第09讲 光合作用的原理-2025届高考生物一轮高效复习优质课件

第9讲 光合作用的原理 复习的主要内容 1.实验：提取和分离绿叶中的色素 2.光合作用的场所：叶绿体的结构 3.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能 4.光合作用的基本过程 5.探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响；关注光合作用与农业生产及生活的联系 实验： 提取和分离绿叶中的色素 回归教材 “绿色中色素的提取和分离”实验（P98“探究·实践”）实验原理： （1）提取色素的原理是　色素能够溶解在有机溶剂（如无水乙醇）中 ， 分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 。 （2）色素提取和分离实验中几种物质的作用：无水乙醇： 溶解色素　； SiO2：　有助于研磨充分　　　CaCO3：　防止色素被破坏　　。 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗（漏斗基部放一块单层尼龙布）中进行过滤。将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口　塞严　。（P98“探究·实践”） 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　让滤液细线触及层析液 。（P99） 叶绿素a和叶绿素b主要吸收　红光和蓝紫　光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收　蓝紫　光，这些色素吸收的光都可用于光合作用。（P99） 绿叶中色素的提取和分离 课本 P98-99 大本 P67 2.实验原理： 原理 试剂 方法 提取 绿叶中的色素溶于有机溶剂，而不溶于水 无水乙醇 萃取法 分离 各种色素在层析液中的溶解度不同， 溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢 层析液 纸层析法 可以用体积分数95%的乙醇加入适量无水碳酸钠来替代 1.实验目的： 叶片中的色素可能与光能的捕获有关 探究绿叶中究竟有哪些色素？ 及时用棉塞将试管口塞严： 过滤不能用滤纸， 滤纸会吸附色素 绿叶中色素的提取和分离 课本 P98-99 大本 P67 ①提取绿叶中的色素： ②制备滤纸条： ③画滤液细线： ④色素分离： ⑤观察结果 称取绿叶、剪碎 → 加入 和 →迅速研磨 → 用 过滤 → 收集滤液 将滤纸条的一端剪去两角，并在这一端1cm处用铅笔画一条细线 用毛细吸管吸取 ，沿铅笔线均匀地画一细线，待滤液干后再画一两次。滤液细线要 。 将适量 倒入烧杯，插入 ，盖上培养皿盖。 注意： 。 SiO2　— CaCO3 — 无水乙醇 — 使研磨充分 防止研磨时色素被破坏 溶解色素 色素分离 SiO2、CaCO3 无水乙醇 单层尼龙布 色素滤液 细、直、齐 层析液 滤纸 滤液细线不能触及层析液 防止溶剂挥发 使色素扩散均匀 增加色素附着量，使分离色素带更明显 防止分离后色素带重叠 防止层析液挥发，因其易挥发且有毒。 防止色素溶解在层析液中 3.方法步骤： 1.研磨时加入SiO2和CaCO3的作用是什么？ 4.画滤液细线要细、直、齐的原因是什么？ 滤液细线干燥后再画一两次的原因是什么？ 2.研磨时要迅速和充分的原因是什么？ 5.滤纸上的滤液细线为什么不能触及层析液？ 3.过滤时为什么不用滤纸要用单层尼龙布？ 6.实验为何要在通风的条件下进行？为何要用培养皿盖住小烧杯？为何用棉塞塞紧试管口？ SiO2有助于研磨得充分; CaCO3可防止研磨时色素被破坏 防止无水乙醇挥发和色素氧化， 保证色素充分溶解并提取较多的色素。 单层尼龙布即可过滤叶脉及SiO2等研磨液中的杂质，而滤纸会吸附色素，降低滤液中色素的含量，使实验效果不明显。 滤液细线要细、直、齐，是为了使各色素扩散的起点相同，分离出的色素带平整不重叠。 干燥后重复画一两次是为了增加色素总量，使分离出的色素带清晰分明。 防止色素被层析液溶解 因为层析液中的石油醚、丙酮、苯都是具有挥发性的有毒物质。 提取色素的无水乙醇也易挥发。 绿叶中色素的提取和分离 课本 P98-99 大本 P67 4.实验结果： 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 滤纸条上观察到4条颜色、宽度不同的色素带 （橙黄色） （黄色） （蓝绿色） （黄绿色） 叶绿素 类胡萝卜素 （含量约占1/4） （含量约占3/4） 结果 分析 色素带的条数 色素带的宽窄 色素带的位置 色素的种类 色素的含量 色素的溶解度 最宽的？最窄的？ 扩散的最快的？扩散的最慢的？ 胡 黄 a b 【变式训练】把溶有色素的层析液，滴在圆形滤纸的中央，色素带圆环从外到内依次为( ) A.叶绿素b—胡萝卜素—叶黄素—叶绿素a B.叶绿素a—叶绿素b—胡萝卜素—叶黄素 C.叶黄素—叶绿素a—叶绿素b—胡萝卜素 D.胡萝卜素—叶黄素—叶绿素a—叶绿素b D √ 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 绿叶中色素的提取和分离 大本 P69 4.绿叶中色素的提取与分离实验异常现象分析： 滤纸条最下面的两条色素带颜色较浅？（或滤纸条没有下面两条色素带，只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带） ①未加碳酸钙或加入量过少， 叶绿素被破坏； ②取材叶片不新鲜,或为“黄叶”，叶绿素的含量较少。 含量少 【对点训练】在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④ B ② ④ ① ③ 【对点训练】甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，得到了四种不同的层析结果(如图所示)。下列分析错误的是(　　 ) A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液 B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多 C．丙可能是正确操作得到的理想结果 D．丁可能是研磨时未加入CaCO3 C b a 黄 胡 (2019·江苏，17)如图为某次光合作用色素纸层析的实验结果，样品分别为新鲜菠菜叶和一种蓝细菌经液氮冷冻研磨后的乙醇提取液。下列叙述正确的是 A.研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素 B.层析液可采用生理盐水或磷酸盐缓冲液 C.在敞开的烧杯中进行层析时，需通风操作 D.实验验证了该种蓝细菌没有叶绿素b D 不同种类的生物，光合色素的种类可能不同。 常见的是4种，包括 。 胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b 1.(2023·东北育才中学调研)下列有关色素提取和分离实验的说法，正确的是(　　) A.根据绿叶中色素在无水乙醇中溶解度不同，可对色素进行分离 B.分离色素时，蓝绿色的色素带距离滤液细线最远 C.利用纸层析法可分离4种叶绿体色素 D.叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢 C 大本 P69 层析液 绿叶中色素的吸收光谱及功能 阳光是由不同波长的光组合成的复合光，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。 红橙黄绿青蓝紫 阳光穿过三棱镜 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 主要吸收红光和蓝紫光 主要吸收蓝紫光 P99【学科交叉】一般情况下，叶绿体中的色素只吸收 ， 而对红外光和紫外光等不吸收 可见光 (400-760nm) (大于760nm） （小于400nm） 课本 P98-99 大本 P67 1.吸收光谱 绿叶中色素的吸收光谱及功能 课本 P98-99 大本 P67 1.吸收光谱 绿叶中色素的吸收光谱及功能 ①叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 （叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同） （与叶绿素a相比，叶绿素b吸收光谱范围更窄） ②类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 （不吸收红光） 课本 P98-99 大本 P67 【对点训练】在红光区，叶绿素a吸收峰值_____叶绿素b 叶绿素a对短波长光照的吸收峰值_____叶绿素b 高于 低于 类胡萝卜素 叶绿素b 叶绿素a 绿叶中色素的吸收光谱及功能 大本 P67 植物的叶片为什么大多呈现绿色？秋天时叶片为什么又会变黄？ 影响叶绿素合成的因素 1.吸收光谱 2.色素的功能：吸收、传递、转化光能 叶绿素a 其他光合色素 绿叶中色素的吸收光谱及功能 大本 P68 讨论： 1.根据色素对不同波长的光的吸收的特点，温室或大棚种植蔬菜时，应选择什么颜色的玻璃、塑料薄膜或补充光源？ 应该选无色透明的玻璃、塑料薄膜，目的为了让各种波长的太阳光都穿过塑料薄膜，即让植物吸收更多的光能； 在大棚内补充光源时，照明灯在功率相同的情况下，最好选蓝紫光和红光。 叶绿体功能及其验证实验 叶绿体功能及其验证实验 课本 P100-101 大本 P68 电镜照片 （放大44000倍） 光学显微镜 照片 叶绿体内有众多的基粒和类囊体，有什么作用？ 光合色素分布于？ 进行光合作用所必需的酶分布于？ 极大地扩展了受光面积 类囊体薄膜上 类囊体薄膜上和叶绿体基质中 叶绿体使膜的表面积增大的方式？类囊体堆叠形成基粒 叶绿体功能及其验证实验 课本 P100-101 大本 P68 螺旋带状叶绿体 （1）实验者：德国科学家恩格尔曼 （2）实验过程及现象 22 （1）实验者：德国科学家恩格尔曼 （2）实验过程及现象 叶绿体功能及其验证实验 课本 P100-101 大本 P68 结论： 叶绿体能够吸收光能，用于光合作用释放氧气。 完全光照 极细光束 黑暗 无氧 需氧细菌只集中分布在叶绿体被光束照射水绵到的部位 需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位 在黑暗中用极细光束照射水绵 完全曝光水绵 无空气 水绵 + 需氧细菌 【实验1】 (释放氧气的观察指标) 23 ①选材：水绵——叶绿体呈螺旋式带状，便于观察 需氧细菌——可确定释放氧气多的部位 ②排除干扰的方法巧妙: 没有空气的黑暗环境——排除了氧气和其他光的干扰 ③观察指标的设计：通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。 ④实验对照的设计： 思考：恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？ 叶绿体功能及其验证实验 课本 P100-101 大本 P68 在黑暗环境，用极细的光束照射，获得有光照部位和无光照部位的对照实验； 完全暴露在光下和局部光照(黑暗条件)形成对照实验，再次验证实验结果。 恩格尔曼【实验2】 叶绿体功能及其验证实验 课本 P100-101 大本 P68 结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 综合上述两个实验可以得出： 叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2 25 A.图中①和②主要分布在叶绿体的内膜上 B.利用纸层析法分离色素时，②应位于滤纸条的最下端 C.植物叶片呈现绿色是由于①②主要吸收绿光 D.弱光下①的相对含量增高有利于植物对弱光的利用 4.(2023·山东临沂联考)高等植物的光合作用依赖光合色素。不同环境条件下，叶绿素a和叶绿素b之间可以相互转化，这种转化称为“叶绿素循环”。研究发现，在适当遮光条件下，叶绿素a/叶绿素b的值会降低，以适应环境。图中②③是两种叶绿素的吸收光谱。下列关于叶绿素的叙述，正确的是 D 叶绿素b 叶绿素a 大本 P69 (1)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。(2021·河北卷，3C)( ) (2)探究黑藻叶片中光合色素的种类时，可用无水乙醇作提取液。 (2020·山东卷，3D)( ) (3)提取光合色素的实验中，研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。 (2019·江苏卷，17A)( ) √ √ × 大本 P68 (4)红光照射时，胡萝卜素吸收的光能可传递给叶绿素a。( ) 提示　胡萝卜素不能吸收红光。 (5)叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的。(2017·全国卷Ⅲ，3D)( ) × √ 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 光合作用的过程及探索 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能 光合作用 课本 P102-105 大本 P70 概念: 反应式: 光合作用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，并释放出氧气的过程。 注：（CH2O)表示糖类 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 ➽叶绿体是如何将光能转化为化学能？ ➽又是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？ ➽光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 实质： 合成有机物，储存能量 29 探索光合作用原理的部分实验 课本 P102-105 大本 P70 (1)19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开， O2被释放，C和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 作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 毒害 CO2 O2 C + H2O 甲醛 多个缩合 糖类 初步判断： 氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。 30 探索光合作用原理的部分实验 课本 P102-105 大本 P70 (3)1937年希尔(英国)，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)，在光照条件下可释放出氧气，说明离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应(希尔反应)。 ——水在叶绿体中光解产生O2 ②希尔的实验是否说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应？ 能。因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 说明水的光解与糖类的合成不是同一个化学反应。 ①希尔反应是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 不能，反应体系中可以还存在其他氧元素供体。 光合作用产生的O2全部来自于H2O吗？ 31 探索光合作用原理的部分实验 课本 P102-105 大本 P70 (5)1954年、1957年阿尔农(美国)，在光照下，叶绿体可合成ATP总是与水的光解相伴随。 (6)20世纪40年代卡尔文(美国)，用14C标记的14CO2，供小球藻进行光合作用，追踪检测其放射性，说明CO2中的碳在光合作用中转化为有机物中的碳。 (卡尔文循环) (4)1941年鲁宾和卡门(美国)，H218O＋CO2→18O2 ，H2O＋C18O2→O2 说明光合作用释放的氧气来自水。 相互对照，自变量为标记物质(H218O与C18O2)，因变量为O2的相对分子质量不同。（同位素标记方法） 32 思考：③尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系 H2O O2 + 4H+ + 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 33 光合作用的光反应阶段，必须有光才能进行 NADPH NADP+ 光合作用的过程（光反应与暗反应） 课本 P102-105 大本 P70 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 条件： 光、色素、酶、水、ADP、Pi、NADP+ 场所： 叶绿体的类囊体薄膜上 主要产物： O2、ATP、NADPH 物质转化 水的光解： ATP的合成： 2H2O O2+ 4H++ 4e- 光 色素 NADPH的合成： 光能 能量转变 ATP、NADPH中活跃的化学能 ADP + Pi + 能量 ATP + H2O 酶 NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 还原型辅酶Ⅱ 氧化型辅酶Ⅱ 34 光合作用的过程（光反应与暗反应） 课本 P102-105 大本 P70 光合作用的暗反应阶段，有无光都能进行 ADP+Pi ATP NADP+ 能量 C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 能量 条件： 有没有光都可以， 需多种酶、CO2、ATP、NADPH 场所： 叶绿体基质中 产物： (CH2O）、ADP 、Pi、NADP+ 物质转化 CO2的固定： C3的还原： 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH 能量转变 CO2＋C5 2C3 酶 ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 35 光合作用的过程（光反应与暗反应） 大本 P70 类囊体薄膜 叶绿体基质 光 色素 ATP、 NADPH 36 光合作用的过程（光反应与暗反应） 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 →有机物中稳定的化学能 叶绿体 中的色素 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 酶 光反应为暗反应提供NADPH和ATP 暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 物质联系： 能量转化： NADPH：①活泼的还原剂 ②储存的能量可供暗反应利用 (从类囊体薄膜到叶绿体基质) (从叶绿体基质到类囊体薄膜) 【判断】植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应(　　) × 37 【注意】 (1)并不是所有过程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。 (2)光反应产生的ATP只用于叶绿体中C3的还原等叶绿体内的生命活动， 不用于叶绿体外的其他生命活动。 (3)呼吸作用中产生的[H]是指NADH。 光合作用的过程（元素的转移） 大本 P70 提醒　光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 大本 P86 1.3H的转移： 2.14C的转移： 3.18O的转移： 3H2O (C3H2O ) NADPH 暗反应 (14CH2O) 14CO2 CO2的固定 14C3 C3的还原 (CH218O) 18O2 H218O 光反应 C18O2 C3 CO2的固定 C3的还原 必修1 P104“相关信息”： C3是指三碳化合物：3－磷酸甘油酸 C5是指五碳化合物：核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP) 光反应 39 光合作用的过程（元素的转移） 1.若有机物为(CH2O)： 2.若有机物为C6H12O6： CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 6CO2 + 12H2O 光能 叶绿体 C6H12O6+ 6O2+6H2O 40 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 2HNO2+O2 2HNO3+能量 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 硝化细菌 课本 P106 大本 P71 如:硝化细菌能利用氨氧化时释放的化学能将CO2和水合成为糖类，供自身利用 41 课本 P106 大本 P71 拓展：光合作用和化能合成作用的比较 项目 光合作用 化能合成作用 区 别 能量来源 ___________ ________________________________________________________ 代表生物 绿色植物 _______________ 相同点 都能将____________等无机物合成有机物 光能 无机物氧化释放的能量 硝化细菌、硫细菌、铁细菌 CO2和H2O CO2 + H2O (CH2O) + O2 光能 叶绿体 CO2+ H2O (CH2O) + O2 无机物氧化时释放的能量 光合作用： 化能合成作用： 注：光合作用与化能合成作用最主要的区别是利用的能量不同。 42 代谢类型 拓展：生物代谢类型 同化作用 异化作用 自养型 异养型 光能自养型 化能自养型 需氧型 厌氧型 （光合作用 如：植物） （化能合成作用 如：硝化细菌） （有氧呼吸 如：绝大多数动植物微生物） （无氧呼吸 如：乳酸菌、破伤风杆菌） （有氧呼吸和无氧呼吸 如：酵母菌） 兼性厌氧型 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 1.“过程法”分析各物质变化 CO2浓度不变 NADPH、ATP C5 C3 （CH2O） 光照减弱 光照增强 减少 增加 减少 增加 减少 增加 减少 增加 光照不变 NADPH、ATP C5 C3 （CH2O） CO2浓度减少 CO2浓度增加 增加 减少 减少 增加 增加 减少 减少 增加 C3与C5、NADPH、ATP的变化相反 大本 P71 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 2.“模型法”表示C3和C5的含量变化 起始值C3高于C5(约为其2倍) ①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 大本 P71 C3与C5、NADPH、ATP的变化相反 光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。下列对于改变反应条件而引起的变化的说法，正确的是( 　) A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小 B.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 B 类囊体腔 类囊体膜 H2O NADP+ NADPH 光 光 叶绿体基质 O2 PSⅡ和PSⅠ是由蛋白质和光合色素组成的复合物，是吸收、传递、转化光能的光系统。 大本 P86 A 1.(2021·重庆卷，6)下图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) 大本 P72 A.水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过4层膜 B.NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH C.产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D.电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节 影响光合作用的因素及应用 探究环境因素对光合作用强度的影响 大本 P74 课本 P105 探究光照强度对光合作用强度的影响 1.实验原理 (1)利用抽气法排出叶片细胞间隙中的______，使其沉入水中。 (2)通过____________________________控制光照强度。 (3)光合作用的过程中产生______的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片______。因此可依据一定时间内_______________ ________，来比较光合作用强度。 气体 LED台灯与烧杯之间的距离 O2 上浮 小圆形叶片上浮 的数量 2.变量分析 自变量 不同_________ 控制自变量 调节 进行控制 因变量 _____________ 检测因变量 同一时间段内_____________ 对无关变量进行控制 保持一致 光照强度 光源与烧杯的距离 光合作用强度 叶片浮起数量 叶片大小、溶液的量等 探究环境因素对光合作用强度的影响 大本 P74 课本 P105 探究光照强度对光合作用强度的影响 3.实验流程：取材→排气→沉水→分组→光照→观察并记录。 4.实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片也 。 5.实验结论：在一定范围内，光合作用强度随着光照强度的增强而_______ 越多 增强 6.注意事项 ①打孔时要避开 ，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 ②为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入_________溶液中。 ③注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，可在灯泡和烧杯之间加一玻璃水柱进行隔温处理。 大的叶脉 NaHCO3 探究环境因素对光合作用强度的影响 大本 P74 课本 P105 控制温度、光照强度相同，在各烧杯中加入不同浓度的NaHCO3溶液，可以用于探究CO2浓度对光合速率的影响。 NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用 实验拓展：探究CO2浓度对光合作用强度的影响 光合作用的强度 大本 P71 CO2 + H2O (CH2O) + O2 光能 叶绿体 表示方法： 思考：能直接测量出光合作用强度吗？ 单位时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示 单位时间内CO2 的消耗量 或O2 的生成量或有机物的生成量 制造的有机物的量= 总光合作用强度 = 呼吸作用强度 呼吸消耗的有机物的量+积累的有机物的量 可测量 可测量 + 净光合作用强度 光合作用的强度 大本 P80 总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率 “同化”“固定”或“消耗”的CO2的量 “从环境(容器)中吸收”或 “环境(容器)中减少”的CO2的量 黑暗中释放的CO2的量 “产生”或“制造” 的O2的量 “释放至容器(环境)中”或 “容器(环境)中增加”的O2的量 黑暗中吸收的O2的量 “产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量 真正光合速率 ＝ 净光合速率 ＋ 呼吸速率 ①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量 ②光合作用产生的 O2 量 ＝释放到环境中的O2 量＋呼吸作用消耗的O2量 影响光合作用的外部因素 大本 P75、80 1.光照强度 ①原理：光照强度通过影响植物的光反应，制约NADPH和ATP的产生，进而影响暗反应。 ②曲线分析 光补偿点：光合作用吸收CO2的速率与呼吸作用释放CO2的速率相等时的所需的光照强度。 光饱和点：光合作用吸收CO2的速率达到最大值时的光照强度。 呼吸作用： 光合作用： 影响光合作用的外部因素 1.光照强度 A点 光照强度为0，只进行细胞呼吸，植物体表现为从外界吸收O2，向外界释放CO2 大本 P80 影响光合作用的外部因素 1.光照强度 A～B段 随光照强度增加，光合作用强度也逐渐增强，但细胞呼吸强度大于光合作用强度，所以植物体表现为从外界吸收O2,向外界释放CO2 大本 P80 影响光合作用的外部因素 1.光照强度 大本 P80 B点 植物体光合作用等于呼吸作用时的光照强度， 植物体表现为不与外界进行气体交换 思考：植物体在B点时，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 注意：叶绿体吸收CO2的速率是 ， 叶肉细胞和植物体吸收CO2的速率是净光合速率 总光合速率 影响光合作用的外部因素 1.光照强度 B～C段 随光照强度不断增加，光合作用强度也不断增强，此段光合作用强度大于细胞呼吸强度，所以植物体表现为从外界吸收CO2,向外界释放O2 大本 P80 影响光合作用的外部因素 1.光照强度 C点 该点对应的光照强度(d)为光饱和点，光合作用强度达到最大，C点以后光合作用强度不再增加的内部限制因素有色素含量、酶的数量等，外部因素是CO2浓度、温度等除光照强度以外的其他环境因素 大本 P80 影响光合作用的外部因素 1.光照强度 大本 P75 应用 ①温室大棚阴天时补光可以提高光合速率 ②适当延长光照时间 ③合理密植，增加光合作用面积等 (一般阴生植物的光补偿点和光饱和点均较低，间作套种时应注意农作物的种类搭配，合理利用光能) (2022·湖南衡阳八中检测)如图表示植物光合速率随光 照强度改变的曲线，请分析并选出不正确的一项 (　　) A.若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率 的增加值，则补偿点B应相应地向右移动 B.若增加二氧化碳浓度，B点左移，C点左移，D点向 右上方移动 C.D点时，ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动 D.若图为阳生植物，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动 B   B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变) 注意：若细胞呼吸速率增加其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时， D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 总结：光合作用曲线中的“关键点”移动 大本 P77 D 2.(2023·山东淄博调研)如图甲表示水稻叶肉细胞在光照强度分别为0、4、8、12 klx时，单位时间释放的气体总量的变化，图乙表示用水稻叶片实验时光合速率与光照强度的关系。下列有关叙述正确的是(　　) A.图甲中，光照强度为8 klx时，细胞的光合作用速率等于 呼吸作用速率 B.图乙中，限制E、F、G点叶片光合速率的主要环境因素 为光照强度 C.图乙中，如果增大CO2浓度，曲线和X轴的交点F点可能向右移动 D.图甲中，光照强度为12 klx时，单位时间内叶肉细胞固定了12个单位的CO2 大本 P77 4.(2023·武汉市调研)如下图所示，在图甲装置a与装置b中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度(其他条件均为最适)对小球藻产生O2的影响，装置a的曲线如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　) C A.P点时产生的ATP可用于暗反应 B.适当降低温度，P点将下移 C.在图乙上绘制装置b的曲线，Q点应右移 D.降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置a的曲线，R点应右移 影响光合作用的外部因素 2.CO2浓度 大本 P75 ①原理：影响暗反应阶段，制约C3的形成。 ②曲线分析 a．在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定值后，光合作用速率不再继续增大。 b．图1中，A点：CO2补偿点； 图2中的A′点：进行光合作用所需CO2的最低浓度； 图1和图2中的B点和B′点：CO2饱和点。 ③应用 a.大田中的农作物要“正其行，通其风”；b.增施有机肥,增加CO2浓度； 影响光合作用的外部因素 3.温度 大本 P75 ①原理：温度通过影响与光合作用有关的酶的活性影响光合作用。 ②曲线分析 温度通过影响酶的活性，进而影响光合作用 ③应用：a.适时播种；b.温室栽培植物时，白天适当提高温度，提高净光合速率，夜间适当降温，降低细胞呼吸消耗，保证植物有机物的积累。 影响光合作用的外部因素 4.水分 大本 P76 ①原理：a.水是光合作用的原料，缺水可直接影响光合作用，使光合作用减弱；b.缺水会导致叶片气孔关闭、限制CO2的吸收，间接影响光合作用。 ②曲线分析 图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。 图2曲线E处光合作用强度暂时降低，可能是因为温度过高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了CO2的供应。 ③应用：及时、合理灌溉。 大本 P81 影响光合作用的外部因素 5.必需元素供应 大本 P76 ①原理：必需元素影响酶、叶绿素、NADPH、ATP等的合成。在一定浓度范围内，增加必需元素的供应，可提高光合速率，但当超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高，发生渗透失水而萎蔫。 ②应用：合理施肥可促进叶片面积增大，促进叶绿素合成，促进光合产物的运输和转化等，进而提高光合速率。 影响光合作用的外部因素 6.多因子对光合速率的影响 大本 P76 P点及P点之前，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随横坐标所表示的因子的不断加强，光合速率不断提高； 当到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素。影响因素主要为各曲线所表示的因子 应用:温室栽培时,当光照强度适宜时,适当提高温度,同时增加CO2浓度 或当温度适宜时,适当增加光照强度和CO2浓度都可以提高光合速率 影响光合作用的外部因素 大本 P76 1.[2020·山东卷，21(4)]干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是________________________________________。 叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少 4.北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是： ___________________________________________________________________。 光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱 5.[2018·全国卷Ⅰ，30(2)]甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如右图所示。甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是____________，判断的依据是 甲 __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ____________________________________。 根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大 连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 大本 P71 (1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 (2)在总光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。 (3)应用：人工补光时，可适当采用“光暗交替”策略，这样，在提高光合产量的情况下，可大量节省能源成本。 随着光照和黑暗的交替进行，光照和黑暗间隔处理组在光下产生的NADPH和ATP能够及时的利用和再生，从而促进了暗反应的进行。 【2015·全国卷1，29】为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以 生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下: A组: 先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%。 B组: 先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s； 光合作用产物的相对含量为70%。 C组: 先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms(毫秒)； 光合作用产物的相对含量为94%。 D组(对照组)：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。 A组： 67.5s/次， 50% B组： 7.5s/次， 70% C组： 3.75ms/次， 94% D组： 135s/次， 100% (对照组) 光合作用产物的相对含量 光照和黑暗交替时间 一般情况下，光反应的速率比暗反应快， 若持续光照，光反应的产物ATP和NADPH不能被暗反应及时消耗掉，暗反应就会限制光合作用的速率，降低光能的利用率。 但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于暗反应充分利用光反应积累的产物NADPH和ATP，并制造更多的有机物。 因此在光照强度和光照时间不变的情况下，光照、黑暗交替制造的有机物相对多。 A组: 先光照后黑暗，时间各为67.5s；光合作用产物的相对含量为50%。 B组: 先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5s； 光合作用产物的相对含量为70%。 C组: 先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75ms(毫秒)； 光合作用产物的相对含量为94%。 D组(对照组)：光照时间为135s；光合作用产物的相对含量为100%。 (1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_____ (填“高于”“”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_______________________________________________ (2)A、B、C三组处理相比，随着__________________的增加，使光下产生的___ _____________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。 高于 C组只用了D组一半的光照时间其光合作用产物的相对含量却是D组的94% 光照和黑暗交替频率 ATP和NADPH 连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析 大本 P71 (1)光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。 (2)在总光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。 (3)应用：人工补光时，可适当采用“光暗交替”策略，这样，在提高光合产量的情况下，可大量节省能源成本。 随着光照和黑暗的交替进行，光照和黑暗间隔处理组在光下产生的NADPH和ATP能够及时的利用和再生，从而促进了暗反应的进行。 $$