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1、第4节 能量之源光与光合作用一、捕获光能的色素和结构2正常苗白化苗正常幼苗能进行光合作用制造有机养料白化苗不能进行光合作用,无法制造有机养料因为有能捕获光能的色素3绿叶中色素的提取和分离 【实 验】一、捕获光能的色素1.1.实验原理实验原理 (1)色素的溶解和提取:无水乙醇(2)色素的分离:层析液42 2、实验程序、实验程序 (1 1)提取色素)提取色素(2 2)制备滤纸条)制备滤纸条(3 3)画滤液细线)画滤液细线(4 4)分离色素)分离色素(5 5)观察与分析)观察与分析1.需加入哪些物质,分别有什么作用?2.剪去两角3.细、直、均匀1.加盖?2.层析液不能没及滤液细线?5方法与步骤:方法
2、与步骤:称取5g左右的鲜叶,剪碎,放入研钵中。加少许的石英砂(充分研磨)和碳酸钙 (防止研磨中色素被破坏)与10ml无水乙醇。在研钵中快速研磨。将研磨液进行过滤。67( (黄色黄色) )( (蓝绿色蓝绿色) )( (黄绿色黄绿色) )( (橙黄色橙黄色) )讨论讨论:1.1.滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排滤纸条上有几条不同颜色的色带?其排序怎样?宽窄如何?这说明了什么?序怎样?宽窄如何?这说明了什么?实验结果:实验结果:89练习练习. .在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶绿体的色素滤在圆形滤纸的中央点上滴一滴叶绿体的色素滤液,进行色素分析,会得到近似同心环状的四个色素液,进行色素分析,会得到近似
3、同心环状的四个色素圈,排在外圈的色素呈(圈,排在外圈的色素呈( )A.A.橙黄色橙黄色 B.B.黄色黄色C.C.蓝绿色蓝绿色 D.D.黄绿色黄绿色A A1011二、色素的吸收光谱二、色素的吸收光谱12能量之源光与光合作用13【例例1 1】如图是叶片中两类色素的吸收光谱,试判如图是叶片中两类色素的吸收光谱,试判定定A A和和B B分别为何种色素(分别为何种色素( )A.A.叶绿素叶绿素a a、叶绿素、叶绿素b b B.B.类胡萝卜素、叶绿素类胡萝卜素、叶绿素C.C.叶黄素、叶绿素叶黄素、叶绿素a aD.D.叶绿素、类胡萝卜素叶绿素、类胡萝卜素D D14 实践应用:不同颜色温室大棚的光合效率(1)
4、无色透明大棚日光中各色光均能透过,有色大棚主要透过同色光,其他光被其吸收,所以用无色透明的大棚光合效率最高。(2)色素对绿光吸收最少,因此绿色塑料大棚光合效率最低。 无色薄膜可透过太阳光中各色光无色薄膜可透过太阳光中各色光 有色薄膜主要透过同色光有色薄膜主要透过同色光15有的温室内悬挂发红色或蓝色的灯管,有些蔬菜大棚用红色或蓝色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜。161. 在光照强度相同的情况下,为绿色植物提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作用的产物较多 A.红光 B.蓝紫光 C.白光 D.绿光 2.在光照强度相同的情况下,为绿色植物提供哪种光,对其光合作用最有利,光合作用的产物较多A.红光 B.蓝
5、紫光 C.橙光 D.绿光CB17问题:问题: 这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位?1865年,德国,萨克斯,叶绿体18二、叶绿体的结构 叶绿体的分布?形态 ?结构?19(1 1)分布)分布主要分布在绿色植物的叶肉细胞主要分布在绿色植物的叶肉细胞(2 2)形态)形态一般呈扁平的椭球形或球形一般呈扁平的椭球形或球形(3 3)结构)结构外膜外膜内膜内膜基粒基粒 由两个以上的类囊体组成,含色素和酶由两个以上的类囊体组成,含色素和酶基质基质 含多种光合作用所必需的酶,含有少含多种光合作用所必需的酶,含有少量的量的DNADNA和和RNARNA。叶绿体中的囊状结构叶绿体中的囊状结构增加了膜面积。增加了
6、膜面积。二、叶绿体的结构2021讨论:恩格尔曼实验在设计上有什么巧妙之处?(1)、用水绵作实验材料,有细而长的带状叶绿体,螺旋状分布在细胞中,便于观察和分析研究。(2)、将临时装片置于黑暗且没有空气的环境中,排除了环境中光线和O2的影响,从而确保实验能顺利进行。(3)、用极细的光束照射,并且用好氧菌进行检测,能准确的判断水绵细胞中放O2部位。(4)、进行黑暗(局部光照)与曝光的对照实验,从而明确实验结果完全是由光照引起的。22结 论 叶绿体是进行光合作用的场所,它内部的巨大膜表面上,不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶。23叶绿体和线粒体:叶绿体和线粒体:24叶绿素
7、叶绿素类胡萝卜素类胡萝卜素叶绿素叶绿素a(a(蓝绿色蓝绿色) )叶绿素叶绿素b b(黄绿色)(黄绿色)胡萝卜素(橙黄色)胡萝卜素(橙黄色)叶黄素(黄色)叶黄素(黄色)(吸收红光和(吸收红光和蓝紫光)蓝紫光)(吸收蓝紫光)(吸收蓝紫光)含量约占含量约占3/43/4含量约占含量约占1/41/4叶绿体是叶绿体是进行光合作用的场所进行光合作用的场所,它内部的巨大膜表面,它内部的巨大膜表面上,不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多上,不仅分布着许多吸收光能的色素分子,还有许多进行光合作用所必需的酶。进行光合作用所必需的酶。光合作用的色素光合作用的色素251.1.有甲、乙、丙、丁有甲、乙、丙、丁4 4
8、盆长势均匀的植物置于阳光下,盆长势均匀的植物置于阳光下,甲品红色光照射;乙绿色光照射;丙添加品红色滤光甲品红色光照射;乙绿色光照射;丙添加品红色滤光片片A A;丁添加绿色滤光片;丁添加绿色滤光片B(B(如图如图) ),经过一段时间,各,经过一段时间,各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组(盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组( )A.A.甲、乙甲、乙 B.B.乙、丙乙、丙 C.C.甲、丁甲、丁 D.D.丙、丁丙、丁C C262.2.某同学用韭黄研磨后的提取液进行色素分离,在滤某同学用韭黄研磨后的提取液进行色素分离,在滤纸条上将出现几条明显的色素带(纸条上将出现几条明显的色素带( )
9、A.0A.0条条 B.1B.1条条 C.2C.2条条 D.4D.4条条【解析解析】韭黄生长在没有光照的环境中,因此不含有韭黄生长在没有光照的环境中,因此不含有叶绿素,只含有叶黄素和胡萝卜素两种色素。叶绿素,只含有叶黄素和胡萝卜素两种色素。C C27A A3.3.叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,下面有关叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,下面有关叶绿体的叙述正确的是叶绿体的叙述正确的是( )( )A.A.叶绿体中的色素都分布在类囊体的膜上叶绿体中的色素都分布在类囊体的膜上B.B.叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上叶绿体中的色素分布在外膜和内膜上C.C.光合作用的酶只分布在叶绿体基质中光合作用的酶只
10、分布在叶绿体基质中D.D.光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上光合作用的酶只分布在外膜、内膜和基粒上28叶绿素的生物合成受到光照、温度、矿质元素的影响光是叶绿素形成的主要条件,一般植物在黑暗中生长都不能合成叶绿素,但藻类、蕨类和松柏科植物在黑暗中可合成少量叶绿素。叶绿素形成的最低温度是2-4。C,适宜温度30。C以上,最高温度40。C。矿质元素:植物缺N、 Mg 、Fe 、Mn、 Cu或Zn都不能形成叶绿素。 N 、Mg是组成叶绿素的元素。其他是叶绿素形成过程中某些酶的催化剂。类胡萝卜素具有保护叶绿素,防止强烈光照伤害叶绿素的功能。29思考:为何秋天来临时,有些叶片会变黄?秋天气温低,破坏了
11、叶绿素分子的结构,而类胡萝卜素含量秋天气温低,破坏了叶绿素分子的结构,而类胡萝卜素含量较稳定,从而显示出类胡萝卜素的颜色较稳定,从而显示出类胡萝卜素的颜色302.叶色变黄 寒冷时,叶绿素分子易被破坏,类胡萝卜素较稳定,显示出类胡萝卜素的颜色,叶子变黄3.叶色变红 秋天降温时,植物体为适应寒冷,体内积累较多还原性糖,有利于形成红色的花青素,而叶绿素因寒冷逐渐降解,叶子呈现红色色素与叶片的颜色色素与叶片的颜色1.正常绿色 正常叶子的叶绿素与类胡萝卜素比例为3:1,且对绿光吸收最少31学会放心的人找到自由,学会遗忘的人找到轻松,懂得关怀的人身边有朋友。第1课时 光合作用的探究历程和过程二、光合作用的
12、原理和应用33 光合作用的概念及实质1 1、光合作用的概念、光合作用的概念指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧气的过程。2、光合作用的实质合成有机物,储存能量34光合作用的探究历程35结论:水分是植物建造自身的原料。17世纪海尔蒙特栽培的柳树实验36普里斯特利实验37结论:植物可以更新空气有人重复了普利斯特利的实验,得到相反的结果,所以有人认为植物也能使空气变污浊?3817791779年,荷兰的英格豪斯年,荷兰的英格豪斯 普利斯特利的实验只有在阳光照射下才能成功;植物体只有绿叶才能更新空气。 到到17851785年,发现了空气的年,发现了空气的组
13、成,人们才明确绿叶在光下放组成,人们才明确绿叶在光下放出的是出的是O O2 2,吸收的是吸收的是COCO2 2。光光能能化化学学能能储存在什么储存在什么物质中?物质中?德国德国梅耶梅耶391864年,萨克斯(德)的实验一半遮光一半遮光一半曝光一半曝光401864年,德国萨克斯实验黑暗处理黑暗处理一昼夜一昼夜让一张叶片一半让一张叶片一半曝光一半遮光曝光一半遮光绿叶在光下制造淀粉。用碘蒸气处理这片用碘蒸气处理这片叶,发现曝光的一叶,发现曝光的一半呈深蓝色,遮光半呈深蓝色,遮光的一半则没有颜色的一半则没有颜色变化。变化。41?光合作用 ?光H2O(CH2O)O2CO242第一组第一组光合作用产生的光
14、合作用产生的O O2 2来自于来自于H H2 2O O。H2180C02H20C18O2第二组第二组180202美国鲁宾和卡门实验(同位素标记法)美国鲁宾和卡门实验(同位素标记法)光合作用产生的有机物又是怎样合成的?43美国卡尔文美国卡尔文用14C标记14CO2,供小球藻进行光合作用,探明了CO2中的C的去向,称为卡尔文循环。1414COCO2 2 1414C C3 3 ( (1414CHCH20)0)4445 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。反应物、条件、场所、生成物CO2H2O (CH2O)O2光能光能叶绿体叶绿体糖类糖类46【学与
15、用学与用】在光下用在光下用H H2 21818O浇灌植物,在尽可能短的时间进行检测,浇灌植物,在尽可能短的时间进行检测,可在植物周围的什么成分中检测到放射性?可在植物周围的什么成分中检测到放射性?提示:提示:在在O O2 2中能检测到放射性。中能检测到放射性。47光合作用过程光合作用过程光反应光反应暗反应暗反应划分依据划分依据: :反应过程反应过程是否需要光能是否需要光能光反应在白天可以进行吗?夜间呢?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?暗反应在白天可以进行吗?夜间呢?有光才能反应有光才能反应有光、无光都能反应有光、无光都能反应48光合作用的过程光合作用的过程49H
16、 H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATP光反应阶段光反应阶段光、色素、酶光、色素、酶叶绿体内的叶绿体内的类囊体薄膜类囊体薄膜上上水的光解:水的光解:H2O H + O2光能光能(还原剂)(还原剂)ATP的合成:的合成:ADPPi 能量(能量(光能光能) ATP酶酶光能光能转变为活跃的转变为活跃的化学能化学能贮存在贮存在ATP中中H场所:场所:条件:条件:物质变化物质变化能量变化能量变化进入叶绿进入叶绿体基质,体基质,参与暗反参与暗反应应供暗反供暗反应使用应使用50CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3C C3 3的的还原还原叶绿体基
17、质叶绿体基质多种酶多种酶H H2 2O O类囊体膜类囊体膜酶酶Pi ADPATPH糖类糖类卡尔文循环卡尔文循环51暗反应阶段暗反应阶段CO2的固定:的固定: CO2C5 2C3酶酶C3的还原:的还原:ATPADP+Pi叶绿体的叶绿体的基质基质中中 ATP、H中活跃的化学能转变为糖类等 有机物中稳定的化学能H H 、ATPATP、酶、酶场所:场所:条件:物质变化能量变化CO2 2 五碳化合物五碳化合物 C5 CO2的的固定固定三碳化合物三碳化合物 2C3叶绿体基质叶绿体基质多种酶多种酶糖类糖类ATPH酶酶2C3 + H (CH2O) 糖类糖类52暗反应暗反应光反应光反应项目项目联系联系能量转换能
18、量转换物质变化物质变化条件条件部位部位光合作用光反应与暗反应的区别光反应为暗反应提供了光反应为暗反应提供了HH和和ATPATP;暗反应为光;暗反应为光反应提供了反应提供了ADPADP和和PiPi。ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能多种酶、多种酶、HH、ATPATP叶绿体叶绿体基质基质中中COCO2 2+C+C5 5 2C 2C3 3酶酶2C2C3 3 (CHCH2 2O O)+C+C5 5 酶酶HH、ATPATPCOCO2 2的固定:的固定:C C3 3的还原:的还原:光能光能ATPATP中活跃的化学能中活跃的化学能光、光、色素、酶色素、酶叶绿体叶
19、绿体类囊体的薄膜类囊体的薄膜上上ATPATP的合成的合成 : ADP+Pi+ADP+Pi+能量能量 ATPATP酶酶水的光解:水的光解: 2H2H2 2O 4H+OO 4H+O2 2光光光光53H54色素分子色素分子可见光可见光C C5 52C2C3 3ADP+PiADP+PiATPATP2H2H2 2O OO O2 24H4H多种酶多种酶酶酶(CHCH2 2O O)COCO2 2吸收吸收光解光解固定固定还原还原酶酶光反应光反应暗反应暗反应55光反应光反应H2O 2 H + 1/2O2+Pi+光能光能ATP酶酶ADP水的光解:ATPATP的合成的合成 :暗反应暗反应C3的还原: 2C2C3 3
20、 + H (CH+ H (CH2 2O) + CO) + C5 5CO2的固定: CO2 + C5 2C3总结:总结:光光光反应产生的光反应产生的ATPATP只只能用于能用于暗反应暗反应C C3 3的还的还原。原。56能量的转移途径:能量的转移途径:光能光能中中活活跃跃的化学能的化学能(CH(CH2 2O)O)中中稳定稳定的的化学能化学能反应式及元素去向反应式及元素去向 57下图是光合作用过程图解,请分析后回答下列问题:下图是光合作用过程图解,请分析后回答下列问题:图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。图中图中C C是是_,它被传递到叶绿体的,它被传递到叶
21、绿体的_部位,用部位,用于于_ 。图中图中D D是是_,在叶绿体中合成,在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_图中的图中的H H表示表示_, H H为为I I提供提供_光光H2OBACDE+PiFGCO2JHI2水水H基质基质用作还原剂,还原用作还原剂,还原C3ATP色素吸收色素吸收的光能的光能光反应光反应H和和ATP色素色素C5化合物化合物C3化合物化合物糖类糖类58思维点拨1.光反应产生的ATP只供暗反应利用;而细胞呼吸产生的ATP可供各项生命活动利用。2.若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用, 甲:一直光照10分钟 乙:光照5
22、秒,黑暗5秒,持续20分钟结果:光合作用制造有机物的量:甲 乙3.生成1分子的葡萄糖,需要 分子的CO2和 分子的C5参与固定4.蓝藻无叶绿体,但含有光合色素,也能进行光合作用59(1) 光照强光照强弱弱 CO2供应不变供应不变H减少减少ATP减少减少O2产生量减少产生量减少C3还原减弱还原减弱CO2固定仍固定仍正常进行正常进行C3含量上升含量上升C5含量下降含量下降(CH2O)合成量减少合成量减少光照和光照和CO2浓度变化对光合作用的影响浓度变化对光合作用的影响6061(3) 光照不变光照不变 减少减少CO2供应供应CO2固定减弱固定减弱C3还原仍正常进行还原仍正常进行C3含量下降含量下降C
23、5含量上升含量上升H相对增加相对增加ATP相对增加相对增加上述两种物质上述两种物质转化速度变慢,转化速度变慢,O2产生量减少产生量减少 (CH2O)合成合成 量相对减少量相对减少6263答案答案B 641.1.线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器。下列线粒体和叶绿体都是进行能量转换的细胞器。下列相关叙述错误的是相关叙述错误的是( ( )A.A.两者都能产生两者都能产生ATPATP,但最初的能量来源不同,但最初的能量来源不同B.B.需氧型生物的细胞均有线粒体,植物细胞都有叶绿需氧型生物的细胞均有线粒体,植物细胞都有叶绿体体C.C.两者都含有磷脂、两者都含有磷脂、DNADNA和多种酶,叶绿体中还
24、含有和多种酶,叶绿体中还含有色素色素D.D.两者都有内膜和外膜,叶绿体基质中一般还有基粒两者都有内膜和外膜,叶绿体基质中一般还有基粒B B652. 2. 光反应为暗反应提供的物质是(光反应为暗反应提供的物质是( )A.A.H H和和H H2 2O B.O B.H H和和ATPATPC.ATPC.ATP和和COCO2 2 D.H D.H2 2O O和和COCO2 2【解析解析】光合作用的光反应包括水的光解和光合作用的光反应包括水的光解和ATPATP的合的合成,前者产生成,前者产生H H,后者生成,后者生成ATPATP,产生的,产生的H H和和ATPATP用于暗反应中用于暗反应中C C3 3的还原
25、。的还原。B B663. 3. 将一株植物培养在将一株植物培养在H H2 21818O O中并进行光照,过一段时间中并进行光照,过一段时间后后1818O O存在于存在于 ( )A A光合作用生成的水中光合作用生成的水中B B仅在周围的水蒸气中仅在周围的水蒸气中C C仅在植物释放的氧气中仅在植物释放的氧气中D D植物释放的氧气和周围的水蒸气中植物释放的氧气和周围的水蒸气中D D4.4.光合作用中,光能转变成活跃化学能发生在光合作用中,光能转变成活跃化学能发生在( )( )A AATPATP的合成的合成 B BATPATP的水解的水解 C CCOCO2 2的固定的固定 D D三碳化合物的还原三碳化
26、合物的还原A A675.5.如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,图如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图,图中中A A物质和物质和B B物质的相对分子质量之比是(物质的相对分子质量之比是( )A A1212 B B2121C C8989 D D9898C C68昨天是已经走过的,明天是即将走过的,惟有今天正在走过6970光反应和暗反应的比较光反应和暗反应的比较71第3课时 光合作用的影响因素及其应用73一、光合作用强度一、光合作用强度概念:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类等 有机物的量。表示方法(光合速率)单位时间内光合作用产生有机物的量单位时间内光合作用吸收COCO2 2的量单位
27、时间内光合作用释放O O2 2的量 74 二、影响光合作用的因素二、影响光合作用的因素1.1.光照强度光照强度阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物75A点点:光照强度为光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,释放的,此时只进行细胞呼吸,释放的CO2量可表量可表示此时细胞呼吸的强度。示此时细胞呼吸的强度。AB段:段:随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强,CO2释放释放量逐渐减少,这是因为细胞呼吸释放的量逐渐减少,这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合有一部分用于光合作用,此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。作用,此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点:点:细胞
28、呼吸释放的细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强全部用于光合作用,即光合作用强度等于细胞呼吸强度度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在光照强度只有在B点以上时,植物才能点以上时,植物才能正常生长正常生长),B点所示光照强度称为点所示光照强度称为光补偿点光补偿点。1.1.光照强度光照强度(1 1)曲线分析)曲线分析76BC段段:表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,:表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,到到C点以上就不再加强了,点以上就不再加强了,C点所示的光照强度称为点所示的光照强度称为光饱和点光饱和点。呼吸速率、呼吸速率、CO2CO2补偿点、补偿点、CO2CO2
29、饱和点:饱和点:阳生植物阳生植物 阴生植物阴生植物(2)应用:)应用:延长光合作用时间;适当提高光照强度;延长光合作用时间;适当提高光照强度;间间作套种,合理搭配,充分利用光能;作套种,合理搭配,充分利用光能;选用无色透明大棚种植选用无色透明大棚种植蔬菜,提高产量。蔬菜,提高产量。阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物77C只呼吸呼吸光合光合=呼吸光合呼吸783.3.光合速率与呼吸速率的关系光合速率与呼吸速率的关系 (1)光合作用速率光合作用速率表示方法:通常以一定时间内表示方法:通常以一定时间内COCO2 2等原等原料的消耗料的消耗或或O O2 2、(CH(CH2 2O)O)等产物的生成数量等产物
30、的生成数量来表示。来表示。 但由于测量时的实际情况,光合作用速率又分为但由于测量时的实际情况,光合作用速率又分为表观光表观光合速率合速率(净光合速率净光合速率)和)和真正光合速率真正光合速率。表观光合速率表观光合速率: 光照下测定的光照下测定的COCO2 2吸收速率(或吸收速率(或O O2 2释放速率)释放速率)真正光合速率真正光合速率: 植物在光下实际合成有机物的速率;植物在光下实际合成有机物的速率;79(2)在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实 验容器中验容器中O2增加量增加量、CO2减少量减少量或或有机物的增加量有机物的增加量,
31、称,称 为表观光合速率,而为表观光合速率,而植物真正光合速率表观光合速率植物真正光合速率表观光合速率 呼吸速率呼吸速率。如下图所示:。如下图所示: 总光合速率总光合速率 = = 净光合速率净光合速率 + + 呼吸速率呼吸速率真正光合速率真正光合速率= =表观光合速率表观光合速率 + + 呼吸速率呼吸速率 80(1)(1)表观光合速率表观光合速率常用常用有机物的积累量、有机物的积累量、O O2 2释放量或释放量或COCO2 2吸吸收量收量表示。表示。(2)(2)真正光合速率真正光合速率常用常用有机物的产生量(制造量)、有机物的产生量(制造量)、O O2 2的的产生量或产生量或COCO2 2 的固
32、定量(同化量)的固定量(同化量)表示。表示。特别提醒81(3)(3)呼吸速率:将植物置于呼吸速率:将植物置于黑暗中黑暗中,实验容器中,实验容器中COCO2 2增加量、增加量、 O O2 2减少量减少量或或有机物减少量有机物减少量都可表示呼吸速率。都可表示呼吸速率。(4)(4)一昼夜有机物的积累量一昼夜有机物的积累量( (用用COCO2 2量表示量表示) )可用下式表示:可用下式表示:积累量白天从积累量白天从外界外界吸收的吸收的COCO2 2量晚上呼吸释放的量晚上呼吸释放的COCO2 2量。量。82(总)(总)真正光合速率真正光合速率 = =(净)(净)表观光合速率表观光合速率 + + 呼吸速率
33、呼吸速率光合作用实际产氧量光合作用实际产氧量= =实测的实测的0 02释放量释放量+ +呼吸作用耗氧量呼吸作用耗氧量光合作用实际光合作用实际CO2消耗量消耗量=实测的实测的CO2消耗量消耗量+呼吸作用呼吸作用CO2释放量释放量光合作用葡萄糖净生产量光合作用葡萄糖净生产量= =光合作用葡萄糖实际生产量光合作用葡萄糖实际生产量- -呼吸呼吸作用葡萄糖消耗量作用葡萄糖消耗量光合速率的计算光合速率的计算实际光合速率实际光合速率= =从外界吸收的从外界吸收的COCO2 2+ +呼吸释放的呼吸释放的COCO2 2实际光合速率实际光合速率= =释放到外界的释放到外界的O O2 2+ +呼吸消耗的呼吸消耗的O
34、 O2 283净光合作用、实际光合作用和呼吸消耗的常见表示方法净光合作用、实际光合作用和呼吸消耗的常见表示方法(1 1)光照条件下封闭容器中测得的)光照条件下封闭容器中测得的O O2 2体积增多量体积增多量(2 2)积累的葡萄糖的量)积累的葡萄糖的量(3 3)有机物产物中能够转化为其它有机物的部分)有机物产物中能够转化为其它有机物的部分(4 4)测得的离体叶绿体的)测得的离体叶绿体的COCO2 2吸收量吸收量(5 5)金鱼藻每天光合作用能够制造的氧气量)金鱼藻每天光合作用能够制造的氧气量(6 6)暗处的)暗处的COCO2 2增多量增多量(7 7)实际测得的光合作用速率)实际测得的光合作用速率净
35、光合作用净光合作用净光合作用净光合作用净光合作用净光合作用实际光合作用实际光合作用呼吸作用呼吸作用净光合作用净光合作用实际光合作用实际光合作用842.CO2.CO2 2浓度浓度(1)(1)曲线分析曲线分析:图:图1 1中中A A点表示点表示COCO2 2补偿点补偿点,即光合作用速率等于,即光合作用速率等于呼吸作用速率时的呼吸作用速率时的COCO2 2浓度,图浓度,图2 2中中A A点表示进行光合作用所需点表示进行光合作用所需COCO2 2的最低浓度的最低浓度。B B点都表示点都表示COCO2 2饱和点。饱和点。(2)(2)应用应用:在农业生产上可以通过:在农业生产上可以通过“正其行,通其风正其
36、行,通其风”,洒洒干干冰冰,增施农家肥增施农家肥等增大等增大COCO2 2浓度,提高光合作用速率。浓度,提高光合作用速率。853.温度温度864.4.矿质元素矿质元素(1)曲线的含义:在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的曲线的含义:在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的 供应,可提高光合作用速率,但当超过一定浓度后,会供应,可提高光合作用速率,但当超过一定浓度后,会 因因土壤溶液浓度过高土壤溶液浓度过高使植物吸水困难从而导致光合作用使植物吸水困难从而导致光合作用 速率下降。速率下降。(2)应用:在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时地、应用:在农业生产上,根据植物的需肥规律,适时地、 适量地增施
37、肥料,可以提高作物的光合作用。适量地增施肥料,可以提高作物的光合作用。875.水分的供应对光合作用速率的影响水分的供应对光合作用速率的影响(1)影响:水是光合作用的原料,缺水既可影响光合作用,影响:水是光合作用的原料,缺水既可影响光合作用, 又会导致叶片又会导致叶片气孔关闭气孔关闭,限制,限制CO2进入叶片,从而间接进入叶片,从而间接 影响光合作用。影响光合作用。(2)应用:根据作物的需水规律应用:根据作物的需水规律合理灌溉合理灌溉。6.其他因素:其他因素: 叶片面积、叶片年龄叶片面积、叶片年龄(合理密植、适当修剪)(合理密植、适当修剪)887多因子对光合作用强度的影响多因子对光合作用强度的影
38、响(1)曲线分析:曲线分析:P点时,限制光合作用速率的因素应为横坐点时,限制光合作用速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合作用速率不标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合作用速率不断提高。当到断提高。当到Q点时,横坐标所表示的因素,不再是影响点时,横坐标所表示的因素,不再是影响光合作用速率的因子,要想提高光合作用速率,可适当提光合作用速率的因子,要想提高光合作用速率,可适当提高图示中的其他因子高图示中的其他因子 89(2)(2)应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度的同时也可适当提高COCO2 2浓度以提高光合速率。当温度适宜时,可适当增加光照强度和COCO
39、2 2浓度以提高光合速率。90例例1:科学家研究:科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响,得到实验结果如图。请据图判断下列叙合作用强度的影响,得到实验结果如图。请据图判断下列叙述不正确的是述不正确的是()C光照强度为光照强度为ab时,曲线时,曲线、光合作用强度随光照强度光合作用强度随光照强度升高而升高升高而升高D光照强度为光照强度为ac时,曲线时,曲线、光合作用强度随光照强度光合作用强度随光照强度升高而升高升高而升高A光照强度为光照强度为a时,造成曲线时,造成曲线和和光合作用强度差异的原因光合作用强度差异的原因是是CO2浓度不同浓度
40、不同B光照强度为光照强度为b时,造成曲线时,造成曲线和和光合作用强度差异的原因光合作用强度差异的原因是温度不同是温度不同【答案答案】D91例例2:如图是植物的光合作用强度与光照强度之间的关系图,:如图是植物的光合作用强度与光照强度之间的关系图,选项中能够反映选项中能够反映a点时的生理过程及量变关系的是点时的生理过程及量变关系的是()【正确答案正确答案】D D92三、影响光能利用率的因素在生产中的应用三、影响光能利用率的因素在生产中的应用延长光合作用时间延长光合作用时间增加光合作用面积增加光合作用面积光光能能利利用用率率光合作用效率光合作用效率( ( 轮作轮作 ) )( ( 合理密植:间种、套种
41、合理密植:间种、套种 ) )(1 1)光照强度、光质)光照强度、光质(2 2)COCO2 2浓度浓度(3 3)温度)温度(4 4)矿质元素)矿质元素(合理施肥)(合理施肥)(5 5)水)水(合理灌溉)(合理灌溉)93A AB B光照强度光照强度0 0吸收量吸收量COCO2 2阳生植物阳生植物阴生植物阴生植物B B:光补偿点:光补偿点C C:光饱和点:光饱和点应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物应根据植物的生活习性因地制宜地种植植物C C光补偿点、光饱和点:阳生植物光补偿点、光饱和点:阳生植物 阴生植物阴生植物 释放量释放量COCO2 294 植物自身因素 环境因素对光合作用的影响 影响光能利
42、用率的因素在生产中的应用(1 1)光照)光照(2 2)温度)温度(3 3)二氧化碳浓度)二氧化碳浓度(4 4)矿质元素)矿质元素(1)(1)延长光合作用时间延长光合作用时间(2)(2)增加光合作用面积增加光合作用面积(3)(3)光合作用效率光合作用效率( ( 轮作轮作 ) )( ( 合理密植:间种、套种合理密植:间种、套种 ) )光照强度、光质光照强度、光质COCO2 2浓度浓度温度温度矿质元素矿质元素(合理施肥)(合理施肥)水水(合理灌溉)(合理灌溉)95化能合成作用化能合成作用自养生物自养生物 以以光光为能源,以为能源,以CO2和和H2O(无机物无机物)为原料合成)为原料合成糖类(糖类(有
43、机物有机物),糖类中储存着由光能转换来的能量。),糖类中储存着由光能转换来的能量。例如例如绿色植物绿色植物。异养生物异养生物 只能利用环境中只能利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持自身的生来维持自身的生命活动。例如命活动。例如人、动物、真菌及大多数的细菌人、动物、真菌及大多数的细菌。化能合成作用化能合成作用 利用环境中某些利用环境中某些无机物氧化时所释放的能量无机物氧化时所释放的能量来来制造有机物。少数的制造有机物。少数的细菌,如硝化细菌细菌,如硝化细菌。光能自养生物光能自养生物化能自养生物化能自养生物所需的能量来源不同(光能、化学能)所需的能量来源不同(光能、化学能)961.区别区别97
44、982.联系联系(1)过程图解过程图解99(2)物质和能量转化关系物质和能量转化关系物质方面物质方面100能量方面能量方面101光合作用呼吸作用综合计算中的比光合作用呼吸作用综合计算中的比例式例式 光合作用总反应式:光合作用总反应式: (以葡萄糖为产物时)(以葡萄糖为产物时) 有氧呼吸总反应式:有氧呼吸总反应式:102例例1:某校生物学习兴趣小组在玻璃温室里进行植物栽培实验,:某校生物学习兴趣小组在玻璃温室里进行植物栽培实验,为此他们对室内空气中的为此他们对室内空气中的CO2含量进行了含量进行了24小时测定,并根小时测定,并根据数据绘制了如右图所示的曲线。请问图中表示光合速率等据数据绘制了如右
45、图所示的曲线。请问图中表示光合速率等于呼吸速率的点是(于呼吸速率的点是( ) Aa、b Bb、c Ca、c Db、dB103例2:如图,表示在20时某植物光合作用速率与光照强度的关系,对于曲线的下列描述中正确的是( )A当植物缺镁时,B点向右移BA点时,叶肉细胞中产生ATP的场所只有线粒体C其他条件不变,随着环境温度的升高, A点位置不移DB点时植物既没有光合作用,也没有呼吸作用A104例3 3下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系,请据图回答:(1)(1)甲图表示在光照弱的情况下,光合作用随_的增加成正比增加,这种情况下,可以认为此时影响光合作用的过程是_阶段。光照强度光照强度光反应光
46、反应105(2)从图甲可见,光照强度超过某一强度时,光合作用速度不再增加,且有稳定发展的趋势,这种变化主要决定于_,此时光合作用的_阶段受到限制。(3)图乙中C点表示光照强度为B时,是植物生长的_,出现CD段的原因是 。温度暗反应最适温度酶活性降低,光合作用速率降低106(4)请在图甲中绘制50 时植物光合作用速度变化的曲线。(5)根据甲图,在图乙中绘制光照强度为A时,不同温度下光合作用速率变化曲线。107解析: 光合作用速率受光照强度、温度和COCO2 2浓度等影响,本题只研究了光照强度和温度对光合作用的影响,由图甲可以看出,光照弱时,光合速率随光照强度的增加而上升,此时影响的外界条件主要是
47、光反应,而与温度无关。 而当光照强度超过某一值时,温度又成了限制因素。由图乙看出,在50 50 时光合速率大于20 20 而小于3030,可在图甲中相应画出,由图甲看出,在光照强度为A A时,光合速率与温度变化无关,可在图乙中相应画出。108例4: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答案:答
48、案:A109例例5.5.将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在一定条件下不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,给光照,COCO2 2的含量每小时增加的含量每小时增加8mg8mg,给予充足光照后,容器内,给予充足光照后,容器内COCO2 2的含量每小时减少的含量每小时减少36mg36mg,若上述光照条件下光合作用每小时,若上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖能产生葡萄糖30mg30mg,请回答请回答:(1 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)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作用的强度差是mgmg。(2 2)在光照时,该
49、植物每小时葡萄糖净生产量是)在光照时,该植物每小时葡萄糖净生产量是mgmg。0 024.524.5(3 3)若一昼夜中先光照)若一昼夜中先光照4 4小时,接着放置在黑暗情况下小时,接着放置在黑暗情况下2020小时,小时,该植物体内有机物含量变化是该植物体内有机物含量变化是(填(填“增加增加”或或“减少减少”)。)。减少减少(4 4)若要使这株植物有更多的有机物积累,你认为可采取的)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措施是:_:_ 延长光照时间;降低夜间温度;延长光照时间;降低夜间温度;增加增加COCO2 2浓度。浓度。110一天光合速率变化0204060801001205点
50、7点9点11点13点15点17点B BE ED DC CA A例例6.6.如图是在盛夏如图是在盛夏的某一晴天,一昼的某一晴天,一昼夜中某植物对夜中某植物对COCO2 2的吸收和释放状况的吸收和释放状况的示意图。请据图的示意图。请据图回答问题:回答问题:(1 1)图中)图中D DE E段段COCO2 2吸收量逐渐减少是因为吸收量逐渐减少是因为_,使光反应产生的,使光反应产生的_和和_逐渐减少,逐渐减少,从而影响了暗反应从而影响了暗反应, ,使使_化合物数量减少,影响化合物数量减少,影响了了COCO2 2固定。固定。减弱减弱ATPATPHH五碳五碳光照强度光照强度111(2 2)图中曲线中间)图中曲线中间C C处光合作用强度暂时降低,可能处光合作用强度暂时降低,可能是因为(是因为( )A.A.光照过强,暗反应跟不上,前后脱节,影响整体效果光照过强,暗反应跟不上,前后脱节,影响整体效果
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