5.4光合作用的原理和应用（第3课时）课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

光合作用总反应式： CO2 + H2O 光能 叶绿体 (CH2O)+O2 光反应： 暗反应： 水的光解： ATP的合成： NADPH的合成： 2H2O O2 +4H+ + 4e- 光 色素 NADP+ + H+ + 2e- NADPH 酶 ADP + Pi + 能量（光能） ATP 酶 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： 2C3 酶 NADPH、ATP （CH2O）+C5 2 第4节 光合作用与能量转化（第三课时）　 2 第5章 细胞的能量供应与利用 ▲光合作用的影响因素及应用 (3)意义：直接关系 ，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。 (1)概念：简单地说，就是指植物在 内通过光合作用__________ 。 单位时间 制造糖类的数量 农作物的产量 （2）表示方法 固定CO2的量 制造或产生有机物（糖类）量 产生O2的量 单位时间内光合作用 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 1.光合作用的强度 光合作用越强，单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多 2.实验的变量 探究.实践—— 探究光照强度对光合作用强度的影响 1.实验原理 叶片含有空气，上浮 叶片下沉 O2充满细胞间隙，叶片上浮 抽气 光合作用 产生O2 自变量： 光照强度 因变量： 光合作用强度 单位时间内小圆形叶片浮起的数量。 利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。 如何控制？ 如何检测？ ①叶片大小和数量 数量相等、生长状况和大小相同 ②NaHCO3溶液 无变量： 等量、相同浓度 3.材料用具 打孔器、注射器、5W LED台灯、米尺、烧杯、绿叶 探究.实践—— 探究光照强度对光合作用强度的影响 ①打孔：取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片，打孔时避开大叶脉。 ②排气:将圆形小叶片置于注射器内，用手指堵住注射器前端小孔拉动活塞，使叶片内气体逸出 探究.实践—— 探究光照强度对光合作用强度的影响 4.实验步骤 不含有叶绿体 抽出空气后，细胞间隙充满了水，叶片下沉 光照后叶片进行光合作用释放了O2，细胞间隙充满气体，叶片上浮 ③沉水:将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底 ④分组：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液） 防止光照干扰实验结果 探究.实践—— 探究光照强度对光合作用强度的影响 4.实验步骤 为光合作用提供原料CO2 浓度过高，会导致叶肉细胞失水过多，影响细胞代谢，光合速率下降 强光 中等光 弱光 注：LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰），分别用不同光照强度（调节光源与烧杯的距离）去照射叶片。 吸收光的热量，避免温度的变化对实验结果造成干扰。 盛水玻璃柱： ⑤光照：分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中并调整40W台灯 距离（10、 20、 30cm） 探究.实践—— 探究光照强度对光合作用强度的影响 4.实验步骤 设置方法：调节台灯与实验材料之间的距离 在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。 探究.实践—— 探究光照强度对光合作用强度的影响 ⑥观察并记录结果 项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量 1 10片 20 mL 强 多 2 10片 20 mL 中 中 3 10片 20 mL 弱 少 同一时间小圆形叶片浮起的数量。 （或上浮相同数量的小圆形叶片所用时间。） 5.实验结论 利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？ 提示：CO2浓度（不同质量分数的NaHCO3溶液）、 温度（水浴保温）、光质（不同颜色的彩色灯泡） 在各烧杯中加入不同浓度的NaHCO3溶液，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。 6.拓展 10 [辨正误] (1)探究实验中，圆形小叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了CO2。( ) 提示：原因是叶片通过光合作用产生了O2。 (2)光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。( ) (3)光照强度影响光合作用但光质不影响。( ) 提示：光照强度和光质均会影响光合作用。 × √ × 一、探究光照强度对光合作用强度的影响实验 自主梳理 目录 2.(2024·河南名校联盟)下图为“探究影响植物光合速率的原因”实验装置图，关于该图，下列说法正确的是(　　) A.用盛水玻璃柱吸收灯光热量是为了控制无关变量 B.向光源方向移动反应瓶，水银柱的高度将会升高 C.反应瓶中NaHCO3溶液的作用只是为光合作用提供原料 D.该实验装置测出的植物光合速率为总光合速率 A 合作探究 目录 一、探究光照强度对光合作用强度的影响实验 光质 光照强度 酶 色素 温度 矿质元素 CO2 + H2O 光能 叶绿体 （CH2O）+ O2 气孔开闭情况、环境中CO2浓度 水分 光 酶的种类、数量 色素的种类和含量 光照强度（光反应） CO2浓度 矿质元素（N、Mg） 水分 内因 外因 影响 因素 温度（酶） 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 气孔开闭情况 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 影响 因素 （N、Mg） （酶） 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1.影响光合作用的因素 (1)曲线描述 在 ，光合速率随光照强度的增强而加快 (2)影响光合作用的速率 D点之前限制光合作用的因素是: . D点之后限制因素： 。 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1.光照强度对光合速率的影响 一定范围内 光照强度 CO2浓度、温度等 【单位：勒克斯（lx）】 (3)点的描述 ①A点：光照强度为 ，只进行 。 ②B点：光合作用强度 呼吸作用强度，为光补偿点。 ③D点：最大光合作用速率 ④C点：是光合作用达到 值时所需要的最小光照强度， 即光饱和点。 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1.光照强度对光合速率的影响 最大 0 细胞呼吸 等于 细胞呼吸CO2释放量 光补偿点 光饱和点 AB段： BD段： 光合＜呼吸 光合＞呼吸 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1.光照强度对光合速率的影响 (4)气体转移方向 ①A点： 。 ②B点： . ③AB段： .④BD段： . 细胞呼吸CO2释放量 ef cd c d e f a b c d CO2吸收量： a 净光合 CO2固定量： a+d 总光合 d 呼吸 (5)、总光合=净光合+呼吸 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1.光照强度对光合速率的影响 净光合速率＝总光合速率—呼吸速率。 净光合 总光合 呼吸 光合作用产生的O2=释放到空气中的O2+呼吸作用消耗的O2 光合作用固定的CO2=吸收空气中的CO2+呼吸作用产生的CO2 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 → 实际观测的 呼吸作用O2的消耗量 O2的释放量 CO2的吸收量 呼吸作用CO2的产生量 ← CO2的总固定量 O2的总产生量 净(表观)光合作用速率 净（表观）光合速率=真正（总）光合速率 － 呼吸作用速率 制造有机物的量 固定CO2量 产生O2的量 消耗有机物的量 黑暗下CO2的释放量 黑暗下O2的吸收量 = = = － － － ①对象：叶绿体：直接为总光合速率。 CO2 O2 测得有机物积累量 测得 CO2吸收量 测得O2的释放量 （CH2O） ②对象：植株、叶片、细胞： 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 辨析总光合、净光合、呼吸的关系 提问：如何测定总光合？ 20 1、表述 2、含义 净光合＞0： 净光合 =0： 净光合＜0： 正常生长（有机物积累） 不能生长，能存活 不能生长，长时间将死亡 CO2固定量 CO2吸收量 O2产生量 O2释放量 (CH2O)制造量 (CH2O)积累量 净 总 净 总 净 总 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 辨析总光合、净光合、呼吸的关系 净（表观）光合速率=真正（总）光合速率 － 呼吸作用速率 1.思考:植物体在B点时，那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） 当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞V光合>V呼吸。 大于 （叶肉细胞光合作用） （叶肉细胞呼吸+其他细胞呼吸） = 总结： 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 辨析总光合、净光合、呼吸的关系 22 光照强度 0 CO2吸收 CO2释放 A B C D E S2 S1 S3 思考2：在图中，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 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1.光照强度对光合速率的影响 23 A： 下移 B： 右移 C： 左移 D： 左下移 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1.影响光合作用的因素 (5)点移动规律 若光合最适温度是25℃，呼吸最适温度30℃， 从25℃升到30℃ A B 0 阳生植物 阴生植物 C CO2吸收速率 CO2释放速率 阳生植物的光补偿点和光饱和点都大于阴生植物。 光照强度 阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。 阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。 应用：合理密植，间作套种，提高光能利用率 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 (6)阳生植物和阴生植物的光合作用比较（内因） 与阳生植物相比： 阴生植物的呼吸作用较弱、对光的利用能力也不强 ①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 ②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。 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。 玉米——大豆 (7)光照强度的应用 26 红光>蓝紫光>白光 >绿光 虽然四种光合色素都能吸收蓝紫光， 但它是短波，没有红光容易吸收。 让相同强度的日光照射 ①大棚颜色 白色透明>红色>蓝紫色>绿色 ②用相同强度光源照射（灯泡） 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 2.光质对光合速率的影响 AB： B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 光合作用速率＝呼吸作用速率 为CO2饱和点 C点： D点： 应用： 1.多施有机肥或农家肥；2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等； 3.“正其行，通其风”大田中还要注意通风透气。 注意：分解者将有机肥分解为二氧化碳和无机盐才能被植物吸收。 E点之后光合速率的限制因素：主要为光照强度和温度。 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 3.CO2浓度对光合速率的影响 CO2浓度 A B CO2吸收 C CO2释放 D E 只进行细胞呼吸。 3.CO2浓度对光合速率的影响 A点： B和B′点： A′点： 表示光合作用速率=细胞呼吸速率时的CO2浓度， 表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。 都表示CO2饱和点 即CO2补偿点。 29 (1)：温度通过影响 影响光合作用。 曲线分析: 酶的活性 (2):影响 开闭 应用：1.适时播种 2.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温。 3.植物“午休”现象（气孔关闭） 最适温度下植物光合作用最大。 温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低。 气孔 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 4.温度对光合速率的影响 降低呼吸速率 提高光合速率 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 5.水对光合速率的影响 应用：合理浇灌、预防干旱 ①水是光合作用的原料 ②水是体内各种化学反应的介质 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曲线中间E处光合作用强度 暂时降低，是因为温度高， 蒸腾作用过强，气孔关闭， 影响了 的供应。 CO2 ③缺水→气孔关闭→限制CO2进入叶片→光合作用受影响 应用：合理施肥 ①在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可______光合作用速率， 但当超过一定浓度后，植物光合作用速率 。 提高 下降 ②土壤中矿质元素溶液浓度过高，植物光合作用速率下降的原因可能是: 。 浓度过高，根细胞失水，光合速率降低 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 6.矿质元素 N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P： 类囊体膜、NADP+和ATP的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 注意：施肥同时适当浇水（矿质元素溶解在水中才能被吸收） P点前：限制光合速率的因素： 所表示的因素，(曲线重合） Q 点：限制光合作用的因素： 各曲线表示的因子 横坐标 限制因素： P点前： 光照强度 温度 光照强度 Q 点： 温度 CO2浓度 光照强度 7.多因素对光合速率的影响 代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 ；反之，A点 。 1.A点 下移 上移 2.B点与C点的变化 自变量 B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大光照强度(或CO2浓度) 适当减小光照强度(或CO2浓度) 土壤缺Mg2＋ 左移 左移 左移 右移 右移 右移 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 移动；反之，移动方向相反。 右上方 2.点移动规律 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 A： 下移 B： 右移 C： 左移 D： 左下移 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 (1)练习 若光合最适温度是25℃，呼吸最适温度30℃， 从25℃升到30℃ 2.点移动规律 内部因素： 色素的数量、酶的数量、酶的活性、叶龄、叶面积指数、植物种类、有机物的输出情况等 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 1、叶龄 活性 性 活 B 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 2、有机物的输出情况 内部因素： 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 37 二、光合作用强度的影响因素曲线分析 3、叶面积指数 内部因素： 下降 $