高中生物必修一一轮复习-光合作用(测定光合作用的速率).ppt

,第5章第4讲光合作用4,光能转换成电能再变成活跃的化学能（ATP、NADPH中）,活跃的化学能变成稳定的化学能,光反应为碳反应提供NADPH和ATP,碳反应为光反应提供NADP+和ADP和Pi,CO2的固定：,2C3三碳糖,一、光合作用强度,1、什么是光合作用强度？,光合作用强度通常用光合速率表示，即单位叶面积叶片在单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量。,可以测出净光合速率和呼吸速率，只能计算出总光合速率,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,产生、生成量释放、增加量,固定、利用量、需要量吸收量、减少量,制造、生产、合成、积累量、净生产量生成的量,2、测量速率的方法：（1）测量呼吸速率：（2）测量净光合速率：,避免光合作用的影响,将植物放置在黑暗条件下，测量容器中CO2增加量、O2减少的量(或描述为：植物黑暗条件下CO2的释放量，O2的吸收量)、有机物减少量。,将植物置于光下，测密闭容器中CO2减少的量、O2增加的量(或描述为：光下植物对CO2的吸收量，O2的释放量)、有机物增加(积累）的量（干重）。,光合速率的测定,1.气体体积变化法测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积(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)测定原理甲装置在黑暗条件下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。,乙装置在光照条件下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。,真正光合速率净光合速率呼吸速率。,(3)测定方法将植物(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。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。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.叶圆片上浮法(P105)利用真空渗入法排除叶肉细胞间隙的空气，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)，即能比较光合作用的强弱。3.半叶法将叶片一半遮光，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表观光合作用强度值，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。4.黑白瓶法用黑瓶(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)测得的为表观光合作用强度值，综合两者即可得到真正光合作用强度值。,这株植物在光下1小时光合作用共产生克葡萄糖,该叶片在10、5000勒克斯的光照条件下，每小时光合作用所产生的氧气量是mg.,。则1小时积累的葡萄糖是克。,根据关键字来判断是总光合还是净光合？,在25条件下，这株植物在充分光照下1小时总共制造葡萄糖克。,总光合量,总光合量,净光合量,总光合量,将某绿色植物置于密闭玻璃罩内，黑暗处理1h，罩内CO2含量增加了25mg；再给以1h的充足光照，罩内CO2减少了36mg，则后一个小时光合作用固定了CO2_mg。,25+36=61,3.净产量与总产量的关系,7.(2017湖北黄冈浠水实验高中月考)将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究其在10、20的温度条件下，分别置于5klx、10klx光照和黑暗条件下的光合作用强度和呼吸作用强度，结果如图。据图所作的推测中，正确的是()A.该叶片在20、10klx的光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是8.25mgB.该叶片在5klx光照下，10时积累的有机物比20时少C.该叶片在10、5klx的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是3mgD.通过实验可知，叶片的净光合速率与温度和光照强度均成正比,结合图示模型分析总光合速率、净光合速率和呼吸速率及有关计算,答案A解析叶片在20、10klx时，每小时光合作用固定的CO2量是(102)2(44/32)8.25mg；在5klx光照强度下，10时积累的有机物比20时的多；在10、5klx的光照强度下每小时光合作用所产生的O2量是(61)/23.5mg；净光合速率与植物细胞的呼吸速率和真正光合速率有关，仅就图中曲线而言，不能得出净光合速率与温度和光照强度的关系。,4.你认为在下列坐标图中有哪些需要关注的信息？,横坐标和纵坐标的单位名称在坐标曲线图中，曲线与横、纵坐标之间的关系一般来说，横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量，曲线在坐标图中随着自变量的变化而变化，曲线的变化情况可以通过纵坐标数值反映出来。,当横轴为0时，曲线与纵轴的交点所表达的信息当纵轴为0时，曲线与横轴的交点所表达的信息两条曲线的交点表达的信息每条曲线的拐点表达的信息每条曲线在图中的走势变化曲线的斜率和最终的去向,5.光合作用与呼吸作用的曲线解读,A点：光照为0，植物只进行呼吸作用，纵坐标的数值（CO2释放量）表明此时的呼吸作用强度；,AB段：光合作用强度小于呼吸作用强度，在此过程中，随着光照增强，植物光合作用强度逐渐增大，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用。,B点：光的补偿点。光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物光合作用利用CO2的速率等于呼吸作用产生CO2的速率。植物白天的光照强度必须大于B点以上才能正常生长,BC段：光合作用强度大于呼吸作用强度，随光照增强，吸收CO2的速率逐渐增大。,C点：光的饱和点。在此光照强度下，植物的光合作用强度最大，此后光照强度不再是限制因素，而CO2浓度或者温度等其他条件可能是限制因素。,乙,丙,丁,甲图对应；乙图对应；丙图对应；丁图对应。,甲,A点,AB点,B点,光照强度大于B点,B：光补偿点,C2：光饱和点,a(净光合作用)=b(总光合作用)c(呼吸作用),光补偿点：光合作用吸收的CO2和呼吸放出CO2相等时的光强度。,光饱和点：光合作用达到最强时所需的最低的光强度。,A植物：呼吸速率为每小时释放CO2_mg/100cm2当光照强度为Y时，总光合速率为_，净光合速率为_,注意坐标图的起始点,4,16,12,例1下图是在一定的CO2浓度和温度下，某阳生植物CO2的吸收量和光照强度的关系曲线，据图回答：（1）该植物的呼吸速率为每小时释放CO2mg/dm2。（2）b点表示光合作用与呼吸作用速率。,5101520253035,25201510505,CO2吸收量mg/dm2h,光照强度（Klx）,a,b,c,d,（3）若该植物叶面积为10dm2，在光照强度为25Klx条件下光照1小时，则该植物光合作用固定CO2mg；合成葡萄糖mg。,5,相等,250,170.5,（20+5）10=,5101520253035,2520151050510,CO2吸收量mg/dm2h,光照强度（Klx）,a,b,c,d,（4）若白天光照强度较长时期为b该植物能否正常生长？为什么？,（5）若该植物为阴生植物，则b点应向移动。,不能正常生长。白天光照强度为b时，缺少有机物积累，而夜间消耗有机物，从全天来看，有机物的消耗多于积累，不能正常生长。,左,二、影响光合作用的因素,光照强度、光照时间、光质（影响光反应）,空气中CO2浓度（影响暗反应）,影响酶的活性（影响光反应和暗反应）,影响光反应、产物的运输等,影响叶绿体的构成等,CO2吸收,CO2放出,阳生植物,阴生植物,光照强度,二、影响光合作用的因素,根据植物在不同生长发育阶段光合作用强度不同，适时适量的提供水肥条件，以使植物茁壮成长。,OA段：,AB段：,BC段：,幼叶，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断提高,壮叶，叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。,老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。,应用：栽培作物培养时适当摘除老叶和发黄的叶，可降低有机物消耗。,(二）、外部因素,光（光强、光质）、温度、CO2浓度、矿质元素、水等,1、光照的影响,（1）光照强度的影响：,O,阳生植物:水稻、玉米、向日葵阴生植物:胡椒、绿豆、三七,阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低。农业生产应用：大田中可用阳生与阴生植物间行种植提高光能利用率。（间作）,C4植物,光合作用时CO2中的C首先转移到C4里，然后再转移到C3中的植物，叫做C4植物。例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。,C3植物,光合作用时CO2中的C直接转移到C3里的植物，叫做C3植物。例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。,C3植物和C4植物概念,什么叫C3途径？,光合作用中固定CO2的途径在C3植物体内，叫做C3途径。,什么叫C4途径？,光合作用中固定CO2的途径发生在C4植物体内，叫做C4途径。,C3植物和C4植物叶片结构特点,C3植物,C4植物,C3植物和C4植物叶片结构特点,无叶绿体,无叶绿体,体积小无叶绿体,体积大，有大而无基粒的叶绿体,含叶绿体，与维管束鞘细胞形成“花环型”结构，环绕在外侧,含叶绿体，组成栅栏组织和排列疏松的海绵组织,维管束鞘细胞,叶肉细胞,C4植物光合作用特点：,C4植物光合作用特点示意图,NADPH,NADP+,ATP,ADP+Pi,（CH2O）,C5,CO2,C4,C3(PEP),（丙酮酸）,C4,ADP+Pi,ATP,酶,2C3,C4植物生理过程特点,(2)CO2还原的场所是维管束鞘细胞中的叶绿体，因此光合作用产物淀粉粒的位置不在叶肉细胞，而在维管束鞘细胞。,(3)C4植物能利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用，对CO2的利用率较高(如图)，因此C4植物能适应高温、强光照、干旱环境。,大气中的二氧化碳,低浓度的二氧化碳,高浓度的二氧化碳,产物,能量,能量,“二氧化碳泵”,在不同光照强度下植物组织细胞生理状态模型,模型分析,（2）光的波长影响：,色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少,蓝紫光下：产物中蛋白质和脂肪较多；红光下：产物中糖类较多；白光的光合效率比单色光高。,光照时间的影响光照时间越长，产生的光合产物越多。措施：延长光合作用时间一年两熟或一年三熟,光照的间接影响：叶绿体发育和叶绿素合成的必要条件影响气孔开闭.,2、二氧化碳浓度对光合作用的影响,A点表示CO2补偿点，此时光合速率与呼吸速率相等B点表示CO2饱和点,（1）CO2作用曲线,2、二氧化碳浓度对光合作用的影响,（1）CO2作用曲线,二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物。在一定的浓度范围内,光合作用速率随CO2的浓度增大而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。,A,大气中CO2含量一般为0.03%，如果提高到0.1%光合速率可以提高一倍左右。,在生产上怎样提高CO2的浓度？,大田措施通风透光（正其行、通其风）温室措施施用气体肥，提高CO2浓度农田使用农家肥料，可以使土壤中微生物的数量增多，活动增强，分解有机物，放出二氧化碳。植物的秸秆通过深耕埋于地下，可以通过微生物的分解作用产生二氧化碳。,开放和密闭条件下的两个典型曲线,1.夏季一昼夜CO2吸收和释放变化曲线图中各点含义及形成原因分析：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。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。,2.密闭环境中一昼夜CO2、O2含量变化过程分析(1)绿色植物24h内有机物的制造、消耗与积累典型图示曲线解读.积累有机物时间段：ce段。.制造有机物时间段：bf段。.消耗有机物时间段：Og段。.一天中有机物积累最多的时间点：e点。.一昼夜有机物的净积累量：SPSMSN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。,(2)在相对密闭的环境中，一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较,下图中的甲、乙两图为昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：（1）甲图曲线中C点和E点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处于何种生理活动状态？（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的段，其中光合作用强度最高的是点，植株积累有机物最多的是点,呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量,BF,D,E,乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为，以致光反应产生的和逐渐减少，从而影响了碳反应强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。,（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为。,光照强度逐步减弱,温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应,6.(2016河南三门峡陕州中学测试)将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同，获得实验结果如下图。下列有关说法不正确的是()A.图乙中的C点对应图甲中的C点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的B.图甲中的F点对应图乙中的H点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的C.到达图乙中的D点时，玻璃罩内CO2浓度最高，此时细胞内气体交换状态对应图丙中的D.经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加,答案A解析图乙中C、D分别表示光合作用即将开始、光合作用速率等于呼吸作用速率的时刻，分别对应图甲的B点和C点，细胞内的气体交换状态分别为图丙的。到达图乙中D点时，玻璃罩内的CO2浓度最高。图甲中的F点是一天中第二次光合速率等于呼吸速率的点，对应图乙中的H点，细胞内的气体交换状态为图丙中的。经过一昼夜后玻璃罩内的CO2浓度降低，说明植物体内的有机物含量增加。,例：下图所示是测定金鱼藻光合作用的实验装置，表中数据是在适宜（恒定）温度条件下，改变光源与烧杯距离测得的金鱼藻放出的气泡数，如下表所示，请仔细分析后回答下列问题：,（1）从图或表中可以得出的结论是。（2）若将灯与烧杯间的距离固定在15cm处，温度适宜，光照较长时间后发现产生的气泡数逐渐减少。产生这一现象的原因是，导致消耗减少，从而抑制了光反应。,光合速率随光照强度的变化而变化,溶液中的CO2减少,NADPH和ATP,自变量：因变量：,光照强度金鱼藻放出的气泡数光合速率,（3）据表中数据估计，呈现如右图量变关系时的灯与烧杯间的距离为cm。,（4）金鱼藻细胞内合成蛋白质所需要的直接能源物质，其产生部位是。,45,细胞质基质和线粒体,一般植物在10-35下正常进行光合作用，35以上光合作用的酶活性下降，50左右光合作用完全停止。,3、温度的影响酶的活性,T1T2温度,温度主要影响酶的活性，对光合作用、呼吸作用等都有影响。,纵坐标为真光合速率时和净光合速率时哪一点温度对提高产量最有利？,措施：适当保持昼夜温差、阴雨天适当降低温室温度,T1两曲线的差值越大越好；T2绝对值越大越好。,(07山东卷)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是(),A.光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的量与30时相等B.光照相同时间，在20条件下植物产生的有机物的量最多C.温度高于25时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等,A,胜券在握P71,306.5(3+3.5)356.5(3.5+3),204.75(3.25+1.5),积累=消耗,4、矿质元素的影响,氮：叶绿体膜结构的组成成分、叶绿素的组成成分DNA和RNA的组成成分、NADP和ATP的组成成分光合作用有关的酶的组成成分磷：叶绿体膜结构的组成成分NADP和ATP的组成成分钾：与糖类合成、运输有关镁：叶绿素的重要组成成分,合理施肥少肥高效根据不同作物的经济器官不同，不同矿质元素的生理作用不同、不同地块的肥力条件不同等等进行合理施肥。,5、水分的影响,缺水气孔关闭影响CO2的供应缺水光合产物输出减慢（反馈抑制），降低光合强度。(3)措施：合理灌溉适时、适量；少水高效,图中A点表示：；原因是：；,随叶面积指数的增加，光合作用实际量不再增加,有很多叶片被遮挡在光补偿点以下,6.叶面积指数对光能利用率影响,措施：间苗、修剪、合理施肥、避免徒长,曲线达到P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。从P点到Q点之间，横坐标因子和其他因子共同影响光合速率。,7、多因素综合影响,P70,到达Q点之后，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子。要想提高光合速率，可采取适当提高图中其他因子的方法。,7、多因素综合影响,若甲图所示曲线为阴生植物，则阳生植物曲线与此相比较C点_（填“上/下/左/右/不变”）移，A点_（填“上/下/左/右/不变”）移,右,下,例2.图甲、乙、丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量：,由乙图知，40时，植物体(能/不能)显示生长现象；而5时状态可用甲图中_（填“A/B/C”）点表示用玻璃大棚种植蔬菜时，应选择光强为_（填“A/B/C”）、温度为_（填一个具体数值），