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第5章 细胞的能量供应与应用
第4节 光合作用与能量转化
第3课时
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
指植物在单位时间内，通过光合作用制造糖类的数量，直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。
1.光合作用强度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
(1)表示方法：
① ；
② ；
③ 。
单位时间内光合作用
CO2固定量
有机物(糖类)生成量
O2产生量
用一定时间内 或 的数量来定量表示。
原料消耗
产物生成
CO2的浓度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体、酶
H2O
光：光照强度、光质、光照时间
矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）
内因：
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
温度
2.影响光合作用强度的因素
外因：环境因素对光合作用的影响★★★
探究光照强弱对光合作用强度的影响
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
1、该实验的自变量、因变量？
2、只提供了5W LED台灯，如何设置自变量？
3、注射器的作用？观察指标是？
4、为何提供富含CO2的清水？NaHCO3溶液的作用？
上浮原因：
植物吸收CO2，释放O2，由于O2在水中溶解度小，而在叶肉细胞间隙积累，使叶片上浮。
因变量：光合作用强度
观察指标：单位时间内小圆形叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用的时间长短
自变量：光照强度
调节小烧杯与台灯的距离来调节光照强度
注射器：抽出圆形小叶片内的气体
为圆形小叶片光合作用提供充足的CO2
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
2、方法步骤：
①打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片
②将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出
③将处理过的圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底
④取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
⑤分组实验：分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中 并调整40W台灯距离（10、20、30CM）
2、方法步骤：
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
⑥观察并记录结果
项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量
1 10片 20 mL 强 多
2 10片 20 mL 中 中
3 10片 20 mL 弱 少
3、实验结论
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。
二、影响光合作用的因素
1.光合作用速率
一定时间内，单位面积CO2等原料的消耗量或O2、(CH2O)等产物生成量来表示。
2.关系式：
光合作用速率的测定
真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸作用速率
合成有机物的量
固定或消耗CO2量
产生O2的量
有机物积累量
CO2吸收量
O2的释放量
消耗有机物的量
黑暗下CO2的释放量
黑暗下O2的吸收量
=
=
=
+
+
+
线粒体
叶绿体
产生O2
释放O2
（可以测得）
CO2
吸收CO2
（可以测得）
3.图示：
二、影响光合作用的因素
光照强度
0
CO2吸
收
CO2
释
放
A
B
C
阳生植物
呼吸速率
光补偿点
光饱和点
阴生植物
A1
B1
C1
B：光合作用=呼吸作用
D：光合速率开始达到最大时外界的光照强度
（限制因素：CO2浓度、温度等）
D
B1：阴生植物呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强
AB：光合作用<呼吸作用
BC：光合作用>呼吸作用
A：只进行呼吸作用
应用：合理密植；间作套种；适当剪枝
C点之前限制光合作用的因素是光照强度
光照强度对光合作用的影响
间作套种
合理密植
二、影响光合作用的因素
O
温度
A
光合速率
B
C
最适温度下植物光合作用最大，植物体内的酶最适温度在40~50℃之间。
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。
1.适时播种
2.温室中，白天适当提高温度，晚上适当降温
3.植物“午休”现象
应用：
温度对光合作用的影响
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+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
应用：合理施肥
矿质元素对光合作用的影响
叶绿素
二、影响光合作用的因素
缺水
气孔关闭
限制CO2进入叶片
光合作用受影响
水是光合作用的原料，间接影响光合作用。
应用：合理浇灌
水对光合作用的影响
二、影响光合作用的因素
①提高光照强度
三、农业生产应用
具体措施有：阴雨天适当补充光照；植物工厂中适当提高光照强度。
②提高CO2浓度
具体措施有：温室中投入干冰；大田中“正其行，通其风”；多施有机肥
干冰机
增产的手段本质上为：增强光合作用（制造有机物），减弱呼吸作用（消耗有机物）
③温度
具体措施有：白天适当提高温度，夜间适当降低温度。
④水
防止干旱、合理灌溉
⑤无机营养（矿质元素）
⑥提高光能利用率：间作套作、补光
间作套种
N、Mg
光合作用的意义
①把无机物合成有机物，不仅是自身的营养物质,而且是人和动物的食物来源.
②将光能转换成化学能，贮存在有机物中，提供了生命活动的能量来源.
③维持了大气成分的基本稳定
自养生物：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
异养生物：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
生物
只能利用环境中现成的有机物来维持生命活动。
(如：人、动物、真菌、大部分细菌)
以CO2和H2O(无机物)为原料合成糖类(有机物)，糖类中储存着的能量。
光能自养生物(绿色植物、光合细菌)
化能自养生物(硝化细菌、硫细菌)
四、化能合成作用
1.概念：利用环境中的某些 氧化分解时所释放的 来制造 。
2NH3 + 3O2
硝化细菌
2HNO2 + 2H2O + 能量
2HNO2 + O2
硝化细菌
2HNO3 + 能量
CO2 + H2O
硝化细菌
（CH2O）+ O2
无机物
能量
有机物
这种合成作用称化能合成作用。
光合作用和化能合成作用的比较
项目 光合作用 化能合成作用
区别 能量来源
反应式
代表生物 绿色植物
相同点 都能将 等无机物合成有机物 光能
无机物氧化释放出的化学能
硝化细菌
CO2和H2O
CO2+H2O （CH2O） + O2
化学能
硝化细菌
光合作用与能量转化
光合作用
光合作用应用
概念
反应式
探究历程
影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素
硝化细菌
光合作用原理
过程
光反应：类囊体薄膜
暗反应：叶绿体基质
化能合成作用
CO2 + H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
课堂小结
拓展应用课本P106
1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
(1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是：
(2)10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是：
(3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是：
光照强度逐渐增大
此时温度很高，蒸腾作用很强，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，导致光合作用暗反应受到抑制。
“光合午休”现象
光照强度不断减弱。
(4)从图中看出，限制光合作用的因素有_________________。
光照强度、温度
(5)依据本题信息，提高绿色植物光合作用强度的措施有：
可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，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。

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