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第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化(第2课时)
原料：二氧化碳 水
产物：有机物(糖类) 氧气
场所：叶绿体
条件：光能 多种酶
（1）光合作用的原料、产物、场所、条件是什么？
（2）你能用一个化学反应式表示出来吗
光能
叶绿体
CO2 + H2O （CH2O)+ O2
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
人们是如何发现光合作用过程的呢？
二. 光合作用的原理和应用
1、光合作用的概念
问题 教材P102
（1）叶绿体如何将光能转化为化学能？
（2）如何将化学能储存在糖类等有机物中？
（3）光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳？
思考·讨论 教材P102 探索光合作用原理的部分实验
CO2+H2O* (CH2O)+O2*
叶绿体
光能
实验一：19世纪末，科学家普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C和H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。
实验二：1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用转化成糖。
2、光合作用的探究历程
CO2
O2
C + H2O
甲醛
(CH2O)
探究光合作用原理的部分实验
思考 讨论
实验三：1937年，希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。
结论：
离体的叶绿体在适当的条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应称作希尔反应。
4Fe3+ + 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2
光能
叶绿体
完成教材P103 讨论 1
不能说明。希尔反应仅说明离体叶绿体在适当条件下可以发生水的光解，产生氧气。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接观察到氧元素的转移。
讨论2.希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？
能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，
因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。
4Fe3+ + 2H2O 4Fe2+ + 4H+ + O2
光能
叶绿体
C18O2
H2O
光照射下的
小球藻悬液
CO2
H218O
O2
18O2
实验四：1941年，美国科学家鲁宾和卡门用同位素示踪的方法研究了光合作用中O2的来源，他们用16O的同位素18O分别标记H2O和CO2 ，使它们分别变成H218O和C18O2 ，然后进行了两组实验：
结论：光合作用释放的氧气中的氧元素全部来源于水，而并不来源于CO2
完成教材P103 讨论3
思路：用同位素标记来研究物质的去路
同位素示踪法探究的问题：
①3H标记亮氨酸--探究分泌蛋白的合成、加工、运输与分泌过程。
②18O标记H218O---探究光合作用产生的O2的来源。
③14C标记14CO2----探究光合作用中CO2中碳转化成有机物的过程。
对比实验
实验五：1954年，美国科学家阿尔农发现，在适宜光照下，向叶绿体悬液中供给ADP、Pi时会有ATP。1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。根据能量守恒定律分析该实验中的能量转换形式？
完成教材P103 讨论4.尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系
H2O O2 + 2H+ + 能量
光照
叶绿体
ADP+Pi ATP
结论：在光照时，叶绿体中生成了ATP。
NADP++H++2e- NADPH ([H])
酶、色素
阿尔农实验2：
结论：CO2转化成(CH2O)需要_____反应提供_________和______ 。
光
NADPH
ATP
1954年，美国科学家阿尔农的离体叶绿体实验过程及结果：
组别 条件 过程 现象
1 黑暗 提供CO2，NADPH、ATP 产生(CH2O)
2 黑暗 提供CO2，不提供NADPH、ATP 不产生(CH2O)
3 光照 提供CO2，不提供NADPH、ATP 产生(CH2O)
6CO2+12H2O
光能
叶绿体
C6H12O6+6H2O+6O2
光合作用总反应式:
CO2+H2O
光能
叶绿体
(CH2O)+O2
根据是否需要光能划分：光反应和暗反应（碳反应）。
上述实验表明，光合作用释放氧气的氧元素来自水，氧气的产生和糖类的合成不是同一个化学反应，而是分阶段进行的。
光合作用的过程十分复杂，它包括一系列化学反应。
3、光合作用的过程
类囊体薄膜上
的色素分子
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
光解
H+
NADPH
酶
物质转化
水的光解:
ATP的合成:
H2O 2H+ + 1/2O2 + 2e-
光
色素
ADP+Pi+能量 ATP
酶
NADPH的合成:
NADP++H++2e- NADPH
酶
光能
能量变化:
电能
主要产物:
O2、ATP、NADPH
氧化型辅酶Ⅱ
还原型辅酶Ⅱ
（1）光反应阶段 光合作用第一阶段的化学反应，必需有光才能进行
场所:
条件:
叶绿体的类囊体膜上
光、色素、酶
ATP和NADPH中活跃的化学能
1.最初提供电子的物质是什么（产生高能电子的物质）？最终接受电子的物质是什么（高能电子受体物质）？
2. ATP合成能量直接来源？如何构建内膜两侧H+浓度梯度？
3.有机物释放能量的去路？
模型：呼吸作用—电子传递链
氧化磷酸化
NADH和FADH2
O2
H+电化学势能
H +通过主动运输从线粒体基质运输到线粒体膜间隙
大部分以热能形式散失，少部分形成ATP中活跃的化学能
尝试概括线粒体中NADH中的化学能转移到ATP的过程。
有氧呼吸第一二阶段产生的NADH释放的高能电子在传递过程中逐级释放能量，推动H +跨过内膜到达线粒体膜间隙，电子最终传递给O2生成H2O，H+浓度差推动下大量生成ATP。
拓展：叶绿体类囊体薄膜上能量转化示意图
据图思考：
1.光系统Ⅰ，光系统Ⅱ的化学本质是？主要功能是？分别介导什么反应过程？
2.最初提供电子的物质是？最终接受电子的物质是？
3. ATP合成能量直接来源？ATP合成酶作用？使类囊体膜两侧H+浓度差增加的过程有？
4.光反应能量转化过程？
光合磷酸化
模型：光合作用—电子传递链
光合色素蛋白质复合物
吸收、传递、转化光能
光系统Ⅱ进行水的光解 光系统Ⅰ主要介导NADPH的产生
H2O
NADP+
H+电化学势能
①水的光解产生H +
②H +通过主动运输进入囊腔侧（PQ主动运输H +）
③合成NADPH消耗H +
光能→电能→ATP和NADPH中活跃的化学能
从能量变化及传递的角度分析电子传递链（包括物质H+跨膜运输）
运输H+、催化ATP合成
ADP+Pi
ATP
NADP+
能量
C5
2C3
多种酶
(CH2O)糖类
CO2
固定
还原
酶
暗反应过程
NADPH
酶
能量
（卡尔文循环）
条件：
有没有光都可以，需多种酶、CO2、ATP、NADPH
场所：
叶绿体基质中
物质转化
CO2的固定:
C3的还原:
CO2＋C5 2C3
酶
2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
ATP、NADPH中活跃的化学能
能量变化:
糖类等有机物中稳定的化学能
产物:
（CH2O）、ADP 、Pi、NADP+
说明: C3是三碳化合物，即3-磷酸甘油酸（PGA）；
C5是五碳化合物，即核酮糖-1，5-二磷酸(RuBP)；
（2）暗反应阶段 光合作用第二阶段的化学反应，不直接依赖光。
CO2是如何转变为糖类的
（3）30秒后检测产物，检测到了多种带14C标记的化合物。
弄清了CO2转化成有机物过程：
CO2
C3
(CH2O)
C5
卡尔文循环
1946年开始，美国的卡尔文等用小球藻做了这样的实验：用经过14C标记的14CO2，并给予光照，供小球藻进行光合作用，然后追踪放射性14C的去向，探明了CO2转化为糖类的途径。
（1）光照时间为0.5s时发现，90%的放射性出现在一种三碳化合物（C3）中。
（2）在5秒钟光照后，卡尔文等检测到含有放射性的五碳化合物（C5）和六碳糖(C6).
称为卡尔文循环
研究碳的转移途径：放射性同位素标记法
结论：光合产物中有机物的碳来自CO2
暗反应
CO2是如何转变为糖类的
CO2 C3 （CH2O）
同位素标记法
20世纪40年代美国科学家卡尔文
1、向小球藻类培养液中加入14CO2
2、连续60s取样，将藻类细胞置于热酒精中
3、分离溶解物中的分子（纸层析法）
4、进行放射性显影，以确定放射性的部位
类囊体薄膜上
的色素分子
可见光
ADP+Pi
ATP
H2O
O2
NADP+
酶
吸收
光解
能量
C5
2C3
多种酶
(CH2O)糖类
CO2
固定
还原
酶
光反应
暗反应
光合作用的过程
H+
NADPH
酶
酶
能量
场所：类囊体薄膜
场所：叶绿体基质
NADPH和ATP的移动途径是？
从类囊体薄膜到叶绿体基质；
NADP+和ADP、Pi的呢？
从叶绿体基质到类囊体薄膜；
NADPH的作用？
1.活泼的还原剂；2.储存部分能量供暗反应阶段利用；
光合作用过程图解
光反应阶段
（叶绿体类囊体薄膜）
暗反应阶段
（叶绿体基质）
ADP+Pi
NADP+
CO2
2C3
C5
（CH2O）
多种酶
参加催化
固
定
还
原
ATP
NADPH
光能
类囊体薄膜上
的色素分子
O2
水的光解
H2O
光反应暗反应的区别和联系
光反应 暗反应
区别 所需条件
进行场所
物质变化
能量转化
联系 物质变化上的联系 能量转化上的联系 光、色素、酶
ATP、NADPH、 CO2 、多种酶
类囊体薄膜
叶绿体基质
水的光解
NADPH 、ATP的合成
CO2的固定
C3的还原
光能转化为ATP和NADPH中的活跃的化学能
ATP和NADPH中的活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能
光能→ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
光反应为暗反应提供ATP和NADPH;
暗反应为光反应提供了ADP、Pi、NADP+
条件骤变时物质含量的变化
CO2浓度不变 光反应 NADPH ATP C3 C5 (CH2O)
光照减弱
光照增强
H2O
CO2
NADPH
O2
酶
多种酶
ADP+ Pi
ATP
C5
2C3
（CH2O）
H2O
水的光解
形成ATP
CO2的固定
C3的还原
积累、增加
消耗、减少
条件骤变时物质含量的变化
光照不变 暗反应 C3 C5 NADPH ATP (CH2O)
CO2浓度减少
CO2浓度增加
H2O
CO2
NADPH
O2
酶
多种酶
ADP+ Pi
ATP
C5
2C3
（CH2O）
H2O
水的光解
形成ATP
CO2的固定
C3的还原
积累、增加
消耗、减少
光照不变，停止CO2供应
暗反应
C3含量下降
C5含量上升
NADPH、ATP增加
O2产量减少
仍可进行
停止
光反应停止
+
Pi
+
光能
ATP
酶
ADP
没有暗反应光反应也不能进行
2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
CO2＋C5 2C3
酶
H2O 2NADPH + 1/2O2
酶
2C3 (CH2O)+C5
酶
ATP、NADPH
停止光照，CO2供应不变
光反应停止
NADPH、ATP、O2产生减少
暗反应
仍正常进行
停止
C3含量上升
C5含量下降
(CH2O)合成量减少
+
Pi
+
光能
ATP
酶
ADP
暗反应停止
没有光反应就没有暗反应
CO2＋C5 2C3
酶
H2O 2NADPH + 1/2O2
酶
2.环境改变时光合作用各物质含量的变化
(1)“过程法”
来源—去路法分析物质含量的变化：如图中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，分析在短时间内相关物质含量的变化。
(2)“模型法”
①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、NADPH、ATP、（CH2O）。
②图2中曲线甲表示C5、NADPH、ATP、（CH2O），曲线乙表示C3。
③图3中曲线甲表示C5、NADPH、ATP，曲线乙表示C3、（CH2O）。
④图4中曲线甲表示C3、（CH2O），曲线乙表示C5、NADPH、ATP。
(3)光合作用过程中相关物质的变化规律
3.连续光照和间隔光照下的有机物合成量分析
(1)光反应为暗反应提供的[H]和ATP在叶绿体基质中有少量的积累，在光反应停止时，暗反应仍可持续进行一段时间，有机物还能继续合成。
(2)在总光照时间、总黑暗时间均相同的条件下，光照和黑暗间隔处理比一直连续光照处理有机物的积累量要多。
①H的转移：
H2O → NADPH→ (CH2O)
②C的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
③O的转移：
CO2 → C3 →（CH2O）
H2O → O2
CO2 + H2O
光能
叶绿体
(CH2O) + O2
4.光合作用中元素的转移途径
(1)若有机物为(CH2O):
①H的转移：
H2O → NADPH→ C6H12O6 、H2O
②C的转移：
CO2 → C3 → C6H12O6
③O的转移：
CO2 → C3 → C6H12O6 、H2O
H2O → O2
6CO2+12H2O
光能
叶绿体
C6H12O6+6H2O+6O2
4.光合作用中元素的转移途径
(2)若有机物为C6H12O6:
能量的转移途径：
光能
ATP和NADPH中活跃的化学能
(CH2O)中稳定的化学能
5. 反应式(写出反应式并标出元素的去向)
(1)若有机物为(CH2O):
(2)若有机物为C6H12O6:
整个光合作用过程中的物质变化和能量变化分别是什么？
物质变化：
无机物
能量变化：
光能
转变
转变
光合作用的实质：合成有机物，储存能量。
有机物
糖类等有机物中的化学能
特别说明：光合作用的产物除糖类和氧外，还有氨基酸、脂肪等有机物.
6. 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
1.新陈代谢的定义: 。
2.同化作用的定义:
3.异化作用的定义：
生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。
生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。
细胞内全部化学反应的总称
三、化能合成作用
自养型：能够直接把从外界环境摄取的无机物转变成为自身组成物质，并储存能量一类生物。
同
化
作
用
类型
异养型：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，并储存能量的一类生物。
例如：人、动物、真菌、大多数细菌
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。
自养型
光能自养型：
化能自养型：
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：绿色植物、蓝细菌、光合细菌
如:硝化细菌、硫细菌、铁细菌
思考：光合作用和化能合成作用的异同
同：把二氧化碳和水合成有机物
异：利用的能量不同（光能、化学能）
——能够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。
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
化能合成作用
2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3+能量
硝化细菌
CO2+H2O （CH2O）+O2
能量
酶
硝化细菌能够利用体外环境中的NH3氧化时所释放的能量来制造有机物 。
异化作用类型
需氧型
厌氧型
兼性厌氧型
新陈代谢类型：同化作用类型+异化作用类型
自养型
异养型
自养需氧型
异养需氧型
异养厌氧型
异养兼性厌氧型
项目 光合作用 化能合成作用
能量来源 光能 氧化无机物释放的能量
代表生物 绿色植物等 硝化细菌等
相同点
都能将CO2和H2O等无机物合成有机物
同化作用类型：
2、光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的 部位在叶绿体中依次为 ( )
①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜
A．③② B．③④ C．①② D．④③
B
小试牛刀
3、光合作用过程的正确顺序是（　）
①二氧化碳的固定 ②氧气的释放 ③叶绿素吸收光能④水的光解⑤三碳化合物被还原
A.④③②⑤① B.④②③⑤① C. ③②④①⑤ D.③④②①⑤
4、在暗反应中，固定二氧化碳的物质是（　）
Ａ．三碳化合物　Ｂ．五碳化合物 Ｃ．［Ｈ］　　　Ｄ．氧气　
Ｄ
Ｂ
5.某科学家用含有14C的CO2来追踪光合作用中的C原子，14C的转移途径是（ ）
A、CO2 叶绿体 ATP
B、CO2 叶绿素 ATP
C、CO2 乙醇 糖类
D、CO2 三碳化合物 糖类
D
【检测】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
【检测】光合作用过程中，产生ADP和消耗ADP的部位在叶绿体中依次为 ( )
①外膜 ②内膜 ③基质 ④类囊体膜
A. ③② B. ③④
C. ①② D. ④③
B
【检测】在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时，突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5含量的变化是( )
A. C3和C5都迅速减少
B. C3和C5都迅速增加
C. C3迅速增加， C5迅速减少
D. C3迅速减少， C5迅速增加
C
（1）曲线a表示的化合物是 ，曲线b表示的化合物
是 ；
（2）在CO2浓度降低时，曲线a表示的化合物的含量迅速下降的原是
CO2固定过程减慢， C3形成量减少;而C3的还原过程仍在进行。
【检测】下图是改变CO2浓度后与光合作用有关的 C5和C3在细胞内的变化曲线，请回答：
（3）光照强度和CO2浓度的变化均影响光合作用的速度，
但前者主要影响光合作用的 ，后者主要影响光合
作用的 。
光反应
暗反应
C5
C3
【检测】根据下图生物体新陈代谢的图解回答有关问题:
(1)写出图中数字所代表的各项生理过程的名称:
①_________，②___________，③________，④________。
(2)能进行①或②的生物属于_____型生物，
如_________和_________。
光合作用
化能合成作用
无氧呼吸
有氧呼吸
自养
绿色植物
硝化细菌
6CO2＋12H2O C6H12O6＋6O 2+6H2O
光能
叶绿体
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. 影响光合速率的因素
①光合作用强度：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。
单位时间
制造糖类
光：光照强度、光质、光照时间
CO2的浓度、H2O
矿质元素（Mg合成叶绿素）
温度
外因：
内因：
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
②影响光合作用的因素有哪些？
物种
叶龄
叶面积指数
内部因素
探究光照强弱对光合作用强度的影响
一. 实验原理
自变量:
光照强度
因变量:
光合作用强度
检测方法:
无关变量:
如温度、CO2等，要求相同且适宜
控制方法:
相同瓦数台灯离实验装置的距离
控制方法:
如温度，用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰
①.观察同一时间内装置中叶片浮起的数量，
或②.观察不同光照强度下浮起相同数量叶片所需的时间，
叶片中含有空气，放入水中会上浮 →→→→叶片下沉→→→→→O2充满细胞间隙，叶片上浮。
抽气
光合作用产生O2
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。
二. 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。（避开大的叶脉）
2. 将圆形叶片置于注射器内，注射器内吸入清水，待排出注射器内残留空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体溢出。这一步骤可能需要重复2～3次。处理过的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全都沉到水底。
3.将处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
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CO2的清水(可以事先通过吹气的方法补充CO2，也可以用质量分数1%~2%的NaHCO3溶液来提供CO2)。
5. 向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，然后分别置于强、中、弱三种光照下，(实验中，可用3盏40W的台灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度)。
冷光源：5W的LED灯
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。
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
探究光照强弱对光合作用强度的影响
6.观察并记录结果
同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。
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。
实验原理
让白光透过不同颜色的玻璃纸，与玻璃纸相同颜色的光才能通过，获得不同颜色（光质）的光。
变式：探究不同光质对光合作用强度的影响
根据同一时间内烧杯内小叶圆片上浮数量的差异，从而判断不同光质对光合作用强度的影响。上浮的数量越多，表明光合作用强度越大，反之则小。
其余操作方法同上。
分别用不同颜色的光（光质）去照射叶片。
编 号 1组 2组 3组 4组 5组
光 质 （自变量） 白光 紫光 蓝光 绿光 红光
对照组 实验组 光合作 用强度 （因变量） 以小圆叶 片浮起数 量为指标 第1次 10 8 4 0 10
第2次 10 8 3 0 9
第3次 10 9 3 0 9
第4次 10 8 2 0 9
第5次 10 8 3 0 9
平均值 10 8.2 3 0 9.2
某同学的实验结果（表格记录）
小圆叶片浮起数量/片
不同光质的光
白光
紫光
蓝光
绿光
红光
0
2
4
6
8
10
10
8.2
3
0
9.2
不同光质对菠菜小圆叶片浮起数量的影响
实验结果转化为柱形坐标图
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
只有呼吸作用，无光合作用
光合作用<呼吸作用
光合作用=呼吸作用
光合作用>呼吸作用
植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用。我们观测到的光合作用指标，如O2的释放量，是植物光合作用实际产生的总O2量吗？
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
释放CO2 （可以测得）
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、吸收量
CO2产生量、释放量
有机物消耗量
(表观光合速率)
呼吸速率:
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
类型:
(真正光合速率)
(黑暗中测量)
真正/实际/总光合（速率）=呼吸（速率）+ 净光合（速率）
测 量
计 算
速率 CO2 O2 糖类
实际/总/真正光合 固定、消耗、 产生 制造、生成
表观/净 (光下测量植物体） 吸收 释放 积累
呼吸 （黑暗中测量） 释放/产生 吸收 消耗
净光合（速率）=总光合（速率）— 呼吸（速率）
速率 表观/净（光下测量植物体) 实际/总/真正光合 呼吸
（黑暗中测量）
糖类 积累 制造、生成 消耗
CO2 吸收 固定 释放、产生
O2 释放 产生 吸收
真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的辨析
(1)内在关系
①细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。
光合速率的测定方法——“液滴移动法”
①测定呼吸速率
a.装置烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液用于
吸收CO2。
b.玻璃钟罩遮光处理，以排除光合作用干扰。
c.置于适宜温度环境中。
d.红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
②测定净光合速率
a.装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液（NaHCO3溶液），用于保证容器内CO2浓度恒定，满足光合作用需求。
b.必须给予足够光照处理，且温度适宜。
c.红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
测定指标：O2的释放量
注意：右移取正值（光合＞呼吸），左移取负值（光合＜呼吸）。
有色液滴
毛细管
绿色植物
NaHCO3
有光（净光合）
有色液滴
毛细管
绿色植物
NaHCO3(或者NaOH)
黑暗（呼吸）
将上述装置放在黑暗条件下，液滴单位时间内左移的距离即为呼吸速率，与净光合速率相加就能算出总光合速率。
能否利用该装置测定总光合速率？
思考
光合速率的测定方法——“黑白瓶法”
黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，瓶中生物只进行细胞呼吸（呼吸作用）
白瓶中的生物既能进行光合作用又能进行细胞呼吸
所以用黑瓶(无光照的一组)测得的为细胞呼吸强度值
用白瓶(有光照的一组)测得的为净(表观)光合作用强度值
综合两者即可得到总(真正)光合作用强度值
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 ；二者之和为 。
【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差即 。
有氧呼吸量
净光合作用量
总光合作用量
总光合作用量

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