光合作用的现象

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光合作用的现象范文第1篇

摘 要：化石能源目前仍是人类利用的主要能源，而化石能源的日益枯竭已经成为可以影响社会发展和国家安全的关键问题。同时人类对化石能源的过度依赖也带来了严重的环境污染和全球变暖问题。因此，提高可再生清洁能源的利用，掌握可再生能源利用中的关键技术，实现可再生清洁能源利用的独立自主是关系到我国国计民生的关键。太阳能是地球上一切可再生能源的主要来源，而植物光合作用则是地球上唯一可以在常温常压下捕捉、转化和储存太阳辐射能量的过程。在光合作用过程中高等植物叶绿体中的光合膜蛋白主要负责捕捉和转化太阳能。人工模拟这一系列的过程是目前国际上的研究热点之一。解析光合膜蛋白的结构与功能关系以及光合膜激发能传递的机理是模拟光合膜蛋白的功能的基础。该研究将在光合膜色素蛋白复合体现有结构信息的基础上，基于光合作用理论研究的最新进展，比如：对于捕光天线三维结构的解析的基础上，进一步认知光合膜蛋白的功能，在植物细胞水平及个体水平上，探索光合膜蛋白的结构与功能间的关系，并在此基础上，进行以提高光合膜蛋白的结构稳定性为目标的分子设计和组装，通过设计光合膜蛋白的关键结构域和最佳介质环境，探索提高光合作用量子效率的途径，提高光合膜蛋白的结构稳定性；以具有较高工作效率和高稳定性的短命植物团扇荠为材料，着重研究团扇荠光合膜蛋白的结构和功能的关系展开研究；同时，设计、合成和组装能进行全波长吸收的体外组装的光合膜色素蛋白复合体的超分子体系。最后与其他研究合作，对于光合膜蛋白进行化学修饰及纳米颗粒修饰，拓宽光合膜蛋白的吸收光谱和电荷分离特性，以实现具有高效率和高稳定性特征的以光合膜色素蛋白复合体超分子体系为主体的光合作用模拟元件，为利用光合作用原理，寻求取得新型的固定太阳能，产生人类所需的能量的提供理论依据，为构建未来的生物太阳能电池提供新思路，新材料及新技术。

关键词：光合作用 捕光色素蛋白复合体 分子设计 稳定性 多样性

Abstract： The fossil energy was still the main part of world energy consumption. It has been a critical problem to social development and national security that the fossil energy gradually exhausted. The fossil energy consumption also brings about serious environmental pollution and global warming problem. Therefore increasing utilization of renewable clear energy， mastering key technology and keeping independence in making use of renewable clear energy are very important to the nation's economy and the people's livelihood.Solar energy is main resource for most renewable clear energy and photosynthesis is the only way to harvest， convert and store solar energy at ambient temperature and pressure conditions on the earth. Photosynthetic membrane proteins in plants are responsible for harvesting and converting solar energy. The simulation of such processes is one of hot points in scientific research. Studies about the relationship between structure and function of photosynthetic membrane proteins and the mechanism of excitation energy transfer are the basis of such simulation. This project will be based on the new achievement in photosynthetic researches， for example， the atomic resolution crystal structure of major light harvesting complexes， to explore the functions of photosynthetic membrane proteins and further unveil the relationship between structure and function on different levels. Finally， we can （1）accomplish molecular design and modification for stability improvement；（2）increase photosynthetic quantum efficiency and stability by modifying key domains and environment；（3） study the relationship between structure and function in Berteroa incana， which contains a series of photosynthetic membrane proteins with high stability and efficiency；（4）design， and reconstitute photosynthetic proteins which can absorb light at all wavelength in visible region. Collaborating with other project， we plan to modify photosynthetic membrane proteins with organic or nano particles to improve absorption or create functions such as charge separation of photosynthetic membrane proteins. In this way， we hope to construct bio-inspired elements， the main parts of which are photosynthetic membrane proteins， to mimic photosynthesis. This project will contribute to theory support for searching for photosynthesis-based ways for convert solar energy and also the work will help in creating new idea， new material and new technology for the construction of bio-inspired solar cells in future.

Key Words： Photosynthesis； Light harvesting pigment-protein complexes； Molecular design； Stability； Diversity

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光合作用的现象范文第2篇

光合作用是否进行及光合速率大小.可根据以下几个指标来确定。

1.以生成物淀粉作为光合作用的指标。原理为淀粉与碘液或碘蒸气变蓝色。当用淀粉的生成作为反应指标时，须先对实验叶片进行饥饿处理.再作相关实验。在对实验后的叶片处理之前。应该对叶片用热的酒精处理脱去绿色.以避免对实验现象的干扰。

2.用生成物氧气作为光合作用的指标。此法常见于水生植物。通过确定单位时间内产生的气泡数目作为定量确定光合作用速率的指标。

3.以反应物作为光合作用的指标。通过测定仪器可以测定空气中的CO2，通常用单位时问单位面积叶片吸收的CO2量作为表示光合作用进行的光合速率。若实验测得的有CO2 吸收或放出的量时.此时的光合作用速率就是净光合速率。

4.用叶圆片上浮快慢作为光合作用的指标。用打孔器取得大小一样的叶圆片放人试管，用真空泵抽去试管内液体中和叶肉细胞间隙巾的气体后.敞开试管口，叶片下沉到试管底部。然后进行光合作用实验。根据叶圆片上浮的速度来比较光合作用的强度。可以用单位时间内上浮的叶圆片数目作指标比较。也可以用上浮一定数目的叶圆片所需时间的平均值作指标。

5.用溶液的pH变化作为光合作用的指标。将水生植物或叶片放入溶液中进行光合作用时，由于光合作用吸收利用CO2，因此溶液的pH升高。如果叶片只进行呼吸作用，放出的CO2溶于水中，从而使其pH下降。

例1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3O℃ 时相等如图。

B.光照相同时间，在2O℃ 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。

答案A

二、如何进行影响光合作用因素的研究

1.探究或验证CO2 浓度对光合作用的影响对于放入到溶液或水中的叶片或水生植物实验时，有几种情况：

（1）一组用自来水，一组用煮过的冷来水，其中经煮过的冷来水中不含有CO2，自来水溶有CO2气体。可用于验证CO2是进行光合作用的必需条件。

（2）一组用蒸馏水，其中不溶有CO2 ，另一组用NaHCO3。稀溶液。其原理是：在NaHCO3。稀溶液中存在如下平衡：CO2+H2O一HCOH一+HCO3。当进行光合作用消耗CO2，平衡向左移动，因而NaHCO3稀溶液可为光合作用提供CO2。若反应为密闭容器时，产生的氧气使容器中体积增大。通过改变溶液中NaHCO3溶液的浓度.可以研究不同浓度CO2对光合作用速率的影响。此外呼吸作用产生的CO2也可溶解在其中，使平衡向右移动。

（3）2组盆栽绿色植物，用大小相同的玻璃罩罩住花盆，其中玻璃罩内放一杯NaOH溶液并密封不漏气，另一玻璃罩内用一杯清水代替NaOH溶液作对照。验证二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料。

2.研究光对光合作用的影响

（1）研究光照强度对光合作用影响时，可用不同功率的日光灯或灯泡制造不同的光照强度，也可用一个台灯，通过改变台灯与实验材料的距离来制造不同的光照强度。此外，可用若层纱布包裹试验试管，减弱光照，从而与正常光照形成对比。

（2）研究光质对光合作用影响时。一般采用三棱镜的方法来研究。

例2为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验纽和对照组。分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是（ ）

①实验组 ②对照组 ③黑暗中培养 ④在光下培养 ⑤生长育好 ⑥生长不良

光合作用的现象范文第3篇

关键词：2012年；高考生物；光合作用和呼吸作用；试题评析

光合作用和呼吸作用是生物最为重要的代谢活动，两者彼此

独立，又相互依存。学习光合作用和呼吸作用，有助于认识和探索奥妙的生物界。

一、试题分类赏析

本内容与生产实践联系紧密，并且多与水分代谢、矿质代谢、蒸腾作用、渗透作用、酶的特性等进行综合考查。

考点一：叶绿体、线粒体的结构和功能

【例1】（2012·全国，2）下列关于叶绿体和线粒体的叙述，正确的是（ ）

A.线粒体和叶绿体均含有少量的DNA

B.叶绿体在光下和黑暗中均能合成ATP

C.细胞生命活动所需的ATP均来自线粒体

D.线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同

答案：A

点拨：线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器，均含少量DNA。

考点二：细胞呼吸的过程、场所

【例2】（2012·江苏，23）下图表示细胞呼吸作用的过程，其中1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是（ ）

A.①和②都具有双层生物膜

B.①和②所含酶的种类不同

C.②和③都能产生大量ATP

D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]

答案：B、D

点拨：由图可知：①为细胞质基质，②③为线粒体，②处进行有氧呼吸第二阶段，产生CO2和[H]，同时产生少量ATP，③处进行有氧呼吸第三阶段，[H]和氧结合产生水和大量ATP。

考点三：光合作用的过程、影响因素

【例3】（2012·海南，8）将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可能出现的变化趋势是（ ）

A.一直降低，直至为零

B.一直保持稳定，不变化

C.降低至一定水平时保持相对稳定

D.升高至一定水平时保持相对稳定

答案：C

点拨：在适宜条件下培养密闭容器内植物，随着光合作用

进行。

考点四：光合作用和呼吸作用的综合作用

【例4】（2012·山东，2）夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是

（ ）

A.甲植株在a点时开始进行光合作用

B.乙植株在e点有机物的积累量最多

C.曲线b～c段和d～e段下降的原因相同

D.两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭

答案：D

点拨：由图可知，6时甲乙两植物光合速率等于呼吸速率，开

始进行光合作用的时间应在a点前，A错误；在18时后，甲乙两植物的光合速率开始小于呼吸速率，有机物积累最多的时刻应为18时，e点时有机物的积累量已经减少，B错误；曲线b～c段下降的原因是为减少水分蒸发，气孔部分关闭导致CO2浓度降低，d～e段下降是因为光照强度减弱，光合速率减慢，C错误；乙曲线b～d段的变化为植物的“午休现象”，是气孔关闭导致叶内二氧化碳浓度降低之故，甲植物不存在此现象可能是因为气孔无法关闭，D正确。

考点五：光合作用和呼吸作用在生产实践中的应用

【例5】（2012·福建，1）下列有关豌豆的叙述，正确的是（ ）

A.萌发初期，种子的有机物总重量增加

B.及时排涝，能防止根细胞受酒精毒害

C.进入夜间，叶肉细胞内ATP合成停止

D.叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多

答案：B

点拨：种子萌发初期还未长出绿色叶片，虽不能进行光合作

用，但却可以进行细胞呼吸，故有机物不断消耗。

二、对2013年光合作用和呼吸作用内容学习的几点建议

研究今年对本内容的考查可以发现，借助曲线和坐标图进行考查是最主要的题型。学习本内容，务必从概念、生理过程、影响因素、实验设计等方面进行有机整合，形成牢固、清晰、完善的知识架构。具体可用如下方法：

1.列表比较法：通过列表比较光合作用的光反应和暗反应、有氧呼吸的三个阶段、有氧呼吸和无氧呼吸、光合作用和呼吸作用等知识点，掌握其区别与联系。

2.曲线分析法：应重点掌握影响光合作用的因素、影响呼吸作用的因素等相关曲线，涉及光合作用和呼吸作用相关计算的曲线

也要重点关注。

3.重视实验：本内容是实验设计的重要命题素材，多见于光合作用和呼吸作用的影响因素等。

4.联系生产实践：本内容与生产实践联系紧密，粮食增产问

光合作用的现象范文第4篇

1.关注学生经验，优化教学内容

学生学习的过程是一个螺旋上升的过程。学生在小学阶段的科学课中，已经初步了解植物能够进行光合作用。在初中学习光合作用时，既有对海尔蒙特、普利斯特利的实验分析，又有“绿叶在光下制造淀粉”、“绿叶在光下产生氧气”、“绿叶在光下吸收二氧化碳”等的验证或探究实验，学生对光合作用概念的内涵有了感性的认识，并在此基础上，抽象得到光合作用的反应式。

高中阶段对光合作用发现史的教学过程中，教师如果忽略学生已有的经验，让学生沿着时间的主线，去分析那些经典的实验，表面上是体验科学探究的历程，实际上教学效果会不理想。受认知水平和实验技术的限制，当年许多学者提出的极有价值的问题在今天已是一目了然，当年巧妙的实验方法在今天可以用新的技术取代，如果教师设计的教学内容没有思维的深度，就无法激发学生学习的热情，更不能提高学生的科学探究能力。如“普利斯特利的实验可以得出什么结论”这一问题，当年只能说明“植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸变得污浊的空气”，而高中学生根据已有的经验，头脑中想到的是植物光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，上述问题已经不能成为真正的问题。

因此，教师必须关注初高中生物教学的衔接，关注学生已掌握的化学、物理等学科知识，优化教学内容，从科学思想与方法、实验材料的选择、实验技术的创新等角度，对科学史中的经典实验进行分解和重组，使学生对光合作用发现史的认识实现从感性到理性的跨越。

2.创设真实情境，激发学习兴趣

生物科学史中的学者和他们完成的实验，对于学生来说是比较遥远的。在课堂教学过程中，教师可以借助多媒体技术辅助，提供相关的文字、图片、视频等资源，尽量去还原当年的实验过程，但不同的人头脑中对实验材料、方法、过程、现象的认识可能存在比较大的差异，如同“盲人摸象”一样。通过讲授法学习科学史，缺少体验的过程，教学目标的达成常常得不到保证。

许多经典的生物学实验，操作起来其实很简单，现象也十分明显，并且能够生成新的课程资源。如直接讲述普利斯特利的实验，实验过程和实验结论都很简单，没有探究的价值，也不能激发学生的学习兴趣，如果能够将玻璃钟罩、植物、蜡烛等材料带到教室里，教师演示一遍或让学生动手操作一次，就会产生意想不到的效果。如图1所示，教师首先提出“在A、B两个钟罩内同时点燃蜡烛，哪一支先熄灭呢”的问题。学生根据已有的经验，认为植物进行光合作用产生氧气，A钟罩中的蜡烛将先熄灭。但实际结果却是B钟罩中的蜡烛先熄灭，与学生预期完全不同。教师引导学生进行讨论，分析这种现象产生的原因。从实验设计的科学性分析，A、B两组实验的变量不是唯一的，B中多一盆植物，A中的空气体积比B中的大，氧气含量多；从实验进行的环境条件分析，教室内的光照相对不足，B钟罩内的植物光合作用的强度可能低于呼吸作用，不但不能释放氧气，还要吸收钟罩内的氧气，导致蜡烛先熄灭。

教师通过精心的预设，创造了一个真实的情境，生成的问题激发学生探究的热情，学生不是被动地去了解普利斯特利、英格豪斯的实验过程和结论，而是通过自主的观察和思考，通过合作学习，从实验设计的单一变量原则、无关变量的控制等角度，发现教师演示实验中存在的问题，从而真正提升了科学探究能力。

3.以问题为主线，培养探究能力

对光合作用发现史中的经典实验进行分解和重组，需要依据相应的逻辑基础，如现象与本质、过程与方法，创设新的情境，提出有价值的问题，以问题的解决为主线，使学生对光合作用发现史的认识实现从感性到理性的跨越。教师在一节课中提出的问题不宜太多，但要能把握教学的重点，关注各环节之间的过渡。

问题一：如何设计实验，证明CO2和H2O是光合作用的原料？

对高中学生来说，设计实验证明CO2是光合作用的原料不是难点，因为初中生物学的学习过程中已经涉及。如人教版教材中有探究实验“绿叶在光下吸收二氧化碳”，选择碳酸氢钠溶液和自来水作为对照组；苏教版教材中有“植物光合作用需要二氧化碳”的资料分析，选择氢氧化钾溶液和清水作为对照组。教师引导学生先提出一个简单的问题，可以让学生感受到成功的喜悦，而证明H2O是光合作用原料的问题就具有一定的挑战性。实验的思想和方法可以从前一个实验迁移过来，如取同一植株上大小相同的两片叶，切断一张叶的叶脉（或直接从植株上切下来），从而切断水分的供应，放置在阳光下2h，再应用萨克斯的方法检验淀粉的生成情况。也可能会有学生提出使用放射性同位素标记技术，观察参加反应的CO2和H2O中相关原子的转移路径，从而确定CO2和H2O是光合作用的原料等合理答案。

问题二：如何设计定量实验，说明光合作用的强弱？

学生在初中阶段完成“绿叶在光下制造淀粉”、“绿叶在光下产生氧气”、“绿叶在光下吸收二氧化碳”等实验，对光合作用的原料、产物、条件等有了感性的认识，设计实验以说明光合作用的强弱，需要运用已有的知识和方法，选择一个可测量的观察指标，这是从感性到理性的认知提升过程，这样的教学目标符合高中生发展的需求。影响光合作用强度的因素很多，首先要明确实验中的自变量，合理设置自变量的梯度，严格控制无关变量，而光合作用的强弱可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量米定量地表示，比较简易可行的通过排水集气法，收集光合作用释放的氧气。为降低问题的难度，提高学生思考和回答问题的指向性，教师可以提供部分实验材料，如金鱼藻、天平、量筒等。

问题三：纵观光合作用发现史，从实验材料和实验技术两个角度分析，有什么规律？

光合作用的现象范文第5篇

【关键词】果树；光合作用；光合速率；影响因素

1 引言

光合作用是地球上生态系统赖以维系的根本所在，光合作用不仅会吸收大量的二氧化碳，还会释放出人类及其他生物所必需的氧气。光合作用促成了果树的可持续生长，为人类带来了四季不断的果实，给人类提供了矿物质、维生素、营养补充以及其他人类生存所必需的元素。果树的生长受光合作用强弱的影响较大，充分的光合作用会给果树更多的生长的机会，不足的光合作用会大大影响果树的生长与果实的数量和产量，而衡量果树光合作用的指标即光合速率。

2 光合速率的变化性

在不同的条件下，光合作用的光合速率也不相同。由于受光照强度的影响，在不同的季节，植物的光合速率存在着较大的变化性。在不同的果树之间这种光合速率的季节变化性也存在着较大的差异，而且同一果树的不同品种之间，不同的树龄时长以及环境因素亦会对光合速率的季节变化产生重大影响。尤其是在果树的展叶期间，由于果树展叶期的叶片稚嫩，其叶片中的叶肉组织尚未完形，不但叶绿体处于成长期，而且其所含叶绿素亦处于较低的水平，这就导致了在季节变化时树体的呼吸消耗增大[1]。随着果树叶片的季节性变化，其光合速率也会不断随之而变化。就统计数据来看，夏秋季由于光照充足、光照强度大，这两个季节的光合速率也最强，春季则等而下之，落叶之前是光合速率最弱的时节。由此可见，季节性的变化对于光合速率的强弱也有着较为明显的影响。光合速率最强的季节为初夏与初秋，而盛夏虽然是日光最盛的季节，但是却由于伴随酷暑而来的过度高温与干旱等因素反而影响了光合速率，反而造成光合速率在盛夏时节表现较弱。

与光合速度的季节变化相映的是光合速率还存在着日变化，即在一天之内，光合速率也存在着类似双峰曲线的形态，其中的峰值分别出现在上午九时与下午十三时两个时段。在十一时左右果树也会出现与人类的困倦类似的午睡现象，并由此导致了光合速率的降低[2]。虽然不同的果树出现的曲线状态略有差异，但是排除掉地区性日照差异，绝大多数果树的光合速率的日变化均符合双峰曲线的基本形态。

3 光合作用影响因素透析

3.1 影响光合作用的内因

在影响光合作用的内因之中，果树品系的影响最大。在亿万年的漫长的演化过程中，果树在不同位置接受不同的自然条件的过程中出现了对不同自然条件的适应度，因此就造成了不同的果树品系之间的较为显著的差异性。这些差异性的最直观表现在其叶片的大小、形态及其分布上，叶片的大小决定了光合速率的直接效率，而叶片的角度则决定了其受光面积，整棵果树以及整片果树中的叶片的分布则决定了一个果树群落的受光面积，由此而形成了不同的果树品系之间的光合速率的不同。而且，处于不同位置的果树品系也会形成对于该地区的典型气候的不同的适应性[3]。果树品系的演化性决定了其叶片性状，叶片性状进而决定了其光合速率的显著的差异性。

3.2 影响光合作用的外因

除了品系等内因外，外因对于果树光合速率的影响亦不可小觑。对于果树而言，主要的光合速率影响外因包括光照强度、温度变化、二氧化碳的供给度、水分的充足与否、矿物质的营养成分、人为的栽植维护、矮化密植程度以及疏花疏果的适宜度等。

在光照强度的研究中，国内外的研究表明：并非晴朗的天气中的光照强度对于果树最佳，阴天的漫射作用反而更能够将光照透射到树冠的内部；温度对于光合速率的影响体现在两个方面：一方面光合速率有其适温范围，另一方面果树的光合作用对于温度也存在着较强的适应性，但是有研究表明25～30℃是果树光合速率最为旺盛的适宜温度区间，过高或过低都会导致光合速率的下降；二氧化碳是影响果树光合速率的另一重要因素，目前大气中的二氧化碳含量远远无法满足果树的化合速率最大化所需的含量，因此，二氧化碳含量是制约果树光合作用的最大外因，同时也是较难解决的外因；水分的供应对于羧化酶活性影响显著，进而会对光合速率产生重要影响，水分的供应也与温度等外因一样存在着适宜性，也并非越多越好；氮、磷、钾、锰、镁等矿物质是影响光合速率中光呼吸率的极其重要的因素，这些因素会对高能化合物三磷酸酰酐的合成产生巨大影响[4]；栽培、砧接、修剪等外因也会对光合速率起到关键的影响作用。

4 结语

果树的光合作用取决于其光合速率，光合速率越高对果树越有利，通过调整影响果树光合速率的内因与外因来提高果树的光合速率是解决果树光合作用对果树影响的终极解决之道。在全球范围内正在掀起一场以提高光合速率为核心的“绿色革命”[5]，在不远的未来，我们将看到果树光合速率在内因与外因方面的巨大突破。

参考文献

[1]吕忠恕.果树生理[M].上海：上海科学技术出版社，1982：21-86.

[2]牛洪斌.白润娥.张宪.水分胁迫对欧李光合速率日变化的影响[J].湖北民学院学报（自然科学版），2000，15（2）：15-17.

[3]张纯明.王继和.马全林等.干早沙区2种梨树光合特性的研究[J].西北植物学报，2001，21（1）：94-100.