1)结构 色素和与光反应有关的酶(③基粒:由类囊体堆叠而成,分布有)
注意:影响色素合成的因素:
光照:叶绿素只有在光照条件下才能合成;
温度:温度通过影响酶的活性来影响叶绿素的合成;
必需元素:N、Mg等元素是构成叶绿素的元素,缺乏这些元素将无法合成叶绿素。
(2)叶绿体增大膜面积的方式:由类囊体堆叠形成基粒,增大酶的附着面积。
(2)叶绿体的功能
恩格尔曼水绵实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。
4、光合作用原理的探究历程
(1)科学界普遍认为CO2中的C与O分开,释放氧气,C与H2O结合形成甲醛,再缩合成糖。后发现甲醛对植物有害,且甲醛不能通过光合作用转化为糖。
(2)希尔反应:离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。
(3)鲁宾和卡门:采用同位素示踪法,证明光合作用释放的氧气来自于水。
(4)阿尔农发现叶绿体在光下合成ATP,且该过程总是与水的光解伴随。
(5)卡尔文:用14CO2探明了CO2中的C在光合作用中转化为有机物中的C的途径,即卡尔文循环。
5、光合作用的过程
(1)光合作用的总反应式:CO2+H2O光能(CH2O)+O2。
(2)光反应与暗反应的过程
注意:水的光解不需要酶的催化;
光反应在有光的条件下才能进行,暗反应不需要光的参与,但暗反应在无光条件下不能进行,原因是缺少光反应提供的[H]和ATP。
光反应的时间略长于暗反应的时间,所以,光照与黑暗交替进行,有利于提高光能的利用率。
光反应中的[H]还原型辅酶Ⅱ,NADPH,呼吸作用中的[H]是还原型辅酶Ⅰ,NADH。
(3)环境因素骤变分析
光照强度不变,增大CO2的浓度,将会导致C3增多,C5减少,[H]和ATP减少,合成的有机物增多;
光照强度增大,CO2的浓度不变,将会[H]和ATP增多,导致C3减少,C5增多,合成的有机物增多;
(4)化能合成作用:少数细菌通过无机物氧化释放的能量制造有机物。如硝化细菌将土壤中的氨氧化成硝酸,利用这一系列化学反应释放的能量将二氧化碳和水转换成糖类。属于自养生物。
6、光合作用的影响因素
(1)内部因素:色素、酶的含量,叶绿体的含量等因素;
(2)外界因素
(1)光照强度(如图1)
①原理:主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。
②分析P点后的限制因素
内因:色素的含量、酶的数量和活性(外因:温度、CO2浓度)
③应用:温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产;
阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物,可合理利用光能。
(2)CO2的浓度(如图2)
①原理:影响暗反应阶段C3的生成。
②分析P点后的限制因素
内因:酶的数量和活性(外因:温度、光照强度)
③应用:在农业生产上可以通过“正其行,通其风”,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光合速率。
(3)温度:通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。
应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。
(4)水分和矿物质元素
①原理:水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水导致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。
矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成,对光合作用产生直接或间接的影响。如镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应。
②曲线
③应用:农业生产中,可根据作物的生长规律,合理灌溉和施肥。
(5) 多因素对光合作用的影响