光合作用和能量轉(zhuǎn)化高一上學(xué)期生物人教版（2019）必修1

1.光合作用強(qiáng)度(又稱光合速率)（1）表示方法：單位時間、單位面積內(nèi)反應(yīng)物減少量或產(chǎn)物增加量。一、光合作用原理的應(yīng)用例：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。（簡單地說）單位時間、單位面積內(nèi)有機(jī)物的制造量單位時間、單位面積內(nèi)O2的產(chǎn)生量單位時間、單位面積內(nèi)CO2的固定量觀察指標(biāo)外因內(nèi)因光（強(qiáng)度、時間、光質(zhì)等）環(huán)境CO2濃度環(huán)境溫度礦質(zhì)元素水分酶的種類和數(shù)量色素的種類和數(shù)量植物自身的因素（遺傳特性、葉齡等）（2）影響因素漢水丑生侯偉作品指光照的強(qiáng)弱,以單位面積上所接受可見光的能量來度量，單位勒克斯（lx）光照強(qiáng)度1.實(shí)驗?zāi)康模?.實(shí)驗材料：3.實(shí)驗原理：4.實(shí)驗設(shè)計：葉片含有空氣，會上浮O2充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮抽氣光合作用產(chǎn)生O2生長旺盛的綠色葉片→小圓形葉片自變量：光照強(qiáng)度因變量：光合作用強(qiáng)度相同時間內(nèi)，小圓形葉片浮起的數(shù)量用5W的LED燈作為光源，利用小燒杯與光源的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度控制方法檢測方法無關(guān)變量：溫度、CO2濃度，光照時間等探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響葉片下沉二、探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響自變量：因變量：無關(guān)變量：中間盛水的玻璃柱的作用：實(shí)驗對象：葉圓片光合作用強(qiáng)度，檢測指標(biāo)：單位時間，小圓形葉片上浮的數(shù)量，或者是浮起相同數(shù)量的葉片所用的時間長短葉圓片的數(shù)量和大小、溫度、CO2濃度等吸收LED燈的熱量，防止對實(shí)驗結(jié)果產(chǎn)生干擾實(shí)驗裝置分析光照強(qiáng)度，通過調(diào)整5W的LED燈與燒杯間的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。（1）取材：生長旺盛的綠葉，打孔器打出直徑0.6cm的小圓葉片30片（避開大的葉脈）（2）排氣：小圓葉置于注射器，并吸入清水，排出其殘留空氣后，手堵住注射器前端小孔，緩慢拉動活塞，使葉內(nèi)氣體逸出。重復(fù)2-3次。處理后的小圓葉因細(xì)胞間隙充滿水而沉到水底。5.方法步驟：（4）分組：取3只燒杯，分別加入20mL富含CO2的清水（也可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-2%的NaHCO3溶液)（3）沉水：將小圓葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。（5）光照：分別向3只燒杯各放10片小圓葉，然后分別置于強(qiáng)、中、弱三種光照下。（6）觀察記錄：同一時間段內(nèi)各裝置中小圓葉浮起的數(shù)量。在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。

項目燒杯小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量甲10片20mL強(qiáng)多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少

7.實(shí)驗結(jié)論6.實(shí)驗結(jié)果8.討論與分析(1)在黑暗情況下，植物葉片只進(jìn)行呼吸作用，吸收氧氣，產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水，所以葉片是沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：(2)在弱光下，此時的光合作用強(qiáng)度小于或等于呼吸作用強(qiáng)度，葉片中仍然沒有足夠的氧氣，葉片仍然沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度(3)在中、強(qiáng)光下，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，葉片中會有足夠的氧氣產(chǎn)生，從而充滿了細(xì)胞間隙并釋放到外界一部分，使葉片浮起來。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：思考：本實(shí)驗中的測定的指標(biāo)，如O2的產(chǎn)生量，是真正產(chǎn)生的總O2量嗎？（即真正的光合作用強(qiáng)度）答：不是，是O2的釋放量，是葉片真正產(chǎn)生的總O2量與呼吸作用消耗O2量的差值。由于測量時的實(shí)際情況，光合作用強(qiáng)度又分為凈光合作用強(qiáng)度和總光合作用強(qiáng)度?？偅ㄕ妫┕夂献饔脧?qiáng)度=凈光合作用強(qiáng)度+呼吸作用強(qiáng)度總（真）光合速率=凈光合速率+呼吸速率思考：1.如何測定植物的呼吸速率？2.光照條件下，測定植物在單位時間的有機(jī)物積累量、容器中CO2吸收量、O2釋放量代表凈光合速率還是總光合速率？3.總光合速率不能直接測定只能計算，怎么計算？密閉容器黑暗條件下，測定植物單位時間內(nèi)CO2的釋放量、O2的吸收量或者有機(jī)物的消耗量凈光合作用強(qiáng)度總光合速率=呼吸速率+凈光合速率總光合速率（強(qiáng)度）呼吸速率（強(qiáng)度）凈光合速率（強(qiáng)度）有機(jī)物CO2O2有機(jī)物產(chǎn)生（制造、生成）速率CO2固定速率O2產(chǎn)生（生成）速率黑暗中有機(jī)物消耗速率黑暗中CO2釋放速率黑暗中O2吸收速率有機(jī)物積累速率CO2吸收速率O2釋放速率外因內(nèi)因光（強(qiáng)度、時間、光質(zhì)等）環(huán)境CO2濃度環(huán)境溫度礦質(zhì)元素水分酶的種類和數(shù)量色素的種類和數(shù)量植物自身的因素（遺傳特性、葉齡等）影響因素光合作用的因素D（一）外因1.光照強(qiáng)度（1）原理：影響光反應(yīng)階段，制約ATP、NADPH的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)。（2）曲線分析：A：光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行

。AB：呼吸速率

光合速率，凈光合速率

0B：呼吸速率

光合速率，凈光合速率

0光補(bǔ)償點(diǎn)：光合速率等于呼吸速率時，所對應(yīng)的光照強(qiáng)度BC：呼吸速率

光合速率，凈光合速率

0光飽和點(diǎn)：光合速率達(dá)到最大時所對應(yīng)的最小光照強(qiáng)度

D以后限制光合作用的因素有：

呼吸作用＞

＜==＜＞外因：環(huán)境CO2濃度、環(huán)境溫度等；內(nèi)因：光合作用所需酶、光合色素的種類和數(shù)量等D點(diǎn)B點(diǎn)如圖表示在溫度、CO2濃度適宜的條件下測得的A、B兩種植物的光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系，請據(jù)圖回答下列問題：限制B植物CO2吸收量的主要因素是？光合作用所需酶、光合色素的種類和數(shù)量等D①溫室或大棚中適當(dāng)補(bǔ)充光照，以提高光合速率，達(dá)到增產(chǎn)目的。②適當(dāng)延長光照時間。（3）應(yīng)用：思考：1.B點(diǎn)時，植株的總光合速率為0嗎？2.B點(diǎn)時，植物葉肉細(xì)胞凈光合速率為0嗎？總光合速率=呼吸速率，凈光合速率=0（針對整個植株而言）對于植物葉肉細(xì)胞，由于其非綠色部分只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn)行光合作用，B點(diǎn)整個植株凈光合速率為0，但是對于葉肉細(xì)胞，其總光合速率大于呼吸速率，凈光合速率大于0辨析凈光合速率與總光合速率例1：如圖為植物光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度變化的坐標(biāo)圖，下列敘述不正確的是A．a(chǎn)點(diǎn)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體B．b點(diǎn)植物光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等C．當(dāng)植物缺鎂時，b點(diǎn)將向右移D．已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸最適溫度分別為25℃和30℃，若該圖表示其處于25℃環(huán)境中，若將溫度提高到30℃，則a點(diǎn)上移，b點(diǎn)左移，c點(diǎn)上移【答案】D例2：如圖表示光照強(qiáng)度對三七和云南松光合速率的影響，下列敘述不正確的是A.將光照強(qiáng)度由B升高到C的短時間內(nèi)，三七葉綠體中的C3含量增加B.光照強(qiáng)度為C時，三七和云南松單位時間積累有機(jī)物的量相等C.長期陰雨天對云南松生長速率的影響程度大于三七D.光照強(qiáng)度為C時，云南松產(chǎn)生O2的速率為8mg·m-2·h-1【答案】A2.CO2濃度（1）原理：影響暗反應(yīng)階段，制約CO2的固定及C3的生成，進(jìn)而影響光反應(yīng)。（2）曲線分析：（3）應(yīng)用：①增加空氣流動，以增加CO2濃度（正其行、通其風(fēng)）②施用氣體肥，提高CO2濃度③施加農(nóng)家肥料：土壤中微生物分解農(nóng)家肥中的有機(jī)物，放出CO2（1）原理：溫度通過影響

，進(jìn)而影響光合作用。（2）曲線分析：AB段：隨著溫度升高，光合速率

。B點(diǎn)：對應(yīng)光合作用所需的酶的

，光合速率

。BC段：隨著溫度升高，酶活性

，光合速率

。3.溫度酶的活性增大最適溫度最大下降減小①農(nóng)業(yè)上適時播種農(nóng)作物②溫室中，適當(dāng)增加晝夜溫差，保證有機(jī)物積累。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率，晚上適當(dāng)降低溫度，以降低呼吸速率，從而保證植物有機(jī)物的積累。（3）應(yīng)用：4.光質(zhì)（1）原理：（2）應(yīng)用：①光質(zhì)影響光合作用強(qiáng)度：葉綠體色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，幾乎不吸收綠光。②光質(zhì)影響光合產(chǎn)物的種類：藍(lán)紫光下，光合產(chǎn)物中蛋白質(zhì)和脂肪含量增加；紅光下，光合產(chǎn)物中糖類含量較多。①溫室大棚一般用無色透明的塑料膜覆蓋；②植物工廠采用LED等人工光源，常用紅色、藍(lán)色和白色光源。5.水分（1）原理：①水是光合作用的原料，缺水會直接影響光合作用，使光合速率下降。②水分會影響氣孔開度(氣孔開放程度)，缺水會使植物氣孔導(dǎo)度減小（甚至大量關(guān)閉），影響

，進(jìn)而影響光合作用。③植物生活的環(huán)境中水分過多或者長期水淹，也會使光合速率降低，原因是水中缺氧，植物根部細(xì)胞進(jìn)行

，導(dǎo)致

積累，毒害根部，使植物根腐爛，影響其對礦質(zhì)元素的吸收，進(jìn)而影響光合作用。（2）應(yīng)用：合理灌溉CO2的吸收無氧呼吸酒精（二）內(nèi)因1.植物的遺傳特性（以陰生植物和陽生植物為例）陽生植物陰生植物(1)分析一般而言，陽生植物細(xì)胞呼吸速率、光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)、最大光合速率均高于陰生植物（2）應(yīng)用陽生農(nóng)作物與陰生農(nóng)作物間作或套種，可提高農(nóng)作物的光能利用率農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作（同一生長期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物）的方法提高農(nóng)田的光能利用率?，F(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長能達(dá)到的株高和光飽和點(diǎn)(光合速率達(dá)到最大時所需的光照強(qiáng)度)見下表，從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)行間作的兩種作物是_________。選擇這兩種作物的理由是__________________________________________。A和C、作物A光飽和點(diǎn)高且長得高，可利用上層光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點(diǎn)低且長得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用。2.葉齡、葉綠素和酶含量（1）分析OA：一定范圍內(nèi)隨著幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，色素含量增加，酶含量和活性增大，光合速率增大AB：壯葉時，葉面積、葉綠體基本穩(wěn)定，光合速率基本穩(wěn)定BC：老葉時，隨著葉齡增加，葉綠素被破壞，色素含量減少、酶活性降低，光合速率減小。（2）應(yīng)用農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除

，保證植物及時換新葉，同時降低其呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗。老葉、殘葉如圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度曲線圖。分析圖并回答。AB：光照強(qiáng)度BC：CO2濃度DE：光照強(qiáng)度AB、BC、DE段限制光合作用強(qiáng)度的主要因素是？表皮細(xì)胞葉綠體氣孔細(xì)胞核保衛(wèi)細(xì)胞蠶豆葉片表皮氣孔：植物蒸騰失水的門戶，與外界進(jìn)行氣體交換的通道（CO2、O2、水蒸氣）環(huán)境溫度過高時，植物蒸騰很強(qiáng)，氣孔開度會減?。?）7-10時光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，原因是：在一定溫度和二氧化碳供應(yīng)充足的情況下，光合作用的強(qiáng)度是隨著光照強(qiáng)度增加而增強(qiáng)此時溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉或氣孔開度減小，CO2吸收量減少，暗反應(yīng)受限，使光合作用強(qiáng)度明顯減弱。（3）14-17時的光合作用強(qiáng)度不斷下降，原因是

。（4）從圖中可看出，限制光合作用的因素有：

。此時光照強(qiáng)度不斷減弱（2）12時左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱，原因是：光照強(qiáng)度、溫度利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2在自然界中，除了光合作用以外，還有其他制造有機(jī)物的方式嗎？化能合成作用：放能電子顯微鏡下的一種硝化細(xì)菌（放大5000倍）三、化能合成作用自養(yǎng)生物：能把無機(jī)物制造為有機(jī)物的生物光能自養(yǎng)：CO2+H2O光能(CH2O)+O2

有機(jī)物化能自養(yǎng)：CO2+H2O化學(xué)能(CH2O)+O2

有機(jī)物硝化細(xì)菌：NH3HNO2HNO3異養(yǎng)生物：不能把無機(jī)物制造為有機(jī)物，只能利用現(xiàn)成的有機(jī)物綠色