探究环境因素对光合作用强度的影响-2025-2026学年高一上学期生物人教版必修1

第五章

细胞的能量供应和利用

第4节光合作用与能量转化(第三课时)有光才能反应有光无光均可反应二、光合作用的过程光能叶绿体中的色素2C3CO2固定C5多种酶参加催化(CH2O)还原H2OO2水在光下分解ADP+PiATP供能（气孔）暗反应阶段光反应阶段（叶绿体基质）（类囊体薄膜）NADP+NADPH供氢供能H+卡尔文循环光反应叶绿体中色素H2O

水的光解O2H+ADP+PiATP光能酶光反应过程光、色素、酶、H2O叶绿体的类囊体薄膜上场所：条件：水的光解：2H2O4H++O2+能量光ATP的合成：ADP＋Pi＋能量ATP酶物质变化光能ATP、NADPH中的活跃化学能能量变化：→

酶NADP++H++能量

NADPHNADP+NADPHCO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的还原：ATPNADPH、叶绿体的基质ATP、NADPH中活跃的化学能

有机物中稳定的化学能2C3(CH2O)+C5酶[H]、ATP、酶、CO2、C5场所：条件：物质变化能量变化：→暗反应过程光能叶绿体中的色素2C3CO2固定C5多种酶参加催化(CH2O)还原H2OO2水在光下分解ADP+PiATP供能（气孔）暗反应阶段光反应阶段（叶绿体基质）（类囊体薄膜）NADP+NADPH供氢供能H+条件骤变对光合作用中各物质的影响CO2浓度不变NADPH、ATP

C3C5

（CH2O）光照减弱减少增加减少减少光照增强增加减少增加增加光能叶绿体中的色素2C3CO2固定C5多种酶参加催化(CH2O)还

原H2OO2水在光下分解ADP+PiATP供能（气孔）NADP+NADPH供氢、供能H+光照不变NADPH、ATPC3C5

（CH2O）CO2浓度减少增加减少增加减少CO2浓度增加减少增加减少增加条件骤变对光合作用中各物质的影响光能叶绿体中的色素2C3CO2固定C5多种酶参加催化(CH2O)还

原H2OO2水在光下分解ADP+PiATP供能（气孔）NADP+NADPH供氢、供能H+（短时间内）又达到新的平衡一段时间后C3下降，C5上升，ATP/NADPH上升原因：

光照增强或者CO2不足

C3上升，C5下降，ATP/NADPH下降原因：光照不足或者CO2增高

C3

C5

C3

C5

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。还可以用哪些量来表示光合作用强度？单位时间内光合作用产生有机物的量单位时间内光合作用消耗CO2的量单位时间内光合作用放出O2的量2.表示方法：一、光合作用强度CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体（通常用光合速率表示）一、光合作用强度影响因素探究光照强度对光合作用的影响实验1.实验原理：

(1)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(2)根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，

探究光照强度与光合作用强度的关系。1.本实验的自变量是什么？如何设置自变量？因变量是什么？2.经注射器抽气处理后的叶片为什么会沉入水底？自变量：光照强弱因变量：光合作用强度无关变量：要求相同且适宜——检测方法：相同时间小圆形叶片浮起的数量——控制方法：不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离如温度等：（2）用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰2.实验变量及方法：探究光照强度对光合作用的影响实验（1）LED灯冷光源1.打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片3.实验步骤：探究光照强度对光合作用的影响实验2.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存4.取3只烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）5.向3只烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于强、中、弱光下因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。甲乙丙叶片浮起数量多叶片浮起数量中叶片浮起数量少强中弱探究光照强度对光合作用的影响实验4.实验现象：烧杯光照距离光照强度叶片浮起数量140W5CM强多240W30CM中中340W50CM弱少光合作用强度0光照强度在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增大而加快，超过一定值后光合作用强度趋于稳定。4.实验现象：5.实验结论：3．水中圆形小叶片在强、中、弱不同光照条件下，分别呈现上浮、沉到水底的状况，原因及叶肉细胞的气体交换图分析如下：(1)在黑暗情况下，植物叶片__________________，吸收______，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉到水底。叶肉细胞气体交换图如下：只进行细胞呼吸氧气(2)在弱光下，此时的光合作用____________细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉到水底。叶肉细胞气体交换图如下：(3)在中、强光下，叶片上浮，分析其原因并在下图中绘制叶肉细胞气体交换图。小于或等于黑暗：只呼吸不光合O2CO2弱光：呼吸＞光合强光：光合＞呼吸呼吸＝光合b光补偿点：植物达到光合速率等于呼吸速率时，所对应的光照强度。c光饱和点：植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度二、光照强度对光合作用的影响及应用光照强度CO2吸收量CO2释放量ABC光补偿点光饱和点OcbA点：只进行细胞呼吸，

CO2释放量表明此时的细胞呼吸速率。B点：光补偿点，

即光合作用速率=细胞呼吸速率。C点：光合作用强度最大。

C点之前限制因素是光照强度，C点之后限制因素是CO2浓度、温度等AB段：光合作用速率<细胞呼吸速率BC段：光合作用速率>细胞呼吸速率D点：光饱和点，光合速率开始达到最大时对应的光照强度。

增加光照强度，光合作用速率不再增加。二、光照强度对光合作用的影响及应用光照强度CO2吸收量释放量CO2ABC光补偿点光饱和点OD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阳生植物呼吸速率光照强度0CO2吸收速率CO2释放速率ABC光补偿点光饱和点D阴生植物阴生植物的呼吸作用较弱，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上；②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。

如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。

1.光照强度：应用：植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗？三、光合作用与呼吸作用的关系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作用产生的O2=释放到空气中的O2+呼吸作用消耗的O2光合作用消耗的CO2=吸收到空气中的CO2+呼吸作用产生的CO2总光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度总光合、净光合、呼吸的其他表示提示：CO2、O2、有机物总光合CO2的消耗/需求/固定O2的产生/生成量有机物的产生/制造量净光合CO2的吸收量O2的释放量有机物的积累/剩余量呼吸黑暗下CO2的释放量黑暗下O2的消耗/利用量黑暗下有机物的消耗量呼吸速率：净光合速率：CO2吸收量总光合速率：用CO2固定（消耗）量黑暗下CO2的释放量净净净总总光照下CO2的吸收量黑暗中CO2的释放量曲线c：净光合速率曲线d：呼吸速率E点：净光合速率等于呼吸速率总光合速率是净光合速率的2倍曲线a、b的差值：净光合作用强度光合作用强度=呼吸作用强度D点：净光合作用强度为0CO2浓度AB吸收速率CO2C释放速率CO2DA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＝呼吸作用速率对应的D点为CO2饱和点B点：C点：C点之后光合速率的限制因素是什么？外因主要为光照强度和温度内因为酶的数量和活性。二、CO2浓度对光合作用的影响及应用A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；B′点：CO2饱和点，表示在一定范围内CO2浓度

达到该点后，光合作用强度不再随CO2

浓度增加而增加）。二、CO2浓度对光合作用的影响及应用CO2浓度AB吸收速率CO2C释放速率CO2D考虑光合作用和呼吸作用只考虑光合作用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)。CO2浓度：应用：光照强度CO2吸收量CO2释放量ABC光补偿点光饱和点OcbCO2浓度AB吸收速率CO2C释放速率CO2D增大光照强度或降低光照强度，CO2补偿点和CO2饱和点会怎样变化？增大CO2浓度或减少CO2浓度，光补偿点和光饱和点会怎样变化？（1）温度通过直接影响_______来影响植物的光合作用。酶活性应用:B.温室中增大昼夜温差(白天适当提高温度，晚上适当降低温度)，

减少夜晚有机物的消耗，有利于有机物的积累。A.冬天利用温室大棚提高温度，促进植物生长；二、温度对光合作用的影响及应用（2）温度过高时植物

，

光合速率会减弱。出现植物“午休”现象.气孔关闭B点所对应的温度为最适温度光合作用强度O光照强度121410一天的时间光合作用强度夏季晴天的中午气温高，植物为防止蒸腾失水而关闭气孔，CO2吸收减少，进而降低光合速率。“午休”现象：拓展：光照强度与光合作用强度（一天）为什么在中午光合作用强度反而会下降？缺水气孔关闭限制CO2进入叶片光合作用受影响A.水既是光合作用的

，又是体内各种

化学反应的介质，直接影响光合作用速率；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。原料开闭CO2保卫细胞吸水气孔张开根据作物的需水规律合理灌溉。应用：二、水对光合作用的影响及应用N：光合酶及ATP的重要组分P：

类囊体膜和ATP的重要组分；

K：促进光合产物向贮藏器官运输Mg：叶绿素的重要组分二、矿质元素对光合作用的影响及应用应用：合理施肥可促进叶片面积增大，促进叶绿素合成，促进光合产物的运输和转化等，提高光合作用强度。a点：b点：bc段：c点：

ce段：d点：

e点：ef段：

fg段：bf段：

ce段：1.自然环境中一昼夜植物CO2吸收或释放速率的变化曲线凌晨温度降低,细胞呼吸减弱,CO2释放减少有微弱光照，植物开始进行光合作用。光合作用强度小于细胞呼吸强度。7时左右,光合作用强度=细胞呼吸强度光合作用强度大于细胞呼吸强度。温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。下午6时左右，光合作用强度等于细胞呼吸强度。光合作用强度小于细胞呼吸强度。没有光照,光合作用停止，只进行细胞呼吸。制造有机物的时间段。积累有机物的时间段，积累有机物最多的点e点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)。绿色植物24h内有机物的“制造”、“消耗”与积累①积累有机物时间段：

段。②制造有机物时间段：

段。③消耗有机物时间段：

段。④一天中有机物积累最多的时间点：

点。cebfoge2.密闭容器中一昼夜CO2浓度的变化曲线AB段：CD段：D点：DH段：H点：HI段：I点低于A点：光合作用强度大于细胞呼吸强度。其中FG段表示“光合午休”现象。无光照，植物只进行细胞呼吸。BC段：温度降低，细胞呼吸减弱(曲线斜率下降)。4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度小于细胞呼吸强度。随光照增强，光合作用强度等于细胞呼吸强度。（小室内CO2浓度最高点）随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度等于细胞呼吸强度。（小室内CO2浓度最低点，且有机物积累最多的点）光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止。一昼夜后，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)。光补偿点光补偿点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+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O能量化能合成作用新陈代谢类型同化类型光能自养6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体（光合作用）化能自养（化能合成作用）NH3HNO2+能量HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）能量硝化细菌自养型异养型寄生、腐生、捕食三、光合作用与细胞呼吸的关系1.在物质和能量上的联系物质方面能量方面三、光合作用与细胞呼吸的关系1.在物质和能量上的联系6CO2+12H2O+光能

C6H12O6+6H2O+6O2

酶C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶反应式（光反应产生）有氧呼吸反应：光合作用产生葡萄糖的反应式：三、光合作用与细胞呼吸的关系1.在物质和能量上的联系

[H]和ATP的来源、去向光合作用有氧呼吸[H]来源H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段去向还原C3用于第三阶段还原O2ATP来源光反应阶段产生三个阶段都产生去向用于C3还原供能用于各项生命活动(植物的C3还原除外)光合作用和呼吸作用都产生[H],但不是同一种物质，光合作用产生的叫还原性辅酶Ⅱ（NADPH），呼吸作用产生的叫还原性辅酶Ⅰ（NADH）。OA--呼吸速率OA+OD—真正（总或实际）光合速率OD—净光合速率坐标取值：[例]请回答下列有关光合作用的问题：

在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定某双子叶植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度，结果如下表。表中负值表示二氧化碳释放量，正值表示CO2吸收量。(1)该植物叶片的呼吸速度是

(CO2mg／l00cm2

叶·小时)。(2)在光照强度为6千勒克司时，该植物叶片总光合量为

(CO2mg／l00cm2

叶·小时)

。412(3)据图分析,在0～8千勒克司范围内,光合作用的速度受

因素影响;超过8千勒克司时，光合作用速度受

因素影响。

光照强度温度和CO2浓度(4)在一天中,将该植物叶片置于10千勒克司光照下

10小时,其余时间置于黑暗中,则每100cm2叶片的净光合量为

(CO2mg／l00cm2

叶·天)

。

6410×16（总量）—24×4（呼吸量）=64（净量）1.“装置图法”测定光合速率和呼吸速率（1）测定装置:甲.测定呼吸强度:Ⅰ.装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于

；Ⅱ.玻璃钟罩

处理，以排除光合作用的干扰；Ⅲ.置于适宜温度环境中；Ⅳ.红色液滴向

移动(代表呼吸耗氧量即呼吸速率)。吸收CO2暗左(2)测定方法及解读乙.测定净光合速率:Ⅰ.装置烧杯中放入适宜浓度的NaHCO3溶液，用于保证容器内

恒定，

满足光合需求；Ⅱ.必须给予

(较强/较弱)光照处理，且温度适宜；Ⅲ.红色液滴向

移动(代表净光合速率)。CO2浓度较强右(CO2缓冲液)1.“装置图法”测定光合速率和呼吸速率(2)测定方法及解读c.校正装置为防止环境因素对实验结果造成干扰要设置空白对照。设置方法为

。因为外界环境因素(如温度、气压等)变化会引起液滴移动，据此要对实验结果进行校正。把上述测定装置中的植物改为死亡的植物，烧杯中放的溶液不变2.“黑白瓶法”测定光合速率与