强烈转向阴天时，叶绿体中C3含量的变化、C5含量变化分别相当于曲线中的（ ）
A．c→d段(X)，b→c段(Y)
B．d→e段(X)，d→e段(Y)
C．d→e段(Y)，c→d段(X)
D．b→c段(Y)，b→c段(X)
12.以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（ ）
A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合
作用制造的有机物的量开
始减少
D.两曲线的交点表示光合
作用制造的与呼吸作用消
耗的有机物的量相等
图中纵坐标的生物学意义是CO2的吸收量（植物从外界吸收的CO2量）和CO2的释放量（植物有氧呼吸释放的CO2量），由于在光合作用和有氧呼吸过程中CO2有机物的量存在一定的比例，因此，可以用CO2的量来反映有机物的变化量。根据公式：植物光合作用利用CO2的量=植物从外界吸收的CO2量+ 植物有氧呼吸释放的CO2量，可逐一计算出20℃、25℃、30℃、 35℃条件下，光合作用制造的有机物的量。并可得到推论：植物积累有机物的量与植物从外界吸收的CO2量成正比。光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等，都是6.5，A正确；光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多，B错误；25℃时、30℃、 35℃光合作用制造的有机物的量分别为6、6.5、6.5，C错误；两曲线的交点表示光合作用积累的有机物与呼吸作用消耗的有机物的量相等，D错误。