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第4节 光合作用和能量转化
课时3 光合作用原理的应用
第五章 细胞的能量供应和利用
(真)总光合速率 (表观)净光合速率
O2
CO2
有机物
1、什么是光合作用强度？
光合作用强度通常用光合速率表示，即单位叶面积叶片在单位时间内反应物（CO2）的消耗量或产物(O2)的生成量。
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
产生、生成量 释放、增加量
固定、利用量、需要量 吸收量、减少量
制造、生产、合成、 积累量、净生产量
生成的量
一、光合作用强度
植物光合作用积累的有机物
这株植物在光下1小时光合作用共产生a克有机物
该叶片在10℃、5000勒克斯的光照条件下，每小时光合作用所产生的氧气量是600mg.
。。。则1小时积累的有机物是a克。
根据关键字来判断是总光合量还是净光合量？
在25℃条件下，这株植物在充分光照下1小时总共制造有机物a克。
总光合量
总光合量
净光合量
总光合量
二、影响光合作用强度的因素
CO2+H2O （CH2O）+O2
光能
叶绿体
(色素、酶）
①Mg、N等矿质元素；
②酶的活性受温度等影响。
光照强度、光质、光照时间
气体反应物
①作为反应物；
②水分→气孔关闭→CO2供应
影响光合作用的环境因素
1．光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
(2)曲线分析：
A
B
光照强度
0
吸收量mg/dm2·h
CO2
阳生植物
阴生植物
C
释放量
CO2
1.光照强度影响光合作用
D
⑤D点：
④BC段：
③B点：
②AB段：
①A点：
植物只进行细胞呼吸
光合作用强度<细胞呼吸强度
真正光合作用强度=细胞呼吸强度
（光补偿点）
光合作用强度>细胞呼吸强度，有有机物的积累。
光合作用强度达到最大值对应的光照强度
（光饱和点）
(受CO2浓度等的限制)
(光照强度只有大于B点时，植物才能正常生长）
净光合速率
呼吸速率
实际光合速率（总值）
有呼吸无光合
A
光合速率小于呼吸速率
AB
光合速率等于呼吸速率
B
光合速率大于呼吸速率
BC
1.光照强度影响光合作用
农业生产上的应用：①延长光合作用时间；②适当提高光照强度；③间作套种，合理搭配，充分利用光能；④选用无色透明大棚种植蔬菜，提高产量。1.光照强度影响光合作用1.实验原理：
光合作用
产生O2
叶片抽气下沉
叶片上浮
探究：光照强度对光合作用强度的影响
小圆叶片上浮法
2.材料用具：
新鲜菠菜叶、铁架台、1%NaHCO3 、3个150ml烧杯 、钢笔帽 、 注射器、玻璃皿、镊子、100W光源（LED）
4.实验变量：
探究光照强度对光合作用强度的影响
3.实验目的：
自变量
光照强度
因变量
光合作用的强度
无关变量
CO2浓度、温度等
通过调节光源与实验装置间的距离
观测同一时间段内被抽去空气的小圆叶片上浮的数量
相同且适宜
变量分析
变量控制及检测指标
5.实验结论：
CO2浓度
光合速率
D
C
0
CO2饱和点
A
CO2 补偿点
B
呼吸速率
2、CO2浓度影响光合作用：
（1）A点：
（2）B点：
（3）D点：
CO2浓度为0，此时只进行呼吸作用，释放CO2量即为呼吸强度。
光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度，即CO2补偿点。
CO2饱和点。
(适当增强光照)
3.水还影响气孔的开闭,间接
影响CO2进入植物体
光合作用强度
O
时间：盛夏
A
7 10 12 14 18
水
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
预防干旱
合理灌溉
3、水对光合作用的影响：
植物夏季为何“午休”？
1.水是光合作用的原料
2.水是体内各种化学反应的介质
水分
7 10 12 14 18
O
7 10 12 14 18
O
7 10 12 14 18
温度
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
1.适时播种
2.温室栽培时,白天适当提高温度,晚上适当降温（增加昼夜温差）。
温度会直接影响酶的活性.
（ 主要是影响暗反应）
4、温度对光合作用影响：
光合速率
温度
10
20
30
40
50
0
A
B
C
叶龄
在生产上的应用
对光合作用的影响
内因
作物后期,适当摘除老叶、残叶，降低呼吸。
5、叶龄
　OA段为幼叶，随幼叶生长，叶面积增大，叶绿素含量增加，光合速率增加。
AB段为壮叶，叶面积叶绿素都处于稳定状态，光合速率也基本稳定。
BC段为老叶，随着叶龄的增加，叶片内叶绿素被破坏，光合速率也下降。
A
B
C
叶龄
光合作用强度
O
1. N元素
2. P元素
3. K元素
4. Mg元素
必
需
矿
质
元
素
在生产上的应用
对光合作用的影响
外因
酶（蛋白质）、叶绿素、ATP、NADPH等的组成成分。
ATP、NADPH等的组成成分可维持叶绿体膜的结构和功能
对光合作用产物（如糖类）的合成和运输有重要作用
叶绿素的重要组成成分
6、矿质元素
合理施肥
影响光合作用的因素
光照
气体
温度
水分
矿质营养
—光照强度、光照时间、光质（影响光反应）
—空气中CO2 浓度（影响暗反应）
—影响酶的活性（影响光反应和暗反应）
—影响光反应、产物的运输等
—影响叶绿体的构成等
内因
——不同种类植物、不同发育期
外因
影响光合作用强度最重要的两大外因：光照强度、CO2
影响光合作用强度最重要的三大外因：光照强度、CO2、温度
——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+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2
能量
三、化能合成作用
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
不能直接利用无机物制成有机物，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
如：绿色植物，蓝细菌、硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
如：人、动物、真菌(如蘑菇) 、多数的细菌（乳酸菌、大肠杆菌）等
自养生物：
异养生物：
生物
1．过程图解
光合作用与呼吸作用的联系
NADPH
2．物质转化关系:
(1)元素转移途径：
NADPH
3.光能转换为生命动力的过程：
光能
光反应
ATP、NADPH中活跃的化学能
有机物中稳定的化学能
各项生命活动
ATP中活跃的化学能
利用
细胞呼吸
光合作用
暗反应
直接的能量来源：
ATP
最终的能量来源：
太阳的光能
思考：植株净光合速率等于0，则叶肉细胞产生的C02与消耗的CO2的量大小关系如何？
小于
如果想要知道植物的总光合速率，那么我们可以怎么做呢？
分别测出净光合速率和呼吸速率后相加。
4、测量速率的方法：
（1）测量呼吸速率：
（2）测量净光合速率：
将植物放置在黑暗条件下，测量容器中单位时间内CO2 增加量、O2减少的量、有机物减少量。
将植物置于光下，测密闭容器中单位时间内CO2减少的量、O2增加的量、有机物增加的量（干重） 。
常考的教材隐性实验之——光合速率的测定方法
一、气体体积变化法——测光合作用O2产生的体积或CO2消耗的体积
(1)甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
[实验原理]
(2)乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。
(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
ATP水解
主要是呼吸作用
光合作用
光合作用的能量来源于？
太阳能
绝大多数生命活动所需的直接能量来源于？
合成ATP所需的能量来源于？
细胞呼吸分解的有机物中的能量主要来源于？
将植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，测定叶片光合作用的强度（以CO2吸收速率表示），测定结果如下图。下列相关叙述，正确的是（ ）
A.如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移
B.如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移
C.如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移
D.如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移
D
CO2浓度
光合速率
b
a
0
呼吸速率

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