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(共41张PPT)
第4节 光合作用与能量转化
（第四课时）
同位素标记元素的转移途径
H：3H2O NADP3H (C 3H2O)
C：14CO2 14C3 (14CH2O)
O：
光反应
暗反应
CO2的固定
C3的还原
H218O
18O2
光反应
C18O2
CO2的固定
C3的还原
C3
(CH218O)
进阶考点
3.根据光合作用的基本过程填充下图。
NADPH
ADP+Pi
NADP+
C3
C5
O2
类囊体膜上的色素
光反应（类囊体薄膜）
暗反应（叶绿体基质）
ATP
光合作用与呼吸作用
光合作用 呼吸作用
场所
条件
物质变化
能量变化
实质
叶绿体
光能→化学能
细胞质基质及线粒体
酶
光、色素、酶
无机物→有机物
有机物→无机物
化学能→ATP+热能
合成有机物
储存能量
分解有机物
释放能量
小结
化能合成作用：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
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
6CO2+6H2O C6H12O6+ 6O2
能量
五、化能合成作用
光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）
化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌 等）
总结：
可以把无机物合成有机物的生物包括:
绿色植物、化能合成细菌、光合细菌
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(硝化细菌、铁细菌、硫细菌)
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。
六、营养类型
记（红色部分必记）
小结
（CH2O）+
O2
光合作用
概念
光合作用的原理的探索
希尔
鲁宾和卡门
阿尔农
卡尔文
光合作用的过程
光反应
水的光解
NADPH和ATP的形成
暗反应
CO2的固定
C3的还原
反应式
CO2+
H2O
光能
叶绿体
光能
叶绿体
CO2 + H2O （CH2O) + O2
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量
光合速率：
光合作用的强度：
一、光合作用强度
一定量的植物，在单位时间内释放的氧气量，或消耗的二氧化碳量，或者是生成的有机物量。
影响光合作用强度的因素：
二、影响光合作用强度的因素
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别是水分的多少还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体
因素全
探究环境因素对光合作用强度的影响
自变量：
光照（强度、光质）、温度、CO2浓度等
因变量：
光合速率
无关变量：
植物叶片、其他环境条件处理、实验操作
问题：如何测量光合速率？
CO2的吸收：可以用红外线CO2传感器测量
O2的释放：小叶片浮起数量法
有机物合成：淀粉含量测量法
探究光照强弱对光合作用强度的影响
利用真空渗入法排除叶内细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在细胞间积累，使原来下沉的叶片上浮。
根据单位时间内圆形叶片上浮的数量，间接判断光合作用强弱。
一、实验原理
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
二、实验步骤
1.用打孔器打出大小相等的圆叶片若干片（避开大的叶脉）
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
剪到大叶脉会使有效光合面积减小
二、实验步骤
2. 将圆形叶片置于注射器内，并吸入清水，待排出残留空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
二、实验步骤
3.将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。（叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。）
避免光合作用产生O2，使叶片上浮
4.取3只小烧杯，分别倒入20 mL富含二氧化碳的清水(事先可用玻璃管向清水内吹气，或用质量分数为1%~2%的NaHCO3溶液来提供CO2）。
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
二、实验步骤
5.向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照(通过调节光源与实验装置间的距离来调整光照强弱)。
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
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
进阶
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
二、实验步骤
6.观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量
（因变量检测指标）。
三、实验记录
烧杯 光源 距离 光照强度 叶片上浮数量
1 5W 5cm 强
2 5W 30cm 中
3 5W 50cm 弱
四、实验结论
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强（因变量为光合作用强度）
实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
探究环境因素对光合作用强度的影响
问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
（CH2O）
O2
CO2
H2O
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
1.光照强度
(1)A点时，光照强度为0，对应的CO2来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？
A点时，光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO2量，可表示此时的细胞呼吸速率
二、影响光合作用强度的因素
(2)B点时，所对应的CO2吸收量和释放量为0，试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关系及B点的含义
B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝呼吸速率，此点为光补偿点
光补偿点
1.光照强度
光补偿点：光合作用制造的有机物刚好补偿掉呼吸作用消耗的有机物
二、影响光合作用强度的因素
(3)C点时，CO2吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析CO2吸收量达到最高前、后的主要限制因素分别是什么？
CO2吸收量达到最高前：光照强度
CO2吸收量达到最高后：温度和CO2浓度
光饱和点
1.光照强度
C
光饱和点：光合作用不再增加的最小光照强度
二、影响光合作用强度的因素
A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度
B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度
光补偿点
光饱和点
AB段：光合<呼吸
BC段：光合>呼吸
C点：光饱和点，增加光照强度光合作用强度不再增加
1.光照强度
C
二、影响光合作用强度的因素
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
2
农作物增产的措施
合理补充光照
有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
夜晚火龙果基地开起了灯
利用光合作用原理提高农作物产量的措施
2
农作物增产的措施
适当提高光照强度
延长光合作用的时间
合理密植，增大光合作用面积
温室用无色玻璃或者薄膜
不用有色的玻璃或薄膜，会降低光合作用
光照强度在农业生产的运用：
应用：
1、阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
2、阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低，间作套种。
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。
花生与玉米间作
应用：
在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而________
但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也____________
增加
不再增加
2.CO2浓度
二、影响光合作用强度的因素
CO2浓度
光合
作用强度
a
b
原理：影响暗反应，制约C3的生成。
1
影响光合作用的因素
CO2浓度
原理：影响暗反应，制约C3的生成。
A点：CO2补偿点(表示光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度)。
A′点：表示进行净光合作用所需CO2的最低浓度。
B和B′点：CO2饱和点(CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度的增加而增加)。
进阶版
2
农作物增产的措施
合理补充CO2
利用光合作用原理提高农作物产量的措施
使用二氧化碳发生器
增施有机肥料或者二氧化碳增长剂
2
农作物增产的措施
温室
增施有机肥料
使用二氧化碳发生器
大田
确保良好的通风
增施有机肥
CO2浓度在农业生产的运用：
我国北魏时期的农书《齐民要术》中，有关于栽种农作物要“正其行，通其风”的记载。
通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度来光合产量。
温度过高时植物气孔关闭（午休）或酶活性降低，光合速率会减弱
光合作用的最适温度一般为25℃，呼吸作用为30℃
光合作用的最适温度因植物种类而异
3.温度
光合作用强度
O
时间
A
7 10 12 14 18
二、影响光合作用强度的因素
应用：冬季温室栽培，白天适当提高温度，晚上适当降低温度，降低呼吸消耗。
B点：最适温度，酶的活性最强，光合速率达到最大值。
1.水是光合作用的原料
2.水是体内各种化学反应的介质
3.水还影响气孔的开闭（午休现象：与植物叶片蒸腾作用散失水分有关）,间接影响CO2进入植物体
4.水分
二、影响光合作用强度的因素
时间
光合
作用强度
O
7 10 12 14 18
A
B
C
D
E
4.水分
二、影响光合作用强度的因素
H2O时光合作用的原料。在一定范围内，H2O越多，光合速率越快，
但到达A点时，即H2O达到饱和时，光合速率不再增加。
2
农作物增产的措施
合理灌溉
利用光合作用原理提高农作物产量的措施
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
5.矿质元素
二、影响光合作用强度的因素
2
农作物增产的措施
利用光合作用原理提高农作物产量的措施
合理施肥
内因：
外因：
基因决定酶种类数量不同
水分（应用：合理灌溉）
矿质元素（应用：合理施肥）
温度：影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大，“午休”
CO2浓度（升高CO2的浓度：通风、混养、使用有机肥、 加干冰……）
光质（光的颜色）
光照
光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟）
光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、剪枝；适当升高光强度，间作套种（提高光能的利用率）
不同植物光合作用不同
不同部位（叶）光合作用不同
不同叶龄的叶光合作用不同
影响光合作用因素总结
（应用：大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
小结
二、拓展应用
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。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 。
光照强度增大
此时温度很高,蒸腾作用很强,为减少水分蒸发,气孔大量关闭,二氧化碳无法进入叶片组织,导致光合作用暗反应受到限制。
气孔关闭
气孔打开
（3）14—17 时的光合作用强度不断下降的原因是 。
（4）从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。
（5）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。
光照强度不断减弱
光照强度、温度
可利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，比如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用。
2. 在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室内温度保持在 30 ℃左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。你能预测这株植物幼苗能够生存多长时间吗？如果能，请说明理由。如果不能，请说明你还需要哪些关于植物及其环境因素的信息。
提示:植物的生活需要 无机盐、阳光、适宜的温度、空 (含有二氧化碳),从给出的信息可以看出,植物生长的基本条件都是满足的,因此,只要没有病 害等 利因素,这株植物(幼苗)就能够生存一段时间但究竟能够生存多 时间,涉及的问题很多。
色素分子
可见光
C5
2C3
ADP+Pi
ATP
2H2O
O2
4NADPH
多种酶
酶
(CH2O)
CO2
吸收
光解
能
固定
还原
酶
光反应（类囊体薄膜）
暗反应（叶绿体基质）
光合作用的过程
三、光合作用

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