水和有机物是光合作用的原料(高中生物之光合作用类似概念总结)

在研究光合作用时会遇到很多类似的名词，如光合速率、光合效率以及光能利用率等，下面逐一加以分析。

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光合速率：

是光合作用常用的指标。通常用每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳的毫克数表示。一般测定光合速率的方法都没有考虑叶片的呼吸作用，所以测定的结果实际上是光合作用减去呼吸作用的差值，叫做净光合速率或表观光合速率。

因此，真正光合速率=净光合速率+呼吸速率

影响光合速率的外部因素有很多，如光照强度、光质、二氧化碳浓度、温度、矿质元素、水分等。另外，植物内部的因素对光合速率也有一定的影响，如不同部位、不同生育期等。

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光合效率：

是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量，与光合作用中吸收的光能的比值。光照强度、温度、水分、矿质元素和二氧化碳浓度等都可以影响单位

叶面积的光合效率。一般来说，C4植物利用CO2的效率较高，因而光合效率也高。

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光能利用率：

是指植物光合作用所积累的有机物中所含的能量，占照射在单位地面上的日光能量的比率。植物的光能利用率是很低的，约为5%。一般来说，植物干物质有90%~95%来自光合作用。因此，如何充分利用照射到地球表面的太阳辐射能，以进行光合作用，是农业生产中的一个根本性的问题。要提高光能利用率，主要是通过延长光合作用时间（如提高复种指数、延长生育期、补充人工光照等）、增加光合作用面积（如合理密植、改变株形等）、提高光合效率等途径。

光合作用

一、自养、异养生物

思考：绿色植物是怎样获得各种营养物质的？

一般把能以二氧化碳和水为原料，合成有机物质，供给其自身生长、发育和繁殖所需的物质和能量的生物都称为自养生物。

绿色植物是通过光合作用自身合成有机物的，所以绿色植物是自养生物。

思考：人和动物是怎样获得各种营养物质的？

人和动物、营腐生或寄生生活的真菌、大多数种类的细菌都是依靠摄取外界环境中的有机物来获得各种营养物质的，这样的生物都称为异养生物。

二、光合作用的概念及光合作用的发现

1、光合作用的概念

绿色植物通过叶绿体，利用光能，把CO2和H2O合成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程，叫做光合作用。

2、光合作用的发现

（1）17世纪比利时 海尔蒙特柳苗栽培实验

公元前3世纪，古希腊学者亚里士多德曾经提出，植物生长在土壤中，土壤是构成植物体的原材料。这一观点长期被奉为经典，直到17世纪初布鲁塞尔的医生Van Helmont做了一个简单而有意义的实验，才把这个观点推翻了。Van Helmont将一株2.3kg重的小柳树种在重 90.8 kg的干土中，用雨水浇灌 5年，小柳树长成重 76.7kg的植株，而土壤重量只比实验开始时减少 57g。他由此得出结论，即植物是从水中取得生长所需的物质的。现在看来，他只说对了一半。

结论：植物的物质积累不是来自于土壤，而是完全来自于水。

（2）1771年，英，普里斯特利的实验

结论：植物可以更新空气。

（3）1779年，荷，英根豪斯的实验

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。

（4）1864年，德，萨克斯的实验

结论：绿色叶片在光合作用下产生了淀粉。

（5）1880年，美，恩吉尔曼的实验

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

（6）20世纪30年代，美，鲁宾和卡门的实验

结论：光合作用释放的氧全部来自于水

三、光合作用的场所

1、叶绿体：分布于叶肉细胞（主要）、保卫细胞、幼嫩茎的皮层细胞、某些果实的表皮细胞等。

酶：分布于基粒（类囊体）和基质

色素：分布于基粒（类囊体）上

2、色素的种类和主要吸收的可见光区域

色素分叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素分叶绿素a和叶绿素b；类胡萝卜素分胡萝卜素和叶黄素。类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素主要吸收红光和蓝紫光

四、光合作用的过程

1、光反应

（1）场所：类囊体膜上

（2）光反应过程由光系统Ⅱ和光系统Ⅰ组成。

光系统Ⅱ：水的光解；ATP的合成

光系统Ⅰ：NADPH的合成

光反应发生的物质和能量变化有：

①水在光下裂解为H+、O2和电子

②光能被吸收并转化为ATP中的化学能

③水中的氢（ H+ + e－）在光下将 NADP+还原为NADPH

2、碳反应

五、光反应和暗（碳）反应的比较

六、外界因素对光合速率的影响

1、概念：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）在单位时间内进行了多少光合作用（如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳）。

2、影响因素：光强度、温度、空气中的二氧化碳浓度

（1）温度：主要是影响酶的活性

（2）CO2浓度

CO2浓度太低，农作物消耗光合产物；随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；CO2浓度再增加，光合作用强度仍保持不变；CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。

（3）矿质营养

N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分；

P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能；

K：促进光合产物向贮藏器官运输；

Mg：叶绿素的重要组分。

（4）水

水作为反应物能影响光合作用，但作为原料的水仅占到了植物所吸收的水的1%~5%。绝大部分的水以蒸腾作用散失掉。当蒸腾作用过强而令水分散失时，可使叶片上的气孔关闭，从而影响CO2的进入，降低光合作用。

（5）光照强度

真正光合速率= 表观光合速率+呼吸速率

光合作用实际产O2量＝实测O2释放量＋呼吸作用耗O2量

光合作用实际CO2消耗量＝实测CO2消耗量＋呼吸作用CO2释放量

光合作用C6H12O6净生产量＝光合作用实际C6H12O6生产量－呼吸作用C6H12O6消耗量