5.4 光合作用与能量转化 （第3课时）课件-高一上学期生物人教版（2019）必修1

第5章细胞的能量供应和利用

炎炎烈日之下，岩石变得很烫，这是因为照射在岩石上的光能转变成热能，而组成岩石的分子并未发生化学变化。岩石旁边的植物同样遭到暴晒，却并未变得发烫。是不是植物不吸收光能呢？当然不是。植物的叶片不但能吸收光能，而且能通过光合作用，将一部分光能转变成储存在有机物中的化学能。

细胞的生命活动是需要能量来驱动的。太阳能是几乎所有生命系统中能量的最终源头。外界能量进入细胞，并为细胞所利用，都要经过复杂的化学反应。

细胞是如何通过化学反应来获取和利用能量的呢？

第4节光合作用与能量转化(第3课时)目标0102关注光合作用原理的应用设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响教学目标C5类囊体薄膜上的色素分子可见光ADP+PiATPH2OO2NADP+酶吸收光解H+NADPH酶2C3(CH2O)糖类CO2固

定酶酶气孔C5还原多种酶光反应暗反应光能→ATP和NADPH中活跃的化学能ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能（类囊体薄膜上）（叶绿体基质中）温故知新：光合作用的过程

在不同的外界条件（光照强度，CO2浓度，温度等）下光合作用制造的有机物量是否相同呢？1.概念：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(一)光合作用强度单位时间内光合作用制造（或产生）糖类的量单位时间内光合作用产生O2的量2.表示方法：三、光合作用原理的应用CO2+H2O光能叶绿体（CH2O)+O2单位时间内光合作用消耗CO2的量糖类

光合作用强度直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。1.实验原理：

抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，产生的气体充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内产生的O2越多，圆形小叶片上浮的数量越多。通过比较不同光照条件下同一时间段内小圆形叶片浮起的数量，以此来判断叶片进行光合作用的强度。实验材料：绿叶（菠菜、吊兰等）。实验仪器：打孔器，注射器，5WLED台灯，米尺，烧杯。实验试剂：质量分数为1%~2%的NaHCO3溶液。2.材料用具探究光照强度对光合作用的影响探究·实践3.实验目的：探究光照强度对光合作用强度的影响。自变量：光照强度因变量：光合作用强度检测方法相同时间小圆形叶片浮起的数量或浮起相同数量小圆形叶片所用时间。控制方法相同瓦数台灯离实验装置的距离或不同瓦数的台灯注射器的作用：排出圆形小叶片中的气体NaHCO3作用：提供CO2探究光照强度对光合作用的影响探究·实践还原糖是指具有还原性的糖，包括葡萄糖、果糖和麦芽糖等①打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片②排气：将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出。4.实验步骤：探究光照强度对光合作用的影响探究·实践③沉水：将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用，小圆形叶片全部沉到水底。④实验：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水(吹气或NaHCO3溶液提供CO2)，向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片。4.实验步骤：探究光照强度对光合作用的影响探究·实践⑤将3只小烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。4.实验步骤：探究光照强度对光合作用的影响探究·实践探究光照强度对光合作用的影响探究·实践123叶片浮起数量多叶片浮起数量中叶片浮起数量少强中弱5.实验现象：探究光照强度对光合作用的影响探究·实践

项目烧杯小圆形叶片加富含CO2的清水光照强度单位时间叶片浮起数量110片20mL强多210片20mL中中310片20mL弱少在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。7.实验结论6.实验结果：探究光照强度对光合作用的影响探究·实践1.下图为实验装置图，分析图中盛水玻璃柱的作用。

台灯发光同时也会使温度发生改变，在台灯与烧杯之间加盛水玻璃柱可排除温度对实验现象的影响。2.本实验每组圆形小叶片由10片改为3片可以吗？不可以。叶片太少，不能排除偶然性。线粒体叶绿体产生O2释放O2叶肉细胞CO2吸收CO2一、光合作用原理的应用不会,因为植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。(二)总(真正)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系

植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗？产生的O2

会全部释放出去吗？消耗的CO2是全部从外界吸收的吗？总光合速率净光合速率呼吸速率总光合速率呼吸速率净光合速率总（真正）光合速率=净光合速率

+呼吸速率总（真正）光合速率=净光合速率

+呼吸速率制造(合成)有机物的量消耗(固定)的CO2量

产生的O2量有机物的积累量CO2的吸收量O2的释放量呼吸消耗的有机物量呼吸释放的CO2量呼吸消耗的O2量===+++三、光合作用原理的应用

那么，在什么情况下，植物才会积累有机物、释放O2

以及从外界吸收CO2呢？净光合速率＞0总（真正）光合速率＞呼吸速率(二)总(真正)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系有氧呼吸：C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶光合作用：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2

光能叶绿体只进行呼吸呼吸＞光合呼吸＝光合呼吸＜光合三、光合作用原理的应用判断下面4幅图光合作用和呼吸作用的进行情况及大小：(二)总(真正)光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系三、光合作用原理的应用(三)利用装置图法测定植物的（总）光合速率总光合速率=___________+_________

。净光合速率呼吸速率③计算出总光合速率(又称真正光合速率）①先用甲装置在黑暗条件下，测出__________；②再用乙装置在适宜光照条件下，测出

。净光合速率呼吸速率吸收容器中的CO2提供CO2（保证容器内CO2浓度的恒定）黑暗光照

暗处理1h光照1h两棵植物生理状态相同，初始质量为a,暗处理一小时后质量为m,光照一小时后质量为n。问植物一小时的总光合是多少？一小时的呼吸为一小时的净光合为总光合为暗处理一小时质量减少x，光照一小时质量增加y，问总光合？a-mn-a(a-m)+(n-a)=n-m一小时的呼吸为一小时的净光合为总光合为xyx+y(四)影响光合作用强度的因素：三、光合作用原理的应用（

点后光照强度不再是限制光合作用强度的因素）(1)光照时间：光照时间越长，产生的光合产物

。(2)光质：由于光合色素吸收

光最多，吸收

光最少，

所以光的波长不同光合作用强度不同。(3)光照强度：三、光合作用原理的应用1、光照越多红光和蓝紫绿b.C(光饱和点)：光合作用强度达到

时所需要

的最小光照强度。a.随着光照强度增强，光合作用强度

。光照强度

增加到一定值后，光合作用强度

。增强不再增加最大值A点之后光合速率的限制因素是什么？外因：内因：光饱和点酶的数量和活性。主要是CO2浓度和温度。(四)影响光合作用强度的因素：ABC光合作用强度光照强度AO净光合速率光照强度OCO2吸收量CO2释放量A点：只进行呼吸作用，

AB段：光合速率<呼吸速率BC段B点：C点对应的横坐标D点：光饱和点，C点之后光照强度不再是光合作用强度限制因素。BC段：O2释放量O2吸收量DAB段B点光补偿点光饱和点三、光合作用原理的应用CO2释放量表明此时的呼吸速率。即光补偿点。光合速率>呼吸速率光合作用强度=细胞呼吸强度，呼吸速率总光合速率(四)影响光合作用强度的因素：1、光照ABCA点光合作用强度光照强度O真正（总）光合速率=净光合速率+呼吸速率净光合速率=真正（总）光合速率-呼吸速率项目表示方法净光合速率（又称表观光合速率）O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量真正光合速率（又称实际光合速率）O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量呼吸速率（黑暗中测量）CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量

通过实验测得一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况如下图所示。乙图中所示细胞发生的情况与甲图中A点、AB段、B点、BC段依次相符的一项是(

)A.①②③④B.③①②④ C.④②③①D.②①③④D随堂练习三、光合作用原理的应用1、光照(4)应用：①适当提高光照强度——补光灯；②延长光合作用时间——轮作；③增加光合作用面积——合理密植；④温室大棚用无色透明的塑料或玻璃增产。(四)影响光合作用强度的因素：2、CO2浓度a.A′：进行光合作用所需CO2的

。三、光合作用原理的应用c.B′(CO2饱和点)：光合作用强度达到

时所

需要的最低CO2浓度。b.光合作用强度随着CO2浓度增大而

。CO2浓度

增加到一定值后，光合作用强度

。增强不再增强最大值（B点后CO2浓度不再是限制光合作用强度的因素）最低浓度(四)影响光合作用强度的因素：C点之后光合速率的限制因素是什么？主要为光照强度和温度酶的数量和活性。外因：内因：CO2饱和点A点：对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。CO2补偿点光合作用速率＝呼吸作用速率B点：C点：最大光合速率，对应的D点为CO2饱和点三、光合作用原理的应用2、CO2浓度(四)影响光合作用强度的因素：D①温室栽培植物时，可适当提高室内CO2浓度；

如：多施有机肥；放置一定量的干冰；使用CO2发生器等。应用：②大田种植，要注意通风透气。如：“正其行，通其风”。CBA3、温度b.温度过高时植物气孔关闭(影响CO2供应），光合速

率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。三、光合作用原理的应用a.温度通过影响有关

，从而影响光合作用强度；

对光反应和暗反应都有影响，但主要影响暗反应。酶的活性应用：①适时播种②温室栽培植物时,白天适当提高温度,夜间适当降低温度。③植物“光合午休”现象的原因之一(四)影响光合作用强度的因素：光合作用强度O光照强度121410一天的时间光合作用强度中午温度很高，导致气孔大量关闭，CO2的吸收量下降，致使光合作用暗反应受到限制，光合作用强度减弱。“光合午休”现象：拓展：光照强度与光合作用强度（一天）为什么在中午光照强度最强而光合作用强度反而会下降？三、光合作用原理的应用(四)影响光合作用强度的因素：

4、水应用：根据作物的需水规律合理灌溉。三、光合作用原理的应用a.水既是光合作用的

，又是体内各种化学反应的

，直接影响光合

作用速率；原料介质b.水分还能影响气孔的

，间接影响

进入叶片，从而影响光合作用速率。开闭CO2保卫细胞吸水气孔张开(四)影响光合作用强度的因素：N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分

5、矿质元素应用：合理施肥三、光合作用原理的应用(四)影响光合作用强度的因素：6、多因子（光照强度、CO2浓度、温度）对光合作用的影响三、光合作用原理的应用①P点前：限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素，随该因素的不断增强，光合速率不断提高。②P、Q间的主要因素有两个：一是横坐标表示的因素，二是多条曲线上标注的因素。③Q点及Q点之后：横坐标所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想继续提高光合速率，

可适当提高图示中的其它因素的强度。(四)影响光合作用强度的因素：

自变量1

自变量1

自变量1自变量2自变量2自变量2（1）图中的自变量是

。（2）只有10℃这一条曲线时，自变量是

，P点之前的

限制因素是

，P点之后的限制因素可能是

。（3）Q点时，导致三条曲线不同的因素是

。据图回答下列问题。光照强度和温度光照强度光照强度温度、CO2浓度温度随堂练习

能够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能量(五)化能合成作用：三、光合作用原理的应用项目光合作用化能合成作用能量来源光能无机物氧化释放的能量代表生物绿色植物硝化细菌相同点都能将CO2和H2O等无机物转变成有机物(五)化能合成作用：三、光合作用原理的应用异养生物：不能直接利用无机物制造有机物，只能把从外界

摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质，并

储存了能量的一类生物

自养生物：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成

为自身的组成物质，并储存了能量的一类生物练习与应用.

二、

拓展应用1.下图是夏季晴朗的白天，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：（1）7～10时的光合作用强度不断增强的原因是：（2）10-12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是：（3）14～17时的光合作用强度不断下降的原因是：光照不断增强，光合作用强度不断增强。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抑制。光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。.

二、

拓展应用1.下图是夏季晴朗的白天，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：（4）从图中可以看出，限制光合作用强度的因素有：（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。光照强度、温度。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。回答问题时，多用一些适当、适量、合理等字眼实质：增加有机物积累量增强光合作用减弱呼吸作用提高光能

利用率提高光合作用效率延长光合作用时间增加光合作用面积提高复种指数（轮作）温室中人工光照合理密植间作套种控制光照强弱控制光质控制温度控制CO2供应控制必需矿质元素供应控制H2O供应（阴生植物、阳生植物）红光和蓝紫光增大昼夜温差通风；温室中施有机肥等适时适量施肥合理灌溉1、如何提高农作物产量？四、光合作用典型例题CO2吸收量CO2释放量oacdefgb24时ob段：a点：b点：bc段：黑暗，仅有细胞呼吸，无光合作用光合作用开始点光合速率逐渐增大，但仍小于呼吸速率凌晨，温度降低，细胞呼吸减弱，CO2释放减少；是呼吸作用最低的时刻；c点：光合速率=呼吸速率ce段：光合速率＞呼吸速率d点：午休现象，原因：中午气温很高，导致气孔大量关闭，CO2供应

不足，致使光合作用暗反应受到抑制。四、光合作用典型例题2、夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下：SMSPCO2吸收量CO2释放量e点：光合速率=呼吸速率，ef段：光合速率＜呼吸速率f点：光合作用消失点积累有机物时间段：制造有机物时间段：消耗有机物时间段：一天中有机物积累最多的时间点：一昼夜有机物的积累量：积累有机物制造有机物消耗有机物oacbdefg24时四、光合作用典型例题SN2、夏季的一天中CO2吸收和释放变化曲线图如下：ce段；bf段；Og段；e点；SP－SM－SN。有机物最少的时间点：c点；比较项目一昼夜CO2含量的变化曲线图(小室中CO2变化状况)一昼夜O2含量的变化曲线图(小室中O2变化状况)图示曲线分析C点、E点：光合作用强度

呼吸作用强度CE段：CO2含量下降(O2含量上升)，光合作用强度

呼吸作用强度MC段和EN段：CO2含量上升(O2含量下降)，光合作用强度

呼吸作用强度光合作用开始于

点之前，结束于

点之后N点低于M点说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量

。说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量

。N点高于M点说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量

。说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量

。N点与M点一样高说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量

。说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量

。3、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一、光合作用原理的应用＝><CE增加减少不变减少增加不变降低CO2浓度，A、B、C、D如何移动？(忽略CO2浓度对细胞呼吸的影响)【∵CO2浓度降低，光合作用制造的有机物变少】①OA为细胞的呼吸速率，降低CO2浓度，不会影响

呼吸速率。故，A不动。②B点为光补偿点。即，光合速率＝呼吸速率。

降低CO2浓度后，使得光合速率＜呼吸速率。

想要再次使得光合速率＝呼吸速率，只能增

强光照。故，B向右移。CO2

的吸