2027届高三生物一轮复习课件 第10讲 光合作用的原理

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用”专题，覆盖绿叶中色素的提取与分离、光合作用原理、影响因素及应用三大核心考点，对接高考评价体系，分析近三年考情（如2025年河北卷T5、四川卷T16等），明确非选择题为主（占比超60%），常考实验分析、过程图解、影响因素应用等题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“考情整合+素养落地+实战突破”，结合2024年贵州卷色素提取实验题，通过异常现象分析（如色素带浅的原因）培养科学探究能力，用物质变化模型法（C3/C5含量变化）训练科学思维，设置光合速率测定（液滴移动法、黑白瓶法）等应试技巧，帮助学生掌握实验答题模板和曲线分析方法，教师可据此精准复习，提升备考效率。

第 10 讲 光合作用 高 三 生 物 一 轮 复 习 1 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 绿色中色素的提取与分离 选择题 非选择题 河北卷T5,2分 四川卷T16,10分 贵州卷T3,2分 江苏卷T12,2分 光合作用的原理 选择题 非选择题 浙江1月卷T22,11分 福建卷T11，2分 山西卷T5,6分 光合作用的影响因素及其应用 选择题 非选择题 河南卷T17,10分 天津卷T15,10分 湖北卷T11,2分 考情分析 1．从命题题型和内容上看，试题以非选择题为主，是常考内容，也会在选择题中出现。主要从以下几方面考查：色素的种类与作用、叶绿体色素的提取与分离、光合作用的过程、影响光合作用的因素等。 2．从命题思路上看，从以下几个方面进行考查 (1)以文字描述、过程图解等形式呈现，要求考生准确阐述相关过程，或分析某一环节受阻对整个光合作用的影响； (2)引入大学教材中光合作用过程的文字或图解、光呼吸等内容，以信息题的形式考查考生对新知识的理解和应用能力。 复习目标 1.通过绿叶中色素的提取和分离实验，提高实验操作能力和对实验结果的分析能力。(科学探究) 2.通过分析光反应和暗反应中物质和能量的变化，理解物质与能量观。(生命观念) 3．理解C3、C5等物质的变化和光合作用的相关曲线。(科学思维) 4.通过分析光合作用与细胞呼吸的关系，形成结构与功能相适应、物质与能量相互依存的生命观念。(生命观念) 5．分析影响光合作用的因素的曲线模型，理解环境因素对光合作用的影响。(科学思维) 6．通过探究环境因素对光合作用强度的影响实验，培养实验设计和分析能力。(科学探究) 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 1.如何将绿叶的色素提取到溶液中来？ 2.如何将溶液中的色素分离开来？ 可用 提取绿叶中的色素，因为绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。 色素分离的方法称之为 ； 纸层析法 不同色素在 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。这样，绿叶中的色素就会随着 在滤纸上的扩散而分开。 易挥发的有毒物质！ 无水乙醇 层析液 层析液 任务一：阅读课本第98页，找出问题答案： 一、捕获光能的色素和结构 提醒：提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。 知识点1  色素的提取与分离实验 4 1. 进行绿叶中色素的提取和分离； 2. 探究绿叶中含有几种色素。 新鲜菠菜叶 定性滤纸 研钵 毛细吸管 一、捕获光能的色素和结构 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 知识点1  色素的提取与分离实验 5 1.提取绿叶中的色素 称取5g左右的鲜叶，剪碎，放入研钵中。 向钵体中加少许的二氧化硅和碳酸钙再加入5-10 mL无水乙醇， 迅速、充分研磨。 漏斗基部放置一块单层尼龙布进行过滤，将滤液收集到试管中，及时用棉塞将试管口塞严。 原理：防止植物细胞破碎时，液泡中大量酸性物质（有机酸、氨基酸等）被释放出来，破坏叶绿素分子从而生成黄褐色的脱镁叶绿素。 (1) (2) (3) 不能用滤纸（会吸附色素） 使研磨更充分 防止叶绿素被破坏 防止乙醇挥发和色素氧化 一、捕获光能的色素和结构 防止乙醇挥发 保证色素充分释放 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 知识点1  色素的提取与分离实验 6 2.制备滤纸条 滤纸条如何剪？ 3.画滤液细线 在哪个位置画？怎么画？ 4.分离绿叶中的色素 怎么做？要注意什么？ 细直齐； 干燥后重复1-2次，便于积累更多的色素 剪去两角，减少边缘效应，使层析液同时到达滤液细线，使滤纸上扩散出的色素带整齐。 注意：不能让滤液细线触及层析液，否则色素会被色素会被层析液溶解。 一、捕获光能的色素和结构 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 知识点1  色素的提取与分离实验 7 绿叶中 光合色素 叶绿素（含量约占3/4） 类胡萝卜素（含量约占1/4） 叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色） 胡萝卜素 （橙黄色） 叶黄素 （黄色） 黄 胡 b a 2. 滤纸条上色素带的分布情况说明了： 1. 滤纸条上有几条色素带？它们是按什么次序分布的？ ①含量最多的色素是？ ②溶解度最大的色素是？ 色素的颜色是由其反射的光所决定 具有吸收光能、 传递光能、转化光能的作用 一、捕获光能的色素和结构 实验原理 目的要求 材料用具 分析结果 得出结论 方法步骤 知识点1  色素的提取与分离实验 8 (1)滤纸条上色素带颜色较浅: (2)滤纸条上最下面的两条色素带颜色较浅: (3)滤纸条上色素带重叠: (4)滤纸条上看不见色素带: 拓展延伸：实验中异常实验现象原因分析 ①未加二氧化硅，研磨不充分； ②加入无水乙醇的量过多，使色素浓度过低； ③实验材料不新鲜，色素含量较少； ④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 ①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏； ②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。 ①忘记画滤液细线； ②滤液细线触及层析液，色素溶解到层析液中。 ①滤液线未达到细直齐的要求，使色素扩散不一致；②滤纸条未经干燥。 9 圆形滤纸打孔 色素提取液 笔帽 滤液细线 棉线 (灯芯) 蘸取 盖 穿过中间孔 盖 层析液 结果 橙黄色 黄色 蓝绿色 黄绿色 避免了滤液细线触及层析液 1 2 3 4 6 5 层析 拓展延伸：色素分离的改进——灯芯法 10 拓展延伸：教材中与色素有关的知识 类胡萝卜素 胡萝卜素 胡萝卜素主要有α、β、γ三种，其中最重要的是β-胡萝卜素。它是自然界中最普遍存在也是最稳定的天然色素，是最常见的维生素A补充剂。维生素A对于人体视觉发育至关重要。 叶黄素 叶黄素在蔬菜、水果、花卉等植物中广泛存在，也是存在于人眼视网膜黄斑区的主要色素。人类等哺乳动物不能自行合成叶黄素，外来食物是唯一的叶黄素摄入来源。 组成元素为C、H、O 组成元素为C、H 叶绿素 组成元素为C、H、O、N、Mg 拓展延伸：教材中与色素有关的知识 光合色素与细胞液色素： 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 【思考】一般植物的叶片在春夏季节为绿色，而在秋季呈现黄色。出现这一现象的原因是什么？ 春夏季节叶片中的叶绿素含量较多，叶绿素对绿光吸收较少，绿光大部分被反射出来，所以叶片会呈现绿色。而到了秋季，叶片中主要是类胡萝卜素，故而呈现黄色。 叶绿素主要吸收 ， 类胡萝卜素主要吸收 。 一般情况下，光合作用所利用的光都是可见光（波长范围400-760nm），不吸收红外光和紫外光。 一、捕获光能的色素和结构 知识点2  色素的分布和作用 1.分布：叶绿体 上。 2.功能： 3.吸收光谱： 类囊体薄膜 吸收（四种色素）、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能 红光和蓝紫光 蓝紫光 一、捕获光能的色素和结构 知识点2  色素的分布和作用 4.影响叶绿素合成的条件： 光照： 温度： 矿质元素： 水： 光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的条件。 植物在缺光条件下影响叶绿素形成而使叶子发黄的现象，称为黄化现象。 温度过高或过低均降低叶绿素合成速率，加速叶绿素降解。 （秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象，都与低温抑制叶绿素形成有关） 植物缺水会抑制叶绿素的合成，且与蛋白质合成受阻有关。 严重缺水时，叶绿素的合成减慢，降解加速，所以干旱时叶片呈黄褐色。 氮、镁：叶绿素的组分； 铁、铜、锰、锌：叶绿素酶促合成的辅因子。 【教材隐性知识】源于必修1 P99“图5－12”“旁栏思考” （1）从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a (填“宽”或“窄”)。 （2）研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b ，弱光下的吸光能力 ，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。 宽 降低 增强 一、捕获光能的色素和结构 知识点2  色素的分布和作用 一、捕获光能的色素和结构 知识点2  色素的分布和作用 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。 【思考】为什么不用发绿光的光源？ 绿色光源发出绿色的光，这种波长的光线很少被光合色素吸收，因此无法用于光合作用中制造有机物。 蓝紫光照射下生长：脂肪和蛋白质含量会增加 红光照射下生长：糖类会增加 知识点3  叶绿体的结构和功能 1.叶绿体的结构 一、捕获光能的色素和结构 叶绿体的形态（光镜下） 一般呈扁平的椭球形或球形。 叶绿体的结构（电镜下） 叶绿体由双层膜包被，内部有许多基粒； 每个基粒都由一个个圆饼状的囊状结构堆叠而成， 这些囊状结构称为类囊体；（扩大受光面积） 吸收光能的四种色素分布在类囊体薄膜上； 光合作用的酶分布在基粒的类囊体薄膜上和基质中。 知识点3  叶绿体的结构和功能 一、捕获光能的色素和结构 2.叶绿体的功能 光合作用的场所 叶绿体除了吸收光能以外，还有什么功能吗？ 叶绿体功能的实验验证 实验者： 实验材料： 德国科学家恩格尔曼 水绵、好氧细菌 极 细 光 束 均匀光照 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 可排除氧气和极细光束以外的光线的干扰。 结论一：叶绿体光合作用释放氧气，叶绿体是进行光合作用的场所。 知识点3  叶绿体的结构和功能 一、捕获光能的色素和结构 2.叶绿体的功能 叶绿体功能的实验验证 水绵(叶绿体呈螺旋带状分布) 恩格尔曼用透过三棱镜的光照射水绵临时装片，发现大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域。 结论二：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光，用于光合作用放出氧气。 【思考】如何解释好氧细菌主要聚集在红光和蓝紫光照射的水绵细胞附近？ 实验分析——恩格尔曼实验设计的巧妙之处 1.实验材料的选择： 2.排除干扰的方法： 3.观察指标的设计： 4.实验对照的设计： 水绵具有细长的螺旋带状叶绿体，易于观察现象。 好氧细菌的利用，准确显示出氧气产生的部位。 黑暗无空气的环境，排除了环境中氧气和光的干扰。 通过检测需氧细菌的分布，准确地判断出释放氧气的部位。 用极细的光束照射叶绿体，获得光照部位和无光照部位的对照实验； 进行黑暗条件下局部光照和完全暴露在光下的对照实验，明确实验结果是由光照引起的。 一、捕获光能的色素和结构 20 知识点1  光合作用的探究历程 二、光合作用的原理 CO2 O2 C + H2O 甲醛 多个缩合 糖类 氧来自 的可能性较小，较可能来源于 。 【资料1】19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 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。 二氧化碳 水 1. 基于以上材料，你对O2来源的可能性有怎样的初步判断？ 知识点1  光合作用的探究历程 二、光合作用的原理 【资料2】1937年，英国植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出O2。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。 2.希尔实验能否说明水的光解与糖的合成不是一个化学反应？ 不能，没有排除叶绿体中其他物质干扰，也没有直接观察到氧元素的转移。 采用同位素标记法，可用18O分别标记H2O和CO2中的氧元素进行实验。 能说明，因为悬浮液中没有CO2，糖类合成时需要CO2中的碳元素。 4.若要证明氧气全部来自水或二氧化碳，可采用什么方法？ 离体的叶绿体悬浮液 （有H2O，没有CO2） 铁盐或其他氧化剂 O2 结果：叶绿体有O2释放 推测：叶绿体中水的光解产生了氧气。 3.希尔实验说明水的光解产生氧气，能否确定氧气中的氧元素全部来自水？ 知识点1  光合作用的探究历程 二、光合作用的原理 【资料3】1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪法研究了光合作用中O2的来源，他们用18O分别标记H2O和CO2，使它们分别变成H218O和C18O2，然后进行了两组实验： 甲组 乙组 18O H218O C18O2 C18O2 H2O O2 H218O CO2 18O2 5.甲组和乙组实验形成一组什么实验？ 6.本实验可得出什么结论？ 对比实验 光合作用释放的氧全部来自水，不来源于CO2 同位素标记法 注意： 不能通过检测放射性判断，18O2是无放射性的同位素。 【资料4】1954年，美国科学家阿尔农发现，在光照无CO2条件下，向反应体系供给ADP、Pi、NADP+(氧化型辅酶Ⅱ)时，体系中就会有ATP和NADPH(还原型辅酶Ⅱ)的产生。1957年，他发现这一过程，总是与水的光解相伴随。 7.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 H2O O2 + NADPH+ 能量 光照 叶绿体 ADP+Pi ATP 8.上述三个实验共同表明了什么？ 以上说明，光合作用释放的氧气中的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。　 知识点1  光合作用的探究历程 二、光合作用的原理 24 【资料5】 20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻（一种单细胞的绿藻）做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2 ，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，最终证明了CO2是如何转化为有机物中的碳的。（教材P104） 9.卡尔文实验的结论是什么？ 14CO2 小球藻 有机物的14C 卡尔文循环：CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。 结论： 光合产物中有机物的碳来自CO2 知识点1  光合作用的探究历程 二、光合作用的原理 25 知识点2  光合作用的过程 二、光合作用的原理 指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。 光合作用概念： 反应过程是否需要光能 光合作用过程分类依据： 必须有光才能进行 不直接依赖光 光反应（光合作用第一阶段） 暗反应（光合作用第二阶段）又称碳反应 CO2 + H2O （CH2O）+O2 光能 叶绿体 (CH2O)表示糖类 光合作用反应式： 教材隐性知识：①源于必修1 P104“相关信息”： 光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。 知识点2  光合作用的过程 二、光合作用的原理 光反应阶段 ①在C3的还原中作还原剂； ②为C3的还原提供能量 场所： 条件： 物质转化： 产物： 能量转化： 叶绿体类囊体薄膜 光、色素和多种酶 光能→ATP和NADPH中活跃的化学能 ATP主要用于暗反应，也参与叶绿体中生物大分子的合成 水的光解： 2H2O → O2 +4H++4e- ATP的合成： ADP+Pi → ATP NADPH的合成： NADP++H++2e- → NADPH 光 酶 酶 O2、ATP、NADPH 叶绿体 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 H+ NADPH 酶 光解 知识点2  光合作用的过程 二、光合作用的原理 暗反应阶段 场所： 条件： 物质转化： 能量转化： 叶绿体基质 CO2、ATP、 NADPH 、多种酶 ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 CO2的固定： CO2+C5 → 2C3 C3的还原： 2C3 C5+（CH2O） 酶 ATP NADPH 酶 ADP+Pi ATP NADP+ C5 2C3 多种酶 (CH2O)糖类 CO2 固定 还原 酶 NADPH 酶 必修1 P104：C3是指三碳化合物3-磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物 核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)。 叶绿体 中的色素 可见光 C5 2C3 ADP+Pi ATP H2O O2 H+ 多种酶 酶 (CH2O) CO2 吸收 光解 固定 还原 光反应 暗反应 NADP+ NADPH 酶 知识点2  光合作用的过程 二、光合作用的原理 光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料； 光反应为暗反应提供了活跃的化学能，暗反应将活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 光反应和暗反应之间的联系： 29 1.NADPH和ATP的移动途径是什么？ 从类囊体薄膜到叶绿体基质。 2.NADP+和ADP的移动途径呢？ 从叶绿体基质到类囊体薄膜。 3.水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的作用是什么？ ①活泼的还原剂； ②储存部分能量供暗反应阶段利用。 知识点2  光合作用的过程 二、光合作用的原理 4.暗反应能在无光的环境中长期进行吗？ 不能，因光反应无法进行，缺乏光反应提供的ATP和NADPH。 30 NADPH 1. 3H的转移： 2. 14C的转移： 3. 18O的转移： 3H2O (C3H2O ) 光反应 暗反应 （14CH2O）+14C5 14CO2 CO2的固定 14C3 C3的还原 （CH218O） 18O2 H218O 光反应 C18O2 C3 CO2的固定 C3的还原 二、光合作用的原理 知识点3  光合作用中元素的转移 31 知识点4  光合作用的物质变化分析 二、光合作用的原理 光能 O2 H2O ATP NADPH NADP+ ADP+Pi CO2 （CH2O） 2C3 C5 条件 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 CO2供应由充足到不足，光照不变 CO2供应由不足到充足，光照不变 C3含量 C5含量 NADPH和ATP的含量 （CH2O）的合成量 增加 减少 减少 减少 减少 增加 增加 增加 减少 增加 增加 增加 增加 减少 减少 减少 在以上各物质的含量变化中，C3和C5含量的变化是相反的；[H]、ATP和C5的含量变化是一致的。 模型法： ①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 C5、NADPH、ATP、(CH2O) C3 C5、NADPH、ATP、(CH2O) C3 C5、NADPH、ATP C3、(CH2O) C3、(CH2O) C5、NADPH、ATP 二、光合作用的原理 知识点4  光合作用的物质变化分析 起始值C3高于C5(约为其2倍) 二、光合作用的原理 【例题】为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以若干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。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。 (1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是什么？ (2)据题可知，光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是： (3)CO2不足，暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是： (4)据图分析，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于A组植物合成有机物的量， 判断依据是什么？如何解释这一实验结果？ (1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是什么？ (2)据题可知，光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是： 排除无关变量对实验结果的干扰(或保证自变量的唯一性) 暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法正常进行 (3)CO2不足，暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是： (4)据图分析，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于A组植物合成有机物的量， 判断依据是什么？如何解释这一实验结果？ 光反应需要暗反应提供ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行。同时暗反应减弱，ATP 和 NADPH 消耗减少而积累，进而抑制光反应，使光反应难以正常进行。 光照黑暗交替频率越高，光反应产生的 ATP、NADPH 能在黑暗期被暗反应及时充分利用，减少产物堆积对光反应的抑制，提高了 ATP 和 NADPH 的利用率，有机物产量更高。 补充对照：D 组全程光照，产物为 100%；B、C 只用了一半光照时间，产物却达到 D 组的 70%、94%，更能证明交替光照大幅提升了单位光照时间的光合效率。 ① 制造有机物，为自身及异养生物提供营养物质。 ② 转化并储存太阳的光能，为生命活动提供能量。 ③ 为有氧呼吸的生物提供氧气；维持大气中氧气和二氧化碳的平衡， 从而缓解温室效应。 ——光能通过驱动光合作用而驱动生命世界的运转。 ④ 形成臭氧（O3），吸收紫外线，保护地球生物。 ⑤ 对生物的进化有重要的作用。（为好氧生物的出现提供了氧气） 二、光合作用的原理 知识点4  光合作用的意义 37 拓展：化能合成作用 在自然界中，有少数种类的细菌，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（自养生物）。 例如： 硝化细菌、硫细菌、氢细菌、铁细菌等。 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 2HNO2+O2 2HNO3+能量 CO2 + H2O （CH2O）+ O2 硝化细菌： 光合作用和化能合成作用的异同 同：把二氧化碳和水合成有机物 异：利用的能量不同（光能、化学能） 38 内部因素 光合色素含量 光合酶的活性 气孔导度 有机物输出情况 叶龄、植物种类 环境因素 光照 CO2浓度 温度 水 无机盐 胞内、胞间、大气 三、光合作用的影响因素 底物的消耗速率 或 产物的生成速率 CO2 + H2O (CH2O)+ O2 光能 叶绿体 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 三、光合作用的影响因素 知识点1  探究光照强度对光合作用强度的影响 表示方法： 产生O2的量或固定CO2的量 光合速率的测定： 光合作用强度（光合速率）: 植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗？ 产生的O2会全部释放出去吗？ 消耗的CO2是全部从外界吸收的吗？ 40 植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。 三、光合作用的影响因素 知识点1  探究光照强度对光合作用强度的影响 光合速率的测定： 实际测量到的光合作用指标是: 净光合作用速率，称为表观光合速率。 总光合速率 = 呼吸速率 + 净光合速率 有机物的制造量 CO2固定或消耗量 O2的产生量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 有机物的消耗量 CO2的释放量 O2的吸收量 叶绿体吸收CO2的速率是总光合速率， 叶肉细胞和植物体吸收CO2的速率是净光合速率。 41 三、光合作用的影响因素 知识点1  探究光照强度对光合作用强度的影响 1.实验原理 在光照下，绿色植物通过光合作用产生氧气。 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 打孔器、注射器、5W LED台灯、米尺、烧杯、绿叶。 2.材料用具 实验分析 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。 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 利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。 4.实验步骤 三、光合作用的影响因素 知识点1  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。 ②排气：将圆形小叶片置于吸入清水的注射器内，用手指堵住注射器前端小孔 拉动活塞，使叶片内气体逸出。 大叶脉不含有的叶绿体 注意避开大叶脉 ③沉水：将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，小圆形叶片 全部沉到水底。 ④实验：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水(吹气或1%~2%NaHCO3溶液 提供CO2)，向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片。 防止光照干扰实验结果 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 4.实验步骤 三、光合作用的影响因素 知识点1  探究光照强度对光合作用强度的影响 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：分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。 强光 中等光 弱光 5.观察记录 三、光合作用的影响因素 知识点1  探究光照强度对光合作用强度的影响 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 2 10片 20 mL 中 3 10片 20 mL 弱 多 中 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。 在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强。 6.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。 三、光合作用的影响因素 知识点1  探究光照强度对光合作用强度的影响 AB段 A点 BC段 B点 总光合速率 = 净光合速率+呼吸速率 三、光合作用的影响因素 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：①光照 (1)光照时间：光照时间越长，产生的光合产物 。 (2)光质：光的波长不同光合作用强度不同。 (3)光照强度： 越多 只进行细胞呼吸 光补偿点，即 V光 = V呼 光合作用强度最大 V光 < V呼 V光 > V呼 光饱和点 CO2释放量表示细胞呼吸强度 A点： AB段： B点： BC段： C点： D点： 讨论：C点前后限制光合作用因素分别是？ C点之前限制光合作用因素是光照强度，C点之后限制因素是CO2 、温度、酶等。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：①光照强度 1. 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） 大于 2.光合速率与植物生长： 总结 当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞V光合>V呼吸 ①当净光合速率＞0时， ②当净光合速率＝0时， ③当净光合速率＜0时， 植物因积累有机物而生长。 植物不能生长。 植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：①光照强度 应用： ①适当提高光照强度——补光灯； ②延长光合作用时间——轮作； ③增加光合作用面积——合理密植； ④温室大棚用无色透明的塑料或玻璃增产。 光质对光合速率的影响 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。 相同强度日光照射时： 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） 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：②CO2浓度 CO2浓度 A B 吸收速率 CO2 C 释放速率 CO2 E D AB段： B点： BC段： C点： CD段： D点： E点： 只进行细胞呼吸 CO2补偿点，即 V光 = V呼 光合作用强度最大 进行光合作用所需CO2的最低浓度 V光 < V呼 CO2饱和点 V光 > V呼 限制因素为光照强度和温度、酶的数量和活性等 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：②CO2浓度 应用： 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。 多施有机肥或农家肥； 温室栽培植物时还可使用CO2发生器等； “正其行，通其风”大田中还要注意通风透气。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：③温度 b. 温度过高时植物气孔关闭(影响CO2供应），光合速率会减弱。 a. 温度通过影响有关酶的活性，从而影响光合作用强度，主要是暗反应。 光合作用的最适温度一般在20 ℃～30 ℃之间。 细胞呼吸的最适温度一般在25 ℃～35 ℃之间。 速率 温度/℃ 0 A B C 25 30 F G 光合 呼吸 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：③温度 应用： 适时播种； 温室中，白天适当提高温度，晚上适当降温； 植物“午休”现象（气孔关闭）。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：③温度 右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： 7～10时的光合作用强度不断增强原因： 12时左右的光合作用强度明显减弱原因： 14～17时的光合作用强度不断减弱原因： 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。 光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。 中午温度高，气孔大量关闭，CO2的吸收量下降，致使光合作用暗反应受到限制，光合作用强度减弱。 “光合午休”现象： 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：④水分 ①水是光合作用的原料 ②水是体内各种化学反应的介质 ③缺水→气孔关闭→限制CO2进入叶片→光合作用受影响 保卫细胞吸水 气孔张开 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 应用： 合理浇灌、预防干旱 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：⑤矿质元素 N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 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: 。 土壤中矿质元素浓度过高，导致细胞渗透失水，出现萎蔫 光合作用强度 矿质元素 A 0 应用：合理施肥 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：⑥多因子 ①P点前：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素，随该因素的不断增强， 光合速率不断提高。 ②P、Q间的主要因素有两个：横坐标表示的因素、多条曲线上标注的因素。 ③Q点及Q点之后：横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素， 影响因素主要为各曲线所表示的因子。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 外部因素：⑥多因子 应用： 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加 ，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加 和CO2浓度以提高光合速率。 CO2浓度 光照强度 提醒： ①不同因素的作用具有互补效应。如当光照强度降低时，可通过增加CO2浓度补偿。②不同条件下关键影响因素不同。如其他条件适宜，CO2达到饱和点，此时限制因素可能是酶的数量、五碳化合物的含量。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 内部因素：①自身遗传特性 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。 阳生植物的光补偿点和光饱和点都大于阴生植物 应用：间作套种 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 内部因素：②叶龄 光合速率 叶龄 A 0 随叶龄增大 ，色素、酶含量及酶的活性减弱，光合速率减慢 ①OA段：随着叶龄的增大，叶面积 ，色素含量 ，酶的含量和活性 ，光合作用速率_____。 ②A点后光合速率降低的原因是： 增大 增多 增大 加快 应用： 适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 内部因素：③叶面积指数 物质量 叶面积 A 0 总光合量 呼吸量 干物质量 单位土地面积上，植物的总叶面积 ①A点前：随叶面积不断增大，光合速率不断增加； ②A点后：虽然光合总量上升，但是呼吸量上升更快，净光合产量反而下降。 应用： 适当摘除下层叶片； 合理密植增加光合作用面积。 三、光合作用的影响因素 知识点2  影响光合作用的因素及应用 内部因素：④光合作用产物积累对 光合作用强度的影响 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。 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。 四、光合作用与细胞呼吸的综合 1. 光合作用和细胞呼吸的比较 比较项目 光合作用 细胞呼吸 代谢类型 发生范围 发生条件 物质变化 能量变化 合成作用(或同化作用) 分解作用(或异化作用) 含叶绿体的植物细胞、蓝细菌等 所有活细胞 只在有光下进行 时刻进行 无机物→有机物 有机物→无机物 光能→化学能（储能） 稳定的化学能→ ATP中活跃化学能、热能（放能） 四、光合作用与细胞呼吸的综合 2. 图解光合作用与细胞呼吸 过程中的物质转化关系 C： H： O： C3 CO2 C6H12O6 C3H4O3 CO2 CO2的固定 C3的还原 NADPH H2O C6H12O6 [H] H2O 光反应 暗反应 O2 H2O 光反应 H2O 第三阶段 C3 CO2 C6H12O6 C3H4O3 CO2 CO2的固定 C3的还原 第一阶段 第二阶段 第三阶段 一二阶段 H2O 第一阶段 第二阶段 四、光合作用与细胞呼吸的综合 3. 光合作用与细胞呼吸过程中的能量变化关系 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 释放大量能量 释放少量能量 不彻底氧化产物中的化学能 有氧呼吸 无氧呼吸 热能散失 ATP中活跃的化学能 大量 少量 四、光合作用与细胞呼吸的综合 B点： C点： D点： F点： H点： I点： 光合作用开始点 凌晨温度最低，细胞呼吸最弱 光合速率 = 呼吸速率 光合午休：气温过高，蒸腾作用旺盛，部分气孔关闭，导致CO2供应不足。 光合速率 = 呼吸速率，有机物积累最多 光合作用消失点 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 拓展1：自然环境中一昼夜植物光合作用曲线 一昼夜有机物积累量 ＝ SⅡ－(SⅠ＋SⅢ) D、H点：光合速率=呼吸速率 D、H点以下：光合速率<呼吸速 D、H点以上：光合速率>呼吸速率 小结 四、光合作用与细胞呼吸的综合 拓展2：密闭环境一昼夜CO2含量的变化 AB段：只进行 。 BC段：温度降低， 减弱。 CD段：光合作用 细胞呼吸。 D点：光合作用 细胞呼吸。 DH段：光合作用 细胞呼吸。 其中EF段出现 现象。 H点：光合作用 细胞呼吸。 HJ段：光合作用 细胞呼吸。 直至光合作用完全停止 “光合午休” 呼吸作用 呼吸作用 小于 等于 大于 等于 小于 一昼夜积累有机物： 比较J点时CO2浓度是否比A点时低 五、光合作用的测定方法 知识点1  液滴移动法 黑暗下液滴左移的距离： 测呼吸速率 光照下液滴右移的距离： 测净光合速率 真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 = m + n 为防止气压、温度等物理因素引起误差，应设置对照试验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。 误差校正： 五、光合作用的测定方法 知识点2  黑白瓶法 黑白瓶法测某水层浮游藻类的光合速率 “黑瓶”测定的是 ； “白瓶”测定的是 。 有氧呼吸量 净光合作用量 有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为 ；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为 ，总光合作用量为 。 没有初始值的情况下，总光合作用量＝ 二者之和 有氧呼吸量 净光合作用量 白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量 五、光合作用的测定方法 知识点3  叶圆片称重法 上午10时 置于黑暗中 上午12时 置于光下 14时叶圆片干重z克 烘干 12时叶圆片干重y克 烘干 叶圆片面积为S 10时叶圆片干重x克 烘干 环割 呼吸速率＝ 净光合速率＝ 总光合速率＝ (z－y) / 2S (x－y) / 2S 净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y) / 2S 五、光合作用的测定方法 知识点4  半叶法 将植物对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)则留在光下进行光合作用（即不做处理），并在实验之前需切断左右叶片间的联系，防止有机物的运输。一定时间后(h)在这两部分叶片的对应部位截取相同面积(s)的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB。 MA=原叶重-呼吸消耗量 MB=原叶重+净光合量 MB-MA= 净光合量+呼吸消耗量 五、光合作用的测定方法 知识点5  叶圆片上浮法 ——定性检测O2释放速率 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 通过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。 六、光合作用的拓展 知识点1  电子传递与光合磷酸化 电子(e－)经过电子传递链： H2O → NADPH → （CH2O） 光系统Ⅱ进行水的光解，产生氧气、H+和自由电子(e-)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 电子传递过程是高电势到低电势，释放的能量将质子(H+)逆浓度梯度从类囊体基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质子浓度梯度。 光合磷酸化发生在类囊体薄膜上，需要光，电子供体是H2O，电子受体是NADP+。 六、光合作用的拓展 知识点2  光呼吸 (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”。 六、光合作用的拓展 知识点2  光呼吸 (2)光呼吸的曲线解读 A表示： B和C表示： B表示： C表示： 光下时植物呼吸速率 无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率 只有光下才有的呼吸速率，即光呼吸现象 光下净光合速率 六、光合作用的拓展 知识点2  光呼吸 (3)光呼吸的起因 卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco即RuBP羧化酶)是一种双功能酶，与CO2/O2的值有关 当CO2/O2的值高时，可催化C5固定CO2合成有机物； 当CO2/O2的值低时，可催化C5结合O2发生氧化分解，消耗有机物，此过程称为光呼吸 六、光合作用的拓展 知识点2  光呼吸 (4)光呼吸的意义 ①回收碳元素。就是2 分子的C2形成1 分子的C3和CO2，C3通过光呼吸过程又返回到卡尔文循环中。即通过光呼吸回收了 3/4 的碳元素。 ②防止强光对叶绿体的破坏。强光时，由于光反应速率较大，叶肉细胞中会积累 ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基损伤叶绿体。而强光下，光呼吸加强，消耗了光反应过程中积累的 ATP 和 NADPH，减轻了对叶绿体的伤害。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。 ③消除乙醇酸对细胞的毒害。正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。 六、光合作用的拓展 知识点2  光呼吸 (5)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 抑制光呼吸的措施： 适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。 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，减少了光合产物的形成和积累。 光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。 (6)光呼吸的危害 六、光合作用的拓展 知识点2  光呼吸 (7)光呼吸与细胞呼吸的比较 比较项目 光呼吸 细胞呼吸 底物 发生部位 反应条件 气体参与 能量变化 共同点 C2化合物（乙醇酸） 叶绿体 → 过氧化物酶体 → 线粒体 只在光照下发生，伴随光合作用 消耗O2​，释放CO2​ 消耗 ATP、NADPH 消耗O2、释放CO2 糖类等有机物 细胞质基质、线粒体 光或暗都可以 消耗O2​，释放CO2​（有氧） 产生ATP 【例1】(2024·山东潍坊一模) 光呼吸是O2/CO2偏高时与光合作用同时发生的生理过程，是经长期进化形成的适应机制。光呼吸和暗反应关系密切，机理如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.光呼吸可保证CO2不足时，暗反应仍能正常进行 B.光合作用的光反应强于暗反应容易导致光呼吸发生 C.光呼吸过程虽消耗有机物，但不产生ATP D.抑制光呼吸能大幅度提高光合作用强度 D 六、光合作用的拓展 知识点3  光保护 植物的光保护是指植物在强光（光胁迫）下，为减轻光抑制、维持光合作用而启动的一系列自我保护机制，旨在避免光能过剩对光合器官造成损伤。 修复机制： 减少光能吸收：植物通过形态上或代谢上的变化减少光能的吸收，如调整叶片和叶绿体的朝向、增加叶片绒毛或蜡质层以过滤光线，减少光能捕获。 耗散过剩光能：通过叶黄素循环(非光化学淬灭NPQ)，把叶绿体中多余的光能，以热能形式散失掉，不让过剩能量传给光反应中心，避免产生自由基损伤 PSⅡ。 修复受损结构：当PSI因光胁迫受损时，植物会降解并重新合成受损的D1蛋白，修复光合系统。 清除活性氧：光胁迫会产生活性氧(ROS)，植物通过超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸等清除ROS，减少氧化损伤。 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 1. C3途径 ——也称卡尔文循环 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植物有水稻、小麦、大豆、棉花、马铃薯等大多数植物。 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。 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 2. C4途径 通过C4途径固定CO2的植物称为C4植物，常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 C4植物叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2在PEP羧化酶的作用下被整合到C4化合物中，随后C4化合物被运输进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体。 C4植物的两次固定在空间上分开：在叶肉细胞内固定CO2，在维管束鞘细胞中同化CO2。 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 2. C4途径 C4植物具有耐高温、光照强烈、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。 C4植物具有耐高温、光照强烈、干旱的能力，原因是： 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 C3植物与C4植物对CO2浓度的响应 ①C4植物CO2补偿点低，几乎接近0 ②C3植物CO2补偿点高 ③C4植物CO2饱和点低，说明C4植物具有有效的CO2浓缩机制 ④C3植物CO2饱和点高，因为RuBP羧化酶固定CO2能力弱 从以上分析可知，C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用，因此，目前大气CO2浓度不断增加，对C3植物有利，对C4植物益处不大。 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 3. CAM途径 ——可适应干旱炎热的环境 CAM植物夜间吸进CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在PEP羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。 而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 3. CAM途径 ——可适应干旱炎热的环境 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP) 夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。 白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。 常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 CO2 → 苹果酸（液泡）→ CO2 → C3 → 淀粉 特征 C3植物 C4植物 CAM植物 与CO2结合的物质 RuBP(C5) PEP PEP CO2固定的最初产物 C3 C4 草酰乙酸 CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天 光反应的场所 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 叶肉细胞 类囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿体基质 叶肉细胞的 叶绿体基质 有无光合午休 有 无 无 比较C3植物、C4植物和CAM植物 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 89 六、光合作用的拓展 知识点4  C3、C4植物与景天科植物 比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 ①相同点： ②不同点： 都对CO2进行了两次固定 C4植物两次固定CO2是空间上错开； CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 C3途径是碳同化的基本途径， C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 Lavf58.76.100 $