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第4节 光合作用与能量转化(第3课时)
第5章 细胞的能量供应和利用
①光合强度的表示方法：
四.影响光合作用的因素及实践应用
固定CO2的量
制造或产生有机物（糖类）量
产生O2的量
单位时间内光合作用
1. 影响光合作用的因素
简单地说，就是指植物在__________内通过光合作用__________的数量，也叫光合速率；即实际/总/真正光合速率。
单位时间
制造糖类
CO2 + H2 O
（CH2O)+ O2
叶绿体
光能
产物的生成量或底物的消耗量！
O2
CO2
思考、该装置所测氧气的释放量，是叶肉细胞产生的全部氧气量吗？
线粒体
叶绿体
产生O2
释放O2
（可以测得）
叶肉细胞
CO2
吸收CO2
（可以测得）
植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。
实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率，称为表观光合速率。
光合作用速率的测定
线粒体
叶绿体
O2
释放O2
（可以测得）
叶肉细胞
光合作用产生的O2=释放到空气中的O2+呼吸作用消耗的O2
CO2
吸收CO2 （可以测得）
光合作用固定的CO2=从空气中吸收的CO2+呼吸作用的释放的CO2
合成有机物的量=有机物积累量+消耗有机物的量
光合作用速率的测定
真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
制造有机物的量
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
呼吸消耗的有机物的量呼吸释放的CO2量
呼吸吸收的O2的量
=
=
=
+
+
+
（光下可以测得）
（黑暗下可以测得）
（计算）
●即时训练
1、回答下列名词属于总光合/净光合/呼吸速率
单位时间内:
(1) CO2的吸收量
(2) O2的释放量
(3) O2的产生量 (8)黑暗条件下CO2的释放量
(4)有机物的积累量
(5)有机物的制造量 (9) CO2的固定量
(6)有机物的消耗量
净
净
总
总
总
呼
呼
净
【检测】以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是( )
A.光照相同时间，35℃与30℃时光
合作用制造的有机物的量相等
B.光照相同时间，在20℃条件下植
物积累的有机物的量最多
C.温度高于25℃时，光合作用制造
的有机物的量开始减少
D.两曲线的交点表示光合作用制造
的与呼吸作用消耗的有机物的量相等
A
净光合速率
呼吸速率
CO2的浓度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
H2O
光：光照强度、光质、
矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）
外因：
内因：
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
温度
探究一：影响光合作用的因素有哪些？
一、影响光合作用的因素
A：只进行呼吸作用
B：光合作用=呼吸作用
细胞呼吸释放的CO2 全部用于光合作用
BC：光合作用>呼吸作用
AB：光合作用<呼吸作用
光照强度对光合作用的影响
1.光照强度(如图所示)：
A点: 光照强度为0，只进行___________；
AB段: 光合作用强度______细胞
呼吸强度；
B点: 光补偿点（光合作用强度与
细胞呼吸强度______时的光照强度）；
细胞呼吸
小于
相等
BC段: 光合作用强度_______细胞
呼吸强度；
D点: 光饱和点(光照强度达到D点后，
光合作用强度不再随___________增强
而增强)。(C点对应的光照强度为D)
大于
光照强度
C点之后: 光合速率的限制因素不再为光照强度，外因主要为CO2浓度和温度，内因为色素的数量和酶的数量和活性等
D
总光合速率
净光合速率
呼吸速率
【应用】
1.温室大棚适当提高光照强度可增加光合作用强度
2.农业生产上温室大棚一般选 薄膜
3.在农业生产上遇到阴雨天时给温室补充光照应当给予 光。
红光或蓝紫
无色透明
A点产生ATP的场所：
A点后产生ATP的场所：
细胞质基质和线粒体
细胞质基质和线粒体、叶绿体
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。
应用：应根据植物的生活习性因地制宜种植植物。间作、套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置、合理采伐、冬季温室栽培等都与光补偿点有关。
阳生植物
阴生植物
阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低。
光合作用速率＝呼吸作用速率；
B点对应的CO2浓度为CO2饱和点（植物达到光合作用最大值所需要的最小CO2浓度）；
A点含义：CO2补偿点；
b点含义：
应用：
（1）正其行，通其风；
（2）增施有机肥（利用有机肥微生物呼吸作用释放的CO2 ）；
（3）温室栽培农作物可以投放干冰或使用CO2发生器；
光合作用固定的CO2＝呼吸作用释放的CO2；
2: CO2浓度
B点之后光合速率的限制因素不再为CO2浓度，外因主要为光照强度和温度，内因为酶的数量和活性；
B
b
一、影响光合作用的因素
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
A点：
对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。
CO2补偿点
光合作用速率＝呼吸作用速率
对应的D点为CO2饱和点
C点之后光合速率的限制因素：
外因主要为光照强度和温度，
内因为酶的数量和活性。
B点：
C点：
1.多施有机肥或农家肥；
2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等；
3.大田中还要注意通风透气。
应用：
CO2浓度对光合作用的影响
图1和图2中的b和b′点都表示CO2饱和点。
图1中A点表示光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点
图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度
光合速率
b
B
B’
b’
一、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
一、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
一、影响光合作用的因素
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
(1) 细胞呼吸对应点(A点)的移动：
细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。 (2) 补偿点(B点)的移动①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。 (3) 饱和点(D点)和C点的移动：相关条件的改变(非横坐标因素)使光合速率增大时，D点右移，C点右移的同时上移；反之，移动方向相反。
C
D
3．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、c的移动方向分别是 .
呼吸作用速率降低：CO2的释放量减少，
a点上移；
（填上移、下移、左移、右移）　　
上移、左移、上移　　
b点光合作用速率等于呼吸作用速率，呼吸作用速率降低，要达到与呼吸作用相等，需要降低光照强度，b点左移；
c点代表光饱和点时CO2的吸收量，光合作用的酶活性增强，CO2的吸收量增大，c点上移
光合作用速率增加，呼吸作用速率降低，
某植物光合作用最适温度为25 ℃，呼吸作用最适温度为30 ℃。如图为植物处于25 ℃环境中光合作用强度随光照强度变化的曲线图，下列叙述错误的是(　 ）
B
A．a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体 B．将温度由25 ℃提高到30 ℃时，a点下移，d点上移 C．c点表示光照强度对光合作用的影响已经达到饱和 D．当植物缺镁时，b点将向右移
植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定的某植物叶片在不同光照条件下的光合速率。下列有关说法错误的是(　　)
A．在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只是线粒体B．该植物叶片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2叶·h)
C．在一昼夜中，将该植物叶片置于c点光照强度条件下11 h，其余时间置于黑暗中，则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mgD．已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。若将温度提高到30 ℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变)，则图中b点将向右移，c点将向左下移动
A
11x10-5x13
光合作用↓ 细胞呼吸↑
多因素对光合速率的影响：
限制光合速率的因素为横坐标所示的因素
P点之前:
Q点:
影响因素为坐标图中所标示出的其他因素
多因素对光合作用影响的曲线分析方法
①对纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化,将多因素转变为单一因素,从而确定限制因素。
②当曲线上标有条件时,说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。
③若题干中描述了曲线的获得前提，如最适温度下测得，则应该考虑温度以外的影响因素
3．如表是某科研小组研究光合作用强度时所得到的部分结果，请结合图1和图2，判断相关分析正确的是(　　)
A．若改变的条件为温度，且P>K，则M>NB．若改变的条件为温度，且M>N，则P>KC．若改变的条件为CO2浓度，且M>N，则P>KD．若改变的条件为CO2浓度，且P>K，则M>N
改变的条件 M N
测定的光合作用强度 P K
D
4．如图表示研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率的影响。下列有关叙述错误的是(　　)
A．曲线中a点转向b点时，光反应增强，暗反应不变
B．曲线中b点转向d点时，叶绿体中C5浓度上升
C．在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合效率
D．曲线中c点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
A
光 合 作 用 有 氧 呼 吸
物质 变化
能量 变化
实质
场所
条件
合成
无机物
有机物
分解
有机物
无机物
光能→化学能（储能）
化学能→ATP中活跃的化学能、热能（放能）
叶绿体
分解有机物、释放能量，合成ATP
合成有机物，储存能量
细胞质基质、线粒体
只在光下进行
有光、无光都能进行
(1)区别
探究二：光合作用和呼吸作用综合
绝大多数生命活动
某兴趣小组给该植物浇灌H218O，一段时间后，在叶肉细胞检测到(CH218O)，18O最可能转移的途径是： .
(2)联系：
NADPH
逆转思维
(3)利用装置测定光合速率和呼吸速率
1．气体体积变化法——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积
吸收容器中的CO2
提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
(3)利用装置测定光合速率和呼吸速率
1．气体体积变化法——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积
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。
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
真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
黑暗
光下
(3)利用装置测定光合速率和呼吸速率
1．气体体积变化法——测光合作用O2产生、CO2消耗的体积
物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
【检测】(2019·创新卷)某生物兴趣小组利用下图所示的实验装置来探究绿色植物的生理作用。据此回答下列问题:
(1)若要探究植物细胞呼吸的类型，选取的实验装置_______________，为使实验结果更科学，还需设置______________。
装置一和装置二
对照实验
(2)若要验证CO2是植物光合作用的必需原料，选取的最佳实验装置是____________________，
装置一和装置三
6．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m 处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如表(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是(　　)
透光玻璃瓶甲 透光玻璃瓶乙 不透光玻璃瓶丙
4.9 mg 5.6 mg 3.8 mg
A. 丙瓶中浮游植物的细胞产生NADH的场所是线粒体内膜
B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg
C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1 mg
B
①有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量为 ；白瓶中氧气的增加量为 ；二者之 为 。
【规律归纳】
②没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有氧气量与黑瓶中测得的现有氧气量之 即总光合作用量。
有氧呼吸量
净光合作用量
总光合作用量
2．黑白瓶法
白瓶—A
A—黑瓶
初始值为A
白瓶—黑瓶
差
和
7．某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片叶绿体的光合速率是(3y－2z－x)/6(g·cm－2·h－1)(不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)，则M处的实验条件是(　　)
A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B.下午4时后将整个实验装置遮光6小时
C.下午4时后在阳光下照射6小时
D.下午4时后将整个实验装置遮光3小时
D
MN和PQ：
夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少
N～P：
光合作用与细胞呼吸同时进行
NA和EP：
清晨和傍晚光照较弱，
光合作用强度<细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，
环境中CO2量增加，O2量减少
(4)开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析
A点和E点：
光合作用强度=细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变
A～E：
光合作用强度>细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加
C点：
叶片表皮气孔部分关闭，光合作用强度下降
E点：
光合作用产物的积累量最大
(4)开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析
一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示)：
一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S4)。
[特别提醒]　
NB和DP段限制光合作用的因素主要为光照强度，
BD段限制光合作用的主要因素为CO2浓度。
(4)开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析
AB段：
BC段：
CD段：
微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度<细胞呼吸强度
D点：
没有光照，植物只进行细胞呼吸(AC段）
温度较低，呼吸释放CO2速率较小
光合速率=呼吸速率
(5)密闭玻璃罩内二氧化碳浓度与时间的关系曲线
DH段：
H点：
光合作用强度＝细胞呼吸强度
HI段：
光照继续减弱，光合作用强度<细胞呼吸强度，直至光合作用完全停止
FG段：
午休现象
I点：
CO2浓度大小跟A点相比减小，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用强度>细胞呼吸强度，说明有有机物的积累，植物生长
(5)密闭玻璃罩内二氧化碳浓度与时间的关系曲线
光合作用强度>细胞呼吸强度
(5)密闭玻璃罩内二氧化碳浓度与时间的关系曲线
6．将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。用CO2浓度测定仪测得了该玻璃罩内CO2浓度的变化情况，绘制成如图的曲线，下列有关说法正确的是(　　)
A．该植物体内的有机物在一昼夜内有所增加
B．FG段CO2浓度下降不明显，是因为光照减弱，光合作用减弱的缘故
C．CO2浓度下降从D点开始，说明植物开始进行光合作用
D．H点CO2浓度最低，说明此时植物体内有机物含量最少
A
最多
气孔关闭
7．将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得的实验结果如下图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A．图甲中的光合作用开始于C点之前，结束于F点之后
B．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高
C．图甲中的F点对应图乙中的g点
D．经过一昼夜，植物体内的有机物含量会增加
C
【检测】在密闭容器内，受光照等环境因素的影响，某植物净光合速率的变化如图所示。请回答下列问题(不考虑O2浓度变化对呼吸速率的影响)：
(1)t0→t1，密闭容器内CO2浓度将________
(2)在t2时，叶肉细胞内合成ATP的场所有_____________________________________。
(3)t3→t4，净光合速率下降的主要环境因素是____________。
(4)在t4后的短时间内，叶绿体中ATP含量将______________
(5)t5→t6，限制光合作用的主要环境因素是______________。
增加
细胞质基质.线粒体.叶绿体
CO2浓度　
减少
温度
1.右图表示将某植物放在不同CO2浓度环境条件下，其光合速率受光照强度影响的变化曲线。a、b、c三点所对应的叶肉细胞中C3含量由高到低的顺序是(　　)A．a>b>c　　　　　
B．aD．a＝b＜c
A

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