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(共30张PPT)
第4节 光合作用和能量转化
（第3课时）
第5章 细胞的能量供应和利用
能设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。
能构建模型分析影响光合作用的因素。
能关注光合作用原理在生产实践中的应用。
大棚里的作物
大棚里的作物通过光合作用积累有机物，可以通过什么措施来进行增产？哪些因素会影响作物的产量？
实验原理
实验目的
材料用具
方法步骤
分析结果
得出结论
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究·实践
探究光照强度对光合作用强度的影响
叶片含有空气，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
自变量
因变量
无关变量
光照强弱
光合作用强度
叶片大小、数量、二氧化碳浓度等要求相同且适宜
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
相同时间小圆形叶片浮起的数量
用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰
控制方法
检测方法
温度等
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究·实践
实验原理
实验目的
材料用具
方法步骤
分析结果
得出结论
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究·实践
①取材
②排气
③分组
④光照
实验原理
实验目的
材料用具
方法步骤
分析结果
得出结论
台灯灯泡的功率（W） 40 40 40
台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30
叶片 漂起 的数 量 5min
10min
15min
20min
25min
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究·实践
不同光照强度处理下叶片漂起的数量
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。
实验原理
实验目的
材料用具
方法步骤
分析结果
得出结论
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
CO2浓度
气孔开闭情况
水分
光
光质
光照强度
光照时间
光照面积
酶
色素
温度
矿质元素
内因
1
酶的种类、数量
2
色素的种类和含量
3
植物自身因素（遗传特性、叶龄、叶面积指数等）
外因
1
光（强度、时间、光质等）
2
CO2浓度
3
温度
4
矿质元素
5
水分
一、影响光合作用的因素及其应用
【任务】结合课本105和光合过程，分析影响光合作用的外部和内部因素：
①A点:光照强度为0,此时只进行_________,CO2释放量表示此时的_____________。
②AB段:光照强度增大,光合作用强度逐渐______,CO2的释放量逐渐减少(有一部分用于 ),此时细胞呼吸强度________光合作用强度。
③B点:______点,此时细胞呼吸释放的CO2全用于光合作用。
④BC 段:随着光照强度不断增大,光合作用强度不断____,在C点时_________,C点对应的光照强度称为________， 此时主要的环境限制因素是 。
细胞呼吸
细胞呼吸强度
增强
大于
光补偿
增强
达到最大
光饱和点
光补偿点
光饱和点
⑤光照强度影响光合作用的原理：影响 ，制约
及 的产生，进而制约暗反应。
光反应
ATP
NADPH
光合作用
CO2浓度
呼吸强度
净光合强度
真光合强度
限制因素：CO2浓度、色素、酶等
当植物接受的光照处于光补偿点时①植株：光合______呼吸
②叶肉细胞：光合_______ 呼吸
等于
大于
1. 光照强度
O2释放量
O2吸收量
CO2
吸
收
量
CO2
释
放
量
光照强度
真正（总）光合速率
呼吸速率
净（表观）
光合速率
实际光合速率 = 净光合速率+呼吸速率
1.植物的真(总)光合作用强度(速率)是 可用什么表示？
2.植物的净光合作用强度(速率)是指？可用什么表示？
3.呼吸速率可用什么表示：
CO2固定量/O2产生量
单位时间内光合作用制造的有机物扣除自身呼吸的消耗后，剩余的部分。
CO2吸收量/O2释放量
单位时间内光合作用制造的有机物的量
黑暗中O2吸收/CO2释放速率
1. 光照强度
实际应用
1
大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上。
大棚种植蔬菜
2
根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。
（1）光质对光合作用速率的影响：
白光 >红光 >蓝紫光 >绿光
（2）图示为阳生植物和阴生植物光合作用曲线图：
（3）应用
① 适当增加光照强度
② 不同植物采取不同光照
③ 套种间作，合理密植
④ 轮作
⑤ 温室大棚使用无色透明玻璃
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
CO2补偿点
CO2饱和点
①图中所示的光合速率为____ 光合速率;A点为__________,此时__________速率等于_________速率。
净
CO2补偿点
光合作用
细胞呼吸
②原理：影响 阶段，制约 的生成。
③限制B点的主要外界因素是 、内因是 ；
光照强度
暗反应
C3
酶的数量和活性、色素含量
④种植蔬果时如何增加CO2浓度？
a.栽种农作物要 ；
b.温室可放 ，施用 ，与
相通。
通风并多施有机肥或农家肥
CO2生成器
农家肥
猪舍、鸡舍
2. CO2浓度
代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 ；反之，A点 。
1.A点
下移
上移
2.B点与C点的变化
自变量 B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大光照强度(或CO2浓度)
适当减小光照强度(或CO2浓度)
土壤缺Mg2＋
左移
左移
左移
右移
右移
右移
3.D点
代表最大光合速率，若增大光照强度（或增大CO2浓度）使光合速率增大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。
右上方
光合作用曲线中关键点的移动
(1)温度通过影响 影响光合作用。
曲线分析:
酶的活性
(2)影响 开闭
应用：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（气孔关闭）。
4.连续阴雨天：白天和晚上均降温
最适温度下植物光合作用最大。
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低。
气孔
3. 温度对光合速率的影响
应用：合理浇灌、预防干旱
①水是光合作用的原料
②水是体内各种化学反应的介质
图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了 的供应。
CO2
③缺水→气孔关闭→限制CO2进入叶片→光合作用受影响
4. 水对光合速率的影响
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，
CO2供应减少，光合作用强度明显减弱。
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。(P106)
（1）7～10时的光合作用强度不断增强原因：
（2）10～12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：
（4）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。
可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、喷淋降温等。
“光午休”现象
AC：
B点：
C点：
CD段：
黑暗，仅有细胞呼吸，无光合作用
光合作用开始点
光合速率逐渐增大，但<呼吸速率
凌晨温度最低，细胞呼吸最弱
BC：
温度回升，呼吸作用增强
D点：
DE：
F点：
光合速率=呼吸速率
随着光强和温度的提高，光合速率逐渐增大,此时光合速率>呼吸速率
光合午休：气温过高，蒸腾作用旺盛，部分气孔关闭，导致CO2供应不足。
H点：
I点：
HI段：
光合速率=呼吸速率，有机物积累最多
光合速率<呼吸速率
光合作用消失点
GI：
随着光强和温度的降低光合作用逐渐减弱
拓展1：自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
D、H点：光合速率=呼吸速率
D、H点以下：光合速率<呼吸速率
D、H点以上：光合速率>呼吸速率
小结
一昼夜有机物积累量＝SⅡ－(SⅠ＋SⅢ)。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
AB段：
BC段：温度降低， 减弱。
CD段：光合作用 细胞呼吸。
D点：光合作用 细胞呼吸。
DH段：光合作用 细胞呼吸。
其中EF段出现“光合午休”现象。
H点：光合作用 细胞呼吸。
HJ段：光合作用 细胞呼吸。
直至光合作用完全停止
呼吸
小于
等于
大于
只进行 。
等于
小于
呼吸作用
J点：CO2浓度大小跟A点相比减小，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。
说明有有机物的积累,植物能正常生长。
拓展2：密闭环境一昼夜CO2含量的变化
一昼夜积累有机物：比较J点时CO2浓度是否比A点时低
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P： 类囊体膜、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。
①在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可______光合作用速率，
但当超过一定浓度后，植物光合作用速率 。
提高
下降
②土壤中矿质元素溶液浓度过高，植物光合作用速率下降的原因可能是:
。
溶液浓度过高，导致植物吸水困难甚至失水
5. 矿质元素对光合速率的影响
问：温度不同或者CO2浓度不同，总光合速率曲线会如何变化？
限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子。
横坐标不再影响光合速率，而是其他因子。
P点时或之前：
Q点时或之后：
自变量1
自变量1
自变量1
自变量2 温度
自变量2 光照强度
自变量2 CO2浓度
应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
6. 光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
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。
应用：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。
7.内因1：叶龄对光合速率的影响
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
应用：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
8.内因2：叶面积指数对光合速率的影响
(1)测定装置
光照，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的释放量代表净光合速率。
黑暗下，液滴移动的距离表示单位时间内氧气的吸收量代表细胞呼吸速率。
NaOH溶液：
吸收CO2
或CO2缓冲液，维持容器中CO2的浓度
1.气体体积变化法
二、测定光合速率和呼吸速率的方法
（2）测定方法：
a.将甲装置置于光照下一定时间，记录红色液滴向右移动的相对距离（m）计作净光合速率。
b.将乙装置置于黑暗中一定时间，记录红色液滴向左移动的相对距离（n）计作呼吸速率。
对照实验：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照试验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。
c.真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 = m + n
(3)没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
(1)“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋有氧呼吸量(强度)。
(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量，白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量，二者之和为总光合作用量。
2.黑白瓶法
本方法又叫半叶称重法，即检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量，常用于大田农作物的光合速率测定。在测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干物质重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。
3.半叶法
净光合量+呼吸消耗量
MA=原叶重-呼吸消耗量
MB=原叶重+净光合量
MB-MA=
1. 如图曲线中，有M、N、P、Q四个点，对它们含义的叙述中不正确的是（　　）
A. M点时植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸
B. P点时光合速率与呼吸速率相等
C. N点时植物细胞呼吸强度大于光合作用强度
D. Q点时温度是影响光合速率的主要因素
D
2. （多选）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和正常温度（CT）条件下的植株（CT植株）在不同温度下的光合速率，结果如图所示。根据实验结果，可以得出的结论是（　　）
A. CT植株在50 ℃条件下可以进行光合作用，但不能生长
B. 35 ℃的条件下，CT植株与HT植株积累有机物的速率相等
C. CT植株与HT植株的最大CO2固定速率基本相等
D. HT植株在50 ℃条件下的光合速率大于呼吸速率，
比CT植株更适应高温环境
ABD

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