5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件高一上學(xué)期生物人教版必修12

葉綠體中的色素C52C3ADP+PiATPH2OO2H+多種酶酶(CH2O)CO2吸收光解固定還原光反應(yīng)暗反應(yīng)NADP+NADPH光能→ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能酶類囊體薄膜葉綠體基質(zhì)可見光光合作用的過程第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第3課時）影響光合作用的因素及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)：探究環(huán)境因素對光合作用的影響1探究·實(shí)踐：探究環(huán)境因素對光合作用的影響探究·實(shí)踐：探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響。自變量：光照強(qiáng)弱因變量：光合作用強(qiáng)度檢測方法相同時間小圓形葉片浮起的數(shù)量控制方法不同瓦數(shù)的燈或相同瓦數(shù)臺燈離實(shí)驗(yàn)裝置的距離注射器的作用：實(shí)驗(yàn)材料：圓形小葉片排出圓形小葉片中的氣體NaHCO3作用：提供CO2

葉片含有空氣，上浮抽氣葉片下沉葉片上浮光合作用產(chǎn)生O2O2充滿細(xì)胞間隙1.實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)單位時間小圓形葉片浮起的數(shù)量的多少，探究光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)方法步驟還原糖是指具有還原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麥芽糖等1.打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片2.排氣：將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)氣體逸出3.沉水：將處理過圓形小葉片放入清水中，黑暗保存，小圓形葉片全部沉到水底4.分組：取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）5.光照：3只盛20mLNaHCO3的小燒杯中并調(diào)整40W臺燈距離（10、20、30cm）項(xiàng)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110片20mL強(qiáng)多210片20mL中中310片20mL弱少結(jié)果與分析在一定范圍內(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)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論利用該裝置還能探究哪些環(huán)境因素的影響？如何控制？CO2濃度（吹氣時間或不同NaHCO3溶液）、溫度（水浴保溫）、光質(zhì)（不同顏色的彩色燈泡）一、光合作用原理的應(yīng)用1．光合作用強(qiáng)度（1）概念：植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。

(2）影響因素①內(nèi)部因素:a.酶的種類、數(shù)量;b.色素的含量;c.葉齡不同;d.植物種類不同②外部因素（環(huán)境因素）:a.土壤中水分的多少b.環(huán)境中CO2濃度c.溫度的高低d.光照的時間、強(qiáng)弱和光質(zhì)e.礦質(zhì)元素（N、Mg是合成葉綠素的原料）(3)衡量指標(biāo)①原料的消耗量

CO2的消耗量②產(chǎn)物的生成量

有機(jī)物的生成量

CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2光能葉綠體2光合作用速率的測定（一）.光合作用強(qiáng)度定義：指植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體（二）.光合作用速率表示方法：固定或消耗CO2的量制造或產(chǎn)生有機(jī)物（糖類）量產(chǎn)生O2的量單位時間內(nèi)光合作用某植物的光合速率可以直接測定出來嗎？二、光合作用速率的測定線粒體葉綠體產(chǎn)生O2釋放O2（可以測得）葉肉細(xì)胞CO2吸收CO2（可以測得）植物在進(jìn)行光合作用的同時，還進(jìn)行呼吸作用。實(shí)際測量到的光合作用指標(biāo)是凈光合作用速率，又稱為表觀光合速率。光合速率與呼吸速率的計算真正（總）光合速率=凈（表觀）光合速率

+呼吸作用速率制造或合成有機(jī)物的量固定或消耗CO2量

產(chǎn)生O2的量有機(jī)物積累量（增重部分）實(shí)際測得CO2吸收量實(shí)際測得O2的釋放量消耗有機(jī)物的量黑暗下CO2的釋放量黑暗下O2的吸收量===+++（1）綠色植物在黑暗條件下測得的數(shù)值表示呼吸作用速率（2）綠色植物在有光條件下，光合作用的同時還進(jìn)行呼吸作用，實(shí)際測量凈光合作用速率有關(guān)光合作用與呼吸作用的常用詞語的含義：葡萄糖的“制造”、“生產(chǎn)”、“合成”、“生成”、“產(chǎn)生”葡萄糖的“積累”、“凈生產(chǎn)量”

二氧化碳或氧氣的“減少量”、“增加量”

“黑暗或夜晚”“光照或白天”總光合速率凈光合速率凈光合速率呼吸速率既有光合速率又有呼吸速率總光合產(chǎn)生的O2量=呼吸消耗的O2量+凈光合釋放O2量光合作用強(qiáng)度的測定裝置之一B葉片被截取部分在6小時內(nèi)光合作用實(shí)際合成的有機(jī)物總量=（1）“半葉稱重法”---測光合作用有機(jī)物的生產(chǎn)量，即單位時間、單位葉面積干物質(zhì)積累數(shù)其原理是：如圖所示，將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ上仍谌~柄基部用熱水、或熱石蠟液燙傷）阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強(qiáng)度。MB-MA即光合速率=（MB-MA）/（6h×截取葉面積）問題：設(shè)被截取葉片在6小時光照前的初始干重為X，則X

MA，X-MA表示

:X

MB，MB-X表示

:>被截取葉片在6小時內(nèi)的呼吸消耗量<被截取葉片在6小時內(nèi)的有機(jī)物積累量2、、光合作用速率的測定方法分析2：Y值是不是植物1小時內(nèi)實(shí)際光合作用產(chǎn)生的全部氧氣量？（2）

氣體體積變化法：測光合作用產(chǎn)生O2的體積測試裝置如圖（忽略溫度對氣體膨脹的影響）：在裝置的燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液（可維持容器內(nèi)CO2的穩(wěn)定）；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中；1小時后記錄紅墨水滴移動的方向和刻度，得Y值。不是，因?yàn)橹参镌谶M(jìn)行光合作用的同時，也進(jìn)行了呼吸作用，因此還應(yīng)加上呼吸消耗的氧氣量才是實(shí)際光合作用產(chǎn)生的氧氣量。①測定植物的O2產(chǎn)生量：分析1：Y值的方向：

；Y值表示

。O2產(chǎn)生量右移3影響光合作用的因素CO2濃度水分光光質(zhì)光照強(qiáng)度光照時間光照面積酶色素溫度礦質(zhì)元素探究影響光合作用強(qiáng)度的因素氣孔開閉情況1、光照強(qiáng)度【單位：（lx）】光照強(qiáng)度0CO2吸收速率CO2釋放速率ABC呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)凈光合速率總光合速率B：光合作用=呼吸作用D：光合速率開始達(dá)到最大時對應(yīng)的光照強(qiáng)度DAB：光合作用<呼吸作用BC：光合作用>呼吸作用呼吸速率A:只進(jìn)行呼吸作用討論：1、C點(diǎn)之前和之后限制光合作用因素分別是？C點(diǎn)前：光照強(qiáng)度C點(diǎn)后：CO2濃度、溫度等2、能否在圖中找出總光合速率？光補(bǔ)償點(diǎn)：是指植物在一定的光照下.光合作用吸收CO2與呼吸作用釋放CO2相等（即光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度）時的光照強(qiáng)度。光飽和點(diǎn)：在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi),植物的光合強(qiáng)度隨光照度的上升而增加,當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值之后,光合強(qiáng)度不再繼續(xù)提高時的光照強(qiáng)度曲線分析Ⅰ（1）曲線與細(xì)胞圖示相結(jié)合A:只進(jìn)行呼吸作用B：光合作用=呼吸作用

細(xì)胞呼吸釋放的CO2

全部用于光合作用BC：光合作用>呼吸作用AB：光合作用<呼吸作用葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞葉肉細(xì)胞光照強(qiáng)度0ABC陽生植物呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)陰生植物A1B1C1D提示：陰生植物的呼吸作用較弱，對光的利用能力也不強(qiáng)，最大光合速率C1往下移。應(yīng)用：合理密植、間作套種、適當(dāng)剪枝CO2吸收速率CO2釋放速率（2）光照強(qiáng)度對陽生植物和陰生植物的影響陰生植物：在弱光條件下比強(qiáng)光條件下生長良好的植物陽生植物：在強(qiáng)光環(huán)境中生長發(fā)育健壯，在陰蔽和弱光條件下生長發(fā)育不良的植物陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)<陽生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)（3）光質(zhì)(不同波長的光)(1)原理:光合作用強(qiáng)度與光質(zhì)有關(guān),在可見見光光譜的范圍內(nèi),不同波長的光下,光合作用效率是不同的。白光是是復(fù)合光,紅光、藍(lán)紫光下植物的光合作用強(qiáng)度較大,綠光下植物的光合作用用強(qiáng)度最弱。(2)應(yīng)用①塑料大棚栽培時常選擇“無色塑料””以便透過各色光。②陰天或夜間給溫室大棚“人工補(bǔ)光”時,則宜選擇植物利用率較高的“紅光和藍(lán)紫光”。思考：（植物體）在B點(diǎn)時，那么它的葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度

呼吸作用強(qiáng)度。（大于、等于、小于）大于②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一般間作。A.玉米--大豆C.桉樹--菠蘿。B.桃樹--甘藍(lán)（1）兩種植物的根系深淺搭配，合理的利用了不同層次土壤內(nèi)水分和養(yǎng)分。（2）兩種植物高矮結(jié)合，充分利用了不同層次的陽光二、光合作用原理的應(yīng)用（2）CO2濃度A點(diǎn)：對應(yīng)的CO2濃度為能進(jìn)行光合作用的最低CO2濃度。CO2補(bǔ)償點(diǎn)光合作用速率＝呼吸作用速率最大光合速率B點(diǎn)：C點(diǎn)：1.多施有機(jī)肥或農(nóng)家肥；2.溫室栽培可使用CO2發(fā)生器等；3.大田中還要注意通風(fēng)透氣。應(yīng)用：討論：C點(diǎn)之后光合速率的限制因素有哪些？（提示：外因、內(nèi)因）外因：主要為光照強(qiáng)度和溫度，內(nèi)因：酶的數(shù)量和活性。對應(yīng)的D點(diǎn)為CO2飽和點(diǎn)為什么？CO2濃度AB吸收速率CO2C釋放速率CO2D（3）溫度O溫度A光合速率BC原理：溫度通過影響

影響光合作用主要制約

反應(yīng)。溫度過高時植物

，光合速率會減弱。1.溫室中,白天適當(dāng)提高溫度,晚上適當(dāng)降溫，從而提高作物產(chǎn)量（有機(jī)物積累量）。2.解釋植物“午休”現(xiàn)象。應(yīng)用：酶的活性暗氣孔關(guān)閉（4）礦質(zhì)元素N：光合酶及NADP+和ATP的重要組分；P：NADP+和ATP的重要組分；K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸，如淀粉的運(yùn)輸；Mg：葉綠素的重要組分。應(yīng)用：合理施肥討論：礦質(zhì)元素含量過高對植物的生長會造成什么影響？提示：礦質(zhì)元素含量過高，根細(xì)胞很難吸水，甚至失水，光合速率也會下降，甚至停止。葉綠體是光合作用的場所，影響葉綠體的形成和結(jié)構(gòu)的因素，也會影響光合作用強(qiáng)度缺水氣孔關(guān)閉限制CO2進(jìn)入葉片光合作用受影響原理：水既是光合作用的

，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的

，直接影響光合作用速率；水分還能影響氣孔的

，間接影響

進(jìn)入葉片，從而影響光合作用速率。（5）水應(yīng)用：合理澆灌原料介質(zhì)開閉CO2多因素曲線分析甲乙(1)甲圖中的自變量為______________，OP段影響光合速率的因素是_________，PQ段影響光合速率的因素是_____________，Q點(diǎn)之后影響光合速率的因素是____；(2)乙圖中的自變量為_________________，OP段影響光合速率的因素是_________，PQ段影響光合速率的因素是_______________，Q點(diǎn)之后影響光合速率的因素是___________；光照強(qiáng)度、溫度光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度、溫度溫度光照強(qiáng)度、CO2濃度光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度、CO2濃度CO2濃度（6）光照強(qiáng)度、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用1．植物的光合作用和細(xì)胞呼吸總是同時進(jìn)行的（

）2．能進(jìn)行光合作用的生物是自養(yǎng)生物（

）3．自養(yǎng)生物都是利用光能把無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物（

）4．真正光合速率常用單位葉面積、單位時間內(nèi)02產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物的產(chǎn)生量來表示（

）5．凈光合速率常用單位葉面積、單位時間內(nèi)02釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物的積累量來表示（

）6．測綠色植物的呼吸速率需要在黑暗條件下進(jìn)行（

）√√√√××判斷3化能合成作用化能合成作用能夠利用體外環(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+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2O2C6H12O6+6O2能量討論：進(jìn)行化能合成作用的生物屬于自養(yǎng)還是異養(yǎng)生物？異養(yǎng)生物：只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動。自養(yǎng)生物：以無機(jī)物轉(zhuǎn)變成為自身的組成物質(zhì)。習(xí)題鞏固1.下圖是夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。

分析曲線圖并回答：（1）7～10時的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)原因：（2）12時左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱原因：（3）14～17時的光合作用強(qiáng)度不斷減弱原因：光照不斷減弱，光合作用強(qiáng)度不斷減弱。光照不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)。溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔關(guān)閉，二氧化碳供應(yīng)減少，光合作用強(qiáng)度明顯減弱。ABDCE時間光合作用速率6789101112131415161718(4)從圖中可以看出，限制光合作用的因素有光照強(qiáng)度、溫度(5)依據(jù)本題提供的信息，提出提高綠色植物光合作用強(qiáng)度的一些措施。光合強(qiáng)度的日變化(1)各點(diǎn)含義及原因：a點(diǎn)：凌晨2時-4時，溫度降低，呼吸作用減弱，CO2釋放減少。b點(diǎn)：有微弱光照，植物開始進(jìn)行光合作用。bc段：光合作用小于呼吸作用。c點(diǎn)：上午7時左右，光合作用等于呼吸作用。ce段：光合作用大于呼吸作用。d點(diǎn)：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。e點(diǎn)：下午6時左右，光合作用等于呼吸作用。ef段：光合作用小于呼吸作用。fg段：沒有光照，停止光合作用，只進(jìn)行呼吸作用。AB段：無光照，植物只進(jìn)行呼吸作用。BC段：溫度降低，呼吸作用減弱。CD段：4時后，微弱光照，開始進(jìn)行光合作用，但光合作用強(qiáng)度＜呼吸作用強(qiáng)度。D點(diǎn)：隨光照增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度。DH段：光照繼續(xù)增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度＞呼吸作用強(qiáng)度。其中FG段表示“光合午休”現(xiàn)象。H點(diǎn)：隨光照減弱，光合作用強(qiáng)度下降，光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度。HI段：光照繼續(xù)減弱，光合作用強(qiáng)度＜呼吸作用強(qiáng)度，直至光合作用完全停止。1.光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度是:圖1：圖2：c、eD、H4.哪點(diǎn)有機(jī)物積累最多:3.圖2一整天下來是否有有機(jī)物積累:2.哪段凈光合速率大于0圖2：DH段有圖1：ce段圖1：e圖2：HI點(diǎn)CO2濃度低于A點(diǎn)CO2濃度，說明一晝夜密閉容器中CO2濃度減小，即植物光合作用>呼吸作用，植物生長。光照下CO2的吸收量黑暗中CO2的釋放量曲線c：凈光合速率曲線d：呼吸速率E點(diǎn)：凈光合速率等于呼吸速率總光合速率是凈光合速率的2倍曲線a、b的差值：凈光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度D點(diǎn)：凈光合作用強(qiáng)度為0曲線分析8.以測定的CO?吸收量與釋放量為指標(biāo),研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響,結(jié)果如圖甲所示。下列分析正確的是(

)A.光照相同時間,在20℃條件下植物積累有機(jī)物的量最多B.光照相同時間,35℃時光合作用制造有機(jī)物的量與30℃相等C.如果該植物原重Xkg,置于暗處4h后重(X-1)kg,然后光照4h后重(X+2)kg,則總光合速率為3/4kg·h-1D.若將乙裝置中NaHCO:溶液換成蒸餾水，則在黑暗條件下可測得B曲線B③光合速率的測定方法——黑白瓶法黑瓶不透光，只進(jìn)行呼吸作用白瓶透光，可以進(jìn)行光合作用和呼吸作用。呼吸作用量=初始溶氧量－黑瓶溶氧量凈光合作用量=白瓶溶氧量－初始溶氧量總光合作用量=凈光合作用量+呼吸作用量=白瓶溶氧量-黑瓶溶氧量從某一水層取樣，裝入若干個等體積黑瓶和白瓶中，并分別測得初始溶氧量；把黑白瓶懸掛于原水深處。一段時間后，分別測出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。光合速率的測定1.用等體積的三個玻璃瓶甲、乙、丙，同時從某池塘水深0.5m處的同一位置取滿水樣，立即測定甲瓶中的氧氣含量，并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶，分別測定兩瓶中的氧氣含量，結(jié)果如下(不考慮化能合成作用)。下列有關(guān)分析合理的是(

)

A.丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生[H]的場所是線粒體內(nèi)膜B.在一晝夜內(nèi)，丙瓶生物細(xì)胞呼吸。消耗的氧氣量約為1.1mgC.在一晝夜后，乙瓶水樣的pH比丙瓶的低D，在一晝夜內(nèi)，乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量約為1.1mgB補(bǔ)充：光合作用、細(xì)胞呼吸曲線中