最强原创：11光合作用

第五章细胞能量的供应和利用第4讲光合作用一、光合作用1、概念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。【问】只有绿色植物才能进行光合作用吗？进行光合作用一定要有叶绿体吗？不是。原核生物蓝藻，不属于绿色植物，没有叶绿体，也能进行光合作用。因为其细胞中含有藻蓝素和叶绿素。2、总反应式CO2+H2O（CH2O）O2+光叶绿体+6CO212H2O光叶绿体C6H12O66O2++12H2O填空写这个分析用这个3、过程C5ATPADP+Pi酶2C3CO2（CH2O）多种酶参加反应固定O2[H]H2O光解光反应阶段类囊体薄膜暗反应阶段叶绿体基质还原（1）光反应①水的光解2H2O光4[H]+O2②ATP的合成ADP酶ATPPi+能量这个能量来自于？能量转化？光能→电能→活跃的化学能，储存在ATP和[H]条件：光照、叶绿素、酶光能叶绿体类囊体薄膜实质：将光能转变为化学能，并释放出氧气（2）暗反应（卡尔文循环）叶绿体基质①CO2的固定C5+CO2酶2C3②C3的还原2C3+酶（CH2O）C5[H]、ATPATP酶ADP+Pi+能量能量转化？ATP中活跃的化学能→（CH2O）中稳定的化学能条件多种酶实质：同化CO2，合成有机物（有水生成）光反应为暗反应提供什么？[H]和ATP暗反应为光反应提供什么？ADP、Pi等光反应是否一定需要有光条件下才能进行？是暗反应是否只能在黑暗中进行？不是。相反，黑暗条件下，暗反应由于缺少[H]和ATP而不能持续进行。那么暗反应是否一定要有光呢？也不是。只要有[H]和ATP，无光也可以进行【规律一】不同条件下，C3、C5、[H]、ATP以及（CH2O）合成量二、光合作用速率（简称光合速率、光合强度）用于表示光合作用的快慢实际光合速率（真正/总光合速率）净光合速率（表观光合速率）1、光合速率净光合速率=实际光合速率-呼吸速率（纯收入=实际收入-支出）【判断】以下表述是“实际光合速率”还是“净光合速率”？（1）以O2为指标单位时间内：植物（叶片）产生/制造量植物（叶片）释放量叶绿体释放量植物所处密闭环境中增加量（实际）（净）（实际）（净）（2）以CO2为指标单位时间内：植物（叶片）固定/同化量植物（叶片）吸收的CO2量叶绿体吸收量植物所处密闭环境中减少量（实际）（净）（实际）（净）（3）以有机物（CH2O）为指标单位时间内：植物（叶片/叶绿体）产生/制造量植物（叶片）积累量干物质增加量（实际）（净）（净）2、影响光合速率的因素（1）光照强度①从A~C，随着光照强度的增大，光合作用速率逐渐增大。

A点（只进行呼吸作用）B点（光合=呼吸）C点（光合作用达到最大）光饱和点②C点以后限制光合作用的因素有？色素量、温度、CO2浓度③如果适当增大CO2浓度，A、B、C点如何移动？A：不动B：左C：右上④如果适当减小CO2浓度，A、B、C点如何移动？A：不动B：右C：左下应用：农作物间作套种，温室适当补光（2）CO2浓度①在一定范围内，光合作用速率随着二氧化碳浓度增大而增大。A点（只进行呼吸作用）B点（光合=呼吸）C点（光合作用达到最大）②C点以后限制光合作用的因素有？色素量、温度、光照强度CO2饱和点CO2补偿点应用：正其行，通其风。增施农家肥。③适当增大光照强度，A、B、C、D点如何移动？

A：不动B：左C：右上D：右④适当减小光照强度，A、B、C、D点如何移动？

A：不动B：右C：左下D：左CO2浓度过低，无法进行光合作用（3）温度通过影响酶活性，影响光合速率应用：冬天适当提高温度，温室栽培有时适当降低温度。白天升温至光合作用最适温度，晚上适当降温。【例】如果将温度由25℃提高到30℃，呼吸作用和光合作用速率怎样变？（假设呼吸作用最适温度为30℃，光合作用最适温度为25℃）光合减弱，呼吸增强。A：下移B：右C：左下D：左（4）必需元素的供应浓度太低，植物生长不良。浓度太高，渗透失水萎蔫。应用：根据作物的需肥规律，适时适量增施肥料。（5）水分水分含量过低，各种代谢变慢。失水导致气孔关闭，CO2供应不足。水太多烂根，也不利于光合。应用：根据需水规律合理灌溉3、多因子分析三、光合作用中元素转移C：CO2→C3→（CH2O）H：H2O→[H]→（CH2O）O：H2O→O2CO2→C3→（CH2O）无水乙醇1．实验原理：(1)提取原理：(2)分离原理：

色素能够溶解在有机溶剂中，因此可用

提取绿叶中的色素。不同的色素在

中的

不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢。层析液溶解度四、【实验】绿叶中色素的提取和分离【判断】色素提取的原理是：色素在层析液中的溶解度不同？错2.实验流程：（1）（3）（2）SiO2：使淹没充分CaCO3：防止色素被破坏细、齐、直（4）（5）方法：纸层析法【总结】1、流程提取色素→制备滤纸条→画滤液细线→→分离色素→观察结果2、注意事项（1）叶片要新鲜，颜色要深绿，含较多色素（2）研磨要迅速、充分。（3）滤液细线：细、齐、直（4）滤液细线不能触及层析液3、色素的种类及吸收光谱胡萝卜素叶黄素叶绿素a叶绿素b类胡萝卜素（约1/4）叶绿素（约3/4）绿叶色素主要吸收蓝紫光主要吸收蓝紫光和红光4、影响叶绿素合成的因素（1）光照：黑暗中不能合成叶绿素（2）温度（3）必需元素：N、Mg等（还有Fe）五、【实验】恩格尔曼的实验结论：1、氧是由叶绿体释放出来的2、叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所黑暗、无空气、极细的光束照射暴露在光下光合细菌分布在所有受光部位光合细菌分布在光束照射到的部位【对照】照光与不照光对照；黑暗与完全曝光对照六、光合作用的发现过程【实验】萨克斯的实验光合作用的产物有淀粉为什么要暗处理？将植物叶片中固有淀粉耗尽【实验】鲁宾和卡门的实验光合作用释放的氧气来自于H2O还是CO2？结论：光合作用释放的氧气来自于水例.右图中a曲线表示在一定光照强度、不同温度条件下，某植物的光合作用量(单位时间内同化的C02量)；b曲线表示同等条件下的呼吸作用量(单位时间内释放出C02量)。依据检测结果，可获得的结论是在20℃时植物的总光合作用速率最高B.在40℃时，有机物积累的量呈负增长C.在25℃时植物的净光合作用量最高D.在20℃与30℃时，有机物积累的速度相同B例题：

将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中。研究在10℃、20℃的温度条件下，分别置于黑暗和5klx、10klx条件下的光合作用和呼吸作用。结果如下图所示(横坐标为时间，单位：小时)。黑暗5klx、10klx时间/h时间/h39对以上结果分析正确的是，该叶片(

)A．20℃时的呼吸速率是10℃时的4倍B．在10℃、5klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3mgC．在5klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少D．在20℃、10klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6mgD黑暗5klx、10klx时间/h时间/h组别一二三四温度/℃27282930暗处理后重量变化/mg-1-2-3-1光照后与暗处理前重量变化比较/mg+1+2+3+1例：将状况相同的某种绿叶分成四等组，在不同温度下分别先暗处理1h，再光照1h（各组光照强度相同），测其重量变化，得到下表的数据。可以得出的正确结论是

A．该植物光合作用的最适温度约是27℃

B．在上述四种温度下，该植物呼吸作用的最适温度是29℃

C．27℃和29℃该植物合成有机物的速率相等

D．30℃下该植物的真正光合速率为2mg/hB某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下光合作用速率和呼吸作用速率，绘制了如甲、乙、丙、丁所示的四幅图。除哪幅图外，其余三幅图中“a”点都可以表示光合作用速率与呼吸作用速率相等（）A某生物兴趣小组在密闭玻璃温室内进行植物栽培实验，他们对温室内CO2含量、O2含量及CO2吸收速率进行了24h测定，得到如图所示曲线，则以下说法有几种是正确的（）①c、e两点的光合速率为零②c、d之间的区段光合速率大于呼吸速率③de段光合速率小于呼吸速率④进行细胞呼吸的区段只有ab段和fg段A．1种B．2种C．3种D．4种A六、测定光合作用的方法实际光合=净光合+呼吸1.“半叶法”——测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质的积累数2.气体体积变化法——测光合作用O2产生（或CO2消耗）的体积3.黑白瓶法——测溶氧量的变化4.小叶片浮起数量法——定性比较光合作用强度的大小5.红外线CO2传感器——测量装置中CO2浓度的变化6.氧传感器——测量装置中O2浓度的变化【例1】如图，将对称叶片的一部分（U）遮光，另一部分（V）不遮光，并设法使两部分之间的物质不发生转移。用适宜光照射6h后，在U和V的对应部位截取等单位面积的叶片，烘干称重，分别为Mu和Mv（单位：mg），则该植物叶片实际光合作用速率为_____________mg/h/单位面积。（MV-MU）/6【例2】在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z—x)／6g·cm-2·h-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是(

)

A．下午4时后将整个实验装置遮光3小时

B．下午4时后将整个实验装置遮光6小时C．下午4时后在阳光下照射1小时

D．晚上8时后在无光下放置3小时A如图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，该装置置于20℃环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X。20min后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X处。据此回答下列问题：

（1）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量清水，重复上述实验，20min后，要使水滴维持在位置X处，针筒的容量

（需向左/需向右/不需要）调节。（2）若以释放出的氧气量来代表净光合作用速率，该植物的净光合作用速率是

mL/h。不需要1.2(mL/h)（3）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶液，在20℃、无光条件下，30min后，针筒的容量需要调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维持在X处。则在有光条件下该植物的实际光合速率是

mL/h。1.4某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，分别在起始和24小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如下：光照强度（klx）0abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是

；该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为

mg/L·24h。（2）当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为

mg/L·24h。（3）光照强度至少为

（填字母）时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。黑瓶中植物不能进行光合作用产生氧，生物呼吸消耗氧气721a由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一线性关系,因此CO2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变化。例5：