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12

叶绿体中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多种酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定还原光反应暗反应NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能酶类囊体薄膜叶绿体基质可见光光合作用的过程第4节光合作用与能量转化（第3课时）影响光合作用的因素及应用实验：探究环境因素对光合作用的影响1探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响探究·实践：探究光照强度对光合作用强度的影响。自变量：光照强弱因变量：光合作用强度检测方法相同时间小圆形叶片浮起的数量控制方法不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离注射器的作用：实验材料：圆形小叶片排出圆形小叶片中的气体NaHCO3作用：提供CO2

叶片含有空气，上浮抽气叶片下沉叶片上浮光合作用产生O2O2充满细胞间隙1.实验原理：根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与光合作用强度的关系。实验方法步骤还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等1.打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片2.排气：将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出3.沉水：将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底4.分组：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）5.光照：3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中并调整40W台灯距离（10、20、30cm）项目烧杯小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度叶片浮起数量110片20mL强多210片20mL中中310片20mL弱少结果与分析在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。实验结论利用该装置还能探究哪些环境因素的影响？如何控制？CO2浓度（吹气时间或不同NaHCO3溶液）、温度（水浴保温）、光质（不同颜色的彩色灯泡）一、光合作用原理的应用1．光合作用强度（1）概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

(2）影响因素①内部因素:a.酶的种类、数量;b.色素的含量;c.叶龄不同;d.植物种类不同②外部因素（环境因素）:a.土壤中水分的多少b.环境中CO2浓度c.温度的高低d.光照的时间、强弱和光质e.矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）(3)衡量指标①原料的消耗量

CO2的消耗量②产物的生成量

有机物的生成量

CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2光能叶绿体2光合作用速率的测定（一）.光合作用强度定义：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体（二）.光合作用速率表示方法：固定或消耗CO2的量制造或产生有机物（糖类）量产生O2的量单位时间内光合作用某植物的光合速率可以直接测定出来吗？二、光合作用速率的测定线粒体叶绿体产生O2释放O2（可以测得）叶肉细胞CO2吸收CO2（可以测得）植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，又称为表观光合速率。光合速率与呼吸速率的计算真正（总）光合速率=净（表观）光合速率

+呼吸作用速率制造或合成有机物的量固定或消耗CO2量

产生O2的量有机物积累量（增重部分）实际测得CO2吸收量实际测得O2的释放量消耗有机物的量黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的吸收量===+++（1）绿色植物在黑暗条件下测得的数值表示呼吸作用速率（2）绿色植物在有光条件下，光合作用的同时还进行呼吸作用，实际测量净光合作用速率有关光合作用与呼吸作用的常用词语的含义：葡萄糖的“制造”、“生产”、“合成”、“生成”、“产生”葡萄糖的“积累”、“净生产量”

二氧化碳或氧气的“减少量”、“增加量”

“黑暗或夜晚”“光照或白天”总光合速率净光合速率净光合速率呼吸速率既有光合速率又有呼吸速率总光合产生的O2量=呼吸消耗的O2量+净光合释放O2量光合作用强度的测定装置之一B叶片被截取部分在6小时内光合作用实际合成的有机物总量=（1）“半叶称重法”---测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质积累数其原理是：如图所示，将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水、或热石蜡液烫伤）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度。MB-MA即光合速率=（MB-MA）/（6h×截取叶面积）问题：设被截取叶片在6小时光照前的初始干重为X，则X

MA，X-MA表示

:X

MB，MB-X表示

:>被截取叶片在6小时内的呼吸消耗量<被截取叶片在6小时内的有机物积累量2、、光合作用速率的测定方法分析2：Y值是不是植物1小时内实际光合作用产生的全部氧气量？（2）

气体体积变化法：测光合作用产生O2的体积测试装置如图（忽略温度对气体膨胀的影响）：在装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液（可维持容器内CO2的稳定）；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得Y值。不是，因为植物在进行光合作用的同时，也进行了呼吸作用，因此还应加上呼吸消耗的氧气量才是实际光合作用产生的氧气量。①测定植物的O2产生量：分析1：Y值的方向：

；Y值表示

。O2产生量右移3影响光合作用的因素CO2浓度水分光光质光照强度光照时间光照面积酶色素温度矿质元素探究影响光合作用强度的因素气孔开闭情况1、光照强度【单位：（lx）】光照强度0CO2吸收速率CO2释放速率ABC呼吸速率光补偿点光饱和点净光合速率总光合速率B：光合作用=呼吸作用D：光合速率开始达到最大时对应的光照强度DAB：光合作用<呼吸作用BC：光合作用>呼吸作用呼吸速率A:只进行呼吸作用讨论：1、C点之前和之后限制光合作用因素分别是？C点前：光照强度C点后：CO2浓度、温度等2、能否在图中找出总光合速率？光补偿点：是指植物在一定的光照下.光合作用吸收CO2与呼吸作用释放CO2相等（即光合作用强度=呼吸作用强度）时的光照强度。光饱和点：在一定的光强范围内,植物的光合强度随光照度的上升而增加,当光照度上升到某一数值之后,光合强度不再继续提高时的光照强度曲线分析Ⅰ（1）曲线与细胞图示相结合A:只进行呼吸作用B：光合作用=呼吸作用

细胞呼吸释放的CO2

全部用于光合作用BC：光合作用>呼吸作用AB：光合作用<呼吸作用叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞光照强度0ABC阳生植物呼吸速率光补偿点光饱和点阴生植物A1B1C1D提示：阴生植物的呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往下移。应用：合理密植、间作套种、适当剪枝CO2吸收速率CO2释放速率（2）光照强度对阳生植物和阴生植物的影响阴生植物：在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物阴生植物的光补偿点和光饱和点<阳生植物的光补偿点和光饱和点（3）光质(不同波长的光)(1)原理:光合作用强度与光质有关,在可见见光光谱的范围内,不同波长的光下,光合作用效率是不同的。白光是是复合光,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用强度最弱。(2)应用①塑料大棚栽培时常选择“无色塑料””以便透过各色光。②阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时,则宜选择植物利用率较高的“红光和蓝紫光”。思考：（植物体）在B点时，那么它的叶肉细胞的光合作用强度

呼吸作用强度。（大于、等于、小于）大于②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低，农业生产上一般间作。A.玉米--大豆C.桉树--菠萝。B.桃树--甘蓝（1）两种植物的根系深浅搭配，合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。（2）两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光二、光合作用原理的应用（2）CO2浓度A点：对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。CO2补偿点光合作用速率＝呼吸作用速率最大光合速率B点：C点：1.多施有机肥或农家肥；2.温室栽培可使用CO2发生器等；3.大田中还要注意通风透气。应用：讨论：C点之后光合速率的限制因素有哪些？（提示：外因、内因）外因：主要为光照强度和温度，内因：酶的数量和活性。对应的D点为CO2饱和点为什么？CO2浓度AB吸收速率CO2C释放速率CO2D（3）温度O温度A光合速率BC原理：温度通过影响

影响光合作用主要制约

反应。温度过高时植物

，光合速率会减弱。1.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温，从而提高作物产量（有机物积累量）。2.解释植物“午休”现象。应用：酶的活性暗气孔关闭（4）矿质元素N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分；P：NADP+和ATP的重要组分；K：促进光合产物向贮藏器官运输，如淀粉的运输；Mg：叶绿素的重要组分。应用：合理施肥讨论：矿质元素含量过高对植物的生长会造成什么影响？提示：矿质元素含量过高，根细胞很难吸水，甚至失水，光合速率也会下降，甚至停止。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，也会影响光合作用强度缺水气孔关闭限制CO2进入叶片光合作用受影响原理：水既是光合作用的

，又是体内各种化学反应的

，直接影响光合作用速率；水分还能影响气孔的

，间接影响

进入叶片，从而影响光合作用速率。（5）水应用：合理浇灌原料介质开闭CO2多因素曲线分析甲乙(1)甲图中的自变量为______________，OP段影响光合速率的因素是_________，PQ段影响光合速率的因素是_____________，Q点之后影响光合速率的因素是____；(2)乙图中的自变量为_________________，OP段影响光合速率的因素是_________，PQ段影响光合速率的因素是_______________，Q点之后影响光合速率的因素是___________；光照强度、温度光照强度光照强度、温度温度光照强度、CO2浓度光照强度光照强度、CO2浓度CO2浓度（6）光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用1．植物的光合作用和细胞呼吸总是同时进行的（

）2．能进行光合作用的生物是自养生物（

）3．自养生物都是利用光能把无机物转变成有机物（

）4．真正光合速率常用单位叶面积、单位时间内02产生量、CO2固定量或有机物的产生量来表示（

）5．净光合速率常用单位叶面积、单位时间内02释放量、CO2吸收量或有机物的积累量来表示（

）6．测绿色植物的呼吸速率需要在黑暗条件下进行（

）√√√√××判断3化能合成作用化能合成作用能够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。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。

2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量讨论：进行化能合成作用的生物属于自养还是异养生物？异养生物：只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。自养生物：以无机物转变成为自身的组成物质。习题巩固1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。

分析曲线图并回答：（1）7～10时的光合作用强度不断增强原因：（2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因：（3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因：光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。光照不断增强，光合作用强度不断增强。温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，二氧化碳供应减少，光合作用强度明显减弱。ABDCE时间光合作用速率6789101112131415161718(4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有光照强度、温度(5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。光合强度的日变化(1)各点含义及原因：a点：凌晨2时-4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。bc段：光合作用小于呼吸作用。c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。ce段：光合作用大于呼吸作用。d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。ef段：光合作用小于呼吸作用。fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。BC段：温度降低，呼吸作用减弱。CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度。D点：随光照增强，光合作用强度=呼吸作用强度。DH段：光照继续增强，光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度=呼吸作用强度。HI段：光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。1.光合作用强度=呼吸作用强度是:图1：图2：c、eD、H4.哪点有机物积累最多:3.图2一整天下来是否有有机物积累:2.哪段净光合速率大于0图2：DH段有图1：ce段图1：e图2：HI点CO2浓度低于A点CO2浓度，说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生长。光照下CO2的吸收量黑暗中CO2的释放量曲线c：净光合速率曲线d：呼吸速率E点：净光合速率等于呼吸速率总光合速率是净光合速率的2倍曲线a、b的差值：净光合作用强度光合作用强度=呼吸作用强度D点：净光合作用强度为0曲线分析8.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细胞呼吸的影响,结果如图甲所示。下列分析正确的是(

)A.光照相同时间,在20℃条件下植物积累有机物的量最多B.光照相同时间,35℃时光合作用制造有机物的量与30℃相等C.如果该植物原重Xkg,置于暗处4h后重(X-1)kg,然后光照4h后重(X+2)kg,则总光合速率为3/4kg·h-1D.若将乙装置中NaHCO:溶液换成蒸馏水，则在黑暗条件下可测得B曲线B③光合速率的测定方法——黑白瓶法黑瓶不透光，只进行呼吸作用白瓶透光，可以进行光合作用和呼吸作用。呼吸作用量=初始溶氧量－黑瓶溶氧量净光合作用量=白瓶溶氧量－初始溶氧量总光合作用量=净光合作用量+呼吸作用量=白瓶溶氧量-黑瓶溶氧量从某一水层取样，装入若干个等体积黑瓶和白瓶中，并分别测得初始溶氧量；把黑白瓶悬挂于原水深处。一段时间后，分别测出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。光合速率的测定1.用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。下列有关分析合理的是(

)

A.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜B.在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸。消耗的氧气量约为1.1mgC.在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低D，在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1mgB补充：光合作用、细胞呼吸曲线中