5.4光合作用与能量转化课件高一上学期生物人教版必修1

5.4能量之源——光与光合作用（一、捕获光能的色素和结构）光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径因此，有人称光合作用是地球上最重要的化学反应在植物工厂里，人工光源可以为植物的生长源源不断地提供能量在自然界，则是万物生长靠太阳太阳光能的输入、捕获和转化是生物圈得以维持运转的基础几乎所有生命系统中能量的最终源头：太阳能无论是在植物工厂里，还是在自然界，植物捕获光能要依靠特定的物质和结构。

追根溯源，对于绝大多数生物来说，活细胞所需能量的最终源头是太阳能。将光能转换成细胞能够利用的化学能的是光合作用。进行光合作用的细胞，首先要能够捕获光能。玉米（白化苗）玉米（正常苗）正常幼苗能进行光合作用制造有机养料不含绿色色素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡叶片中的色素可能和光能的捕获有关Ⅰ捕获光能的色素和结构对高等植物来说，叶片是进行光合作用的主要器官，这些植物的叶片多数是绿色的，说明含有绿色的色素

绿叶中会有哪些种类的色素呢？它们分别是什么颜色的？各种色素在绿叶的含量相同吗？想一想，该怎么办？Ⅰ捕获光能的色素和结构实验：绿叶中色素的提取和分离1、实验原理3、材料用具4、方法步骤（1）提取绿叶中的色素（2）制备滤纸条（3）画滤液细线（4）分离绿叶中的色素（5）观察与记录2、目的要求Ⅰ捕获光能的色素和结构实验：绿叶中色素的提取和分离提取原理

绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇（或丙酮）中，所以用无水乙醇提取色素。纸层析法：绿叶中的色素不只有一种，它们都能溶解在层析液中，但不同的色素在层析液中的溶解度不同，随层析液在滤纸上扩散速度不同，这样，绿叶中的色素就在扩散过程中分开。分离原理1、实验原理溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快；反之则慢。一、捕获光能的色素①绿叶中色素的提取和分离及色素的种类②新鲜的绿叶、定性滤纸等、无水乙醇等2、实验目的实验：绿叶中色素的提取和分离3、材料用具①绿叶中色素的提取的材料用具新鲜的绿叶（如菠菜绿叶）、试管、棉塞、试管架、研钵、玻璃漏斗、尼龙布、剪刀、药勺、量筒、天平无水乙醇(也可用95%乙醇+适量无水碳酸钠代替)、二氧化硅、碳酸钙②绿叶中色素的分离的材料用具干燥定性滤纸、毛细吸管、剪刀、铅笔，层析液(20份60-90℃下分馏出来的石油醚、2份丙酮和1份苯混合，92号汽油也可代用。)新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）无水乙醇层析液二氧化硅碳酸钙选材时应注意选择易获取、新鲜、光合色素含量过高的叶片如菠菜叶、油菜叶等SiO2--有助于研磨得充分CaCO3

--中和酸性物质，可防止研磨中色素被破坏①称取绿叶5g，减去主叶脉，剪碎，放入研钵中②向研钵中放入少许SiO2

、CaCO3，再加入5-10毫升无水乙醇，迅速、充分地进行研磨（1）提取绿叶中的色素4、方法步骤：无水乙醇--溶解色素迅速--防止溶剂挥发，色素氧化分解充分--叶绿体能够被充分破坏，使得色素能充分被释放出来，充分溶解色素③过滤：将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）进行过滤，④收集滤液到试管中,及时用棉塞将试管口塞严防止乙醇挥发，叶绿素氧化分解（1）提取绿叶中的色素单层尼龙布：过滤叶脉及二氧化硅等并且不吸附色素（滤纸、纱布会吸收色素）单层尼龙布（2）制备滤纸条将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将滤纸条一端减去两角，并在距这一端底部1厘米处用铅笔画一条细线。

剪两角干燥的铅笔线其透性好，吸收滤液较多，使层析液在滤纸条上扩散得快剪角的目的：避免边缘效应使层析液扩散均匀，同时到达滤液细线，防止两侧色素扩散快，色素带不整齐3

用毛细吸管吸取少量滤液沿铅笔线均匀地画出一条细线(也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀地细线)。待滤液干后，再重复画一到两次。（3）画滤液细线要求：细、齐、直防止色素带重叠而影响分离效果使分离出的色素带平整不重叠目的：积累更多色素，使色素分离效果更明显。纸层析法（4）分离绿叶中的色素将适量的层析液倒入试管中，将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中，随后用棉塞塞紧试管口。注意：不能让滤液细线触及层析液，否则滤液细线中的色素会被层析液溶解，而不能在滤纸上扩散。也可用小烧杯代替试管，用培养皿盖住小烧杯。（防止层析液挥发，因其易挥发且有毒）5(5)观察与记录观察试管内滤纸条上出现几条色素带，以及每条色素带的颜色和宽窄。将观察结果记录下来。实验结果：讨论：1.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？排序越上面，说明该色素在层析液的溶解度越

，扩散速率越

色素带越宽，说明该色素含量越

高快多叶绿素类胡萝卜素（含量约3/4）（含量约1/4）叶绿素a（蓝绿色）叶绿素b（黄绿色）胡萝卜素（橙黄色）叶黄素（黄色）绿叶中的色素色素含量最多（少）——扩散速度最快（慢）——溶解度最大（小）——叶绿素a（胡萝卜素）胡萝卜素(叶绿素b)胡萝卜素(叶绿素b)（扩散速度最快）（最窄）（最宽）（扩散速度最慢）含量高-色素带宽，含量低-色素带窄，溶解度大-扩散速度快胡爷爱币5、结论实验：绿叶中色素的提取和分离思维拓展色素分离的其他方法:

在滤纸的中央滴一滴色素提取液，再滴一滴层析液，色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈，由外向内依次是什么色素？分别是什么颜色？6、绿叶中色素的提取和分离实验的异常现象分析①未加二氧化硅(石英砂)或研磨不充分，色素未充分提取出来。②使用放置数天的绿叶或绿叶用量少，滤液中色素(叶绿素)含量太少。③一次加入大量的无水乙醇，导致提取浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。滤纸没经干燥处理，滤液细线画得过粗。a.收集到的滤液中绿色过浅的原因分析c.滤纸条看不见色素带b.滤纸条色素带重叠①忘记画滤液细线。②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中7、影响叶绿素合成的因素(1)光照：光是叶绿素合成的必要条件，植物在黑暗中叶呈黄色。(2)温度：低温抑制叶绿素的合成，破坏已有的叶绿素分子，从而使叶片变黄。(3)镁等无机盐：镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁叶片变黄。1、阳光是由不同波长的光组成组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱光谱三棱镜2、分别让不同颜色的光照射色素溶液就可以得到色素溶液的吸收光谱二、色素的吸收光谱这4种色素对光的吸收有什么差别呢?绿叶中的色素提取液图：自然光通过三棱镜图：自然光经过色素提取液后通过三棱镜现象：光屏出现明显的色光带现象：色光带变暗，

且蓝紫光和红光大部分被吸收绿叶中的色素能吸收光能，且主要吸收蓝紫光和红光二、色素的吸收光谱3、叶绿素主要吸收蓝紫光和红光类胡萝卜素主要吸收蓝紫光吸收光能的百分比0波长50100叶绿素a叶绿素b图：叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱类胡萝卜素这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用光是一种电磁波，可见光的波长为400-760nm，小于400为紫外光，大于760为红外光，一般情况下，光合作用利用的光都是可见光4、色素的功能：吸收、传递、转化光能思考题1：绿叶为什么是绿色的？①叶子中叶绿素含量多于类胡萝卜素，呈现叶绿素的颜色，②叶绿素对绿光吸收最少，绿光被反射出来，故呈绿色。③叶肉细胞中含有叶绿体思考题2：为什么深秋叶片呈现金黄呢？

由于叶绿素比类胡萝卜素易受低温的破坏，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。且类胡萝卜素不吸收黄光。因此叶子即黄色。这些捕获光能的色素存在于细胞中的什么部位呢？１、1817年法国科学家首次从植物中分离出叶绿素。２、1865年德国植物学家萨克斯发现

—叶绿素集中在叶绿体结构中基粒由类囊体薄膜堆叠形成，增大膜面积外膜内膜基质色素与光反应有关的酶与暗反应有关的酶三、叶绿体的结构适于进行光合作用1.形态：2.结构：椭球形、球形（光学显微镜）由外膜、内膜、基粒基质构成。3.功能：进行光合作用的场所。外膜内膜基粒基质每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成。这些囊状结构称为类囊体。吸收光能的四种色素就分布在类囊体的薄膜上色素分布：类囊体薄膜上酶分布：类囊体薄膜和基质而每个基粒都含有两个以上的类囊体，多者可达100个以上。叶绿体内有如此多的基粒和类囊体，极大地扩大了受光面积基质中有与光合作用有关的酶，少量DNA、RNA，核糖体资料1恩格尔曼实验11、水绵

真核多细胞生物。特点：有细而长的带状叶绿体，螺旋状分布在细胞中。2、需氧细菌

需氧生物，在无空气环境下给予氧气，有趋氧性。4、叶绿体的功能①把载有水绵和好氧细菌的临时装片放在没有空气的黑暗环境中，然后用极细的光束照射水绵。极细的光束好氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中②如果临时装片暴露在光下，好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位1.此实验的结论是什么？氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所资料2：恩格尔曼的第二个实验用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧型细菌聚集在红光和蓝紫光区域2.在第2个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长的光照射下，叶绿体会释放氧气适于需氧型细菌在此区域的分布(1)实验材料选得妙:实验材料选择水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状分布,便于观察;用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。(2)排除干扰的方法妙:没有空气的黑暗环境，排除了氧气和光的干扰。(3)实验对照设计得妙:用极细的光束点状投射,叶绿体上可分为获得光照多和光照少的部位,相当于一组对照实验。(4)临时装片设计得妙:进行局部光照和曝光实验,进一步验证了实验结果完全是由光照引起的3.恩格尔曼在选材实验设计上有什么巧妙之处？4.综合上述材料，你认为叶绿体的功能？叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光恩格尔曼的实验直接证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。结合其他的实验证据，科学家们得出叶绿体是光合作用的场所这一结论。在叶绿体内部巨大的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。课堂小结（蓝绿色）叶绿素a（黄绿色）叶绿素b（橙黄色）胡萝卜素叶黄素（黄色）叶绿素（约占3/4，主要吸收红光和蓝紫光）类胡萝卜素（约占1/4，主要吸收蓝紫光）绿叶中的色素叶绿体双层膜基质中有许多由囊状结构堆叠而成的基粒光合色素分布在类囊体薄膜上，光合作用的酶分布在类囊体薄膜和基质叶绿体是捕获光能、进行光合作用的场所。结构功能一、光合作用：1、光合作用的概念：是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原料：二氧化碳水产物：糖类氧气场所：叶绿体条件：光,多种酶

光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？光能叶绿体CO2+H2

O（CH2O)+O2Ⅱ光合作用的原理和应用3、化学反应式：注：（CH2O）表示糖类，光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖。2、光合作用的实质：合成有机物，储存能量1、叶绿体如何将光能转化为化学能？2、光合作用如何将化学能储存在糖类等有机物中的？3、光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？Ⅱ光合作用的原理和应用1.19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。

2.1928年科学家发现甲醛对植物有毒作用。甲醛不能通过光合作用转化成糖。

CO2O2C+H2O甲醛(CH2O)二、探究光合作用原理的部分实验（有H2O，无CO2）3.1937年英国植物学家希尔高铁盐低铁盐希尔反应：希尔反应：离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解产生氧气的化学反应称作希尔反应。在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气二、探究光合作用原理的部分实验讨论1：希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中氧元素全部都来自水吗？不能说明，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也没有直接观察到氧元素的转移讨论2：希尔的实验说明是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？能够说明，希尔反应是在离题叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有水，没有合成糖类的必须原料--二氧化碳

，暗示希尔反应是相对独立的反应阶段二、探究光合作用原理的部分实验第二组H2180C02H20C18O2第一组180202光照射下的小球藻悬浮液4、1941年，美国科学家鲁宾(S.Ruben)和卡门(M.Kamen)用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同位素180分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验:第一组给植物提供H2O和18CO2，第二组给同种植物提供H218O和CO2，在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2，第二组释放的都是1802结论：光合作用产生的O2来自于H2O5.1954年阿尔农结论：在叶绿体中，有光存在的情况下，叶绿体内同时进行两个反应“水的光解”“ATP的合成”用离体的叶绿体做实验：

在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi等物质时，体系中就会有ATP出现1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随二、探究光合作用原理的部分实验光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。年代科学家结论十九世纪末/甲醛→糖甲醛对植物有毒1928年/甲醛不能通过光合作用转化成糖1937年希尔水的光解产生氧气1941年鲁宾和卡门利用同位素示踪法确定，光合作用氧气来自于水1954年阿尔农光照下叶绿体合成ATP1957年阿尔农这一过程总是与水的光解相伴二、探究光合作用原理的部分实验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？有光才能反应有光、无光都能反应光反应（光合作用第一阶段）暗反应（光合作用第二阶段）又称

碳反应划分依据:反应过程是否需要光能三、光合作用的过程实际上光合作用的过程十分复杂，包括一系列化学反应。H2O类囊体薄膜酶Pi

＋ADPATPH+NADP++NADPH氧化型辅酶Ⅱ还原型辅酶Ⅱ色素O2三、光合作用的过程1、光反应光、色素、酶叶绿体内的类囊体薄膜上①水的光解：H2OO2+H+光③ATP的合成：ADP＋Pi＋能量（光能)

ATP光能转化为储存在ATP与NADPH中的化学能场所：条件：能量变化：②NADPH的合成：

酶酶H++NADP+2e-NADPHNADPH还原性辅酶Ⅱ，还原剂，参与暗反应，同时也储存部分能量供暗反应利用物质变化ATP只用于暗反应1、光反应（3）30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。

弄清了CO2转化成有机物过程：CO2C3(CH2O)C51946年开始，美国的卡尔文等用14CO2研究了CO2转化为糖的途径：向反应体系中充入一定量的14CO2,给予光照（1）光照时间为几分之一秒时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。（2）在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).称为卡尔文循环卡尔文循环2、暗反应/碳反应暗反应过程（卡尔文循环）说明：C3是三碳化合物，即3-磷酸甘油酸；

C5是五碳化合物，即核酮糖-1,5-二磷酸；2、暗反应/碳反应2C3C5NADPHADP+Pi（CH2O）ATP多种酶参加催化酶CO2还原固定酶供能NADP+1.CO2的固定：CO2＋C52C3酶2.C3的还原：ATP

ADP+Pi叶绿体的基质中ATP与NADPH中的化学能变为有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)+C5酶有光无光都可，NADPH、ATP、酶场所：条件：物质变化能量变化：NADP+NADPH卡尔文循环2、暗反应/碳反应类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解能量C52C3多种酶(CH2O)糖类CO2固定还原酶光反应暗反应

光合作用的过程H+NADPH酶酶能量场所：类囊体薄膜场所：叶绿体基质NADPH和ATP的移动途径是？从类囊体薄膜到叶绿体基质NADP+和ADP、Pi的呢？从叶绿体基质到类囊体薄膜NADPH的作用？①活泼的还原剂；②储存部分能量供暗反应阶段利用色素分子可见光C52C3ADP+PiATP2H2OO24[H]多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解能固定还原酶光反应（类囊体薄膜）暗反应（叶绿体基质）

光合作用的过程三、光合作用的过程3、光反应和暗反应的区别与联系光反应暗反应区别所需条件进行场所物质变化能量转化联系物质变化上的联系能量转化上的联系必须有光有光或无光均可类囊体薄膜叶绿体基质水光解为O2和H+ATP和NADPH的合成CO2的固定C3的还原ATP和NADPH的分解光能转化为ATP和NADPH中的化学能ATP和NADPH中的化学能转化为有机物中稳定的化学能光能→ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能光反应为暗反应提供ATP和NADPH;暗反应为光反应提供了ADP、Pi、NADP+CO2浓度不变光反应NADPHATP

C3

C5

（CH2O）光照减弱

光照增强H2OCO2NADPHO2酶多种酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）水的光解形成ATPCO2的固定C3的还原积累、增加消耗、减少4、光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反光照不变暗反应C3C5[H]ATP(CH2O)CO2浓度减少

CO2浓度增加H2OCO2NADPHO2酶多种酶ADP+PiATPC52C3（CH2O）水的光解形成ATPCO2的固定C3的还原

4、光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响积累、增加消耗、减少C5、NADPH、ATP变化一致，C3、C5相反停止光照，CO2供应不变NADPH、ATP、O2产生减少C3含量上升C5含量下降(CH2O)合成量减少暗反应：CO2+C52C3酶仍正常进行

2C3+NADPH(CH2O)+C5停止酶ATP光反应停止H2O→2NADPH+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP暗反应停止没有光反应就没有暗反应4、光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响光照不变，停止CO2供应C3含量下降C5含量上升NADPH、ATP增加O2产量减少没有暗反应光反应也不能进行暗反应：CO2+C52C3酶停止

2C3+NADPH(CH2O)+C5正常进行酶ATP光反应逐渐停止H2O→2NADPH+1/2O2+Pi+光能ATP酶ADP（因产物积累过多）4、光照和CO2浓度变化对光合作用物质含量变化的影响5、光合作用和细胞呼吸的关系NADPH元素来龙去脉6、光合作用过程中各元素的转移碳原子的转移途径：14CO214C3（14CH2O）氧原子的转移途径：C18O2C3（CH218O）

H218O18O2H218O能量的转移途径：光能ATP和NADPH中活跃的化学能(CH2O)中稳定的化学能H的转移：H2O→NADPH→(CH2O)

H2O

化能合成作用：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量7、化能合成作用光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌

等）硝化细菌、铁细菌、硫细菌等光合作用化能合成作用相同点不同点能量来源生物光合作用和化能合成作用的异同把二氧化碳和水转化有机物，并释放氧气。光能化学能体外环境中无机物氧化释放的能量绿色植物①图中A是______,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G________,F是__________,J是_____________⑤图中的H表示_______，I表示________，H为I提供__________光H2OBACDE+PiFGCO2JHIＯ2水[H]基质用作还原剂，还原C3ATP光能光反应[H]和ATP色素C5化合物C3化合物糖类暗反应课后练习四、光合作用原理的应用①概念指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的量，又称光合速率②表示方法单位时间内制造有机物的量；单位时间内光合作用利用或固定CO2的量；单位时间内光合作用产生O2的量。光合作用强度：光合速率细胞呼吸强度：呼吸速率1、光合作用强度③意义直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。净光合速率、总光合速率净光合（表观光合）速率：单位时间内从外界吸收的CO2量、释放的O2量、积累的有机物量呼吸速率：单位时间内呼吸产生的CO2量、消耗的O2量、消耗的有机物量总光合速率：单位时间内固定的CO2量、产生的O2量、制造的有机物量

CO2+H2O

（CH2O）+O2光能叶绿体(色素、酶）①Mg、N、Fe等矿质元素；②酶的活性受温度等影响。光照强度、光质、光照时间；气体反应物①作为反应物；②水分→气孔关闭→CO2供应2、影响光合作用强度的主要环境因素根据反应式说一说有哪些因素会影响光合作用强度四、光合作用原理的应用温度光

水N、Mg2+、Fe等矿质元素CO2浓度矿质元素光、温度、CO2浓度、矿质元素、水等2.影响光合作用强度的环境因素(1)确定依据:根据光合作用的反应式可以知道,光合作用的原料--水、CO2，动力--光能，都是影响光合作用强度的因素,因此,只要影响到原料、能量的供应,都可能是影响光合作用强度的因素。(2)举例分析:环境中CO₂浓度,叶片气孔开闭情况,都会因影响CO₂的供应量而影响光合作用的进行。（光合午休现象），叶绿体是光合作用的场所,影响叶绿体的形成和结构的因素,如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外,光合作用需要众多的酶参与,因此影响酶活性的的因素(如温度),也是影响因子。四、光合作用原理的应用3、影响光合作用的因素光：光照强度、光质、光照时间CO2的浓度、H2O矿质元素温度外因内因酶的活性、数量色素的含量叶绿体的数量1.探究光照强度对光合作用强度的影响的实验①实验原理：✮抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。✭光合作用越强,单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。②实验步骤打：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出直径为0.6cm的圆形小

叶片30片抽：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体，重复

2~3次五、影响光合作用的因素及应用1.探究光照强度对光合作用强度的影响的实验沉：将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯

中,圆形小叶片全部沉到水底吹:取3只小烧杯,分别倒入等量事先通过吹气补充过CO,的清水

（也可以用质量分数为1%~2%的NaHCO溶液来提供CO2）照:向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,然后分别置于强、

中、弱三种光照下（可利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度）观：观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的

数量③实验结果：光照越强,烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多④实验结论：一定范围内,随着光照强度的不断增加,光合作用

强度不断增强。影响光合作用强度的因素1.光照强度(1)A点时，光照强度为0，对应的CO2来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO2量，可表示此时的细胞呼吸速率(2)B点时，所对应的CO2吸收量和释放量为0，试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝呼吸速率，此点为光补偿点光补偿点1.光照强度光补偿点：光合作用制造的有机物刚好补偿掉呼吸作用消耗的有机物(3)C点时，CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？CO2吸收量达到最高前的主要限制因素是光照强度，CO2吸收量达到最高后的主要限制因素为温度和CO2浓度光饱和点1.光照强度C光饱和点：光合作用不再增加的最小光照强度1.光照强度光是绿色植物光合作用的能量来源,光照强度直接影响光合速率。①原理:光直接影响光反应阶段,制约NADPH和ATP的生成,进而制约暗反应阶段。②曲线分析：在一定范围内,光合速率随光照强度的增强而加快，但光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快,甚至降低(细胞灼伤)。五、影响光合作用的因素及应用A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表示呼吸速率。B点：光合作用强度=细胞呼吸强度，即光补偿点。不与外界进行气体交换。C点：光合作用强度最大。增加光照强度光合作用强度不再增加。即光饱和点。AB段：光合<呼吸，吸收O2、释放CO2BC段：光合>呼吸，吸收CO2、释放O2光补偿点光饱和点D总光合速率净光合速率1.光照强度生产应用：a.阴雨天适当补充光照,及时对大棚除霜消雾。b.阴生植物的光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)和光饱和点(光合速率最大时所对应的最小光照强度)一般都比阳生植物低,注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。影响光合作用强度的因素在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而____________但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也____________增加不再增加2.CO2浓度原理：影响暗反应阶段，制约C3化合物的生成。A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度B和B′点：CO2饱和点（两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）2.CO2浓度应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”增加农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合速率，温度过高时植物气孔关闭（午休）或酶活性降低，光合速率会减弱光合作用的最适温度一般为25℃，呼吸作用为30℃光合作用的最适温度因植物种类而异3.温度光合作用强度O时间A

710121418原理:温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。应用:冬季温室栽培,白天可适当提高温度，晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。4、光质①原理:光合作用强度与光质(不同波长的光)有关,在可见光光谱的范围内,不同波长的光下,光合作用效率是不同的。白光为复合光，光合作用能力最强。红光、蓝紫光下植物的光合作用强度较大,绿光下植物的光合作用强度最弱。②应用:无色透明的塑料薄膜,日光中各色光均能透过,有色塑料薄膜主要透过同色光,所以温室大棚用无色塑料薄膜最有效。叶绿素对绿光吸收最少,因此温室大棚用绿色塑料薄膜,植物的光合效率最低。5、水分和无机盐①原理:缺水时气孔导度下降,影响CO₂进入叶肉细胞;叶片淀粉水解减弱,糖类堆积,光合产物输出减慢。因此,植物体水分减少使光合速率下降。N是各种酶以及NADPH和ATP的重要组成成分;P是NADPH和ATP的重要组成成分;Mg是叶绿素的重要组成成分;K对光合产物的运输和转化起促进作用。②应用:预防干旱,合理灌溉;合理施肥,由于肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,施肥的同时,往往需要适当的浇水。6、叶龄和叶面积①叶龄叶片由小到大的过程中,叶面积逐渐增大,叶肉细胞中的叶绿体逐渐增多,光合色素逐渐增加，光合作用效率不断增强。生长到一定程度,叶片面积和光合色素等达到稳定状态,光合作用效率也基本稳定。伴随着叶片的衰老，部分色素遭到破坏,光合作用效率下降。②叶面积随着叶面积指数的增大,进行光合作用和细胞呼吸的叶面积增加,但叶面积指数增大到一定值后,由于叶片的相互遮挡,进行光合作用的叶面积不再增大,而进行细胞呼吸的叶面积仍在增大,从而使细胞呼吸有机物的消耗量大于光合作用有机物的生成量,所以有机物的积累量不断降低。③农业生产上的启示:a.合理密植(增加光合作用面积);b.适当间苗(“套种间作”讲的就是这个方面);c.修剪以增加有效光合作用面积d.适当摘除老叶。多因子（光照强度、CO2浓度）与光合作用强度之间的关系曲线分析：P点之前限制因素为横坐标所表示的因子Q点后，想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法光照强度0CO2吸收CO2释放ABC阳生植物呼吸速率光补偿点光饱和点阴生植物A1B1C1净光合总光合（B：光合=呼吸）（C'：光合速率开始达到最大时外界的光照强度）（限制因素：CO2浓度、温度等）C'（B1：阴生植物呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强）（AB：光<呼）（BC：光>呼）呼吸阴生植物、阳生植物光照强度0CO2吸收CO2释放ABC光饱和点、光补偿点的移动增加CO2浓度，光饱和点、光补偿点如何变化？光补偿点左移动光饱和点右移动饱和点补偿点移动情况相反光照强度0CO2吸收CO2释放ABC光饱和点、光补偿点的移动DE改变条件∆BCD面积（净光合有机物积累量）光补偿点光饱和点适当增加光照强度（CO2浓度)适当减少光照强度（CO2浓度)植物缺少Mg提高温度↑↑↑↑↑↑↑↑↑典型例题a:凌晨3-4点，温度降低，呼吸作用减弱，二氧化碳释放减少b:上午6点左右，太阳出来，开始进行光合作用bc:光合小于呼吸c:光合等于呼吸积累有机物制造有机物消耗有机物光照强度0CO2吸收CO2释放ab典型例题d已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30℃光合作用与光照强度的关系。若温度降到25℃（原光照强度和二氧化碳浓度不变），理论上图中相应点a、b、d点的移动方向分别是？a：b：d：上移左移右上移内因：外因：基因决定酶种类数量不同水分（应用：合理灌溉）矿质元素（应用：合理施肥）温度：影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大，“午休”CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用有机肥、

加干冰……）

光质（光的颜色）光照

光照时间：（应用：延长光照时间：一年两/三熟）

光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、剪枝；适当升高光强度，间作套种（提高光能的利用率）不同植物光合作用不同不同部位（叶）光合作用不同不同叶龄的叶光合作用不同影响光合作用因素总结（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）延长光合作用时间增加光合作用面积提高光能利用率控制光照强弱控制光质控制CO2供应控制必需矿质元素供应提高复种指数温室中人工光照合理密植间作套种通风透光在温室中施农家肥使用CO2发生器阴生植物阳生植物提高光合速率适时适量施肥提高农作物产量措施1.延长光照时间、增加光照强度、选择适当的光源2.白天适当增加温度，夜间适当降低温度3.适当提高CO2的浓度（施用农家肥）4.合理灌溉，提供适当水分5.合理施肥，提供必要的矿物质元素6.农作物间距合理(合理密植）增加农作物产量的几点做法：光合作用的意义①把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质,而且是人和动物的食物来源②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的能量来源③维持了大气成分的基本稳定自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物