第五章第4节光合作用与能量转化（3）课件-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四节

光合作用与能量转化（3）——影响光合作用的因素及原理应用——教学目标1.设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。[科学探究]2.分析影响光合作用的因素及其应用。[生命观念、科学思维]重点难点教学重点：

1.探究环境因素对光合作用强度的影响。教学难点：1.探究环境因素对光合作用强度的影响。重点关注：

影响光合作用的环境因素│限制光合作用的内部因素│光合作用应用温故知新二、光合作用光合作用的光反应需要色素的参与，因而发生在[1]

__，其中叶绿素主要吸收可见光部分的[2]

，类胡萝卜素主要吸收[3]

。从物质转化来看，光反应又包含[4]

和[5]

两步反应。从能量转化角度来看，光反应是把光能转化成[6]

___

_________。光合作用的暗反应有光无光均可进行，发生在[7]

中，主要包含的物质转化是[8]

和[9]

的还原。从能量转化角度来看，主要是将ATP中活跃的化学能转化为[10]

。三、化能合成作用是指利用体外环境中的[11]

氧化时所释放的能量来制造有机物。例如，硝化细菌能利用[12]

氧化时释放的化学能将[13]

合成为糖类，供自身利用。叶绿体类囊体的薄膜上红光和蓝紫光蓝紫光水的光解ATP的合成ATP和NADPH中活跃的化学能叶绿体基质二氧化碳的固定C3有机物中稳定的化学能某些无机物氨二氧化碳和水温故知新光反应暗反应光能→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一、光合作用强度指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的量。任务1：探究影响光合作用的因素光合作用的影响因素及应用1.概念：2.表示方法：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吸收CO2的量单位时间内光合作用放出O2的量一、光合作用强度任务1：探究影响光合作用的因素光合作用的影响因素及应用3.影响因素：影响因素二、影响光合作用的环境因素任务1：探究影响光合作用的因素光合作用的影响因素及应用1.探究思路2.探究光照强度对光合作用强度的影响光合作用的影响因素及应用任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素（1）变量的分析和控制自变量如何控制自变量因变量因变量检测指标无关变量不同光照强度光合作用强度（光合速率）叶圆片的大小、数量；温度；CO2浓度等①不同瓦数的灯（台灯与烧杯之间的距离相同）；②相同瓦数台灯离实验装置（烧杯）的距离。①相同时间叶圆片上浮的数量；②叶圆片全部上浮所需的时间。（2）实验步骤：①取材光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素（2）实验步骤：②预处理光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素排气：将圆形小叶片置于吸入清水的注射器内，用手指堵住注射器前端小孔拉动活塞，使叶片内气体逸出。保存：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。（2）实验步骤：③分组光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素

取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%～2%的NaHCO3溶液）NaHCO3缓冲液的作用维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2。（2）实验步骤：④变量处理光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于强、中、弱光下（2）实验步骤：光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素⑤观察记录实验现象（时间10min)强（10cm）中（20cm）弱（30cm）5分钟10片0片0片10分钟10片4片0片15分钟10片5片1片20分钟10片6片2片不同光照强度下浮起的叶片数记录表光合作用强度A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。（3）实验结论：光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素P问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素总光合速率=净光合速率+呼吸速率O2CO2O2CO2较强光照时（可以测得）（可以测得）净光合速率光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素光照强度CO2吸收量CO2释放量ABC光补偿点光饱和点Oc呼吸速率总光合速率①原理分析：光照强度直接影响光反应阶段，制约ATP和NADPH的生成，进而制约暗反应阶段。D净光合速率光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素光照强度CO2吸收量CO2释放量ABC光补偿点光饱和点Oc呼吸速率总光合速率（2）曲线分析：A点时，光照强度为0，只进行细胞呼吸。植物表现为吸收O2释放CO2。A点O2CO2DB点时，光合作用强度等于细胞呼吸强度。此时植物表现为既不吸收CO2和O2，也不释放CO2和O2，光合作用同化的有机物量与细胞呼吸消耗的有机物量相等。这一光照强度称为光补偿点。B点净光合速率光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素光照强度CO2吸收量CO2释放量ABC光补偿点光饱和点Oc呼吸速率总光合速率（2）曲线分析：A点O2CO2AB段B点DAB段（不包括A、B两点），随着光照强度的增强，光合作用强度也逐渐增强，但是仍然小于细胞呼吸强度。植物整体表现为吸收O2

释放CO2。净光合速率光合作用的影响因素及应用2.探究光照强度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素光照强度CO2吸收量CO2释放量ABC光补偿点光饱和点Oc呼吸速率总光合速率（2）曲线分析：A点O2CO2AB段B点BC段，随着光照强度的增强，光合作用强度不断增强。光合作用强度大于细胞呼吸强度，植物表现为吸收CO2释放O2，有有机物积累。BC段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AC段的限制因素为光照强度，CD段限制因素主要是温度或CO2。D欲使植株正常生长，则必须使光照强度大于B点对应的光照强度（大于光补偿点）；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。光合作用的影响因素及应用应用：合理密植；间作套种；适当剪枝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2.探究光照强度对光合作用强度的影响二、影响光合作用的环境因素（3）应用：CO2补偿点光合作用的影响因素及应用3.CO2浓度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素CO2的吸收速率CO2的释放速率CO2浓度光合速率（1）原理分析：通过影响暗反应阶段，制约C3的生成。（2）曲线分析：af段不进行光合作用，f点对应的CO2浓度是光合作用的最低浓度，与图2的b′点的含义相同。甲进行光合作用所需的最低CO2浓度图1图2b点：光合作用速率＝呼吸作用速率。b点对应的CO2浓度叫做CO2补偿点。d点：光合作用速率最大。d点对应的CO2浓度叫做CO2饱和点。CO2饱和点大气中的CO2

浓度较低时，植物无法进行光合作用。光合作用的影响因素及应用措施：多施有机肥或农家肥；温室栽培植物时还可使用CO2发生器、释放一定量的干冰等；“正其行（合理安排植株的间距），通其风（补充新鲜的CO2）”，即提高CO2浓度、增加产量。3.CO2浓度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素（3）应用：O温度A光合速率BC光合作用的影响因素及应用4.温度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素（1）原理分析：温度通过影响与光合作用有关的酶的活性，进而影响光合作用。（2）曲线分析：AB段在B点之前，随着温度升高，光合速率_____B点酶的

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___，温度过高甚至导致酶失活，光合速率几乎为零增大最适减小据图可知，呼吸作用有关的酶的最适温度大于光合作用有关酶的最适温度。光合作用的影响因素及应用4.温度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素拓展：光合作用强度O光照强度121410光合作用强度“午休”现象：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。温室栽培中，白天适当升高温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内的温度，以降低细胞呼吸速率，保持适当的昼夜温差，有利于植物有机物的积累。连续阴雨天：白天和晚上均适当降温。光合作用的影响因素及应用措施：适时播种4.温度对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素（3）应用：光合作用的影响因素及应用5.水对光合作用强度的影响任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素（1）原理：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；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。原料介质开闭CO2保卫细胞吸水气孔张开缺水气孔关闭限制CO2进入叶片光合作用受影响N：酶、NADPH、ATP、叶绿素等的必需元素P：NADPH、ATP等的重要组分Mg：叶绿素的重要组分K：促进光合产物向贮藏器官运输光合作用的影响因素及应用任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素6.矿质元素（1）原理分析：①在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可______光合作用速率，但当超过一定浓度后，植物光合作用速率

。（2）曲线分析：提高下降

②P～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。光合作用的影响因素及应用任务1：探究影响光合作用的因素二、影响光合作用的环境因素7.多个环境因素同时对光合作用的影响曲线分析：P点及P点之前，限制光合速率的因素应为________所表示的因素，随横坐标所示因素的不断加强，光合速率不断提高。P~Q点之间的限制因素是____________________________，Q点以后的限制因素是__________。横坐标横坐标表示的自变量和自变量2自变量2光合作用的影响因素及应用【误区警示】影响光合作用因素中的两个易忽略点（1）易忽略温度改变对光合作用的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应，均会受到影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量比参与光反应的多。（2）易忽略CO2浓度对光合作用的影响。CO2浓度很低时，光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。对于植物来说，存在CO2的补偿点和饱和点，CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。【提醒】植物自身因素对光合作用的影响不同的植物、同种植物的不同器官和不同的发育时期，叶绿体的数量、叶绿体中色素的含量、酶的种类和数量均有差异，光合作用强度亦受影响。【典例1】右图表示大棚栽培的植物在环境因素发生改变时，叶绿体内暗反应中C3

和C5

含量的变化情况。下列选项中最可能导致这种变化的环境因素是（）A.给植物增施氮肥和镁肥B.大棚栽培的植物通过增施农家肥料补充CO2

C.给植物补充适宜强度的人工光照D.夜间适当降低植物的环境温度【解析】A.氮、镁是构成植物体内叶绿素的重要元素，增施氮肥和镁肥有利于叶绿素的合成，使光反应产生的［H］和ATP增加，促进C3的还原，导致C3的含量减少，C5的含量增加。B.CO2和C5结合生成C3，CO2增多会导致C3的含量增加，C5含量减少。B正确。C.补充适宜强度的光照，使光反应产生的［H］和ATP增加，加速C3的还原，导致C3含量减少，C5含量增多。C错误。D.夜间适当降低植物的环境温度对光合作用没有影响，C3和C5的含量基本不变。C错误。【答案】BB【变式1】图1是某高等植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是（）A.图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度B.图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率不变C.从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢D.适当增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动【解析】A、图1表示光合作用强度增长率的变化，只要光合作用强度增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，所以在增长率达到0时（即d点）光合作用速率达到最大，此时CO2浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO2而是光照强度，A正确；【变式1】图1是某高等植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是（）A.图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度B.图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率不变C.从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢D.适当增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动B【解析】

B、图1中c点和b点相比，光合作用强度增长率虽不变，但光合作用速率在不断增加，所以叶绿体中[H]（NADPH）的合成速率增大，因此c点时叶绿体中[H]（NADPH）的合成速率大于b点，B错误；【变式1】图1是某高等植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是（）A.图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度B.图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率不变C.从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢D.适当增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动B【解析】C、图2中，bc段NaHCO3溶液浓度继续上升，圆叶片上浮至液面所需时间不变，说明光合速率不变，此时曲线平缓的限制因素可能为光照强度。cd段曲线上升表明光合作用减弱（产生的氧气减少），原因是c点之后NaHCO3溶液浓度增加，导致叶片细胞外的浓度过高，叶片细胞失水从而影响了细胞代谢，导致光合作用降低，C正确；【变式1】图1是某高等植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是（）A.图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度B.图1中c点与b点相比，叶绿体中NADPH的合成速率不变C.从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢D.适当增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动B【解析】

D、图2中b点的限制因素为光照强度，如果适当地增加光照强度，光合作用会增强（产生的氧气增多），圆叶片上浮至液面所需时间变短，b点将向下移动，D正确。【典例2】研究人员在适宜温度、水分和一定CO2浓度条件下，分别测定了植株甲和植株乙CO2吸收速率与光照强度的关系。下列相关叙述错误的是（）A.图2生理状态对应图1的a点，植物不能正常生长B.图1光照强度为b时，甲、乙总光合作用强度相等C.光照强度为c时，甲、乙光合作用强度的差异可能与N、Mg无机盐含量有关D.适当增加CO2浓度，P点将向右上移B【变式2】如图表示不同CO2浓度下,某植物CO2吸收速率随光照强度变化的曲线,下列叙述错误的是(

)A.与c点比,b点时叶肉细胞的光合速率更大B.“a→b”条件改变后,短时间内叶肉细胞中C5含量升高C.“b→c”条件改变后,短时间内叶肉细胞中C3/C5的值增大D.该植物在a点对应的光照强度下不能正常生长【解析】A.与c点比,b点时叶肉细胞的CO2吸收速率更大,光合速率更大,A正确;B.“a→b”条件改变后,即光照强度增强后,光反应增强,NADPH和ATP的生成增多,C3的还原加快,C5来源增加,但消耗不变,短时间内叶绿体中C5含量升高,B正确;C.“b→c”条件改变后,即CO2浓度降低,导致暗反应中的CO2固定过程减弱而短时间内C3的还原过程速度不变,所以导致短时间内C3含量减少而C5含量增加,C3/C5的值减小,C错误;D.该植物在a点对应的光照强度下CO2吸收速率为0,即净光合速率为0,不能积累有机物,所以不能正常生长,D正确。C【典例3】为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量,可采取的措施中不包括(

)A.增施氮肥和磷肥,促进茎