5.4光合作用与能量转换第三课时课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

课前背诵 课前准备：准备越充分，学习越高效 光合作用的反应式 光反应的场所，物质变化，能量转化 NADPH的作用 暗反应的场所，物质变化，能量转化 第五章 细胞的能量供应和应用 第4节 第三课时 光合作用原理的应用 【学习目标】 阅读课本P105内容，说出影响光合作用强度的因素 依据光合作用原理，分析环境因素对光合作用强度的影响并分析相关曲线 举例说明光合作用原理的实践应用 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 光合作用强度表示方法： 固定或同化CO2的量 制造有机物（糖类）量 产生O2的量 单位时间内光合作用 CO2+H2O 叶绿体 光能 （CH2O）+O2 外因 光（强度、光质、时间等） CO2的浓度、 温度 H2O、 矿质元素（Mg合成叶绿素） 内因 酶的数量、活性 光合色素的含量 叶龄等 CO2+H2O 叶绿体 光能 （CH2O）+O2 二、影响光合作用的因素 探究.实践 探究光照强度对光合作用强度的影响 完善本实验的原理： 叶片中含有空气，在水中 . 抽气 叶片 . 上浮 下沉 不同光照强度下进行光合作用 产生氧气 细胞间充满氧气，叶片 . 上浮 检测 . 或者 . 相同时间内上浮叶片数目的多少 叶片全部上浮所需时间的长短 反映氧气产生情况 反映光合作用强度 探究.实践 探究光照强度对光合作用强度的影响 问题1：本实验的自变量是？如何控制？ 光照强弱 调节小烧杯与光源的距离（强、中、弱） 或用不同瓦数的灯 问题2：本实验的因变量是？如何表示？如何检测（检测指标是）？ 光合作用强度/速率 单位时间内CO2的固定量或有机物的产生量或O2的产生量 检测方法 相同时间圆形小叶片浮起的数量 或全部圆形小叶片浮起所需要的时间 问题3：本实验的无关变量有（举2—3例）？如何控制？ 温度、CO2的浓度、光照时间 圆形小叶片的大小和数量 保持相同且适宜 【实验过程分析】 ①打孔 ②排气 ③沉水 ④分组 ⑤光照 ⑥记录 用注射器抽取叶片内的空气 放置黑暗处，让细胞下沉烧杯底部 3只烧杯各倒20mlNaHCO3缓冲液，放入10片小叶圆片 分别对这三组进行强、中、弱光的照射处理 记录相同时间内各组装置中小圆叶片上浮的数量 要注意避开大叶脉 探究.实践 探究光照强度对光合作用强度的影响 原因：叶脉中没有叶绿体 防止光照使其光合作用产生氧气使叶片提前浮起 叶片内充满水，重量增加 确保溶液中CO2含量充足（可用富含CO2的清水代替） 叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮 探究.实践 探究光照强度对光合作用强度的影响 【实验结果】 项目　 　 烧杯　 　 圆形小叶片 数量 加入富含 CO2的清水 光照强度 单位时间内圆形小叶片浮起的数量 1 10片 20 mL 强 多 2 10片 20 mL 中 中 3 10片 20 mL 弱 少 【实验结论】 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) 1、光照强度 限制因素：光照强度 限制因素：CO2浓度、温度（外因）、色素、酶的量、酶的活性（内因）等 D 光合作用强度达最大值 光饱和点： 光合速率达最大时所对应的最小光照强度 三、影响光合作用强度的环境因素及应用 1、光 （1）光照强度 影响光合作用强度的环境因素及应用 ①A点光照强度为0，不能进行光合作用，只进行 。② AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐 ，CO2释放量逐渐 ，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度 光合作用强度。③ B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度 细胞呼吸强度。B点所示光照强度称为光补偿点。 ④ BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断 ，而且光合作用强度 呼吸作用强度；到C点以后不再加强，C点所对应的光照强度称为光饱和点。 细胞呼吸 增强 减少 ＞ ＝ B光补偿点： 光合速率等于呼吸速率时所对应的光照强度 增强 ＞ C光饱和点：光合速率达最大时所对应的最小光照强度 1、光 （1）光照强度 应用：①温室生产中,适当增加光照强度，以提高光合速率,使作物增产。 温室生产中，阴雨雪天适当补充光照（红光和蓝紫光）、对大棚除霜消雾 ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间种农作物,可合理利用光能。 ③合理密植 玉米--大豆 阴生植物 阳生植物 间种 合理密植 增大受光面积 影响光合作用强度的环境因素及应用 阴生植物：是指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称阳性植物 轮作、间作、套种和连作是农作物种植中常用的四种种植方式，它们有以下区别： 1. 轮作（Crop rotation）：轮作是指按照一定的顺序和周期，轮流种植不同类型的农作物。通过改变作物的种植顺序，可以有效地防止土壤病虫害的积累和传播，保持土壤肥力，提高农作物产量和质量。 2. 间作（Interplanting）：间作是在同一块土地上同时种植两种或多种不同的农作物。通过充分利用土地和资源，不同农作物之间的互相作用可以提高利用效率，减少病虫害的发生，增强土壤的生态功能。 3. 套种（Succession planting）：套种是在同一季节内，相继种植两个或多个有不同生长周期的农作物。通过适应不同农作物的生长周期，可以最大限度地利用土地和资源，实现持续的农作物产量。 4. 连作（Continuous cropping）：连作是指在同一块土地上连续种植同一种农作物多年。连作可能会导致土壤病虫害的积累和土壤质量下降，因此通常需要合理安排轮作或其他土壤改良措施来防止土壤退化问题。 综上所述，轮作是按照顺序轮流种植不同农作物，间作是同时种植不同农作物，套种是同一季节内相继种植不同农作物，连作是连续种植同一种农作物多年。不同的种植方式有助于病虫害的控制、土壤肥力的维护和农作物产量的提高。 2、CO2浓度 限制因素： CO2浓度 限制因素：光照强度、温度（外因）、色素、酶的量、酶的活性（内因）等 光合作用强度达最大值 C CO2饱和点： 光合速率达最大时所对应的最小CO2浓度 CO2浓度较低，不进行光合作用 三、影响光合作用强度的环境因素及应用 二氧化碳参与光合作用的暗反应，通过影响暗反应进而影响光合作用。其对光合作用影响的曲线图如下。如图可见在一定范围内，也就是B点对应二氧化碳浓度前，随二氧化碳浓度的增大光合作用强度也加快，因此限制光合作用强度的因素就是CO2浓度；而到达B点时很明显光合作用强度达已经到了最大值，之后不再增加了，而光合作用强度达最大值对应的CO2浓度我们给它取了个名字叫CO2饱和点。那B点之后光合作用强度不再随CO2增加而增加了，说明CO2浓度不再是其强弱的限制因素了，那什么因素的限制了其增长？而主要是：光照强度和温度等。请大家依然把这个图记下去记到104页的空白处。正因为二氧化碳对光合作用有这样的影响，所以农业生产生往往通过合理密植、使植物通风透光、以及增施农家肥来提高二氧化碳浓度，从而增强光合作用强度，弄家肥简单说就是人猪等动物尿液以及粪便。那施加农家肥为什么可以增加二氧化碳浓度呢？土壤中微生物能将农家肥中的有机物进行分解，这个过程就会释放出CO2，同时还能为植株提供相应的矿质元素。接下来我们看看温度对光合作用影响的曲线图。 二氧化碳是光合作用的原料，通过影响暗反应来影响光合效率。大气中的二氧化碳含量是0.03%，当二氧化碳浓度提高到0.1%时，产量可以提高一倍。二氧化碳浓度降低到0.005%时，光合作用不再进行。 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 光合速率＝呼吸速率 对应的D点为CO2饱和点 C点之后光合速率的限制因素： 外因主要为光照强度和温度， 内因为酶的数量和活性 或色素的含量。 B点： C点： D CO2浓度 A B 释放速率 O2 C 吸收速率 O2 1.多施有机肥或农家肥，微生物分解有机物，产生CO2和无机盐，增大CO2浓度,提高光合速率； 2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等； 3.大田中还要注意通风透气。“正其行通其风” 应用： 2、CO2浓度 影响光合作用强度的环境因素及应用 3、温度 (1)原理：温度主要通过影响与光合作用有关的 而影响光合速率（2）曲线分析：B点对应的温度是光合作用的 ，此时光合速率最大，高于或低于此温度，光合速率都会 。(3)应用:冬季,温室栽培白天可 适当 温度,以提高光合速率;晚上可适当 温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。 10 20 30 40 50 光合速率 温度 0 A B C 酶活性 最适温度 降低 提高 降低 4、水 原理： 1.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 2.水分还能影响气孔的 ，影响 进入叶片，间接影响光合作用速率 原料 介质 开闭 CO2 应用：预防干旱(地膜覆盖) 合理灌溉 影响光合作用强度的环境因素及应用 ★ 光合作用直接消耗水量很少，水一般不会直接影响光合作用，而是影响蒸腾作用，影响气孔关闭情况而影响光合作用。缺水导致植物气孔关闭，CO2吸收减少，从而影响暗反应。所以在农业上我们要做到合理灌溉。接下来第五个因素矿质元素对光合作用的影响。 地膜覆盖，是指以农用塑料薄膜覆盖地表的一种措施。具有减轻雨滴打击、防止冲刷与结皮形成的作用；可有效减少土壤水分的蒸发，天旱保墒、雨后提墒，促进作物对水分的吸收和生长发育，提高土壤水分的利用效率；能使土壤保持适宜的温度、湿度，使地温下降慢、持续时间长，利于肥料的腐熟和分解，提高土地肥力。地膜覆盖成本低、使用方便、增产幅度大，是一项既能防止水土流失，又能提高作物产量的常用措施。 [1] 5、矿质元素 酶 ATP NADP+ NADPH 叶绿素 磷脂 的组成元素 ATP NADP+、NADPH 磷脂等 的组成元素 叶绿素的组成元素 应用：合理施肥 浓度过高，根细胞失水，光合速率降低 Mg 矿质元素含量过高光合速率为什么会降低？ 注意： 施肥同时适当浇水 （矿质元素溶解在水中才能被吸收） 影响光合作用强度的环境因素及应用 6、多因子变量对光合速率的影响 (1)这三种研究的自变量分别是什么？ ①光照强度、温度 ②温度、光照强度 ③光照强度、CO2浓度 (2)P点（分叉点）前、Q点（平衡点）后、PQ间限制光合速率的因素分别是？ P点（分叉点）前： Q点（平衡点）后： PQ间： 横坐标所表示的因子 除横坐标.以外的因子（线上因子） 横坐标和线上因子 →规律：横坐标+线上因子 影响光合作用强度的环境因素及应用 影响光合作用强度的环境因素及应用 6、多因子变量对光合速率的影响 (3)以图2为例，请回答以下问题 P点以前：限制因素？ Q点以后：低光强条件下限制因素？ Q点以后：高光强条件下限制因素？ 温度 光照强度等 CO2浓度等 思考： （1）若植物缺Mg，则B如何移动？ （2）已知植物光合和呼吸的最适温度分别为25、30，则温度由25升至30时，对应的A、B、C、D如何移动？ （3）若增大CO2浓度，则A、B、C、D如何移动？ 光合速率曲线中关键点的移动 分析关键点的移动问题，首先要分析关键点的含义，影响因素是什么，然后判断影响因素影响光反应、暗反应还是酶活性等，最后进行综合判断。 右 光照强度 A B 吸收速率 CO2 C 释放速率 CO2 D 呼吸速率 ⑤ O 下 右 左下 左 上 左 右上 右 光合作用总反应式 6CO2 +12H2O 光能 叶绿体 C6H12O6+6H2O+6O2 原　料 条　件 产　　物 怎样才能提高光合作用效率？请同学们讨论。 增加CO2 浓度 增加水分供给 延长光照时间 增加矿质元素 增强光照强度 增加光照面积 提供适宜温度 延长光合作用时间 增加光合作用面积 增加光能利用率 提高光合作用效率 控制光照强弱 控制光质 控制温度 控制CO2供应 控制必需矿质元素供应　 控制H2O供应 提高复种指数（轮作） 温室中补充人工光照 合理密植 间作套种 通风透光 在温室中施有机肥， 使用CO2发生器 阴生植物 阳生植物 提高农作物产量的措施 红光和蓝紫光 适时适量施肥 合理灌溉 保持昼夜温差 $