资源简介

第十一讲　光合作用与能量转化
【核心素养目标】
课标要求
核心素养要求
1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量,这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中,转换并储存为糖分子中的化学能
2.提取和分离叶绿体色素
3.探究不同环境因素对光合作用的影响
1.通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点(生命观念)
2. 通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养学生利用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力(科学思维)
3.通过“绿叶中色素的提取和分离”实验，培养学生的实验探究能力(科学探究)
4.通过分析色素吸收光谱在农业生产中的应用，养成关心生产生活实际的责任意识(社会责任)
一、绿叶中色素的提取和分离
叶绿体：
1.分布：主要存在于植物的叶肉细胞里。幼茎皮层细胞、未成熟的果皮细胞中也有。
2.形态：扁平的椭球或球形。
3.结构：
(1)双层膜：
(2)基粒：类囊体→基粒片层→基粒。
(3)基质：
5.功能：植物细胞进行光合作用的场所。
4.重要物质分布：
①类囊体薄膜上分布有光合色素。
②类囊体和基质中分布有与光合作用有关的酶。
③基质有少量的DNA和RNA，还有核糖体。
外膜
内膜
1.提取原理：
2.分离原理：
3.选材：
绿叶中色素的提取和分离
绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。
不同的色素在层析液中溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快。
应选取鲜绿（色素含量高）、含水量少（水多了不利于提取）的叶片。通常用菠菜叶。
4.实验步骤:
防止色素被破坏
5.结果分析：
a.色素提取液呈淡绿色(颜色过浅)的原因分析：
①研磨不充分，色素未能充分提取出来
②选取的叶片颜色不是浓绿色 或 称取的绿叶过少 或 放置数天的菠菜叶，色素含量少
③加入的无水乙醇过多，色素溶液浓度小
④未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏
b.色素带不明显(颜色过浅)的原因可能是什么？
上面的4条 再加上下面2条
⑤分离时试管口未用棉塞塞紧试管口，导致层析液挥发
⑥滤液细线未重复画，导致滤液细线中的色素量太少
c.滤纸条无色素带
①滤液细线触及到了层析液
②忘记画滤液细线
绿叶中色素的提取和分离
d.色素带不整齐\重叠，其原因有？
①画滤液细线，未做到细直齐
②滤纸条一端的两角剪得不对称
色素功能：
吸收、传递、转化光能
我怎么证明色素功能：吸收、传递、转化光能
阳光是由不同波长的光组合成的复合光，在穿过三棱镜时，不同波长的光会分散开，形成不同颜色的光带，称为光谱。
A.叶绿素主要吸收红光和蓝紫光
B.叶绿素a和叶绿素b的吸收峰值不同
C.类胡萝卜素主要吸收蓝紫光， 不吸收红光
二、探索叶绿体功能的实验
结论：
叶绿体见光部位有氧气产生。
叶绿体是植物进行光合作用的场所。
水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于好氧细菌在此分布
叶绿体功能：
①叶绿体是植物进行光合作用的场所。
②能够吸收特定波长的光
光合作用的场所只能是叶绿体吗？
结构基础？
秋季，叶片的叶绿素分子在低温下易被破坏，而类胡萝卜素较稳定，所以显出类胡萝卜素的颜色。
银杏的叶秋季为什么变黄了？
秋天枫叶变红色的原因是什么？
秋天降温时，植物体为适应寒冷环境，体内积累了较多的可溶性糖，有利于形成红色的花青素，而叶绿素因寒冷逐渐降解，叶片呈现红色。
叶片呈绿色？
正常叶片的叶绿素和类胡萝卜素的比例为3∶1，且对绿光吸收最少，所以正常叶片总是呈现绿色。
教材延伸
1.秋天叶片变黄的原因：___________________________________________________
_______________________________；秋天叶片变红的原因：___________________
________________________________________________________________________
_______________________。
低温下叶绿素分子易被破坏，类胡萝卜素较稳定，叶片显示出类胡萝卜素的颜色，叶片变黄
低温和植物体内积累的可溶性糖有利于花青素的形成，花青素在酸性的叶肉细胞中变成红色，而叶绿素逐渐降解，叶片呈现红色
2.植物工厂不用发绿光的光源，原因是_______________________________________
_______________________________________。
发绿光的光源发出绿色的光，绿光被光合色素吸收的最少，不适合作为植物工厂的光源
1.植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A.类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B.叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C.光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D.叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
A
2.在做提取和分离叶绿体中的光合色素实验时,甲、乙、丙、丁四位同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,他们所得的实验结果依次应为( 　)
试剂
甲
乙
丙
丁
无水乙醇
-
+
+
+
水
+
-
-
-
碳酸钙
+
+
-
+
二氧化硅
+
+
+
-
A.①②③④
B.②④①③
C.④②③①
D.③②①④
B
3..如图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是(　　)
A.色素乙在滤纸上的扩散速度最快
B.提取色素时加入乙醇是为了防止叶绿素分解
C.水稻在开花时节,叶片中色素量是(甲+乙)<(丙+丁)
D.四种色素都能溶解在层析液中,丁色素的溶解度最大
D
二、光合作用的过程
（一）、探索光合作用原理的部分实验
1.恩格尔曼的实验结论：
叶绿体见光部位有氧气产生。叶绿体是植物进行光合作用的场所。
2.19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开， O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。
1928年，科学家发现甲醛对植物有 作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
毒害
3.希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。像这样，离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
思考：
①希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产生的氧气中的氧元素全部都来自水？
不能说明。希尔反应仅说明了离体叶绿体在适当条件下可以发?水的光解,产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰,也没有直接观察氧元素的转移。
②请你以小球藻为实验材料，利用同位素标记技术，设计实验证明光合作用产生的氧气中的氧全部来自于水，简要写出实验思路。
③希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是用一个化学反应，理由是？
鲁宾、卡门
对比实验
证明了光合作用中O2的来源

5.20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做了这样的实验：给小球藻提供持续的光照和CO2，一段时间后，加入14CO2，在不同时段（间隔3s、5s、10s等）内将细胞悬液迅速倒入煮沸的乙醇中以杀死细胞，使酶失活。然后分析含放射性的产物，发现了C3等一系列中间产物，最终探明了CO2中的碳是如何转化为有机物中的碳的——卡尔文循环。
14CO2 → 14C3 →（14CH2O）
光合作用的产物有一部分是淀粉，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。
4.1954年，阿尔农发现，在光照下，叶绿体可合成 。
1957年，他发现这一过程总是与 相伴随。
ATP
水的光解
类囊体薄膜上
的色素
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
光解
能量
C5
2C3
多种酶
(CH2O)糖类、水
CO2
固定
还原
酶
光反应
暗反应
H+ e-
NADPH
酶
酶
能量
场所：类囊体薄膜
场所：叶绿体基质
1.光反应和暗反应的场所？物质变化和能量变化？光反应和暗反应的联系？
2.色素的作用？唯一不需要酶催化的反应？叶绿体中，NADPH、ATP、ADP的移动方向？
NADPH的来源、去向，作用？ ATP的作用？C3、C5分别指什么？
光合作用过程中，可循环利用的物质？中间产物？ 判断：光反应、暗反应既有水的消耗，又有水的生成
3.光合作用的产物有哪些？元素转移分析？
4.改变条件（阴天时、夏季高温中午），C3、C5、［H］、ATP、(CH2O)在短暂时间内的变化？
判断：NADPH、ATP变化始终相同，C3、C5变化始终相反。
（二）光合作用的过程
反应阶段
光反应
暗反应
反应部位
反应条件
物质变化
原料
产物
能量变化
联系
实质
类囊体薄膜
叶绿体基质
光、色素、酶
酶
CO2的固定:
C3的还原:

光能→ATP 、NADPH中活跃的化学能
活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
H2O、 ADP 、Pi 、NADP+
ADP 、 Pi 、 NADP+ 、（CH2O ）
合成有机物，贮存能量
O2、 ATP 、NADPH
CO2、 ATP 、NADPH
水的光解：
ATP的合成：
NADPH的合成：
H2O H+ + O2
光能
叶绿体
ADP + Pi + 能量 ATP
酶
NADP+ + H+ NADPH
酶
ATP、NADPH
酶
2C3
（CH2O）+C5
②光反应停止后，暗反应很快也会停止。
1.光反应与暗反应的比较:
①光反应为暗反应提供 ；暗反应为光反应提供 ；
NADPH、ATP
NADP+、ADP和Pi
C5 + CO2 → 2C3
酶
并不是所有过程都需要酶的催化，色素吸收光能不需要酶的催化。
吸收、传递、转化光能
1.NADPH和ATP的移动途径是什么？
2.NADP+和ADP、Pi的移动途径呢？
3.NADPH的作用？
4.光反应产生的ATP的用途？
类囊体薄膜→叶绿体基质
叶绿体基质→类囊体薄膜
①作为还原剂，参与暗反应；
②储存部分能量供暗反应利用。
只能用于C3的还原等叶绿体内的生命活动。
（二）光合作用的过程
5.光合作用中元素的转移
①H的转移途径：②C的转移途径：③O的转移途径：
H2O → NADPH→ (CH2O )
CO2 → C3 →（CH2O）
CO2 → C3 →（CH2O）
H2O → O2
6CO2+12H2O
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
光能
叶绿体
CO2 +
H2O
(CH2O) +
O2
光能
叶绿体
6.改变条件，C3、C5、［H］、ATP在短暂时间内的变化
思考：减少CO2的供应，短暂时间内C3、 C5怎么变？原因是什么？
①C3减少，原因：减少CO2的供应，C3的合成速率减慢，而C3的消耗速率不变，所以C3的含量减少
②C5增多，原因：减少CO2的供应，C5的消耗速率减慢，而C5的合成速率不变，所以C5的含量增多
注意：C3是指3-磷酸甘油酸；C5是指核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）
1.光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_____________________________________CO2 不足，暗反应减弱后光反应也无法正
常进行，原因是_________________________________________________________
____________________________________________。
?
光反应需要暗反应提供ADP、 Pi 和 NADP+ ， CO2 不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行
?
暗反应中 C3 的还原需要光反应提供ATP和 NADPH ，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和 NADPH 能使暗反应持续进行一段时间；但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和 NADPH 而无法进行
?
教材延伸
【典例1】(2021·北京阶段考)希尔从细胞中分离出叶绿体，并发现在没有 CO2 时，
给予叶绿体光照，就能放出 O2 ，同时使电子受体还原。希尔反应式： H2O+ 氧化
态电子受体→还原态电子受体 +1/2O2 。在希尔反应的基础上，阿尔农又发现在光
下的叶绿体，没有 CO2 供给时，既积累 NADPH 也积累ATP；进一步实验，撤去光照，
供给 CO2 ，发现 NADPH 和ATP被消耗，并产生有机物。下面关于希尔反应和阿尔农
发现的叙述，错误的是( )。
?
A.光合作用释放的 O2 来自水而不是 CO2
B. NADPH 和ATP的形成发生在叶绿体类囊体薄膜上
C.希尔反应与合成有机物的过程是两个过程
D.光合作用的需光过程为合成有机物的过程提供ATP和 NADPH
?
√
【训练2】下图表示绿色植物光合作用的部分过程，图中 a?c 表示相关物质，
甲、乙为结构。下列有关说法正确的是( )。
?
D
A.甲为叶绿体，乙为细胞质基质
B. a 、 b 、 c 依次为 O2 、 NADPH 、ADP
C.该过程合成的ATP大部分运出叶绿体，用于绿色植物的各项生命活动
D.适宜条件下，当外界 CO2 含量升高时， a 的产生速率会增加
?
【典例】如果改变光合作用的反应条件会引起相应的变化，下列说法正确的是
( )。
A.突然中断 CO2 供应会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP 的值增大
B.突然将红光改变为绿光会暂时引起叶绿体基质中 C5/C3 的值增大
C.突然中断 CO2 供应会暂时引起叶绿体基质中 C5/C3 的值减小
D.突然将绿光改变为红光会暂时引起叶绿体基质中 ATP/ADP 的值减小
?
A
【训练3】(2022·石家庄二模)将正常生长的绿萝盆栽，由夏季中午炎热环境转移到
温度适宜但光照强度相同的环境中培养，短时间内叶绿体会发生的变化是( )。
A. H2O 在光下分解速率减慢 B.卡尔文循环减弱
C. ADP/ATP 的值下降 D. C3/C5 的值上升
?
D
[解析] 结合题意可知，环境变化中光照强度不变，故 H2O 在光下分解速率不变，A
错误；温度降低，气孔开放程度增大，进入细胞的 CO2 增多，则卡尔文循环增强，
B错误；环境变化中光照强度不变，光反应产生的ATP不变， ADP/ATP 的值几乎不
变，C错误；进入细胞的 CO2 增多， CO2+C5→C3 的过程加快，短时间内 C3/C5 的
值上升，D正确。
?
【2021·广东，12】在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列叙述正确的是
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
D
4.为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms
(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量_____(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是_______________________
___________________________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要______。
高于
C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%
光照
光反应为暗反应提供的NADPH和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。
在总光照时间相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物积累量要多。
(2)比较A、B、C三组处理可以推知，随着光照和黑暗交替频率的增加，使光下产生的______________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中_____________。
ATP和NADPH
CO2的同化量
三、影响光合作用的因素及应用
画一画：
光合作用的过程图解
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数量，也称光合作用速率。


表示形式：单位时间内光合作用产生的有机物的量、
消耗的CO2量、产生的O2量。
内因：
环境因素（外因）：
①光照
②CO2浓度
③温度
④水
⑤矿质元素（肥）
影响光合作用的因素
CO2 +
H2O
(CH2O) +
O2
光能
叶绿体
色素、酶
△原料：
产物：
△能量：
△场所：
CO2 、H2O
气孔开闭
光照时间、光照强度、
光的成分（光质）
叶绿体（色素、酶）
温度
有机物积累，不利于光合作用
N、Mg
色素、酶的数量和活性
叶片的有机物输出越多，其光合速率
。若将一株植物的果实去除，则去除的果实越多，光合速率就 。
越慢
越快
影响光合作用强度的环境因素——光
光对光合作用强度的影响主要体现在光照
强度和光质两方面
一、光照强度对光合作用强度的影响
【实验】光照强度对光合作用强度的影响
该实验的自变量是什么？自变量是通过什么方法设置的？
思考：
该实验的因变量是什么？因变量的变化是通过什么指标来观察的？
观看实验视频
一、光照强度对光合作用强度的影响
【实验】光照强弱对光合作用强度的影响
该实验的自变量是什么？自变量是通过什么方法设置的？
思考：
该实验的因变量是什么？因变量的变化是以什么为指标来观察的？
光照强度；通过光源距离实验材料的远近来设置。
光合作用强度；以单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量为指标来观察的。
实验现象及结论：
实验材料离光源越近，光照越强，相同时间内烧杯中小圆形叶片浮起的数量 ，说明在一定范围内，随光照强度的不断增强，光合作用强度 。
光照强度
光合作用强度
O
光照时，单位时间内植物/叶片吸收的CO2量或释放的O2量或糖类的积累量。
光照强度
CO2
吸收量
0
光照强度
C
?
D
?
光饱和点
?
A
CO2
释放量
V呼
B
V光
V呼
<
?
V呼
V光
=
光补偿点
V呼
V光
>
V净光
V呼
V总光
V净光：
V呼：
V总光：
黑暗时，单位时间内植物/叶片释放的CO2量或吸收的O2量。
光照时，单位时间内植物/叶片/叶绿体固定/利用的CO2量或产生的O2量或糖类的制造量。
A
AB
B
B之后
V总光=V净光+V呼=CO2吸收量+CO2释放量
V总光=V净光+V呼=O2释放量+O2吸收量
V总光=V净光+V呼=有机物积累量+有机物消耗量
②曲线:
例.下图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，a、b、c点的移动描述不正确的是

A.若植物体缺Mg2＋，则对应的b点将向左移

B.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别
　是25 ℃和30 ℃，则温度由25 ℃上升到30 ℃时，
　对应的a点将下移，b点将右移

C.若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别向上移、
　左移、左移
D.若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变)，则b点将向左移
A
测定方法：
①先将植物置于黑暗中，测量呼吸速率 。
②在有光条件下，测定净光合速率。
③计算：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
O2
释放
量
0
O2
吸
收
量
光照强度
光补偿点
光饱和点
·
·
·
A
B
C
呼吸速率
净光合速率
总光合速率
1.气体体积变化法（液滴移动法）——
测定光合作用O2增加的体积或CO2消耗的体积
（1）测定呼吸速率
①装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于吸收CO2。
②玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。
③置于适宜温度环境中。
④红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
一、三率测定的6种实验模型
1.气体体积变化法（液滴移动法）——
测定光合作用O2增加的体积或CO2消耗的体积
(2)测定净光合速率
①装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于保证容器内CO2
浓度恒定，满足光合作用需求。
②必须给予足够光照处理，且温度适宜。
③红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
(3)物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物、烧杯中放入蒸馏水分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
一、三率测定的6种实验模型
习题巩固
6.某兴趣小组设计了如图所示的实验装置若干组，在室温25 ℃下进行了一系列的实验，下列对实验过程中装置条件及结果的叙述错误的是(　　)
A.若X溶液为CO2缓冲液并给予光照，
液滴移动距离可表示净光合作用强度大小
B.若要测真光合强度，需另加设一装置遮光
处理，X溶液为NaOH溶液
C.若X溶液为清水并给予光照，光合作用大于细胞呼吸时，液滴右移
D.若X溶液为清水并遮光处理，消耗的底物为脂肪时，液滴左移
C
二、光质对光合作用强度的影响
参照“光照强度对光合作用强度的影响”实验，你能提出一个可行的实验操作思路来探究光质对光合作用强度的影响吗？
绿色植物对不同波长的光的吸收情况有所不同，对红光和蓝紫光的吸收量较大，对绿光吸收最少。
光质影响光合作用强度的原理：
影响光合作用强度的环境因素——光
温室大棚使用无色透明薄膜、延长光照时间和适时补光及遮阴
（3）应用
思考：温室大棚有哪些措施能够增加农作物的产量？（从光照方面回答）
大棚种植阴天用红光灯进行补光
大棚种植选用无色透明薄膜
大树底下无丰草
CO2饱和点
进行光合作用所需CO2的最低浓度
CO2浓度
0
B
?
V光
?
A
0
CO2
吸收量
CO2
释放量
CO2浓度
?
?
A'
B'
CO2补偿点（V光=V呼）
CO2饱和点
①原理:
CO2是光合作用的原料，主要通过影响光合作用的暗反应 阶段C3的生成而影响整个光合作用过程。
②曲线:
影响光合作用强度的环境因素—— CO2浓度
由图可知：在一定范围内，植物光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度达到一定值之后，再增加CO2浓度，光合作用速率不在增大。
a、增加大气流动——要求“正其行，通其风” ；
b、施用农家肥；
c、温室栽培，增施气肥（CO2）；
d、无土栽培时加NaHCO3或碳酸氢铵，以增大CO2浓度；
③ CO2对光合作用强度的影响——农业生产中的应用
思考：有哪些措施能够增加农作物的产量？（从CO2方面回答）
正其行，通其风
AB段
在B点之前，随着温度升高，光合速率增大
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零
①原理:
光合作用是在多种酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性。
②曲线：
V光最高
最适温度
D
影响光合作用强度的环境因素——温度
思考：有哪些措施能够增加农作物的产量？（从温度方面回答）
③温度对光合作用强度的影响——农业生产中的应用
温室种植时，冬天适当提高温室温度；夏季白天适当降低温室温度（光合最适），夜间适当降低温度。
冬季大棚加盖棉被保温
光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
P点及P点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子
的不断加强，光合速率不断 。
Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要
为各曲线所表示的因子。
提高
外部因素 多因子对光合速率的影响及应用
光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
应用：温室栽培时，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 ，进一步
提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加 和CO2浓度
以提高光合速率。
CO2浓度
光照强度
外部因素 多因子对光合速率的影响及应用
教材延伸
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。回答下列问题：
（1） 10?12 时的光合作用强度明显减弱的原因是____________________________
________________________________________________________________________
__。
?
此时外界温度很高，导致气孔开度减小， CO2 无法进入叶片组织，胞内 CO2 浓度降低致使光合作用暗反应受到限制
?
（2）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：_______
________________________________________________________________________
_______________________。
可以利用温室大棚控制光照强度和温度的措施，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
2.土壤板结，光合速率下降的原因是_________________________________________
________________________________________________________________________
_________________________________。
土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素合成受限和酶的数量减少，光合作用减弱
【典例】 将生长状况相同的小球藻分成三等份，在不同的温度下分别暗处理 1h，再光照 1h（光照强 度相同），测其重量变化，数据如下表，下列说法正确的是
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
甲
乙
丙
温度（℃）
27
28
29
暗处理后的重量变化（mg）
-2
-4
-3
光照后与暗处理前的重量变化（mg）
+4
+4
+4
A. 光照 1h 甲组小球藻产生的氧气量最多
B. 乙组小球藻在暗处理前和光照 1h 后有机物总量不相等
C. 光照 1h 丙组小球藻制造的有机物总量为 1mg
D. 光照 1h 甲、乙、丙三组小球藻的净光合速率相同
真光合速率(mg/h)
净光合速率(mg/h)
8
12
10
6
8
7
以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是（ ）
A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
A
净光合
总光合=呼吸+净光合
呼吸
无光照，植物只进行呼吸作用。
温度降低，呼吸作用减弱。
4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度。
随光照增强，光合作用强度＝呼吸作用强度。
光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。
随光照减弱，光合作用强度下降，光合作用强度＝呼吸作用强度。
光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。
AB段：
BC段：
CD段：
D点：
DH段：
H点：
HI段：
　密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线，分析下列每一段曲线出现的原因
　密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
图中植物生长与否的判断
(1)I点低于A点，说明：

(2)若I点高于A点，说明：

(3)若I点等于A点，说明：
一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用＞呼吸作用，植物生长。
光合作用＜呼吸作用，植物体内有机物总量减少，植物不能生长。
光合作用＝呼吸作用，植物体内有机物总量不变，植物不生长。
1.（2017新课标Ⅰ卷·30） 植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸
速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列
问题：
（1）将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培
养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是 ，
甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率_________（填“大于0”“等于0”或
“小于0”）
大于0
适宜条件
照光培养
光合速率
降低
光合速率
大于
呼吸速率
密闭小室中
CO2浓度降低
（植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低）
甲
乙
光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，
即
(甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产
生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，从而导致有氧呼吸增加。）
1.（2017新课标Ⅰ卷·30） 植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸
速率相等时环境中的CO2浓度，已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列
问题：
（2）若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发
现植物的有氧呼吸增加，原因是_________________。
适宜条件
照光培养
有氧呼吸
增加
光合速率
大于
呼吸速率
密闭小室
中O2增加
光合作用产生O2的量大于呼吸作用消耗O2的量
即
O2与[H]结合
生成水是有氧
呼吸重要环节
5. [2021全国乙卷，29，11分]生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题：
1） 白天叶肉细胞产生ATP的场所有_____________________________。光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和___________释放的CO2。
细胞质基质、线粒体、叶绿体
细胞呼吸
[解析] 叶肉细胞的细胞呼吸场所为细胞质基质和线粒体，光合作用场所为叶绿体，细胞呼吸和光合作用均能产生ATP，所以白天叶肉细胞产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体。据题意可知，虽然白天气孔关闭，但液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用，此外细胞呼吸释放的CO2也可供给叶绿体，用于光合作用。
2） 气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方式，这种方式既能防止_______________，又能保证___________正常进行。
水分大量散失
光合作用
[解析] 该类植物生活在干旱环境中，白天气孔关闭，可以防止蒸腾作用太强而导致水分大量散失；夜晚气孔打开，可以从外界吸收CO2，CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，白天时苹果酸脱羧释放出CO2，保证了该类植物光合作用的正常进行。
3） 若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式。（简要写出实验思路和预期结果）
[答案] 实验思路：白天和夜间每隔一定时间取干旱条件下生长的植物甲的叶片，测定叶肉细胞的pH;预期结果：植物甲叶肉细胞pH在夜间逐渐降低、白天逐渐升高。
[解析] 由题干信息可知，夜间植物甲的叶肉细胞吸收CO2生成的苹果酸储存在液泡中，白天液泡中的苹果酸脱羧释放CO2用于光合作用，故可推知夜间植物甲叶肉细胞液的pH小于白天叶肉细胞液的pH，故实验思路：白天和夜间每隔一定时间取干旱条件下生长的植物甲的叶片，测定叶肉细胞的pH;预期结果：植物甲叶肉细胞pH在夜间逐渐降低、白天逐渐升高。
——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
化能合成作用
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
化能合成作用
细菌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，这种合成作用叫化能合成作用。
除了硝化细菌外，自然界还有铁细菌、硫细菌属于进行化能合成作用的自养生物。
概念图：

展开更多......

收起↑