光合作用和能量转化高一上学期生物人教版（2019）必修1

1.光合作用强度(又称光合速率)（1）表示方法：单位时间、单位面积内反应物减少量或产物增加量。一、光合作用原理的应用例：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。（简单地说）单位时间、单位面积内有机物的制造量单位时间、单位面积内O2的产生量单位时间、单位面积内CO2的固定量观察指标外因内因光（强度、时间、光质等）环境CO2浓度环境温度矿质元素水分酶的种类和数量色素的种类和数量植物自身的因素（遗传特性、叶龄等）（2）影响因素汉水丑生侯伟作品指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的能量来度量，单位勒克斯（lx）光照强度1.实验目的：2.实验材料：3.实验原理：4.实验设计：叶片含有空气，会上浮O2充满细胞间隙，叶片上浮抽气光合作用产生O2生长旺盛的绿色叶片→小圆形叶片自变量：光照强度因变量：光合作用强度相同时间内，小圆形叶片浮起的数量用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度控制方法检测方法无关变量：温度、CO2浓度，光照时间等探究光照强度对光合作用强度的影响叶片下沉二、探究光照强度对光合作用强度的影响自变量：因变量：无关变量：中间盛水的玻璃柱的作用：实验对象：叶圆片光合作用强度，检测指标：单位时间，小圆形叶片上浮的数量，或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短叶圆片的数量和大小、温度、CO2浓度等吸收LED灯的热量，防止对实验结果产生干扰实验装置分析光照强度，通过调整5W的LED灯与烧杯间的距离来调节光照强度的大小。（1）取材：生长旺盛的绿叶，打孔器打出直径0.6cm的小圆叶片30片（避开大的叶脉）（2）排气：小圆叶置于注射器，并吸入清水，排出其残留空气后，手堵住注射器前端小孔，缓慢拉动活塞，使叶内气体逸出。重复2-3次。处理后的小圆叶因细胞间隙充满水而沉到水底。5.方法步骤：（4）分组：取3只烧杯，分别加入20mL富含CO2的清水（也可用质量分数为1-2%的NaHCO3溶液)（3）沉水：将小圆叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。（5）光照：分别向3只烧杯各放10片小圆叶，然后分别置于强、中、弱三种光照下。（6）观察记录：同一时间段内各装置中小圆叶浮起的数量。在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。

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甲10片20mL强多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少

7.实验结论6.实验结果8.讨论与分析(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行呼吸作用，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片是沉在水底。细胞生理状态如图：(2)在弱光下，此时的光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图：光合作用强度小于呼吸作用强度光合作用强度等于呼吸作用强度(3)在中、强光下，光合作用强度大于呼吸作用强度，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图：思考：本实验中的测定的指标，如O2的产生量，是真正产生的总O2量吗？（即真正的光合作用强度）答：不是，是O2的释放量，是叶片真正产生的总O2量与呼吸作用消耗O2量的差值。由于测量时的实际情况，光合作用强度又分为净光合作用强度和总光合作用强度。总（真）光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度总（真）光合速率=净光合速率+呼吸速率思考：1.如何测定植物的呼吸速率？2.光照条件下，测定植物在单位时间的有机物积累量、容器中CO2吸收量、O2释放量代表净光合速率还是总光合速率？3.总光合速率不能直接测定只能计算，怎么计算？密闭容器黑暗条件下，测定植物单位时间内CO2的释放量、O2的吸收量或者有机物的消耗量净光合作用强度总光合速率=呼吸速率+净光合速率总光合速率（强度）呼吸速率（强度）净光合速率（强度）有机物CO2O2有机物产生（制造、生成）速率CO2固定速率O2产生（生成）速率黑暗中有机物消耗速率黑暗中CO2释放速率黑暗中O2吸收速率有机物积累速率CO2吸收速率O2释放速率外因内因光（强度、时间、光质等）环境CO2浓度环境温度矿质元素水分酶的种类和数量色素的种类和数量植物自身的因素（遗传特性、叶龄等）影响因素光合作用的因素D（一）外因1.光照强度（1）原理：影响光反应阶段，制约ATP、NADPH的产生，进而制约暗反应。（2）曲线分析：A：光照强度为0，只进行

。AB：呼吸速率

光合速率，净光合速率

0B：呼吸速率

光合速率，净光合速率

0光补偿点：光合速率等于呼吸速率时，所对应的光照强度BC：呼吸速率

光合速率，净光合速率

0光饱和点：光合速率达到最大时所对应的最小光照强度

D以后限制光合作用的因素有：

呼吸作用＞

＜==＜＞外因：环境CO2浓度、环境温度等；内因：光合作用所需酶、光合色素的种类和数量等D点B点如图表示在温度、CO2浓度适宜的条件下测得的A、B两种植物的光合作用强度与光照强度的关系，请据图回答下列问题：限制B植物CO2吸收量的主要因素是？光合作用所需酶、光合色素的种类和数量等D①温室或大棚中适当补充光照，以提高光合速率，达到增产目的。②适当延长光照时间。（3）应用：思考：1.B点时，植株的总光合速率为0吗？2.B点时，植物叶肉细胞净光合速率为0吗？总光合速率=呼吸速率，净光合速率=0（针对整个植株而言）对于植物叶肉细胞，由于其非绿色部分只进行细胞呼吸，不进行光合作用，B点整个植株净光合速率为0，但是对于叶肉细胞，其总光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0辨析净光合速率与总光合速率例1：如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述不正确的是A．a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体B．b点植物光合作用强度与呼吸作用强度相等C．当植物缺镁时，b点将向右移D．已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25℃和30℃，若该图表示其处于25℃环境中，若将温度提高到30℃，则a点上移，b点左移，c点上移【答案】D例2：如图表示光照强度对三七和云南松光合速率的影响，下列叙述不正确的是A.将光照强度由B升高到C的短时间内，三七叶绿体中的C3含量增加B.光照强度为C时，三七和云南松单位时间积累有机物的量相等C.长期阴雨天对云南松生长速率的影响程度大于三七D.光照强度为C时，云南松产生O2的速率为8mg·m-2·h-1【答案】A2.CO2浓度（1）原理：影响暗反应阶段，制约CO2的固定及C3的生成，进而影响光反应。（2）曲线分析：（3）应用：①增加空气流动，以增加CO2浓度（正其行、通其风）②施用气体肥，提高CO2浓度③施加农家肥料：土壤中微生物分解农家肥中的有机物，放出CO2（1）原理：温度通过影响

，进而影响光合作用。（2）曲线分析：AB段：随着温度升高，光合速率

。B点：对应光合作用所需的酶的

，光合速率

。BC段：随着温度升高，酶活性

，光合速率

。3.温度酶的活性增大最适温度最大下降减小①农业上适时播种农作物②温室中，适当增加昼夜温差，保证有机物积累。白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率，晚上适当降低温度，以降低呼吸速率，从而保证植物有机物的积累。（3）应用：4.光质（1）原理：（2）应用：①光质影响光合作用强度：叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光。②光质影响光合产物的种类：蓝紫光下，光合产物中蛋白质和脂肪含量增加；红光下，光合产物中糖类含量较多。①温室大棚一般用无色透明的塑料膜覆盖；②植物工厂采用LED等人工光源，常用红色、蓝色和白色光源。5.水分（1）原理：①水是光合作用的原料，缺水会直接影响光合作用，使光合速率下降。②水分会影响气孔开度(气孔开放程度)，缺水会使植物气孔导度减小（甚至大量关闭），影响

，进而影响光合作用。③植物生活的环境中水分过多或者长期水淹，也会使光合速率降低，原因是水中缺氧，植物根部细胞进行

，导致

积累，毒害根部，使植物根腐烂，影响其对矿质元素的吸收，进而影响光合作用。（2）应用：合理灌溉CO2的吸收无氧呼吸酒精（二）内因1.植物的遗传特性（以阴生植物和阳生植物为例）阳生植物阴生植物(1)分析一般而言，阳生植物细胞呼吸速率、光补偿点、光饱和点、最大光合速率均高于阴生植物（2）应用阳生农作物与阴生农作物间作或套种，可提高农作物的光能利用率农业生产常采用间作（同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物）的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表，从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是_________。选择这两种作物的理由是__________________________________________。A和C、作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用。2.叶龄、叶绿素和酶含量（1）分析OA：一定范围内随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，色素含量增加，酶含量和活性增大，光合速率增大AB：壮叶时，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率基本稳定BC：老叶时，随着叶龄增加，叶绿素被破坏，色素含量减少、酶活性降低，光合速率减小。（2）应用农作物、果树管理后期适当摘除

，保证植物及时换新叶，同时降低其呼吸作用，减少有机物的消耗。老叶、残叶如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。分析图并回答。AB：光照强度BC：CO2浓度DE：光照强度AB、BC、DE段限制光合作用强度的主要因素是？表皮细胞叶绿体气孔细胞核保卫细胞蚕豆叶片表皮气孔：植物蒸腾失水的门户，与外界进行气体交换的通道（CO2、O2、水蒸气）环境温度过高时，植物蒸腾很强，气孔开度会减小（1）7-10时光合作用强度不断增强，原因是：在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照强度增加而增强此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭或气孔开度减小，CO2吸收量减少，暗反应受限，使光合作用强度明显减弱。（3）14-17时的光合作用强度不断下降，原因是

。（4）从图中可看出，限制光合作用的因素有：

。此时光照强度不断减弱（2）12时左右的光合作用强度明显减弱，原因是：光照强度、温度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。例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化细菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化细菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2在自然界中，除了光合作用以外，还有其他制造有机物的方式吗？化能合成作用：放能电子显微镜下的一种硝化细菌（放大5000倍）三、化能合成作用自养生物：能把无机物制造为有机物的生物光能自养：CO2+H2O光能(CH2O)+O2

有机物化能自养：CO2+H2O化学能(CH2O)+O2

有机物硝化细菌：NH3HNO2HNO3异养生物：不能把无机物制造为有机物，只能利用现成的有机物绿色