5.4光合作用与能量转化（第三课时）高一上学期生物人教版必修一课件

第5章细胞的能量供应与应用第4节光合作用与能量转化（第三课时）光合作用的强度:

植物在单位时间内合成的有机物的数量。简单地说，是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。又称光合速率

可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。有机物的产生量CO2的消耗量O2的产生量单位时间内第4节光合作用与能量转化第4节影响光合作用强度的因素实验-探究光照强弱对光合作用强度的影响实验材料：实验-探究环境因素对光合作用强度的影响自变量：光照强弱因变量：光合作用强度相同时间小圆形叶片浮起的数量不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离控制方法：检测方法：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实验原理：①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量…②NaHCO3溶液：无变量：等量,相同浓度③温度等第4节影响光合作用强度的因素1.打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片2.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出实验步骤：第4节影响光合作用强度的因素3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）实验步骤：第4节影响光合作用强度的因素实验步骤：1.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液来提供CO2），向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片；2.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。叶片均分为3组为圆形小叶片光合作用提供充足的CO2第4节影响光合作用强度的因素3.观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。（或上浮相同数量的小圆形叶片各实验装置所用时间。）实验步骤：实验结果：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。实验结论：第4节光合作用与能量转化【讨论01】分析实验中叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因是什么？①叶片下沉的原因：叶片中的气体被抽出；②光照后上浮的原因：叶片通过光合作用产生了氧气。【讨论02】实验中观察的指标(因变量)？单位时间内叶片浮起的数量。

实验结果分析：第4节光合作用与能量转化实际光合速率=净光合速率+呼吸速率O2CO2O2CO2较强光照时（可以测得）（可以测得）据图分析，实验所测是否为叶片实际光合作用强度？植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率（表观光合速率）。第4节光合作用与能量转化问题：植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗？光合作用制造的糖类呼吸作用消耗的糖类植物细胞积累的糖类

光合计算式：6CO2+12H2O光能叶绿体C6H12O6+6O2+6H2O

能量

6CO2+12H2O呼吸计算式：

C6H12O6+6H2O+6O2真正（总）光合速率=净（表观）光合速率

+呼吸速率有机物的生成量CO2的固定或消耗量O2的产生量有机物积累量（增重部分）CO2吸收量O2的释放量有机物的消耗量黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的吸收量===+++线粒体叶绿体产生O2释放O2（可以测得）CO2吸收CO2（可以测得）呼吸速率与光合速率的计算光合作用与呼吸作用的关系CO2O2CO2O2O2CO2O2CO2O2光合<呼吸光合=呼吸光合>呼吸第4节光合作用与能量转化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影响光合作用强度的因素气孔开闭情况酶的种类、数量色素的含量叶龄不同植物种类光照CO2的浓度温度矿质元素H2O第4节光合作用与能量转化→光反应光照强度光合速率0光强→NADPH、ATP→暗反应

C3还原（CH20

）→光照强度0吸收量CO2C2ABC1释放量CO2一定光强后光合速率不再增加的原因：内因：色素含量，酶的数量和最大活性；外因：CO2浓度等除光强以外的环境因素。光照强度对光合作用强度的影响第4节光合作用与能量转化A点：黑暗中，只进行呼吸作用。植物表现为吸收O2，释放CO2；AB段：光照强度较弱，光合作用<呼吸作用。植物表现为吸收O2，释放CO2；光照强度对光合作用强度的影响D非绿色器官不能光合作用，只进行细胞呼吸。第4节光合作用与能量转化B点：此时光照强度，光合作用速率=细胞呼吸速率，称为【光的补偿点】。表现为不吸收O2，不释放CO2；B点之前光合作用已经开始进行，而不是B点才开始。光照强度对光合作用强度的影响D光补偿点：当光合作用速率等于呼吸作用速率时的外界环境中的光照强度

第4节光合作用与能量转化DBC段：光照强度不断增强，光合作用>呼吸作用。表现为吸收CO2，释放O2；C点对应的光照强度D点，光合作用达到最大，此时的光照强度，称为【光的饱和点】光照强度对光合作用强度的影响光饱和点,光照强度达到一定值时，光合作用不再增强

第4节光合作用与能量转化真正光合速率=净光合速率+呼吸速率真正光合速率吸收的CO2，有2个来源——(1)从外界吸收；(2)自身细胞呼吸产生D光照强度对光合作用强度的影响（限制因素：CO2浓度、温度等）C点之前限制光合作用的因素是光照强度第4节光合作用与能量转化阴生植物是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。阳生植物在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物阴生植物阳生植物阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低。阳生植物阴生植物光照强度对光合作用强度的影响应用：合理密植；间作套种；适当剪枝间作套种合理密植第4节光合作用与能量转化A：只进行呼吸作用B：光合作用=呼吸作用细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用BC：光合作用>呼吸作用AB：光合作用<呼吸作用第4节光合作用与能量转化※光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动(2)补偿点(B点)的移动：(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，光补偿点应右移，反之左移。②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，光补偿点应右移，反之左移。(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。第4节光合作用与能量转化※自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线a点：温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少。b点：有微弱光照，植物开始进行光合作用。c点：上午7时左右，光合作用强度=细胞呼吸强度。d点：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。bc段：光合作用强度<细胞呼吸强度。ce段：光合作用强度>细胞呼吸强度。第4节光合作用与能量转化※自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线e点：下午6时左右，光合作用强度=细胞呼吸强度。全天来看，有机物积累最多的时间点。fg段：没有光照，光合作用停止，只进行细胞呼吸。ce段：积累有机物的时间段。bf段：制造有机物的时间段。ef段：光合作用强度<细胞呼吸强度。一昼夜有机物的积累量＝S1－(S2＋S3)(S1、S2、S3分别表示曲线和横轴围成的面积)。第4节光合作用与能量转化※密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线BC段：温度降低，细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。AB段：无光照，植物只进行细胞呼吸。CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度，表现为释放CO2，CO2浓度依然上升。D点：随光照增强，光合作用强度=细胞呼吸强度。（小室内CO2浓度最高点）第4节光合作用与能量转化※密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线H点：随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度=细胞呼吸强度。DH段：光合作用强度>细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。HI段：光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。I点低于A点：一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用大于细胞呼吸，植物能正常生长(若I点高于A点，植物不能正常生长)。（小室内CO2浓度最低点，且有机物积累最多的点）第4节光合作用与能量转化※光补偿点B的两种生理状态：①整个植株：光合作用强度＝呼吸作用强度②叶肉细胞：光合作用强度>呼吸作用强度第4节光合作用与能量转化课堂练习1.已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是()A．下移、右移、上移B．下移、左移、下移C．上移、左移、上移D．上移、右移、上移C课堂练习2.在天气晴朗的夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成下图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。据图得出的判断不正确的是()A．d点和h点表示光合速率等于呼吸速率B．bc段和ab段曲线斜率差异可能主要是温度造成的C．光合速率最大值可能出现在h点D．呼吸速率最小值可能出现在b点C原理-CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。CO2浓度对光合作用强度的影响B’A’O光合速率CO2浓度BPACCO2饱和点（CO2补偿点）OCO2吸收量CO2浓度CO2释放量A点之后CO2释放量减少，说明植物在吸收CO2，植物开始进行光合作用。B点CO2释放量和CO2吸收量为0，说明植物光合作用=呼吸作用。C点:植物光合作用达到最大值时所对应的最小CO2

浓度。CCO2饱和点第4节光合作用与能量转化措施：①多施有机肥或农家肥；（微生物呼吸）②大田生产“正其行（合理安排植株的间距），通其风（补充新鲜的CO2）”，即为提高CO2浓度、增加产量；③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。正其行，通其风应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度第4节光合作用与能量转化温度对光合作用强度的影响AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率不断增大；B点：酶的最适温度，光合速率最大；BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50℃左右光合速率几乎为0。应用：温室栽培中，白天可适当提高温度，夜间适当降低温度，适当提高昼夜温差，从而提高作物产量（有机物积累量）原理：温度通过影响

影响光合作用主要制约

反应。温度过高时植物

，光合速率会减弱。酶的活性暗气孔关闭第4节光合作用与能量转化N：光合酶及NADPH和ATP的重要组分P：NADPH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：合理施肥P～Q的形成原因：矿质元素过多、土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水萎蔫。矿质元素对光合作用强度的影响第4节光合作用与能量转化水对光合作用强度的影响1.水是光合作用的原料，缺水直接影响光合作用2.缺水又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。缺水气孔关闭限制CO2进入叶片光合作用受影响应用：合理浇灌第4节光合作用与能量转化叶龄和叶面积对光合作用强度的影响应用：a.合理密植(增加光合作用面积)；b.适当间苗(“套种间作”讲的就是这个方面)；

c.修剪以增加有效光合作用面积；d.适当摘除老叶。第4节光合作用与能量转化多因子变量对光合速率的影响(1)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CO2浓度，进一步提高光合速率；(2)当温度适宜时，可适当增加CO2浓度和光照强度以提高光合速率。第4节光合作用与能量转化①提高光照强度农业生产应用具体措施有：阴雨天适当补充光照；植物工厂中适当提高光照强度。②提高CO2浓度干冰机增产的手段本质上为：增强光合作用（制造有机物），减弱呼吸作用（消耗有机物）③温度具体措施有：白天适当提高温度，夜间适当降低温度。④水防止干旱、合理灌溉⑤无机营养（矿质元素）⑥提高光能利用率：间作套作、补光间作套种N、Mg光合作用的意义①把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质,而且是人和动物的食物来源②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的能量来源③维持了大气成分的基本稳定线粒体叶绿体产生O2释放O2（可以测得）=净光合速率叶肉细胞CO2吸收CO2（可以测得）=净光合速率叶绿体：进行光合作用，合成有机物，产生O2，消耗CO2线粒体：进行有氧呼吸，消耗有机物，消耗O2，产生CO2光合作用速率的测定第4节光合作用与能量转化阀门⑵测表观光合作用强度：小烧杯中放

。(能维持CO2浓度恒定)液滴向

移动，得Y值。光合速率=光合作用产生的O2的总量=X+YX=有氧呼吸消耗的O2量Y=光合作用释放的O2量NaOH溶液遮光左NaHCO3缓冲溶液右1.红色液滴移动法⑴测呼吸作用强度：小烧杯中放

，且对绿色植物进行

处理。液滴向

移动，得X值。NaOH溶液黑暗条件下，红色液滴向____移动光照条件下，红色液滴向_____移动右净光合速率呼吸速率左+NaHCO3溶液真正光合速率=CO2恒定，O2释放量。CO2被吸收，O2消耗量。变式巩固除去玻璃钟罩内的CO2实验组对照组另设一组实验，将正常植物换成死亡的植物，其余与实验组相同，作为对照。可以排除温度、气压等非生物因素对实验结果的干扰。变式巩固阀门D例1.小烧杯中放NaHCO3缓冲溶液，CO2的浓度保持动态恒定。左移只进行呼吸作用不移呼吸速率=光合速率右移光合速率>呼吸速率左移呼吸速率>光合速率对应光照液滴移动原理A0B光补偿点C光饱和点D弱光例2.光饱和点是__________，光补偿点是__________。ABO2的释放量净光合或表观光合例3.某同学研究甲湖泊中x深度生物光合作用和有氧呼吸。具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定瓶中水内氧容量。将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是（）2.黑白瓶法（水生植物）黑瓶白瓶起始瓶黑瓶白瓶起始瓶呼吸速率=净光合速率=W-Vmol／瓶K-Wmol／瓶光合速率=呼吸速率+净光合速率=K-Vmol／瓶2.黑白瓶法（水生植物）A．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是vmol／瓶B．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是kmol／瓶C．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是k—vmol／瓶D．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k—vmol／瓶例4.某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。问题：若M=MB-MA，则M表示

。3.半叶法（半叶称重法）常用大田农作物的光合速率测定遮光曝光6小时后烘干称重为MA、MB呼吸作用=M初始－MA净光合速率=MB－M初始MB－MA=6小时内光合作用制造的有机物量3.半叶法（半叶称重法）常用大田农作物的光合速率测定光照下CO2的吸收量黑暗中CO2的释放量E点：总光合速率是净光合速率的2倍最适宜生长的温度：t2--t3光合作用强度=呼吸作用强度D点：净光合作用强度为0净光合速率呼吸速率光合作用与细胞呼吸曲线的综合分析拓展-CAM植物CAM植物：CAM适合生活在干旱地区。夜晚气孔开放，发生图示过程，将CO2以有机酸（苹果酸）的形式储存在液泡中。白天气孔关闭（有利于减少水分散失），储存在液泡中的苹果酸转移至叶绿体中分解释放出CO2用于光合作用（细胞呼吸也可以提供一部分CO2）。课堂练习3.下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是()A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度D课堂练习4.(2023·广东省·单元测试)图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化，图乙表示蓝藻光合作用速率与光照强度的关系。有关说法正确的是（）A.图甲中，光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率B.图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2C.图乙中，当光照强度为X时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体D.图乙中，限制a、b、c点光合作用速率的因素主要是光照强度B课堂练习5.(不定项)下图表示一昼夜北方某植株CO2吸收量的变化。图甲为盛夏的某一晴天，图乙为春天的某一晴天。下列分析不正确的是(

)A．图甲中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点B．图甲中，和G点相比，E点时叶绿体中的ATP含量较少C．两图中DE段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少D．植株有机物总积累量可用横轴与曲线围成的有关面积表示BC课堂练习6.(不定项)某密闭温室大棚内CO2浓度的变化如图所示，其中b、c两点的温度相同。下列说法错误的是(

)A．经一昼夜后大棚内植物有机物积累量减少B．经一昼夜后大棚内O2浓度增加C．b、c两点时温室大棚中的光照强度相同D．b、c两点时叶肉细胞的光合速率等于细胞呼吸的速率ACD拓展应用1.下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。(1)7-10时的光合作用强度不断增强的原因是_____。光照强度逐渐增大(2)10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是____。此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制(3)14-17时的光合作用强度不断下降的原因是______。光照强度不断减弱(4)从图中可以看出，限制光合作用的因素有_____。光照强度、温度(5)依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施。根据本题信息，可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。二、拓展应用2.在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室内温度保持在30°C左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗？如果能，请说明理由。如果不能，请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。【提示】植物的生活需要水、无机盐、阳光、适宜的温度、空气(含有二氧化碳)，从给出的信息可以看出，植物生长的基本条件都是满足的，因此，只要没有病虫害等不利因素，这株植物(幼苗)就能够生存一段时间但究竟能够生存多长时间，涉及的问题很多。潮湿的土壤含有水分，植物根系吸收水分后，大部分可通过蒸腾作用散失到空气中，由于瓶是密闭的，散失到空气中的水分能够凝结，回归土壤供植物体循环利用。但是，随着植株的生长，越来越多的水分通过光合作用成为有机物的组成部分，尽管有机物能够通过呼吸作用释放出二氧化碳和水(这