5.4 光合作用与能量转化课件-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第4节 光合作用与能量转化 第5章 细胞的能量供应和利用 一、捕获光能的色素和结构 S z L w h S z L w h S z L w h 问题·探讨 植物在人工精密控制光照、温度、CO2浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。 讨论 1.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？ ①用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成减产。 ②人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。 2.为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度条件？ 影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。CO2浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。 S z L w h S z L w h 光合作用是唯一能够捕获和转化光能的生物学途径 有些蔬菜大棚内悬挂红色、蓝色或白色的灯管，并且白天也开灯 问题·探讨 S z L w h S z L w h 捕获光能的色素 一 正常的绿色玉米幼苗可以生长。 白化玉米幼苗，待种子中储存的养分耗尽就会死去。 叶片中的色素与光能的捕获有关 考点一 S z L w h S z L w h 捕获光能的色素 一 提取色素要注意什么？ 1. 破碎细胞及叶绿体，使色素充分释放。 2. 保证色素的结构和活性不被破坏。 3. 使色素溶解于试剂中。 考点一 S z L w h S z L w h （一）实验：绿叶中色素的提取和分离 1.实验原理 色素不溶于水，易溶于有机溶剂无水乙醇中，所以可用无水乙醇提取色素。 不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。 纸层析法 分离方法： 提取原理 分离原理 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 2. 实验步骤 : 称取5g新鲜绿叶，剪去主叶脉，剪碎 将研磨液迅速倒入玻璃漏斗进行过滤 （漏斗基部放置单层尼龙布）。 将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 防止无水乙醇挥发 ：有助于研磨充分 ：防止研磨中色素被破坏 ：溶解色素 二氧化硅 碳酸钙 无水乙醇 取材 研磨 过滤 收集 提取色素 1 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 将干燥的定性滤纸剪成宽度略小于试管直径、长度略小于试管长度的滤纸条，再将一端剪去两角，并在距这一端底部1cm处用铅笔画一条细的横线。 剪角的目的： 制作滤纸条 2 防止色素在滤纸条边缘扩散太快，使色素带扩散均匀。 画铅笔细线 铅笔线 1cm 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀划出一条细线。 滤液细线 要求： 待滤液干后，重复1-2次。 积累更多色素，使分离出的色素带清晰。 否则，色素带不平整，发生重叠。 画滤液细线 3 细、直、齐 目的： 捕获光能的色素 一 (也可将滤液倒入培养皿，再用盖玻片蘸取滤液，在横线处按压出均匀地细线) 考点一 S z L w h S z L w h 层析液不能触及滤液细线 纸层析法 否则滤液中的色素会被层析液溶解,而不能在滤纸上扩散。 分离色素 4 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b （橙黄色） （黄色） （蓝绿色） （黄绿色） ★溶解度大，扩散速度快 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 色素种类 色素颜色 色素含量 溶解度 扩散速度 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 4 最少 1 最多 2 较多 3 较少 4 最低 1 最高 2 较高 3 较低 4 1 2 3 3. 实验结果 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 胡 黄 a b （橙） （黄） （蓝） （黄） 【最快】 【最多】 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 4. 绿叶中色素的种类 类胡萝卜素 （约占1 /4） （约占3 /4） 叶绿素 绿叶中的色素 胡萝卜素 叶黄素 （橙黄色） （黄色） 叶绿素a 叶绿素b (蓝绿色) (黄绿色) 特点： 不稳定，合成需要光、镁、酶 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 5. 实验的异常现象分析 S z L w h S z L w h S z L w h 光合作用利用的是光能，那是不是所有的光能都能被利用呢？ 光是一种电磁波，有不同的波长，靠光波进行传递。我们眼睛能看到的称为可见光，其波长为400-760nm。 光合作用所利用的光都是可见光。 阳光(白光)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，即可见光谱，它们分别是：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。 考点一 S z L w h S z L w h 小实验 在色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，就可得到色素溶液的吸收光谱。 对照组 实验组 光合作用利用的是光能，那是不是所有的光能都能被利用呢？ 由图可知，光合色素主要吸收红光和蓝紫光。 考点一 S z L w h S z L w h 叶 绿 色 b 400 500 600 700 波长/nm 叶 绿 素 a 叶 绿 素 b 类胡萝卜素 叶绿体色素的吸收光谱图 叶绿素主要吸收 类胡萝卜素主要吸收 5.结论： 色素的功 能： 吸收、传递和转化光能 蓝紫光和红光 蓝紫光 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 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？ 与生活的联系 无色透明大棚太阳光中七色光均能透过。 有色大棚主要透过同色光，所以用无色透明的大棚光合效率最高，植物可以获得更多的光能。 S z L w h S z L w h 1.为什么大多植物的叶片是绿色的？ 想一想 2.为什么许多植物到了秋天叶子会变黄？ 3.枫叶为什么是红色的？ 枫叶的颜色不是由于叶绿体中的色素，是液泡中的花青素。 ①叶绿素的含量大大超过类胡萝卜素。 ②叶绿素不吸收绿光。 由于叶绿素比类胡萝卜素易受到低温的破坏，秋季低温使叶绿素大量破坏，而使类胡萝卜素的颜色显示出来。 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 总结：植物色素 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 叶绿体 液泡 溶解性 脂溶性 水溶性 代表种类 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 颜色 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫 颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色 红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 S z L w h S z L w h 胡 黄 a b （橙） （黄） （蓝） （黄） 【最快】 【最多】 蓝紫光 红光 蓝紫光 捕获光能的色素 一 考点一 S z L w h S z L w h 捕获光能的色素在细胞中的哪个部位？ 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 4.功能： 3.结构 由两个以上的类囊体堆叠而成， 类囊体薄膜上含有色素和酶。 含有光合作用的酶，少量DNA和RNA。 双层膜 基粒 基质 1.分布： 2.形态： 进行光合作用的场所。 主要在绿色植物的叶肉细胞 呈扁平的椭球形或球形 具有选择透过性 基粒 叶绿体基质 类囊体 外膜 内膜 (酶、色素) (酶) 类囊体 基粒 堆叠 S z L w h S z L w h 恩格尔曼 实验 5.叶绿体功能的实验验证 极细的光束 没有氧气的黑暗环境 没有氧气的有光环境 完全曝光 需氧细菌分布在叶绿体所有受光的部位。 需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中。 O2是由叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所。 实验现象 结论 实验1 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 S z L w h S z L w h 讨论 2. 恩格尔曼在选材、实验设计上有什么巧妙之处？ 选材 水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察。 用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。 实验设计 在没有空气的黑暗环境 用极细光束照射水绵 临时装片暴露在光下 排除O2和光的干扰 在叶绿体上形成光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。 与在黑暗处形成对照，再次验证实验结果。 S z L w h S z L w h 3.在第2个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光 区域，为什么？ 水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，放出O2 结论 4. 综合上述资料，你认为叶绿体具有什么功能？ 叶绿体是绿色植物光合作用的场所。 结构 功能 决定 叶绿体内部巨大的膜表面分布着许多吸收光能的色素分子，在类囊体膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 二 叶绿体的结构适于进行光合作用 S z L w h S z L w h (1) 用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素(　　) (2) 绿叶中含量越多的色素，其在滤纸条上扩散得越快(　　) (3) 在干燥滤纸条一端1厘米处用钢笔画一条细的横线(　　) (5) 研磨时要迅速、充分。可以保证色素释放得更加充分且挥发量少(　　) (4) 植物叶片呈现绿色是因为叶绿素能够有效地吸收绿光 (　　) (5) 叶绿素a和叶绿素b只吸收红光和蓝紫光(　　) (6) 吸收光能的有关色素分布在叶绿体的内膜上(　　) (7) 光合作用的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和基质中(　　) (8) 有叶绿体的细胞才能进行光合作用(　　) 考向突破 S z L w h S z L w h 练习与应用（P101） 一、概念检测 1.基于对叶绿体的结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。 (1)叶绿体中只有叶绿素吸收的光能才能用于光合作用。（ ） (2)叶绿体的类囊体上有巨大的膜面积，有利于充分吸收光能。（ ） (3)植物叶片之所以呈现绿色，是因为叶片中的叶绿体吸收了绿光。（ ） (4)叶绿素a和叶绿素b都含有镁元素(　　) (5)叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多(　　) (6)叶绿体内膜的面积远远大于外膜的面积(　　) 考向突破 S z L w h S z L w h 2.下列关于高等植物细胞内色素的叙述，错误的是（ ） A.所有植物细胞中都含有4种色素 B.有些植物细胞的液泡中也含有色素 C.叶绿素和类胡萝卜素都可以吸收光能 D.植物细胞内的光合色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素两大类 A 绿色植物的叶肉细胞 考向突破 S z L w h S z L w h 海洋中的藻类，习惯上依其颜色分为绿藻、褐藻和红藻，它们在海水中的垂直分布大致依次是浅、中、深。这种现象是如何造成的？ 绿藻 【反射绿光】 褐藻 【反射红黄光】 红藻 【反射红光】 考向突破 S z L w h S z L w h 藻类 含量最多的色素 水层及主要存在的光 绿藻 叶绿素 主要吸收红光和蓝紫 光，反射绿光 浅水层：存在红光和蓝紫光。 褐藻 某种叶黄素 主要吸收绿光和蓝紫 光，反射红黄光 中水层：存在绿光和蓝紫光 红藻 藻红素 主要吸收蓝紫光, 反射红光 深水层：存在蓝紫光 水对红光的吸收比对绿、蓝光的吸收要多，即到达深水层的光线是短波长的光，因此，吸收红光和蓝紫光较多的绿藻分布于海水的浅层，吸收蓝紫光和绿光较多的褐藻分布于海水中层，吸收蓝紫光较多的红藻分布于海水的深层。 考向突破 S z L w h S z L w h 二、光合作用的原理和应用 第4节 光合作用与能量转化 第5章 细胞的能量供应和利用 S z L w h S z L w h S z L w h 指绿色植物通过 ，利用光能，把 转化成储存着能量的有机物，并且释放出 的过程。   叶绿体 二氧化碳和水 氧气 场 所 条 件 产 物 反应物 光合作用的原理 一 1. 概念 2. 化学反应式： CO2 + H2O （CH2O）+ O2 光能 叶绿体 糖类 考点一 S z L w h S z L w h （1）19世纪末 甲醛→糖 （2）1928年 甲醛对植物有毒害作用 甲醛不能通过光合作用转化成糖 CO2 O2 C + H2O 甲醛 (CH2O) 探索光合作用原理的部分实验 3 考点一 S z L w h S z L w h （3）1937年 O2全部来自于H2O吗？ 希尔 希尔反应：离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生O2的化学反应。 离体叶绿体 铁盐(或其他氧化剂) H2O 2H+ + O2 光照 希尔反应 水的光解 不能，同位素标记 探索光合作用原理的部分实验 3 考点一 S z L w h S z L w h （3）1937年 与糖类的合成不是同一个化学反应？ 希尔 希尔反应：离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 能，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 CO2 + H2O （CH2O）+ O2 光能 叶绿体 探索光合作用原理的部分实验 3 离体叶绿体 铁盐(或其他氧化剂) H2O 2H+ + O2 光照 希尔反应 水的光解 考点一 S z L w h S z L w h H2180 C02 H20 C18O2 1802 02 （4）1941年 美国 实验结论： 鲁宾、卡门 同位素示踪法 光合作用释放的O2全部来自H2O （而不是来自CO2） 小球藻悬浮液 小球藻悬浮液 探索光合作用原理的部分实验 3 对比实验 考点一 S z L w h S z L w h 时间 科学家 实 验 结 论 1928年 科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。 1937年 希尔 希尔反应：离体的叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应。 1941年 鲁宾、 卡门 用同位素示踪的方法，证明光合作用释放的O2全部来自H2O。 1954年 1957年 阿尔农 在光照下，叶绿体可以合成ATP。 这一过程总是与水的光解相伴随。 探索光合作用原理的部分实验 3 考点一 S z L w h S z L w h 4 光合作用的过程：根据是否需要光能，分为 光反应 和 暗反应 两个阶段。 光合作用的过程 必须有光才能进行 有没有光都能进行 光反应阶段 暗反应阶段 碳反应 1.光反应发生场所？ 2.光能转移到哪两种物质中？ 3.NADPH的作用？ 考点一 S z L w h S z L w h H2O 类囊体薄膜 酶 Pi ＋ADP H+ NADP+ + 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 色素 光反应阶段 NADPH ATP 进入叶绿体基质，参与暗反应 光、水、色素、酶 叶绿体的类囊体薄膜 ADP＋Pi ＋光能 ATP 酶 （1）场所： （2）条件： （3）物质 变化 水的光解 ATP的合成 2H2O 4H+ + 4e- + O2 光 色素 NADP+ + H++2e- NADPH 酶 太阳能 重难点 4 光合作用的过程 S z L w h S z L w h 光、水、色素、酶 叶绿体的类囊体薄膜 ADP＋Pi ＋光能 ATP 酶 （1）场所： （2）条件： （3）物质 变化 光反应阶段 水的光解 ATP的合成 （4）能量变化： 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 NADP+、ADP、Pi 重难点 2H2O 4H+ + 4e- + O2 光 色素 NADP+ + H++2e- NADPH 酶 4 光合作用的过程 S z L w h S z L w h 暗反应阶段 用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用,然后追踪检测其放射性。 CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中的碳。 20世纪40年代 美国 卡尔文 实验 结论： 卡尔文循环： 14CO2 （研究方法：放射性同位素标记法） 14CO2 → 14C3 → (14CH2O) 4 光合作用的过程 S z L w h S z L w h H2O 类囊体薄膜 酶 Pi ＋ADP H+ 色素 NADPH ATP 太阳能 暗反应阶段 CO2 五碳化合物 C5 三碳化合物 2C3 叶绿体基质 卡尔文循环 CO2的固定 C3的还原 (CH2O) 重难点 4 光合作用的过程 3-磷酸甘油酸 核酮糖-1,5-二磷酸 (RuBP) S z L w h S z L w h 42 CO2＋C5 2C3 酶 ATP NADPH、 叶绿体基质 2C3 (CH2O)+ C5 酶 糖类 ATP、 NADPH、 酶、CO2 （1）场所： （2）条件： （3）物质 变化 （4）能量变化： CO2 五碳化合物 C5 三碳化合物 2C3 叶绿体基质 (CH2O) ATP NADPH ATP和NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 暗反应阶段 CO2的固定 C3的还原 CO2的固定 C3的还原 重难点 S z L w h S z L w h S z L w h S z L w h 环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法 物 质 量 时间 强光照 C3 C5, NADPH, ATP, (CH20)合成量 弱光照 CO2供应量不变：光照强弱 S z L w h S z L w h 45 环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法 物 质 量 时间 强光照 C3 C5, NADPH, ATP, (CH20)合成量 弱光照 CO2供应量不变：光照强弱 S z L w h S z L w h 46 环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法 物 质 量 时间 缺乏 C3, (CH2O) C5, NADPH, ATP CO2 充足 光照强度不变：CO2充足缺乏 S z L w h S z L w h 47 环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法 光照强度不变：CO2缺乏充足 物 质 量 时间 CO2 缺乏 C3, (CH2O) C5, NADPH, ATP 充足 S z L w h S z L w h 48 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 条件 光照不变，CO2由充足到不足 光照不变，CO2由不足到充足 C3 C5 ATP、NADPH 模型分析 增加 增加 增加 增加 增加 增加 减少 减少 减少 减少 减少 减少 提示：以上物质的含量变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。 起始值C3高于C5(约是其2倍) S z L w h S z L w h 光合作用的全过程 重难点 ①光反应为暗反应提供ATP和NADPH ②暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+ 光反应与暗反应之间 相互制约，相互影响 有没有光都能进行 没有光反应，暗反应因缺乏NADPH和ATP而无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不能正常进行。 S z L w h S z L w h 项目 联系 光反应阶段 暗反应阶段 条件 场所 物质变化 能量变化 光、色素、酶 NADPH、ATP、酶 类囊体薄膜 叶绿体基质 水的光解 ATP的合成 CO2的固定 C3的还原 ATP和NADPH 中活跃化学能 光能 ATP和NADPH中 活跃化学能 有机物中 稳定化学能 光反应是暗反应的基础，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+，两个反应阶段相辅相成，密切联系。 S z L w h S z L w h 5.实质： 合成有机物，储存能量 （1）物质转化： 无机物 有机物 （2）能量转化： 有机物中 稳定的化学能 光能 ATP和NADPH中活跃的化学能 12H2O + 6CO2 C6H12O6 + 6H2O+ 6O2 光能 叶绿体 光合作用总反应式 (1)希尔反应是离体叶绿体在适当条件下发生水的光解产生O2的化学反应( ) (2)光合作用的光反应和暗反应阶段在叶绿体的不同部位进行 ( ) (3)植物在夜晚不能进行光反应，只能进行暗反应 ( ) (4)光合作用制造的有机物中的氧来自水( ) (5)光合作用的光反应阶段完成了光能到活跃化学能的转换 ( ) (6)光合作用中ATP的移动方向是从叶绿体基质到类囊体薄膜( ) (7)光合作用过程中产生的ATP可以为细胞内的各项生命活动提供能量( ) (8)暗反应中CO2可接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原( ) (9)提取完整的线粒体和叶绿体悬浮液，可以独立完成有氧呼吸和光合作用过程 (10)用H218O浇灌植物，周围空气中的H2O、O2、CO2都能检测到18O( ) (11)植物细胞都能产生NADPH( ) 考向突破 S z L w h S z L w h 二 影响光合作用的因素 光合作用强度 是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量， 又称光合速率。 表示方法： CO2 + H2O （CH2O）+ O2 光能 叶绿体 重点 CO2 固定量 有机物制造量 O2 产生量 内因 （一） 酶的数量和活性、色素的种类和含量、植物自身因素 外界环境因素 （二） 光照强度、CO2浓度、温度、水 S z L w h S z L w h 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 充满细胞间隙，叶片上浮 抽气 光合作用 产生O2 三、实验 2.实验流程 打出小圆片30片： 用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆 形叶片(直径＝1 cm) 抽出叶片内气体： 用注射器抽出叶片内气体(O2等) 小圆形叶片沉水底： 将内部气体已抽出的小圆形叶片放在黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉底。 强、中、弱三种光照处理 中间盛水的玻璃柱作用： 吸收灯光的热量，避免光照 对烧杯内水温产生影响。 S z L w h S z L w h 1.实验原理 叶片含有空气上浮 叶片下沉 充满细胞间隙，叶片上浮 抽气 光合作用 产生O2 3.变量分析 自变量： 因变量： 光照强度 设置方法：通过控制台灯与实验材料间的距离 光合作用强度 观察指标： 观测单位时间内被抽去空气的小圆叶片上浮的数量 无关变量： 叶片大小和数量、温度、CO2浓度等 三、实验 探究光照强度对光合作用强度的影响 S z L w h S z L w h 测量并记录实验结果： 实验结论： 统计并分析实验结果： 光照强度 光合作用强度 随光照强度的增强光合作用强度增加 a b c d e f 三、实验 探究光照强度对光合作用强度的影响 NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用。 S z L w h S z L w h C6H12O6 + 6H2O+ 6O2 12H2O + 6CO2 +能量 酶 有氧呼吸 光合作用 6CO2+12H2O C6H12O6 + 6H2O+ 6O2 光能 叶绿体 S z L w h S z L w h 影响因素1：光照强度 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 A B C A点：只呼吸不光合 光补 偿点 光饱 和点 O c b O2 CO2 AB段：呼吸＞光合 B点： BC段：光合＞呼吸 呼吸＝光合 S z L w h S z L w h 59 真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 A B C CO2 释 放 量 光照强度 CO2 吸 收 量 0 D 净光合速率 呼吸速率 真正光合速率 （总或实际光合速率） （表观光合速率） CO2固定量 CO2吸收量 CO2释放量 O2产生量 O2释放量 O2吸收量 有机物制造量 有机物积累量 有机物消耗量 S z L w h S z L w h 真正光合速率与净光合速率的判定方法 真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 （黑暗中测量） CO2 O2 有机物 固定量 产生量 制造量 吸收量 释放量 积累量 释放量 吸收量 消耗量 ①净光合速率 ＞ 0时，植物才能积累有机物而正常生长。 ②净光合速率 = 0时，植物不能生长。 ③净光合速率 ＜ 0时，植物不能生长，且长时间处于 此种状态下植物将死亡。 S z L w h S z L w h 应用： ①温室大棚中，适当增强光照提高光合速率，使作物增产。 ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低， 间作套种农作物，可合理利用光能。 阴生植物 阳生植物 光照强度 1. a点的呼吸速率、净光合速率、光合速率分别是多少？ S z L w h S z L w h CO2浓度 2. A：光合作用强度与呼吸作用强度相等时的CO2浓度 B： CO2 释 放 量 CO2浓度 CO2 吸 收 量 0 B A 称为CO2补偿点 为CO2饱和点 在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。 Q 限制因素：光照强度 酶的数量和活性 CO2补偿点 CO2饱和点 S z L w h S z L w h B：CO2浓度为B点时，光合速率最大， 为CO2饱和点 CO2浓度 A 光合速率 B O 在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。 A：进行光合作用的最低CO2浓度。 田间：通风良好（“正其行，通其风”），施有机肥 大棚：安装CO2发生器等增大CO2浓度，提高光合速率。 应用 S z L w h S z L w h 温度 3. 温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性来影响光合作用速率的。 温室栽培时，白天升到最适温度，提高光合速率， 晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率， 减少有机物的消耗，保证植物有机物的积累。 应用： 白天适当升高温度； 夜间适当降低温度。 光合作用速率 温度 增大昼夜温差，植物积累有机物增加 S z L w h S z L w h 应用： 合理施肥，施用有机肥。 影响叶绿素和酶的形成。 水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制 CO2 进入叶片，从而间接影响光合作用。 应用：合理灌溉 矿质元素 4. 水 5. S z L w h S z L w h 6.多因子因素的影响 A点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素。 随着该因素的不断增强，光合速率不断提高。 B点及之后：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的 因素，要提高光合速率，可提高图示的其他 因素的含量或强度等。 S z L w h S z L w h 光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动 移动方向：有左移、右移 B：CO2(或光)补偿点 C：CO2(或光)饱和点。 (1)补偿点的变化规律： ① 呼吸速率增加，A点下移，其他条件不变时，CO2(或光) 补偿点B点应右移；反之左移。 ② 呼吸速率不变，相关条件的改变使光合速率下降 时，CO2(或光)补偿点B点应右移；反之左移。 阴生植物 （2）饱和点的变化规律： 饱和点的变化与呼吸作用无关，只与光合作用有关。若改变某一因素使光合速率增大，则饱和点C点应右上移。反之左下移。 (3)与阳生植物相比，阴生植物CO2(或光)补偿点和饱和点 都向左移动。 S z L w h S z L w h 【例题】若已知植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为：25℃和30℃ 如图：在25℃，一定光照强度下，某植物光合作用曲线。在相应条件变化时，相关点如何移动？ （1）适当增强光照强度， A点：___________， B点：___________， C点：___________， m点：___________。 基本不动 左移 右移 上移 光合作用增强：横坐标——补偿点左移，饱和点右移；纵坐标上移。 光合作用减弱反之。 S z L w h S z L w h 【例题】若已知植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为：25℃和30℃ 如图：在25℃，一定光照强度下，某植物光合作用曲线。在相应条件变化时，相关点如何移动？ （3）温度升高到30℃时， A点：___________， B点：___________， C点：___________， m点：___________。 下移 右移 左移 下移 S z L w h S z L w h 化能合成作用 五. 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。 硝化细菌 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 CO2+H2O （CH2O）+ O2 能量 1.概念： 2.代表生物： S z L w h S z L w h 自养生物: 能将无机物合成有机物的生物。 异养生物: 只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动的生物。 区别：能量来源不同（光能、化学能） 光能自养生物 绿色植物 硝化细菌 化能自养生物 代表生物：人、动物、真菌及大多数的细菌。 3. 自养生物 和 异养生物 代表生物： S z L w h S z L w h （1）7-10时的光合作用强度不断增强的原因： （2） 10- 12时左右光合作用强度明显减弱的原因是： （3）14-17时光合作用强度不断下降的原因是： 光照增强 温度过高，气孔大量关闭，CO2吸收量减少 光照减弱，温度下降 下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度曲线图。 （4）从图中可知，限制光合作用的因素有： 光照强度、温度、CO2 （5）提高光合作用的措施： 可利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 S z L w h S z L w h 1.光合作用与细胞呼吸的区别 比较项目 光合作用 细胞呼吸 发生范围 场所 条件 物质变化 能量变化 实质 含光合色素的细胞 所有活细胞 叶绿体 细胞质基质和线粒体 光、色素、酶 氧气、酶 将无机物合成有机物 将有机物分解成无机物 储能，光能→化学能 放能，将有机物中的化学能释放出来，部分转移到ATP中 合成有机物，储存能量 分解有机物，释放能量 四、光合作用与细胞呼吸的综合分析 S z L w h S z L w h 2.测定植物光合速率的实验方法（液滴移动法） NaOH 溶液 NaHCO3 溶液 甲装置：黑暗条件下测 呼吸速率 （NaOH溶液:吸收CO2 ） 乙装置：光照条件下测 净光合速率 （NaHCO3溶液：提供CO2，保证CO2 浓度恒定。 真正光合速率 ＝ 净光合速率＋呼吸速率 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。 单位时间内红色液滴左移的体积为细胞呼吸O2 的吸收速率，可代表呼吸速率。 单位时间内红色液滴右移的体积为植物O2的释放速率，可代表净光合速率。 S z L w h S z L w h AB：无光照，植物只进行呼吸作用 CD：微弱光照，开始光合作用， 光合作用强度小于呼吸作用强度 BC：温度降低，呼吸作用减弱 D：随光照增强，光合作用强度等于呼吸作用强度 DH：光照继续增强，光合作用强度大于呼吸作用强度 FG：温度过高，蒸腾作用很强，大量气孔关闭，CO2供应减少， 导致光合作用强度减弱。即“光合午休”现象。 H：随光照减弱，光合速率下降，光合作用强度等于呼吸作用强度 HI：光照继续减弱，光合作用强度小于呼吸作用强度，直到光合作用完全停止。 3.光合作用和细胞呼吸典型曲线分析 夏季晴朗一天植物光合作用曲线。（密闭容器中） 思考：该植物一昼夜，有机物是否有积累？ S z L w h S z L w h 夏季晴朗一天植物光合作用曲线。 a点：凌晨2时～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。 b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。 bc段：光合作用小于呼吸作用。 c点：上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。 S z L w h S z L w h ce段：光合作用大于呼吸作用。 d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。 e点：下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。 ef段：光合作用小于呼吸作用。 fg段：没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。 夏季晴朗一天植物光合作用曲线。 S z L w h S z L w h (1)光照强度影响光合作用但光质不影响( ) (2)温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化 ( ) (3)影响光反应的因素不会影响暗反应( ) (4)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( ) (5)探究实验中，NaHCO3浓度越高，叶片浮起来的速率就越快(　　) (6)因NaHCO3 溶液中不含O2，所以整个实验中叶圆片只能进行无氧呼吸(　　) (7)绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物( ) (8)植物的光合作用和细胞呼吸总是同时进行(　　) (9)通过增施农家肥增产的原因是其可以提高作物对有机物的吸收(　　) (10)玉米幼苗从土壤中吸收的水分主要用于光合作用(　　) (11)适时进行灌溉可以缓解作物的“光合午休”程度(　　) (12)整株植物处光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和细胞呼吸强度相等 S z L w h S z L w h S z L w h 课后习题 S z L w h S z L w h 二、光合作用得原理和应用 练习与应用（P106） 一、概念检测 1.依据光合作用的基本原理，判断下列相关表述是否正确。 (1)光合作用释放的氧气中的氧元素来自水。( ) (2)光反应只能在光照条件下进行，暗反应只能在黑暗条件下进行。( ) (3)影响光反应的因素不会影响暗反应。( ) × √ × S z L w h S z L w h 2.如果用含有14C的CO2来追踪光合作用中碳原子的转移途径，则是（ ） A.CO2→叶绿素→ADP B.CO2→叶绿体→ATP C.CO2→乙醇→糖类 D.CO2→三碳化合物→糖类 D S z L w h S z L w h 3.根据光合作用的基本过程填充下图。 O2 2C3 CO2 C5 NADPH ATP ADP+Pi NADP+ S z L w h S z L w h 二、拓展应用 1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (1)7—10时的光合作用强度不断增强的原因是 图中曲线表明,7-10 时光合作⽤用强度不断增强,这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的条件下,光合作用的强度是随着光照加强而增强的。 S z L w h S z L w h 二、拓展应用 1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (2)10—12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是 在 12 时左右光合作用强度明显减弱,这是因为此时温度很高,蒸腾作用很强,为减少水分蒸发,气孔大量关闭,二氧化碳供应减少,导致光合作用强度明显减弱。 S z L w h S z L w h 二、拓展应用 1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (3)14-17时的光合作用强度不断下降的原因是 14-17 时光合作用强度不断下降的原因,是因为此时光照强度不断减弱。 S z L w h S z L w h 二、拓展应用 1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有 光照强度、温度、二氧化碳浓度 S z L w h S z L w h 二、拓展应用 1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。 根据本题信息，可以利用问世大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。 S z L w h S z L w h $