5.4 光合作用与能量转化课件-2026-2027学年高一上学期生物人教版必修一

该高中生物学课件聚焦光合作用与能量转化，涵盖光合色素提取分离、叶绿体结构、光合作用过程及影响因素，通过蓝细菌、白化苗实例导入，以实验操作和科学史为支架，构建“色素-结构-原理-应用”的知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，如色素提取实验的异常现象分析、恩格尔曼实验的科学设计，结合同位素标记法等经典研究，培养学生结构与功能观。丰富的课堂检测和实验方案，助力学生深化理解，也为教师提供高效教学资源。

第4节 光合作用与能量转化 一、捕获光能的色素和结构 2 蓝细菌 白化苗因其不能形成叶绿素，无法进行光合作用，待种子中贮存的养分耗尽就会死亡。这说明，叶片中的色素可能与光能的捕获有关。 (拟核) 光合片层(分布有叶绿素和藻蓝素) 一、绿叶中色素的提取与分离 一、绿叶中色素的提取与分离 提取：色素能溶解在丙酮或酒精等有机溶剂中，所以可用无水乙醇提取色素。 原理： 提取试剂：无水乙醇 (一)提取色素： 1)研磨 材料：5g鲜叶 药品 SiO2— CaCO3 — 无水乙醇— 2)过滤：漏斗基部放一块单层________，获取绿色滤液。 步骤 使研磨充分 防止色素破坏 溶解并提取色素 尼龙布 【注意】不能使用滤纸过滤，因为滤纸的孔径太小，容易吸附色素，从而影响实验结果 一、绿叶中色素的提取与分离 1)准备干燥的滤纸条 铅笔线 滤液细线 要求： 细齐直： 干燥后，重复2-3次： (二)分离色素 ①剪去两角 2)滤液细线 ②画铅笔细线 防止层析液在边缘扩散过快，使色素在滤纸上扩散均匀 一、绿叶中色素的提取与分离 防止色素带重叠而影响分离效果 增加色素量，使分离出的色素带清晰 ①为何滤液细线不能触及层析液？ （防止色素溶解在层析液中） ②为何要盖上培养皿？ （防止层析液挥发，因其易挥发且有毒） 插滤纸条 层析液 培养皿 石油醚、丙酮和苯的混合液 一、绿叶中色素的提取与分离 分离原理：色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大，扩散速度越快，扩散距离越远 分离试剂：层析液 分离方法：纸层析法 8 叶绿素 类胡萝卜素 绿叶中光合素色的功能：吸收、传递和转化光能 (占1/4) (占3/4) 胡萝卜素（橙黄色） 叶黄素（黄色） 叶绿素a （蓝绿色） 叶绿素b （黄绿色） 绿叶中光合素色的种类 一、绿叶中色素的提取与分离 溶解度最大： 胡萝卜素 溶解度最小： 叶绿素b 含量最多： 叶绿素a 色素带的宽度代表含量的多少 异常现象的分析 若收集的滤液颜色过浅，其原因有： ① 选取的叶片不新鲜，色素含量少 ② 加入的无水乙醇过多，使滤液中色素浓度降低 ③ 加入碳酸钙的过少或没加碳酸钙，色素分子部分破坏 ④ 未加二氧化硅， 研磨不充分，色素未能充分提取出来 若滤纸条上的色素带重叠： 讨论 没等干后再画线，导致滤液细线没有达到细齐直的要求 若最终滤纸条上无色素带： ① 忘记画滤液细线 ② 滤液细线长时间浸没再层析液中，使色素溶解在层析液中 异常现象的分析 若滤纸条上只呈现胡萝卜素和叶黄素条带： ① 选用黄色叶片 ② 没加碳酸钙导致叶绿素被破坏 讨论 【思考】秋天叶片变黄的原因？ 叶绿素结构不稳定，秋天温度降低，叶绿素被破坏，主要呈现类胡萝卜素的颜色 【思考】秋天叶片变红的原因？ 秋天低温下可溶性糖含量增多，会促进红色花青素的形成 影响叶绿素合成的因素 ②光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。 ①温度：低温或高温，叶绿素分子易被破坏，而使叶片变黄。 ④pH：当pH小于6.0时，叶绿素被破坏，叶片变成黄褐色。 ③必需元素：缺N、Mg、Fe将导致叶绿素无法合成，叶变黄。 讨论 课堂检测 1.在“绿叶中色素的提取和分离”实验中得到的色素带颜色较浅，分析其原因可能是（　　） ①加入的提取液太多 ②用体积分数为95%的乙醇加入无水碳酸钠代替无水乙醇 ③研磨时没有加入碳酸钙 ④研磨时没有加入二氧化硅 ⑤取的叶片叶脉过多，叶肉细胞过少 ⑥画滤液细线的次数少⑦使用放置数天的菠菜叶 A.①③⑦ B．②④⑤ C．①③④⑤⑥⑦ D．②③④⑤⑥ C 课堂检测 2.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时，甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“＋”表示使用，“－”表示未使用)，其余操作均正常，他们所得的实验结果依次应为 (　　) 试剂 甲 乙 丙 丁 无水乙醇 － ＋ ＋ ＋ CaCO3 ＋ ＋ － ＋ SiO2 ＋ ＋ ＋ － A.①②③④ B.②④①③ C.④②③① D.③②①④ B 1.叶绿体的结构： 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 ①叶绿体通过什么方式增大膜面积？ 类囊体堆叠形成基粒，与线粒体增大膜面积的方式不同 ②叶绿体的色素与酶位于哪里？ 色素：类囊体薄膜 色素 酶 酶：类囊体薄膜、叶绿体基质 水绵 好氧细菌 极细光束照射 完全曝光 黑暗 无空气 好氧细菌集中于叶绿体被光束照射的部位 好氧细菌分布于叶绿体所有受光部位 叶绿体光合作用释放氧气 恩格尔曼的实验（一） 【思考】恩格尔曼此实验的结论是？ 【思考】在选材、实验设计上有何巧妙之处？ 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 16 1.选用水绵为实验材料的优点：________________________________________。 2.选用好氧细菌的有点：____________________________。 3.无空气和黑暗条件：排除了环境中____和____的干扰。 水绵叶绿体呈带状，大而明显，便于观察 确定水绵细胞中释放氧的部位 O2 光 极细光束照射 曝光 思考·讨论 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 恩格尔曼的实验（一） 叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝光，用于光合作用，放出O2。 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。从这一结果中你能推导出什么结论？ 思考·讨论 二、叶绿体的结构适于进行光合作用 恩格尔曼的实验（二） 太阳光是由不同波长的光组合成的复合光，不同波长的光，颜色不同，可见光的波长是400-760nm；波长小于400nm的光是紫外光；波长大于760nm的光是红外光。 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 三棱镜散射实验 三棱镜散射实验 叶绿素溶液 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光 色素提取液 三棱镜散射实验 类胡萝卜素 色素提取液 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱 叶绿素主要吸收______和________，对其他光吸收量较少，其中对______吸收最少，所以叶片呈______。 类胡萝卜素主要吸收________。 红光 蓝紫光 绿光 绿色 蓝紫光 讨论 【思考】：蔬菜大棚中薄膜一般什么颜色？若需要人工补光，一般使用什么颜色的光？ 薄膜：白色透明的 补光：红光灯/蓝光灯 【注意】光合色素只能吸收可见光 课堂检测 3.下列关于光合色素的叙述，正确的是（ ） A.类胡萝卜素在层析液中的溶解度大于叶绿素 B.叶绿素可吸收红外光、紫外光用于光合作用 C.植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光 D.变红枫叶的叶绿体中的红色色素增加，叶绿素含量降低 A 二、光合作用的原理 24 不能通过光合作用实现 探索光合作用原理的部分实验 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。 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。 资料1 1、探索光合作用原理的部分实验 1937年，英国植物学家希尔发现：在离体叶绿体的悬浮液(有H2O，不含CO2)中加入黄色的铁盐(Fe3+)氧化剂，在光照下可以释放出O2，溶液的颜色由黄色变为浅绿色。像这样离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应称为希尔反应。 资料2 【思考】希尔的实验结论： 水的光解会产生氧气 探索光合作用原理的部分实验 1937年，英国植物学家希尔发现：在离体叶绿体的悬浮液(有H2O，不含CO2)中加入黄色的铁盐(Fe3+)氧化剂，在光照下可以释放出O2，溶液的颜色由黄色变为浅绿色。像这样离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应称为希尔反应。 资料2 【讨论1】希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 不能，该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。 探索光合作用原理的部分实验 1937年，英国植物学家希尔发现：在离体叶绿体的悬浮液(有H2O，不含CO2)中加入黄色的铁盐(Fe3+)氧化剂，在光照下可以释放出O2，溶液的颜色由黄色变为浅绿色。像这样离体叶绿体在适当条件下发生水的光解，产生O2的化学反应称为希尔反应。 资料2 【讨论2】离体叶绿体悬浮液由黄色变为浅绿色，说明叶绿体在光照条件下生成了___________把Fe3+还原成的Fe2+ 。 还原剂 【讨论3】希尔的实验并没有检测到糖的生成。若向悬浮液中通入CO2 ，在光照条件下就能检测到糖的生成，这说明水的光解和糖的合成______(是/不是)同一个化学反应； 不是 NADPH（还原型辅酶Ⅱ） 1941年，美国科学家鲁宾和卡门用16O的同位素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：第一组给植物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。 美国鲁宾和卡门实验 探索光合作用原理的部分实验 资料3 【思考1】鲁宾和卡门的实验结论： 光合作用释放的O2来自于水， 不来自于CO2 【思考2】该实验的研究方法： 同位素标记法 【注】O18没有放射性 1954年，美国科学家阿尔农（D.Arnon)发现，在光照下，叶绿体可合成ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 阿尔农实验 光照 水 氧气 ADP+Pi ATP 尝试用示意图表示ATP的合成与希尔反应的关系？ 探索光合作用原理的部分实验 资料3 H2O 光能 叶绿体 O2+NADPH +能量 ADP + Pi ATP 课堂检测 1.希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有CO2时，给予叶绿体光照，就能放出O2，同时使电子受体还原。希尔反应是：H2O＋氧化态电子受体→还原态电子受体＋1/2O2。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光下的叶绿体，不供给CO2时，既积累NADPH也积累ATP；进一步实验，撤去光照，供给CO2，发现NADPH和ATP被消耗，并产生有机物。下列关于希尔反应和阿尔农发现的叙述不正确的是( ) A.光合作用释放的O2来自水而不是CO2 B.NADPH和ATP的形成发生在叶绿体类囊体的薄膜上 C.希尔反应与CO2合成有机物的过程是两个过程 D.光合作用的有光条件下的反应过程为CO2合成有机物提供ATP和NADPH B 三、光合作用的过程 32 叶绿体 光能 CO2+H2O (CH2O)+O2 总反应式： 绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化为储存能量的有机物(淀粉)，并且释放氧气的过程，叫光合作用。 三、光合作用的过程 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。 33 H2O ADP ＋Pi 酶 ATP 色 素 光能 条件： 场所： 物质变化： 光、色素、酶 类囊体薄膜 ADP+Pi ATP 光 酶 能量转变： 光能→ATP和NADPH中的化学能 O2 [H] 光解 （1）光反应阶段 光合作用的过程——光反应 NADPH （还原型辅酶Ⅱ） NADP＋＋H+＋2e-→NADPH H2O→O2＋2H+＋2e- ADP＋Pi ATP 叶绿体中的色素 高能电子 水 e e 光能 NADPH和ATP 电子 传递 → 类囊体腔 光合膜上的电子与H+的传递 这里主要注意电子传递并不能理解为物理中的电流。这里实际上典型化学上的氧化还原反应，失去电子被氧化，得到电子被还原。 叶绿体中色素吸收光能，导致叶绿素a失去一个电子。电子经电子传递链生成ATP和NADPH；于此同时，失去电子的叶绿素夺取水中的电子得以电荷恢复，而水失去电子导致水的光解——这就是教材所谓吸收的光能有两个用途：一个是电子传递下去（生成了ATP和NADPH），另一个是夺取别人的电子（水的光解） 35 ①给小球藻通14CO2光下培养 ②杀死细胞，终止光合作用 ③提取溶液中的物质，用纸层析法使这些物质分离 ④对滤纸进行放射性显影，确定滤纸上具有放射性的位置 C14同位素标记法 ④剪下这部分滤纸，溶解，提取放射性物质并进行化学鉴定 暗反应研究——卡尔文循环 光照5s取样时产生的放射性物质 光照60s取样时产生的放射性物质 再溶解，化学分析，表明是3-磷酸甘油酸（C3） 实验结果 暗反应研究——卡尔文循环 ①给小球藻通C14O2光下培养 ②杀死细胞，终止光合作用 ③提取溶液中的物质，用纸层析法使这些物质分离 ④对滤纸进行放射性显影，确定滤纸上具有放射性的位置 ④剪下这部分滤纸，溶解，提取放射性物质并进行化学鉴定 思考、如果确定放射性首先出现在哪种化合物中？ 卡尔文循环，中断实验进行研究的方法，纸层析法，同位素标记法。 38 ADP ＋Pi ATP 2C3 多种酶 参加催化 还原 （CH2O） CO2 C5 固定 NADPH 供氢＋供能 供能 条件： 场所： 物质变化： CO2、多种酶、ATP、NADPH 叶绿体基质 CO2+C5 酶 2C3 2C3 C5+(CH2O) ATP、NADPH 酶 能量转变： ATP和NADPH中的化学能→有机物中稳定的化学能 （2）暗反应阶段 卡尔文循环 光合作用的过程——暗反应 ①CO2的固定： ②C3的还原： C3是指三碳化合物 C5是指五碳化合物---核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP) 叶绿体中的色素 光能 供氢 供能 还原 多种酶参加催化 (CH2O) ADP+Pi ATP 2C3 C5 固定 CO2 H2O 水在光下裂解 光反应 暗反应 光合作用过程图解 O2 NADPH NADP+ 光反应为暗反应提供： NADPH、ATP 暗反应为光反应提供： NADP+、ADP、Pi 项目 光反应 暗反应 场所 条件 物质变化 能量变化 光反应与暗反应的区别 需色素、光、酶、ADP和Pi 需多种酶催化、ATP和NADPH 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体基质 ATP的合成 ： ADP+Pi+能量 ATP 酶 CO2的固定：CO2+C5 2C3 酶 ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能 光能→ATP和NADPH中的化学能 酶 NADP++H++2e- NADPH 水的光解 ：2H2O O2+ 4H++4e- 光 CO2的还原： 2C3 (CH2O)+ C5 NADPH, ATP 酶 课堂检测 1、下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题： ①图中A是______，位于 B是_____，它来自于_____的分解。 ②图中C是 ，它被传递到叶绿体的_____部位，用于_________ 。 ③图中E是 ，在叶绿体中合成D所需的能量来自______。 ④图中G__________，H是____________，J是________。 ⑤图中的K表示_________， L表示________，K为L提供__________。 Ｏ2 水 NADPH 基质 还原C3 ATP 光能 光反应 [H]和ATP 色素 C5化合物 C3化合物 糖类 暗反应 光 H2O B A C E F+Pi H G CO2 J K L D 类囊体薄膜上 42 不同条件下，光合作用物质含量变化 当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP含量的暂时变化可以采用下图分析： C3 C5 [H]、ATP (CH2O) CO2供应不变 光照不变 光照不变CO2不变 条件 项目 停止光照 增加 减少 减少 减少 突然光照 减少 增加 增加 增加 CO2浓度降低 CO2浓度升高 减少 增加 增加 减少 增加 减少 增加 减少 (CH2O) 运输受阻 减少 减少 增加 增加 不同条件下，光合作用物质含量变化 C5, [H], ATP, (CH2O)合成量 C3 物 质 的 量 时间 强光照 弱光照 CO2供应量不变：光照强→弱 不同条件下，光合作用物质含量变化 物 质 的 量 时间 强光照 弱光照 CO2供应量不变：光照弱→强 C3 C5, [H], ATP, (CH2O)合成量 课堂检测 2.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 ①若有机物为(CH2O)： ②（计算用）若有机物为C6H12O6： 光合作用的总反应式 四、化能合成作用的过程 48 四、化能合成作用 自然界中的某些细菌，能够利用环境中的某些无机物氧化分解时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用称化能合成作用。 2NH3 + 3O2 2HNO2 + 2H2O + 能量 2HNO2 + O2 2HNO3 + 能量 CO2 + H2O (CH2O )+ O2 硝化细菌： 化能合成作用： 光合作用 化能合成作用 本质 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 区 别 能量 光能 氧化无机物放出的 代表生物 绿色植物 硝化细菌等微生物 光合作用和化能合成作用的比较 化学能 课堂检测 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。( ) × √ × 课堂检测 2.硝化细菌之所以归类为自养生物，根据是（ ） A.它能把氨合成为亚硝酸和硝酸 B.它能以亚硝酸和硝酸作为自身的组成物质，并贮存能量 C.它能利用化学能合成有机物 D.它能把氨氧化所释放的化学能合成ATP，直接供各种生命活动需要 3.硝化细菌进行化能合成作用时，其获能的方式是（ ） A.还原氨 B.氧化氨 C.还原亚硝酸 D.还原硝酸 B C 五、光合作用的影响因素 53 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 探究影响光合作用强度的因素 气孔开闭情况 【实验】探究光照强度对光合作用强度的影响 探究光照强度对光合作用强度的影响 探究·实践 实验目的： 了解光照强度对光合作用的影响。 探究光照强度对光合作用强度的影响 材料用具： 叶龄相当的蚕豆叶片，打孔器，注射器，5W台灯，100ml烧杯，镊子，25℃ NaHCO3溶液，标签纸， 25℃清水等 实验原理： 利用真空渗水法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。 在光合作用的过程中植物吸收CO2并排出O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关， O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此，可依据一定时间内叶片上浮的数量，来比较光合作用的强弱。 探究·实践 探究·实践 探究光照强度对光合作用强度的影响 Q1：打孔器打孔时需要避开大叶脉的原因？ 大叶脉中没有叶绿体，影响实验结果 Q2：实验中NaHCO3的作用？ 提供光合作用所需的CO2 Q3：如何营造不同的光照强度？ 改变台灯与盛有小圆叶片烧杯的距离 Q4：【判断】小圆叶片上浮是由于光合作用产生了O2（ ） × 光合作用产生的O2量＞呼吸作用消耗的O2量 只有呼吸作用 光合＜呼吸 光合＝呼吸 光合＞呼吸 （叶片上浮） 1、光合作用强度 测定方法： ①绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率； ②绿色植物组织在有光的条件下，光合作用和呼吸作用同时进行，测得的数值表示净光合速率 ③ 真正的光合作用速率 = 净光合作用速率 + 呼吸作用速率 CO2＋H2O （CH2O）＋O 2 光能 叶绿体 光合作用强度的测量 光合＝呼吸 光合＞呼吸 光合作用强度的测量 （1）真光合作用速率 =总光合作用速率 表达方式：①单位时间内O2的产生量 ②单位时间内CO2的固定量 ③单位时间内有机物的制造量 （2）净光合作用速率 =表观光合作用速率 表达方式：①单位时间内O2的释放量 ②单位时间内CO2的吸收量 ③单位时间内有机物的积累量 （3）呼吸速率的表达方式： ：①黑暗时单位时间内O2的吸收量 ②黑暗时单位时间内CO2的释放量 ③黑暗时单位时间内有机物的消耗量 A C 光补偿点 光饱和点 光照强度 CO2吸收量 CO2释放量 O B 净光合速率 呼吸速率 真光合速率 A点： 只进行呼吸作用 AB段： 光合作用逐渐增强 ，光合速率<呼吸速率 B点： 光合速率=呼吸速率 (无糖类累积) C点： 光合速率最大 BC段： ，光合速率>呼吸速率 光合作用不断增强 (受酶的催化能力、CO2供应量的限制) 光照强度对光合作用速率的影响 净光合速率 呼吸速率 光补偿点 光合速率和呼吸速率相等时所对应的光照强度 A:只进行呼吸作用 B：光合作用速率=呼吸作用速率 B点后：光合作用速率>呼吸作用速率 AB：光合作用速率<呼吸作用速率 解读：曲线与细胞图示相结合 光照强度对光合作用速率的影响 CO2 吸 收 量 O CO2 释 放 量 光照强度 黑暗中呼吸所放出的CO2 光补偿点 光饱和点 · · · A： B： C： 阴生植物 阳生植物 阳生植物vs阴生植物 思维训练 1.适当提高光照强度 2.延长光合作用时间 3.合理密植— 增加光合作用面积 4.间作套种 5.温室大棚 使用无色透明玻璃 6.补光 ----红光和蓝紫光 1.光照的影响：光照强度、光质不同、日变化 光照强度对光合作用速率影响的应用 CO2吸收量 CO2释放量 CO2浓度 A B C O D 总光合速率 CO2饱和点 CO2补偿点 ob段： CO2浓度过低，无法进行光合作用 净光合速率 BC段： 光合速率<呼吸速率 C点： 光合速率=呼吸速率 D点： 光合速率最大 限制因素：光照强度、温度 CO2浓度对光合作用速率的影响 ①施用有机肥。 正其行，通其风。 适当提高CO2浓度 ②大棚或温室释放干冰或中午开棚通风。 CO2浓度对光合作用速率影响的应用 微生物通过呼吸作用将粪便中的有机物分解产生CO2，并释放热量 ③种植农作物时保持“正其行，通其风” 保持空气流通 温度的影响： 适时播种； （适当增大昼夜温差）温室栽培植物时，白天适当提高温度，可提高净光合速率，夜间适当降温，可降低呼吸消耗，保证植物有机物的积累。 最适温度 温度对光合作用速率的影响 ①有关酶的活性 ②气孔的开度 ②轮作：在同一块田地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物 矿质元素对光合作用速率的影响 N：光合酶及ATP的重要组分 P： 类囊体膜和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 应用：①合理施肥 曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为____坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，图示中的其他因子是影响光合速率的因素。 应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，提高_____________的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的______进一步提高光合速率。当温度适宜时，要适当提高___________和____________以提高光合速率。 横 光合作用酶 CO2 光照强度 CO2浓度 多因素对光合作用的影响 南方夏季晴朗的一天中某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。 【拓展应用】光合作用原理的运用（课本106页） a-b: 呼吸速率降低：夜晚温度下降，与有氧呼吸有关酶的活性降低 b-c: 温度回升，呼吸速率增大 c: 天微亮，开始光合作用 c-d: 呼吸＞光合 d-e: 呼吸＜光合 呼吸＝光合 呼吸＝光合 e-f: 正午温度过高，为降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO2的供应降低 g-h: 傍晚光照强度下降，光合速率降低 【思考】该图中有机物积累量最多的点？ h点 南方夏季晴朗的一天中密闭玻璃罩中某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量 【拓展应用】光合作用原理的运用（课本106页） 呼吸＝光合 呼吸＝光合 E-F: 正午温度过高，为降低蒸腾作用，部分气孔关闭，使CO2的供应降低 【思考1】该图中有机物积累量最多的点？ ＞ 只要CO2浓度变现为增加， 则呼吸速率____光合速率，如_________ 只要CO2浓度表现为降低， 则呼吸速率____光合速率，如________ ＜ A-D;H-J D-H D、H：光合=呼吸 H点 【思考2】经过一昼夜后该植物中是否有有机物的积累？ 存在有机物的积累 比较J与A： J低于A：光合＞呼吸，有机物积累 J等于A：光合＝呼吸，有机物总量不变 J高于A：光合＜呼吸，有机物总量减少 【例】.如图是密闭大棚内番茄在24小时测得的CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图。下列有关叙述错误的是 A.a点CO2释放量减少可能是由于温度降 　低使细胞呼吸减弱 B.d点时光合速率虽有所下降，但仍大于 　呼吸速率 C.如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加 D.番茄通过光合作用制造有机物的时间是ce段 √ 1.“液滴移动法”测定光合速率与呼吸速率 【拓展应用】测定光合速率和呼吸速率 （1）甲烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液的作用______________ 吸收CO2 测呼吸速率 测光合速率 （2）乙烧杯中放入CO2缓冲液的作用______________ 保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。 （3）测量绿色植物的呼吸速率时，需要将甲装置________处理，从而防止光合作用产生气体的干扰 遮光 （4）甲装置中液滴向___移动， 呼吸速率：_____________________ 左 单位时间内液滴左移的距离 （5）乙装置中液滴向___移动， 光合速率：_____________________ 右 单位时间内液滴右移的距离 总(真正)光合速率＝ 呼吸速率＋净光合速率 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________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。 死亡 【例】为测定光合作用速率的变化，某科研小组将番茄放入密闭的透明玻璃小室中，如图甲所示。将该装置放于自然环境中，测定夏季一昼夜小室内植物O2释放速率的变化， 结果如图乙。请据图分析并回答下列问题： (1)图乙曲线中，a～b段上升的原因是______________________________； e～f段下降是因为_________________________________________ ____________________________________________而导致光合速率下降； h点时番茄叶肉细胞内产生ATP的场所有 ___________________________。 温度下降，酶活性降低，细胞呼吸减弱 正午温度过高，植物为降低蒸腾作用，部分气孔关闭， 细胞质基质、叶绿体、线粒体 CO2供应减少，暗反应减慢 (2)图乙曲线中d点时刻，图甲装置中有色液滴的位置位于起始位置(0点)的________(填“左侧” “右侧”或“起始位置”)。有色液滴移到最右侧对应图乙曲线中的____点。小组成员在上午某段时间内，记录有色液滴移动位置时，获得了以下数据： 每隔20分钟记录一次数据 …… 11 13 17 23 …… 则该组实验数据是在图乙曲线的______段获得的。 左侧 h d～e (3)如果要测定该植物的真正光合速率，还需增加一组实验，其设计思路是：___________________________________________________________ _________。 设置如图甲相同的装置，并将该装置遮光放在与图甲装置相同的环境条件下 2.黑白瓶法 “黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，①“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；②“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况， 　某研究小组为测定不同光照条件下黑藻的光合速率，将等量且生理状态相同的黑藻植株，分装于6对黑白瓶(白瓶透光，黑瓶不透光)中，并向瓶中加入等量且溶氧量相同的干净湖水，分别置于六种不同的光照条件下，24 h后6对黑白瓶中溶氧量变化情况(不考虑其他生物)如下表。 例2 光照强度(klx) 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) －7 ＋0 ＋6 ＋8 ＋10 ＋10 黑瓶溶氧量(mg/L) －7 －7 －7 －7 －7 －7 以下说法错误的是 A.可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率 B.该实验条件下光照强度为a时白瓶中的黑藻不能生长 C.白瓶中，当光照强度为d时，若其他条件不变，显著降低CO2浓度，短 时间内叶肉细胞中C5含量减少 D.可以根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光强下黑藻的净光合速率 √ 光照强度(klx) 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) －7 ＋0 ＋6 ＋8 ＋10 ＋10 黑瓶溶氧量(mg/L) －7 －7 －7 －7 －7 －7 【例】用等体积的黑、白玻璃瓶从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，密封后再置于原来的水层中。一昼夜后取出，分别测定两瓶中的氧气量，结果如表(不考虑化能合成作用和无氧呼吸)。下列有关分析正确的是 A.白瓶中浮游植物的细胞内产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体 B.在一昼夜后，白瓶中水样的pH比黑瓶中的低 C.在一昼夜内，黑瓶中的生物通过细胞呼吸消耗的氧气量约为1.8 mg D.在一昼夜内，白瓶中的生产者通过光合作用产生的氧气量约为1.8 mg √ 透光白玻璃瓶 不透光黑玻璃瓶 5.6 mg 3.8 mg 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)。 呼吸速率＝(x－y)/2S； 净光合速率＝(z－y)/2S； 总光合速率＝净光合速率 ＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。 3.叶圆片称重法 4.半叶法 如图所示，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(即不作处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为MA、MB，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。 Lavf57.83.100 Lavf58.41.100 Tencent APD MTS Lavf58.76.100 $