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

该高中生物学课件聚焦光合作用强度的表示、影响因素及农业应用，以“迪厅灯光促进作物生长”案例导入，通过概念辨析（总光合与净光合关系）、曲线分析（光补偿点/饱和点移动）、实验测定（液滴移动法等）构建学习支架，衔接前后知识。 资料亮点在于情境导入激发兴趣（态度责任），曲线分析与“牛刀小试”题目培养科学思维（建模与逻辑判断），农业实践（间作、轮作）及实验设计（黑白瓶法）强化探究实践，助学生形成生命观念，教师可直接用于课堂提升教学效率。

在犹如迪厅光源下的植物 忽明忽暗交替闪烁的灯光，常常出现在人类歌厅舞厅等娱乐场所之中。不过，这样的“迪厅灯光”还能促进农作物的生长，这是怎么回事？ 一项最新研究发现，在缓慢的脉冲灯光下（类似迪厅的照明）种植作物，可以让使用LED灯的室内农场减少三分之一以上的能源消耗。且研究表明这种方法不会减少农作物的收成。 这就是交替光照对植物光合作用强度的影响。那什么是光合作用强度？如何表示？哪些因素会影响光合作用强度呢？ 第五单元 细胞的能量供应和利用 5.４ 光合作用和能量转换（第三课时） 光合作用原理在农业生产中的应用。 辨析光合作用速率的表示方法。 举例说出影响光合作用强度的因素。 2 1 3 学习目标 PART 1 光合作用强度的表示 目录 PART 2 影响光和作用强度的因素 PART 3 拓展：光呼吸、C3、C4和CAM植物 PART 1 光合作用强度的表示 指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，即光合速率。 单位时间内光合作用 ② 制造或产生有机物（糖类）量 ① 固定CO2的量 ③ 产生O2的量 表示方法 1.概念： O2 CO2 O2 CO2 （可以测得） （可以测得） 光合作用强度 植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。 实际测量到是氧气的释放量和二氧化碳的吸收量。 O2 CO2 O2 CO2 （只呼吸） （光合<呼吸） （光合=呼吸） （光合>呼吸） 光合作用强度的表示 O2 CO2 O2 CO2 O2 CO2 O2 CO2 （光合<呼吸） O2 CO2 CO2 O2 （光合>呼吸） 光合作用强度的表示 光合作用产生的O2 = 光合作用固定（消耗）的CO2 = 释放到空气中的O2 + 呼吸作用消耗的O2 吸收空气中的CO2+呼吸作用产生的CO2 光合作用产生（制造）的有机物 = 有机物的积累量+呼吸消耗的有机物 总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用 光合作用强度的表示 项目 表示方法 净光合速率 呼吸速率(黑暗测量) 总光合速率 O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量 O2吸收量、CO2释放量、有机物消耗量 O2产生量、CO2固定量、有机物制造量 总光合速率：是指植物在光下实际把CO2转化成有机物的量，即在单位时间、叶面积从外界吸收和自身呼吸释放CO2的量。又叫真光合速率 净光合速率：不算呼吸作用放出的CO2量，只算从外界吸收的CO2量，即是在光下测定的CO2的吸收量。也叫表观光合速率 光合作用强度的表示 请判断下列几种表述方法代表哪种光合作用： (1)某植物单位时间内释放10mgO2 ___________________ (2)在5小时内，某植物积累了600mg的有机物 ___________________ (3)某植物共产生了10mgO2 _____________________ (4)某植物1小时，制造了50mg葡萄糖 _____________________ (5)某植物1小时，吸收了10mgCO2 ___________________ (6)某植物合成了50mg葡萄糖 _____________________ (7)叶绿体释放了10mgO2 _____________________ (8)叶绿体每小时吸收了10mgCO2 _____________________ 净光合速率 净光合速率 总（真）光合作用总量 总（真）光合作用总量 净光合速率 总（真）光合作用总量 总（真）光合作用总量 总（真）光合作用总量 牛刀小试 根据坐标曲线判定光合速率 光照强度 牛刀小试 光照强度 0 CO2吸 收 CO2 释 放 A B C D E S2 S1 S3 在图甲中,呼吸作用消耗有机物的量可表示为　 　　,净光合作用量可表示为 ， 光合作用产生有机物的量可表示为 　　 　 (用S1、S2、S3和数学符号表示)  S1+S2 S3+S2 S3-S1 牛刀小试 PART 2 影响光合作用强度的因素 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 气孔开闭情况 ①酶的种类、数量、叶绿素含量 ③遗传特性（阴生、阳生植物） 叶绿素、酶的合成、细胞失水 环境中CO2浓度、叶片气孔导度 内因 外因 ②叶面积指数 ①光照（强度、光质） ⑤矿质元素 ④水分 ②CO2浓度 ③温度 影响 因素 影响光合作用强度的因素 1.光照强度 （1）光照强度影响光合作用的原理是什么？ 【单位：勒克斯（lx）】 影响光合作用强度的因素 E点： BC段：光合作用强度 呼吸作用强度。 B点： AB段：光合作用强度 呼吸作用强度。 A点：光照强度为 ，只进行 。 光合作用强度达到与呼吸作用强度相等时，所对应的光照强度 光补偿点 光饱和点 光合作用强度达到最大时，所对应的最小光照强度 （2）分析 OA段表示呼吸作用强度 （光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长） 0 呼吸作用 ＜ 光补偿点(光合作用=呼吸作用) ＞ 光饱和点 E C点以前限制光合速率的主要因素是？ 光照强度 C点以后限制光合速率的主要因素是？ CO2浓度、温度等 (光照强度达到E点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。 影响光合作用强度的因素 光照强度 0 CO2吸 收 CO2 释 放 A B C D E S2 S1 S3 在图甲中,呼吸作用消耗有机物的量可表示为　 　　,净光合作用量可表示为 ， 光合作用产生有机物的量可表示为 　　 　 (用S1、S2、S3和数学符号表示)  S1+S2 S3+S2 S3-S1 牛刀小试 环境条件改变时光补偿点和光饱和点的移动问题 增大CO2浓度： B点 移 C点 移 左 右 D点 移 右上 植物缺镁时： B点 移 C点 移 右 左 D点 移 左下 影响光合作用强度的因素 曲线中补偿点和饱和点的移动规律 a 补偿点（B）的移动方向： （2）呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时， CO2(或光)补偿点B应右移，反之左移。 （3）阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点（B）向左移动。 （1）呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点B应右移， 反之左移。 影响光合作用强度的因素 左下方 呼吸速率不变，相关条件的改变使光合速率下降时，曲线上的A点不动，其他点(D)向 移动，反之向右上方移动。 影响光合作用强度的因素 b 饱和点（C）的移动方向： 已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是（ ） A.下移、右移、上移 B.下移、左移、下移 C.上移、左移、上移 D.上移、右移、上移 C 牛刀小试 某植物体处于B点所示的状态时，其叶肉细胞内光合作用强度 呼吸作用。 大于 某植物叶肉细胞处于B点所示的状态时，则该植物体光合作用强度 呼吸作用。 小于 影响光合作用强度的因素 植物能否生长的问题 条件：植物的光合作用生产的有机物 呼吸作用消耗的有机物 例：某植物光照下CO2的吸收速率为3.5mg/h，黑暗下CO2的释放速率为3mg/h，每天光照10小时，一昼夜后该植物能否生长？ 光合作用制造的有机物=6.5×10=65 呼吸作用消耗的有机物=3×24=72 一昼夜后该植物无法生长 ＞ 影响光合作用强度的因素 a、 b1点时，叶肉细胞内产生ATP的场所： b、 d点的限制因素： c、 若适当增加CO2浓度，则d点的移动方向： 细胞质基质、线粒体、叶绿体 CO2、温度 右下移 影响光合作用强度的因素 温室大棚一般选 色透明塑料薄膜。 遇到阴雨天时给温室补充光照应当补充 光。 ▶应用 a.温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产； 光照强度 无 红光或蓝紫 影响光合作用强度的因素 ▶应用 b.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 通过‌分行分带‌方式将不同株高、根系深度和生长周期的作物组合种植 从群落的垂直结构、立体农业角度，回答间作的优点： 影响光合作用强度的因素 原因是： a.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。 b.两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光。 （与P选二25，群落的垂直结构联系， P选二32，立体农业联系） 玉米——大豆 轮作 在同一块田地上，按预定的种植计划，轮换种植不同的作物。【连作：在同一块地上长期连年种植一种作物】 玉米，轮作花生 原因是： （1）不同作物吸收土壤中的营养元素的种类、数量及比例各不相同，根系深浅与吸收水肥的能力也各不相同，轮作还可以均衡利用土壤中的矿质元素，有利于土壤肥力的回复。 （2）每种作物都有一些专门为害的病虫杂草，轮作能够改变原有的食物链，防止病虫害； 抑制杂草生长，减轻草害。 影响光合作用强度的因素 延长光合作用时间，通过套作。 套作 在同一块田地上，在前季作物的生育后期， 在其株行间播种或移栽后季作物的种植方式。 玉米套种花生 影响光合作用强度的因素 2015 课标 Ⅰ 卷 29．（9 分）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 135 s，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 67.5 s；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7.5 s；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3.75 ms（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 135 s；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”、“等于”或“低于”）D 组植物合成有机物的量，依据是 ； C 组和 D 组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的 。 拓展——交替光照 2015 课标 Ⅰ 卷 29．（9 分） 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 135 s， 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 67.5 s；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7.5 s；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3.75 ms（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 135 s；光合作用产物的相对含量为 100%。 (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。 2.CO2浓度 (1)原理：CO2影响 反应阶段，制约 的形成。 暗 C3 (2)曲线分析： 光合速率=呼吸速率， CO2补偿点 光合速率达到饱和，此时对应的CO2浓度称为CO2饱和点 A点： B点： A’点： 进行光合作用所需CO2的 浓度 最低 B’点 在图2中哪个点的含义与此相同？ 影响光合作用强度的因素 C点：CO2补偿点 光合速率=呼吸速率 B点 ：进行光合作用所需CO2的最低浓度。 AB：只进行细胞呼吸。 CO2浓度 A B 吸收速率 CO2 C 释放速率 CO2 D E 影响光合作用强度的因素 2.CO2浓度 (2)曲线分析： B点以前限制光合速率的主要因素是？ 光照强度、温度、酶的数量等 B点以后限制光合速率的主要因素是？ CO2浓度 当植物缺Mg时，A点、B点如何移动? A点右移、B点左下移 影响光合作用强度的因素 2.CO2浓度 大田中通风，提供较多的CO2，提高光合作用强度，使作物增产。正其行，通其风 温室中增施有机肥，以增大CO2浓度。 温室栽培农作物可以放置CO2发生器等；与鸡舍相邻等。 ▶应用 影响光合作用强度的因素 3.温度 （1）原理：温度通过影响 影响光合作用。 酶的活性 分析： AB段 在B点之前，随温度升高，光合速率 B点 酶的 温度，光合速率最大 BC段 随着温度升高， 下降，光合速率减小 D点 相等 增大 最适 酶的活性 光合速率与呼吸速率 影响光合作用强度的因素 3.温度 “午休”现象 盛夏的中午，温度高，为防止水分散失，气孔大多关闭， 植物因为缺少CO2而光合作用强度下降。 农作物增产措施 a. 适时播种: b. 温室栽培： 晴天： 连续阴雨天： 增加昼夜温差 白天和晚上均降温 影响光合作用强度的因素 ▶应用 4.水分 及时、合理灌溉 水是光合作用的 ，缺水直接影响光合作用；水是体内各种化学反应的 。 缺水又会导致叶片 关闭，限制 进入叶片，使二氧化碳的固定受到限制，影响光合作用。 缺水 气孔关闭 限制CO2进入叶片 光合作用受影响 原料 介质 气孔 CO2 ▶应用 影响光合作用强度的因素 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。 A B D C E 时间 光 合 作 用 速 率 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 影响光合作用强度的因素 5.矿质元素 （1）原理： N： P： Mg： K： 合成光合酶、NADPH、ATP、色素等 叶绿体膜、NADPH和ATP的重要组分 叶绿素的重要组分 促进光合产物向贮藏器官运输 (2)曲线分析： A点后曲线下降原因： 矿质元素过多、土壤溶液浓度过高，植物渗透失水萎蔫。 适时、适量地增施肥料。 ▶应用 影响光合作用强度的因素 6.植物自身的遗传特性 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 光照强度 CO2 吸 收 量 CO2 释 放 量 O 阴生植物 阳生植物 光补偿点： 光饱和点： 呼吸强度： 阳生植物>阴生植物 阳生植物>阴生植物 阳生植物>阴生植物 应用：间作套种 影响光合作用强度的因素 （1）植物种类 （2）叶面积指数 </m> 段：随叶面积指数的增大，光合作用实际量不断 ，A点为光合作用的 。超过A点，由于叶的遮挡，光合作用实际量 。 <m></m> 段：在一定范围内，干物质量随叶面积指数增加而 。B点以后随叶面积指数增大而 。 E点：表示光合作用实际量与呼吸量 ， 干物质积累量为 。 增大 饱和点 不再增大 增加 减少 相等 零 （单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数) 应用：适当摘除林冠下层叶；合理密植，增加光合面积 影响光合作用强度的因素 （3）植物叶片的叶龄、 叶绿素含量及酶 影响光合作用强度的因素 活性 性 活 a 高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的 上， 该物质主要捕获可见光中的 。 b 植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示，由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均 。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是 类囊体薄膜 蓝紫光和红光 增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加， 故群体干物质积累速率降低 （4）光合作用产物积累对光合作用强度的影响 影响光合作用强度的因素 光合产物（蔗糖）从叶片中输出的速率会影响叶片的光合速率。 光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因有∶ ①反馈抑制。例如蔗糖的积累会反馈抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶的活性，使细胞质以及叶绿体中磷酸丙糖含量增加，从而影响CO2的固定; ②淀粉粒的影响。叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而直接阻碍光合膜对光的吸收。 （4）光合作用产物积累对光合作用强度的影响 影响光合作用强度的因素 叶片的有机物输出越多，其光合速率越快。若将一株植物的果实去除，则去除的果实越多，其光合速率________， 两片相邻的叶片，若一片遮光，则另一片叶子的光合速率会________。 越慢 增强 影响光合作用强度的因素 农业生产实践 延长光照时间，增加了光能的利用率； 充分利用空间，延长了后季作物的生长期。 地上部分：垂直分布提高了对光能的利用率 地下部分：根系深浅搭配，合理的利用了 不同层次土壤的水分和无机盐 CO2吸收 CO2释放 时间 24 0 A C D E F G H I J c f i j g e d a h B b 自然环境中一昼夜植物CO2吸收速率的变化曲线 什么时候开始进行光合作用？什么时候停止？ 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 [分析]：一昼夜该植物有无干重的积累？ [分析]：图中各点及线段含义 ①AB段：___________________________ 无光照，植物只进行呼吸作用 ②BC段：______________________ 温度降低，呼吸作用减弱 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 ③CD段： [分析]：图中各点及线段含义 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 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 ④D点：_______________________________________ ⑤DH段：_________________________________________ 随光照增强，光合作用强度＝呼吸作用强度 光照继续增强，光合作用强度>呼吸作用强度 [分析]：图中各点及线段含义 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 [分析]：图中各点及线段含义 ⑥FG段：____________________ ⑦H点： 表示“光合午休”现象 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 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 [分析]：图中各点及线段含义 ⑧HI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 密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线 [分析]：图中各点及线段含义 1、液滴移动法 (1)实验装置 测定光合速率 1、液滴移动法 (1)实验装置 (2)原理分析 测定净光合速率 a.烧杯中放置NaHCO3的目的？ b.给予足够光照处理，且温度适宜 c.水滴的移动代表什么？ 测定光合速率 作为CO2缓冲液，用于保证容器内CO2浓度恒定， 满足光合作用需求 1、液滴移动法 (1)实验装置 (2)原理分析 测定净光合速率 测定呼吸速率 a.烧杯中适宜浓度NaOH溶液的作用是？ b.玻璃钟罩还需要怎么处理？目的是？ c.置于适宜温度环境中 d.液滴向左移动代表什么？ 测定光合速率 e.为了排除气压、温度变化的影响，该怎么操作？ 白瓶 有光照组 黑瓶 无光照组 1、液滴移动法 2、黑白瓶法 既能进行光合作用 又能进行细胞呼吸 只进行细胞呼吸 细胞呼吸 强度 净光合作用 强度 测定光合速率 1、液滴移动法 2、黑白瓶法 设初始值为x,白瓶现有量为M白,黑瓶现有量为M黑,则:总光合量=？ 【解析】 净光合量 = M白 - x 呼吸量 = x - M黑 总光合量 = 净光合量 + 呼吸量 =（M白 - x） + （x - M黑） = M白 - M黑 ①若有初始值，可推出呼吸量和净光合量 提醒 测定光合速率 通常，对于一个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算生态系统中浮游植物的总初级生产量（生产者所制造的有机物总量）。 若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量（A）；另两份分别装入不透光（甲）和透光（乙）的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量（B）和乙瓶中的O2含量（C）。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，回答下列问题： 本实验中 C与A的差值表示这段时间内___________________________________； C与B的差值表示这段时间内___________________________________； A与B的差值表示这段时间内___________________________________。 生产者净光合作用的放氧量 生产者光合作用的总放氧量 生产者呼吸作用的耗氧量 牛刀小试 1、液滴移动法 2、黑白瓶法 3、半叶法 将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，综合两者可计算出真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需切断左右叶片间的联系，以防止有机物的运输。计算可参考黑白瓶法：总光合量 = MB - MA 测定光合速率 1. 在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（　　　） A. 红光，ATP下降 B. 红光，未被还原的C3上升 C. 绿光，NADPH下降 D. 绿光，C5上升 C 牛刀小试 64 2. 图示适宜条件下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是（　　　） 　　A. CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用 　　B. 适当增加光照强度，a点将左移 　　C. CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等 　　D. 甲植物体内NADPH的含量在CO2浓度为b时比在a时高 B 牛刀小试 65 3.(2021·北京，3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( ) A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近 B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等 C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能 D.HT植株表现出对高温环境的适应性 B 牛刀小试 66 4.(2021·广东，15)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图1所示)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图2所示)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是( ) A.t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强 增加而增加时的光照强度) B.t1比t2具有更低的光补偿点 (光合吸收CO2与呼吸 释放CO2等量时的光照强度) C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 D 牛刀小试 67 5.下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答： 5 10 15 20 25 30 35 5 10 20 15 光照强度（Klx） 25 CO2吸收量 mg/dm2·h b c d -5 a ⑴该植物的呼吸速率为每小时释放CO2___mg/dm2。 ⑵b点表示： ⑶若该植物叶面积为10dm2，在光照强度 为25Klx条件下光照1小时，则该植物进行光合作用时叶绿体吸收CO2 ____mg。　　 ⑷若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长？为什么？　 5 光合作用与呼吸作用速率相等 250 不能正常生长。白天光照强度为b时，无有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。 小试牛刀 68 6. 如图表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，其他条件不变且适宜的情况下，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，下列有关说法错误的是（　　　） B A.光照强度由a到b时， 叶肉细胞净光合速率增加 B.光照强度为b时， 光合速率等于呼吸速率 C.若光照强度长期为c， 该绿色植物不能正常生长 D.光照强度为d时， 单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2 光照强度 CO2释放量和O2产生总量 牛刀小试 69 CO2释放量 a b c d 6 3 0 0 O2产生总量 a b c d 0 3 6 8 PART 3 拓展：光呼吸、C3、C4和 CAM植物 1.光呼吸的发现 1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发” 光呼吸 1.光呼吸的发现 （1）A表示光下净光合速率。 （2）B和C表示光下时植物呼吸速率。 （3）B表示无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率。 （4）C表示只有光下才有的呼吸速率。 即光呼吸现象。 光呼吸 2.卡尔文循环与光呼吸 光照强度增强 ↓ 产生的O2增多 ↓ 光呼吸增强 光呼吸 3.光呼吸的意义 防止强光对叶绿体的破坏 强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和还原氢，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和还原力，从而减轻对叶绿体的伤害。同时可以产生二氧化碳，为暗反应提供原料。 当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。 光呼吸 4.光呼吸的危害 （1）如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。 （2）光呼吸过程中消耗了ATP和还原氢，即造成了能量的损耗。 光呼吸 自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种类型。 C3、C4和CAM植物 C3途径，也称卡尔文循环[固定CO2的初产物是三碳化合物(C3)]，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有 大麦、小麦、大豆、水稻、马铃薯等。 C3途径 [固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)]研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图1)。 C4途径 PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍，所以C4植物能利用叶肉细胞间隙含量很低的CO2进行光合作用， 反应的空间分离导致维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞增加10倍，从而确保在CO2受限的条件下进行高效地碳固定。C4植物通常生长在强光环境中，光合作用速率在所有植物中最高，如玉米、甘蔗、高粱等。且C4植物无“光合午休的情况”。 C4途径 C3植物与C4植物对CO2浓度的响应 （1）C4植物CO2补偿点低， 几乎接近0。 （2）C4植物CO2饱和点低，说明C4植物具有有效的CO2浓缩机制。 （3）C3植物CO2饱和点高，因为RuBP羧化酶固定CO2能力弱。 C4途径 C4植物具有耐高温、耐强光、耐干旱的能力。 原因是：PEP羧化酶与CO2亲和力大且不与O2亲和，它提高了C4植物固定CO2的能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 C4途径 在CAM植物中，碳捕获和固定的反应在时间上是分离的。首先，在晚上(此时蒸腾速率低)捕获CO2，然后转变成苹果酸存储在液泡中。到了白天，气孔关闭，苹果酸脱羧，使得叶绿体中Rubisco周围CO2浓度升高。大量的苹果酸存储需要更大的液泡和细胞，因此CAM植物一般具有肉质的茎叶。常见的CAM植物有仙人掌、芦荟、龙舌兰、长药景天、菠萝等。 CAM途径 谢谢观看 $