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第4节 光合作用与能量转化
必修一 分子与细胞
第5章 细胞的能量供应和利用
第三课时
类囊体薄膜上
的色素分子
光能
NADP+
NADPH
ADP + Pi
酶
ATP
O2
水在光下分解
H+
H2O
CO2
固 定
2C3
酶
酶
还原
(CH2O)
糖类
多种酶 参与催化
C5
一、元素的转移途径
H：3H2O
C：14CO2
O：H218O
C18O2
NADPH
(C3H2O)
14C3
(14CH2O)
18O2
C3
(CH218O)
二、条件改变后，相关物质含量的变化情况
C3的含量 C5的含量 ATP、[H]的含量 (CH2O)含量
光照突然减弱
光照从较弱突然增强
CO2浓度突然降低
CO2浓度从低突然升高
升高
降低
降低
升高
降低
降低
降低
升高
升高
升高
升高
升高
降低
降低
降低
升高
C3和C5的变化相反；
C5和NADPH、ATP的变化一致。
三、光合作用与细胞呼吸的综合
光合作用的产物为细胞呼吸提供了物质基础——有机物和氧气；
细胞呼吸产生的二氧化碳可被光合作用所利用。
温度低，细胞呼吸弱，a点可能是呼吸作用最低的时刻
a点：
b点：
植物开始进行光合作用
bc段：
光合作用强度＜细胞呼吸强度
c点：
光合作用强度=细胞呼吸强度
光合作用强度＞细胞呼吸强度
ce段：
1.自然环境中一昼夜植物叶肉细胞CO2吸收速率的变化曲线
（一）光合作用日变化曲线
d点：
温度过高，蒸腾作用增强，部分气孔关闭导致CO2供应不足，光合速率降低，出现“午休”现象；
1.自然环境中一昼夜植物叶肉细胞CO2吸收速率的变化曲线
（一）光合作用日变化曲线
e点：
光合作用强度=细胞呼吸强度（一天中有机物积累最多的时间点）
ef段：
光合作用强度＜细胞呼吸强度
fg段：
光合作用停止，只进行细胞呼吸
积累有机物的时间段是？ 制造有机物的时间段？消耗有机物的时间段？
积累有机物时间段：ce段；
制造有机物时间段：bf段；
消耗有机物时间段：Og段；
一天中有机物积累最多的时间点：e点
思考
由此图可知限制光合作用的因素有？
光照强度、温度
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C.曲线b~c段和d~e段下降的原因相同
D.两曲线b~d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
1.夏季晴朗的一天,甲、乙两株不同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
D
练习
2.密闭容器中一昼夜绿色植物CO2浓度的变化曲线
只进行细胞呼吸
AB段：
BC段：
细胞呼吸减弱，呼吸作用的最小值可能出现在该段
CD段：
开始进行光合作用
光合作用强度＜细胞呼吸强度
D点：
光合作用强度=细胞呼吸强度
DH段：
光合作用强度＞细胞呼吸强度
（一）光合作用日变化曲线
光合作用强度下降，光合作用强度=细胞呼吸强度
H点：
HI段：
光照继续减弱，光合作用强度＜细胞呼吸强度
2.密闭容器中一昼夜绿色植物CO2浓度的变化曲线
（一）光合作用日变化曲线
植物不能正常生长
一昼夜结束后，若是
I＞A
I=A
I＜A
植物不能正常生长
植物能正常生长
2.如图是大棚番茄在24小时测得CO2含量和CO2吸收速率的变化曲线图，下列有关叙述错误的是( )
A.a点CO2释放量减少可能是由温度降低导
致细胞呼吸强度减弱
B.番茄通过光合作用合成有机物的时间是
c～e段
C.由P点条件变为d点，C5生成减少
D.植物干重最大的时刻是e点
B
练习
3.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%。回答下列问题：
练习
(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______。
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%
(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[H]
CO2的同化量
高于
光照
练习
3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析
光反应为暗反应提供的[H]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、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。
1.液滴移动法
①测呼吸速率：
烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液，装置遮光处理。红色液滴左移距离代表呼吸速率
（二）三率测定的实验模型
②测净光合速率：
烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液（保证容器内CO2浓度恒定），足够光照。红色液滴右移距离代表净光合速率
4.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
练习
2.黑白瓶法
黑瓶不透光，只进行呼吸作用；
白瓶透光，可以进行光合作用和呼吸作用。
初始溶氧量 － 黑瓶溶氧量
呼吸量 =
净光合作用量 =
白瓶溶氧量 － 初始溶氧量
从某一水层取样，测得初始溶氧量，将水样装入若干个等体积黑瓶和白瓶中，悬挂于原水深处。
（二）三率测定的实验模型
5.研究小组从池塘不同深度采集水样，分别装入大小相同的黑白瓶中（白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布包裹的玻璃瓶）并封闭。然后将黑白瓶对应悬挂于原水样采集位置。24h后，测定各黑白瓶中溶氧量。若测得白瓶溶氧量为Amg L﹣1，黑瓶溶氧量为Bmg L﹣1。下列说法正确的是（ ）
A.该方法可以在未测得呼吸作用的条件下，测得实际光合作用的强度
B.B可表示在24h内黑瓶呼吸作用强度的大小
C.（A﹣B）可表示24h内白瓶中的净光合作用强度的大小
D.该实验设计缺少对照组，无法测得光合作用的强度
A
练习
3.半叶法
叶片一半遮光，一半曝光。
遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值；
曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值。
（二）三率测定的实验模型
4.称重法
呼吸速率＝(x－y)/2S
净光合速率＝(z－y)/2S
（二）三率测定的实验模型
6.现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光（A），另一半不遮光（B），并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位mg/·（dm2·h）。下列说法正确的是（ ）
A.该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下，
能得出实际光合作用的强度
B.（m2-m1）表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量
C.m2表示被截取的部分在光照时间内
净光合作用的大小
D.m1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小
A
练习
7.某生物兴趣小组欲测定温度对植物光合作用速率的影响，他们将生长状况相同的同种植物随机均分为4组进行实验，在不同的温度下测定叶片质量变化(均考虑为有机物的质量变化)。如图表示在不同温度下，测定某植物叶片质量变化情况的操作流程及结果。下列说法错误的是( )
A.从操作流程分析，该植物的呼吸速率可表示
为X mg/h
B.从操作流程分析，该植物的总光合速率可表
示为(2X＋Y)mg/h
C.从实验结果分析，随温度升高，总光合速度先升高后下降
D.在14 ℃下维持10小时光照后10小时黑暗，该植物叶片会增重30 mg
C
练习

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