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第5章第4节 光合作用
光合作用的原理和应用
3．环境条件骤变对光合作用中间代谢产物含量瞬间影响的分析
(1)过程分析法
下图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
影响光合作用的因素
1.概念：植物在 内通过光合作用制造 的量。（通常用光合速率表示）
糖类
单位时间
光合作用的强度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
2.表示方法
单位时间内光合作用产生有机物的量
单位时间内光合作用消耗CO2的量
单位时间内光合作用产生O2的量
CO2的浓度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
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）
外因：
内因：
酶的种类、数量
色素的含量
温度
影响光合作用的因素
光合作用的影响因素
光照强度、温度、CO2浓度等
探究环境因素对光合作用的影响
因变量：光合速率（单位时间内有机物合成量、CO2的吸收量、O2的释放量）
无关变量：植物叶片、其他环境条件处理、实验操作
自变量：
光照（强度、光质）、温度、CO2浓度等
探究环境因素对光合作用的影响
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
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（或1%~2%的NaHCO3溶液）
探究环境因素对光合作用的影响
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5W台灯距离（10、20、30cm）,相同时间小圆形叶片浮起的数量
什么作用？
吸收热量排除干扰
实验步骤
探究光照强度对光合强度的影响
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
（O2的释放量）
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
阅读P105，找出以下关键信息：
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
探究环境因素对光合作用的影响
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
实验步骤
探究环境因素对光合作用的影响
实验步骤
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（或1%~2%的NaHCO3溶液）
探究环境因素对光合作用的影响
6.观察并记录结果
光照强度
光合作用强度
a b c
d e f
光饱和点
实验结论：
一定范围内，随光照强度的增强光合作用强度增加，超过范围后随着光照强度的增强光合作用强度趋于稳定
光饱和点：光合作用达到最大时所需的最低光照强度
探究环境因素对光合作用的影响
实验步骤
7.测量并记录实验结果：
探究环境因素对光合作用的影响
实验步骤
8.统计并分析实验结果：
实验结论：
光照强度
光合作用强度
随光照强度的增强光合作用强度增加
a b c
d e f
光饱和点：随光照增强光合作用不再增强时的光照强度（光合作用达到最大时所需的最低光照强度）
光饱和点
探究环境因素对光合作用的影响
C6H12O6 + 6H2O+6O2 6CO2 +12H2O
光
6CO2 +12H2O
C6H12O6 + 6H2O+6O2
呼吸作用：
光合作用：
问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
净光合速率=实际（总）光合速率 - 呼吸速率
探究环境因素对光合作用的影响
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
O2
CO2
O2
CO2
较强光照时
O2
CO2
中等光照时
O2
CO2
较弱光照时
O2
CO2
总光合速率=呼吸速率
总光合速率>呼吸速率
总光合速率<呼吸速率
净光合速率=实际（总）光合速率 - 呼吸速率
探究环境因素对光合作用的影响
问题：如何修改光强与光合作用强度的关系图？
C6H12O6 + 6H2O+6O2 6CO2 +12H2O
光
6CO2 +12H2O
C6H12O6 + 6H2O+6O2
呼吸作用：
光合作用：
A
C
光补偿点
光饱和点
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
O
B
净光合速率
细胞呼吸速率
真正
光合速率
A点：
没有光，只进行呼吸作用，OA即为呼吸强度
AB段：
光照逐渐增强，光合作用逐渐增强
，但光合速率<呼吸速率
B点：
光合速率=呼吸速率；
(光补偿点)
C点：
光合速率最大（光饱和点）
BC段：
，光合速率>呼吸速率
光合作用不断增强
影响光合作用的因素
影响光合作用的因素
A:只进行呼吸作用
B：光合作用速率=呼吸作用速率
C点：光合作用速率>呼吸作用速率
AB：光合作用速率<呼吸作用速率
解读：曲线与细胞图示相结合
影响光合作用的因素
阴生植物：是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物
应用：
合理密植
间作套种
影响光合作用的因素
光照强度
0
A
B
C
阳生植物
光补偿点
光饱和点
阴生植物
A1
B1
C1
D
曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？
CO2吸收速率
CO2
释放
速率
阴生植物的呼吸作用较弱，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。
影响光合作用的因素
1：适当提高二氧化碳浓度，图中各点如何移动？
2：改变温度，有利于呼吸作用，不利于光合作用，图中各点如何移动？
条件改变：
一、对于光合作用
若有利于光合作用，则补偿点B左移、饱和点C右上移
若不有利于光合作用，则补偿点B右移、饱和点C左下移
二、对于呼吸作用
若有利于呼吸作用，则A下移（变大）
若不有利于呼吸作用，则A上移（变小）
影响光合作用的因素
光质（不同波长的光）
白光是复合光
单色光：红光和蓝紫光下植物的光合作用强度较大，绿光下最弱。
影响光合作用的因素
CO2浓度
CO2浓度
A
B
C
O
D
b
c
d
总光合速率
CO2饱和点
CO2补偿点
ob段：
CO2浓度过低，无法进行光合作用
净光合速率
bc段：
光合速率<呼吸速率
c点：
光合速率=呼吸速率
d点：
光合速率最大
限制因素：光照强度、温度
影响光合作用的因素
CO2浓度
增施有机肥；
温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍相连；
增施农家肥
将猪舍、鸡舍与大棚连通
影响光合作用的因素
我国北魏时期的农书《齐民要术》有关于栽种农作物要”正其行，通其风。“的记载。这么做的目的是？
通风透光，既能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，使作物增产。
影响光合作用的因素
实质：温度影响光合作用有关酶的活性
适时播种；
温室栽培植物时，白天适当提高温度，可提高净光合速率，夜间适当降温，可降低呼吸消耗，保证植物有机物的积累。
最适温度
温度
影响光合作用的因素
水
时间
光合
作用强度
BC段：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
DE段：光照强度不断减弱
AB段：光照强度不断增大
影响光合作用的因素
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
矿质元素
合理施肥可促进叶片面积增大，促进叶绿素合成，促进光合产物的运输和转化等，提高光合作用强度。
营养类型
光能自养
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（光合作用）
化能自养
自养型
异养型
寄生、腐生、捕食
（化能合成作用）
NH3
HNO2+能量
HNO3+能量
CO2+H2O
（CH2O）
能量
硝化细菌
影响光合作用的因素
真正（总）光合速率= 净（表观）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
探究环境因素对光合作用的影响
含有叶绿体的细胞，主要场所是叶绿体
所有生活的细胞，主要场所是线粒体
光、酶
有无光均可、酶
CO2、H2O
O2、有机物
O2、有机物
CO2、H2O
CO2转化成糖类等有机物，光能转化为化学能储存在葡萄糖等有机物中
分解有机物产生CO2和H2O，同时释放能量
光合作用为呼吸作用提供氧气和有机物；呼吸作用可以为光合作用提供CO2和H2O
2．密闭容器内CO2浓度与时间关系的模型
A～B：玻璃罩内CO2浓度上升，
呼吸作用强度大于光合作用强度
B～C：玻璃罩内CO2浓度下降，光合作用强度大于呼吸作用强度
B点光合作用强度等于呼吸作用强度
C～D：玻璃罩内CO2浓度上升，呼吸作用强度大于光合作用强度
C点光合作用强度等于呼吸作用强度
24小时内，由于结束时瓶内的CO2浓度比一开始的低，说明光合作用大于呼吸作用，所以有有机物的积累，植物可以正常生长
3．开放环境中CO2浓度与时间关系的模型
MN和PQ：（没有光照，有CO2的释放，且是一个定值）只进行呼吸作用
NA和EP：(有CO2的释放，越来越少)光合作用强度小于呼吸作用强度
AE：（有CO2的吸收）光合作用强度大于呼吸作用强度
A、E：（没有CO2的吸收和释放）光合作用强度等于呼吸作用强度
C：（温度过高）气孔大量关闭，CO2吸收减少，光合作用强度降低

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