5.4 光合作用及能量转化 （第2课时）学案 2025—2026学年高一上学期生物人教版必修1

第五章（第4节） 光合作用（二）生物课堂导学提纲 编号：017 编制：小邢老师 日期：2026年3月 班级： 姓名： 小组： 【知识清单】1、光合作用的影响因素及应用 2、代谢综合类 【重点难点】1、光合作用的影响因素 2、代谢综合类 【高频考点】1、光合作用的影响因素 2、代谢综合类 【导学流程】 一、光合强度（光合速率） 1、概 念：植物在 内通过光合作用制造 的数量。 2、表示方法：用一定时间内 、 、 。 注：在影响因素的作用下，使光合作用时快时慢，用物理量表示，叫光合强度。 影响因素对光合作用的影响 二、单因子变量对光合作用的影响 1、内部因素 （1）与植物自身的遗传特性(如植物品种不同)有关。以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。 （2）植物叶片的叶龄、叶面积指数、叶绿素含量及酶等也会影响光合作用，如图所示。 2、外部环境因素 （1）光照强度 ①原理：光照强度通过影响植物的 反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度 ，产生的 NADPH 和 ATP增多，使暗反应中C3 还原过程加快，从而使光合作用产物增加。 ②曲线分析 Ⅰ、A点：光照强度为0,此时只进行 。 Ⅱ、AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2 释放量逐渐 。 Ⅲ、B点：为光补偿点，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。 Ⅳ、BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到 C点后不再增强。 Ⅴ、C点：为光饱和点，限制 C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性等，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。 ③应用：温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产；阴生植物的光补偿点和光饱和点较比阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。 （2）CO2 浓度 ①原理：CO2 影响 反应阶段，制约 的形成。 ②曲线分析 图1中 A 点表示 CO2 补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2 浓度， 图2中 A'点表示进行光合作用所需CO2 的最低浓度。 B点和B'点都表示CO2 饱和点。 ③应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等增大 CO2 浓度，提高光合速率。 （3） 温度 ①原理：温度通过影响 影响光合作用。 ②曲线分析： AB段：在 B点之前，随着温度升高，光合速率 。 B 点：酶的 温度，光合速率最大。 BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率 ，50 ℃左右光合速率几乎为零。 ③应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当 温室内 温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 （4）水分 ①原理：水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的 ，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响 CO2 进入植物体内。 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，部分气孔关闭，影响了 的供应。 （5）矿质元素 ①原理：N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响 的合成，从而影响光合作用。 ②应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量的增施肥料，可以提高农作物的光合效率。 3、 多因子变量对光合作用的影响 光合作用与有氧呼吸的综合问题 四、光合作用与有氧呼吸 1、物质转化关系： 2、 异 同 点： 3、相关计算： 真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 有机物： CO2： O2： （1）曲线模型： ①分析： A 点：光照强度为 ，只进行 。 从外界吸收O2，向外界排出 CO2 AB段：随光照强度增强，光合作用强度 ，但仍比 强度弱。 从外界吸收O2，向外界排出 CO2 B 点：光合作用强度 呼吸作用强度，而此时的光照强度为 点。 与外界不发生气体交换 BD段：光合作用强度随光照强度的增强而 ，而且光合作用强度呼吸作用强度 C 点：光合作用强度达到 时所需要的 光照强度，即 点。 DE段：光合作用强度达到饱和，不再随光照强度增大而 。 ②限制因素：AD段主要限制因素： 。DE 段主要限制因素：外因有 等；内 因有 等。 4、 实验：测定呼吸作用和光合作用 1、方法1 测定装置中气体体积变化 （1） 装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时 NaOH 溶液可吸收容器中的CO2； 在测净光合速率时NaHCO3 溶液可提供CO2，保证了容器内 CO2 浓度的恒定。 （2）测定原理： ①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸，由于 NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的 CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的 O2 吸收速率，可代表呼吸速率。 ②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸，由于 NaHCO3 溶液保证了容器内 CO2 浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的 O2 释放速率，可代表净光合速率。 ③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。 （3）测定方法 ①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 ②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 ③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。 （4）物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 2、方法2 “半叶法”测定光合作用有机物的产生量 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呼吸作用强度； 曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值。 最后计算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对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。 3、方法3 “黑白瓶法”测定溶氧量的变化 黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用； 而白瓶既能进行光合作用又能进行呼吸作用，所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为呼吸作用强度值，用 白瓶(有光照的一组)测得的为净光合作用强度值。 综合两者即可得到真正光合作用强度值。 4、方法4 叶圆片称重法———测定有机物的变化量本方法通过测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。 净光合速率=(z-y)/2S； 呼吸速率=(x-y)/2S；总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。 5、方法5 叶圆片上浮法———定性检测 O2 释放速率 本方法利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气，充以水分，使叶片沉于水中；在光合作用过程中，植物吸收 CO2 放出 O2，由于 O2 在水中的溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用强度的大小。 6、方法6 间隔光照法———比较有机物的合成量 光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物 ATP和 NADPH不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的NADPH 和 ATP不能及时被暗反应消耗,暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，光照、黑暗交替进行条件下制造的有机物相对多。 五、光合作用与细胞呼吸综合应用（选学） 1、自然环境中(夏季)一昼夜植物 CO2 吸收量与 CO2 释放量变化曲线 （1）曲线的各点含义及形成原因分析 ①a点：凌晨3时-4时,温度降低, ,CO2 释放减少。 ②b点：上午6时左右,太阳出来,开始进行光合作用。 ③bc段：光合作用强度 呼吸作用强度。 ④c点：上午7时左右,光合作用强度 呼吸作用强度。 ⑤ce段：光合作用强度大于呼吸作用强度。 ⑥d点：温度过高,部分 ,出现“光合午休”现象。 ⑦e点：下午6时左右,光合作用强度等于呼吸作用强度。 ⑧ef段：光合作用强度小于呼吸作用强度。 ⑨fg段：太阳落山,停止光合作用,只进行呼吸作用。 （2）绿色植物一昼夜内有机物的“制造”“消耗”与“积累” 2、密闭容器内一昼夜 CO2 浓度变化曲线 （1）模型 AB段：无光照，植物 BC段：温度降低，呼吸作用减弱 CD段：C点后，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 D 点：光合作用强度 呼吸作用强度 DH段：光合作用强度>呼吸作用强度。其中 FG 段表示“ ”现象 H 点：光合作用强度=呼吸作用强度,有机物积累 HI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 【注意事项】 1、 关于环境因素影响光合速率的两点提醒 （1） 温度改变对光合作用的影响 当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。 （2） CO2浓度对光合作用的影响 CO2 浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。 2、 坐标曲线上限制因变量变化的因素分析 （1）单曲线分析：曲线上升段或下降段的限制因素，主要是横轴对应的变量(自变量)；曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。 （2）多曲线分析 ①在拐点之前,限制光合作用强度的因素应为横坐标所表示的因素，随其不断加强，光合作用强度不断提高。 ②在拐点之后，横坐标所表示的因素不再是影响光合作用强度的因素，要想提高光合作用强度，可采取适当提高图示中的其他因素的方法。 3、 巧据小室内 CO2（或 O2）的“初测值”与“末测值”确认植物是否生长（注意:植株≠ 叶肉细胞）密 闭小室中气体变化是整棵植株（绿色、非绿色部位）光合与呼吸作用综合影响的结果。 4、 光（CO2）补偿点与光（CO2）饱和点及其移动问题 （1）光（CO2）补偿点的移动 ①呼吸速率增加,其他条件不变时,光（CO2）补偿点应 ，反之 。 ②呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光（CO2）补偿点应右移,反之左移。 （2）光（CO2）饱和点的移动：相关条件的改变，使光合速率时，光（CO2）饱和点 C点应右移(C'点右上移)，反之左移(C'点左下移)。 （3）阴生植物与阳生植物相比,光（CO2）补偿点和饱和点都应移动。 4、植物“三率”的含义、关系及判定 （1）微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系 （2）常考曲线分析 以“测定的 CO2 吸收量与释放量”为指标： 【当堂检测】 1、 右图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2 净吸收速率与 CO2 浓度的关系。下列分析正确的是（ ） 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、乙光合作用强度随 CO2 浓度的增大而不断增强 2、如图所示为研究光照强度和 CO2 浓度对某植物光合作用强度的影响。下列有关叙述错误的是（ ） A.曲线a→b点，叶绿体中 C3 浓度降低 B.曲线b→d点，叶绿体中 C5 浓度升高 C.曲线a→b点，叶绿体中 C5 生成速率降低 D.d点时，限制光合作用强度的环境因素可能有 CO2 浓度和温度等 3、下列有关水稻叶肉细胞内 NADH 和 NADPH 的叙述,正确的是 （ ） A.有氧条件下,NADH 在细胞质基质中产生，在线粒体中被消耗 B.无氧条件下，NADH 在细胞质基质中产生，但不被消耗 C.光合作用中产生的 NADPH 将从类囊体薄膜转移到叶绿体基质中为 CO2 的固定供氢 D.细胞呼吸过程中产生的 NADH 与氧结合形成水分子，释放大量能量 4、右图的纵坐标表示某种植物 O2 吸收相对速率的变化(非适宜条件下)，下列说法不正确的是（ ） A.可以判断d点开始进行光合作用 B.降低土壤中的 Mg2+ 浓度，一段时间后d点将向右移 C.提高大气中的 CO2 浓度，e点将向右下移 D.该植物呼吸作用消耗 O2 的相对速率是4 【课堂反思】 学科网（北京）股份有限公司 $