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5.4 光合作用与能量转化（第3课时）
H2O
ADP ＋Pi
酶
ATP
色
素
光能
2C3
多种酶
参加催化
还原
（CH2O）
CO2
C5
固
定
条件：
场所：
物质变化：
能量转变：
O2
[H]
光解
供氢
供能
条件：
场所：
物质变化：
能量转变：
温故知新
6CO2 +12H2O C6H12O6+6H2O+6O2
光能
叶绿体
计算式：
单位时间内______________、___________、______________。
有机物的产量
CO2的消耗量
O2的产生量
一、光合作用强度
二、探究环境因素对光合作用的影响
自变量：
光照强弱
因变量：
光合作用强度
检测方法
相同时间小圆形叶片浮起的数量
控制方法
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
注射器的作用：
实验材料：
圆形小叶片
排出圆形小叶片中的气体
二、探究环境因素对光合作用的影响
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
二、探究环境因素对光合作用的影响
3）将处理过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）
方法步骤：
二、探究环境因素对光合作用的影响
5）分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照(3盏40W台灯分别向3个实验装置照射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定)。
光源会产生热量，导致温度不同，所以为了保证单一变量，应该加一个盛水玻璃柱，排除温度对实验结果的影响。
冷光源
方法步骤：
二、探究环境因素对光合作用的影响
甲
乙
丙
叶片浮起数量多
叶片浮起数量中
叶片浮起数量少
强
中
弱
方法步骤：
二、探究环境因素对光合作用的影响
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
6）观察并记录结果
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。
方法步骤：
二、探究环境因素对光合作用的影响
讨论：利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？
这些因素分别如何控制呢？
提示：CO2浓度（吹气时间或不同质量分数的NaHCO3溶液）、
温度（水浴保温）、
光质（不同颜色的彩色灯泡）
方法步骤：
二、探究环境因素对光合作用的影响
二、探究环境因素对光合作用的影响
建立模型 探究CO2和O2的变化情况（相对数量关系）
三、影响光合作用强度的因素
条件：__________
条件：__________
条件：__________
条件：__________
条件：__________
无光照
弱光照A
弱光照B
较强光照C
强光照D
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
B＞A
三、影响光合作用强度的因素
外部因素
内部因素
物种
叶龄
叶面积指数
光照强度
CO2浓度
温度
水
矿质元素
三、影响光合作用强度的因素
外部因素1：光照
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
A点：只呼吸不光合
光补
偿点
光饱
和点
O
c
b
O2
CO2
AB段：呼吸＞光合
B点：
BC段：光合＞呼吸
呼吸＝光合
三、影响光合作用强度的因素
外部因素1：光照
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
O
c
b
呼吸速率
净光合速率
总光合速率
O2的释放量
CO2的吸收量
有机物的积累、增加量
O2产生、制造量
CO2固定、同化、消耗量
有机物制造、产生、合成量
O2消耗量
CO2产生量
有机物消耗量
（表观光合速率）
三、影响光合作用强度的因素
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
O
c
b
呼吸速率
净光合速率
总光合速率
有机物制造量 = 有机物积累量 +
呼吸有机物消耗量
总光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
O2产生量 = O2释放量 +
呼吸O2消耗量
CO2固定量 = CO2吸收量 +
呼吸CO2产生量
外部因素1：光照
三、影响光合作用强度的因素
外部因素2：CO2浓度
CO2浓度
光合
作用强度
a
b
CO2启动点
CO2饱和点
B
A
三、影响光合作用强度的因素
外部因素2：CO2浓度
CO2吸收量
CO2释放量
CO2浓度
A
B
C
O
D
b
c
d
CO2启动点
CO2饱和点
CO2补偿点
净光合速率
总光合速率
三、影响光合作用强度的因素
外部因素2：CO2浓度
给某植物12小时光照，12小时黑暗处理，求一昼夜植物对CO2的吸收量。
1） V（CO2吸收）= a mg/h V（呼吸）= b mg/h
12a － 12b
2） V（CO2同化）= c mg/h V（呼吸）= b mg/h
12c － 24b
三、影响光合作用强度的因素
外部因素3：温度
温度
光合
速率
一定范围内，光合速率随温度升高而升高
超过最适温度，光合速率随温度升高而下降
三、影响光合作用强度的因素
外部因素4：水
C点：
时间
光合
作用强度
O
7 10 12 14 18
A
B
C
D
E
温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，出现“午休”现象
光合＞呼吸
B、C、D三点，哪一点淀粉含量最多？
（D点）
盛夏
（教材P106 二、拓展题）
三、影响光合作用强度的因素
外部因素5：矿质元素
N：光合酶及ATP的重要组分
P： 类囊体膜和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
三、影响光合作用强度的因素
内部因素1：物种
各种植物的光合速率变化
光合速率
光照强度
阴生苔藓
阴生草木
阳生草木
小麦
玉米
高粱
O
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。
阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。
三、影响光合作用强度的因素
内部因素2：叶龄
光合
作用强度
叶龄
幼
成熟
老
在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加
O
A
B
C
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物
三、影响光合作用强度的因素
内部因素3：叶面积指数
物
质
量
叶面积指数
单位土地面积上，植物的总叶面积
在一定的范围内，随叶面积不断增大，光合作用强度不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。
总光合量
净光合量
A
B
C
呼吸量
适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。温室栽培植物时，可通过合理密植来增加光合作用面积
三、影响光合作用强度的因素
三、影响光合作用强度的因素
光照下CO2的吸收量
黑暗中CO2的释放量
曲线c：净光合速率
曲线d：呼吸速率
E点：
净光合速率等于呼吸速率
总光合速率是静光合速率的2倍
曲线a、b的差值：
净光合作用强度
光合作用强度 = 呼吸作用强度
D点：
净光合作用强度为0
三、影响光合作用强度的因素
光合作用强度的多因素影响
限制光合速率的因素为横坐标所示的因素，随该因素的不断加强，光合速率不断提高
P点之前：
Q点：
横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因素
三、影响光合作用强度的因素
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
光合
作用强度
光照强度
O
高CO2
低CO2
a
b
c
d
b与a相比，胞内___多，___少
d与c相比，胞内___多，___少
C5
C5
C3
C3
三、影响光合作用强度的因素
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
物
质
量
时间
强光照
C3
C5, [H], ATP,
(CH20)合成量
弱光照
CO2供应量不变：光照强 弱
三、影响光合作用强度的因素
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
物
质
量
时间
强光照
C3
C5, [H], ATP,
(CH20)合成量
弱光照
CO2供应量不变：光照强 弱
三、影响光合作用强度的因素
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
物
质
量
时间
缺乏
C3, (CH2O)
C5, [H], ATP
CO2
充足
光照强度不变：CO2充足 缺乏
三、影响光合作用强度的因素
环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法
光照强度不变：CO2缺乏 充足
物
质
量
时间
CO2
缺乏
C3, (CH2O)
C5, [H], ATP
充足
三、影响光合作用强度的因素
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
光合作用效率
指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用所吸收光能的比值
光能利用率
指单位土地面积上，农作物通过光合作用产生的有机物中的能量与这块土地所接受太阳能的比值
四、光合作用的应用
延长光合作用时间
提高光能利用率
提高光合作用效率
控制H2O供应
增加光合作用面积
控制CO2浓度
控制温度
控制光照质量
控制光照强弱
控制必需矿质元素供应
四、光合作用的应用
花生与玉米间作
在一块地上，同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物。
应用：
在一种作物生长的后期，种上另一种作物，其共同生长的时间短。
1 6 12
套种
四、光合作用的应用
异养生物(人、动物、真菌、大部分细菌)
营养类型
自养生物
光能自养生物(绿色植物)
化能自养生物
利用环境中现成的有机物来维持生命活动。
利用环境中某些无机物氧化时释放的能量将CO2和H2O（无机物）合成糖类（有机物）。如硝化细菌。
四、化能合成
硝化细菌
四、化能合成
新陈代谢
同化作用
光能自养
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（光合作用）
化能自养
（化能合成作用）
NH3
HNO2+能量
HNO3+能量
CO2+H2O
（CH2O）
能量
硝化细菌
（硫细菌、铁细菌）
自养型
异养型
寄生、腐生、捕食
四、化能合成
新陈代谢类型
1）自养 需氧
大多数植物，蓝细菌（产氧光合），硝化细菌、硫细菌、铁细菌
2）自养 厌氧
绿硫细菌、红硫细菌（不产氧光合）
3）异养 需氧
大多数细菌，大多数动物，菟丝子
4）异养 厌氧
乳酸杆菌、破伤风杆菌、产甲烷杆菌，蛔虫
5）异养 兼性厌氧
酵母菌
四、化能合成
1、光合速率的测定方法——气体量变化法
将装置置于光照充足，
温度适宜的环境中
保证了容器内CO2浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。
细胞呼吸会不会改变瓶内压强？
不会
测定的是总光合还是净光合？
净光合
液滴右移代表？
净光合大于0
五、光合速率的测定
2、光合速率的测定方法——黑白瓶法
从某一水层取样，装入若干个等体积黑瓶和白瓶中，并分别测得初始溶氧量；把黑白瓶悬挂于原水深处。一段时间后，分别测出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。
五、光合速率的测定
2、光合速率的测定方法——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。
呼吸作用量 =
初始溶氧量 － 黑瓶溶氧量
净光合作用量 =
白瓶溶氧量 － 初始溶氧量
总光合作用量 =
净光合作用量+呼吸作用量
= 白瓶溶氧量-黑瓶溶氧量
五、光合速率的测定
小结
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
即时训练
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：
（1）7～10时的光合作用强度不断增强原因：
（2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因：
（3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因：
光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。
光照不断增强，光合作用强度不断增强。
温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，
二氧化碳供应减少，光合作用强度明显减弱。
A
B
D
C
E
时间
光
合
作
用
速
率
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
即时训练
2、光合作用的过程可分为光反应和暗反应两个阶段，
下列说法正确的是（ ）
A.叶绿体类囊体膜上进行光反应和暗反应
B.叶绿体类囊体膜上进行暗反应，不进行光反应
C.叶绿体基质中可进行光反应和暗反应
D.叶绿体基质中进行暗反应,不进行光反应
D
即时训练
3、在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，
突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。
下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（　　　）
　A. 红光，ATP下降
　B. 红光，未被还原的C3上升
　C. 绿光，NADPH下降
　D. 绿光，C5上升
C
即时训练
4、图示适宜条件下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2
浓度的关系，下列说法正确的是（　　　）
　　A. CO2浓度大于 a 时，甲才能进行光合作用
　　B. 适当增加光照强度， a 点将左移
　　C. CO2浓度为 b 时，甲、乙总光合作用强度相等
　　D. 甲植物体内 [H] 的含量在CO2浓度为 b 时比在 a 时高
B
5、下图为植物细胞代谢的部分过程简图，①～⑦为相关生理过程。下列叙述错误的是(　 　)
A．若植物缺镁，则首先会受到显著影响的是③
B．②的进行与⑤⑥密切相关
C．蓝藻细胞中④发生在叶绿体基质中D．叶肉细胞③中O2的产生量小于⑥中O2的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少
C
即时训练

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