第5章細胞的能量供應和利用第5章細胞的能量供應和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化——光合作用原理的應用知識網(wǎng)絡構(gòu)建一、光合作用與呼吸作用關(guān)系二、影響光合作用的因素及作用三、光合作用晝夜變化曲線分析四、光合作用與呼吸作用相關(guān)實驗探究五、光合作用與化能合成作用指光合作用的強弱，也稱“光合強度”、“光合速率”，可以通過測定一段時間內(nèi)原料（CO2）消耗或產(chǎn)物（（CH2O）、O2）生成的數(shù)量來定量地表示。光合作用強度1.單位時間內(nèi)光合作用制造有機物（糖）的數(shù)量2.單位時間內(nèi)光合作用固定CO2的量3.單位時間內(nèi)光合作用產(chǎn)生O2的量CO2+H2O葉綠體光能(CH2O)+O2數(shù)量關(guān)系：6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2光能葉綠體一、光合作用與呼吸作用關(guān)系是指植物在光下實際把二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機物的量，即在單位時間、葉面積從外界吸收和自身呼吸釋放的二氧化碳的量?？偣夂献饔茫簝艄夂献饔茫翰凰愫粑饔梅懦龅亩趸剂?，只算從外界吸收的二氧化碳量，即是在光下測定的二氧化碳的吸收量。一、光合作用與呼吸作用關(guān)系一、光合作用與呼吸作用關(guān)系(總光合)真光合速率=凈光合速率+呼吸速率光合作用所需CO2(固定CO2)

=從外界吸收的CO2

+呼吸作用產(chǎn)生的CO2光合作用產(chǎn)生O2

=釋放到外界的O2

+呼吸作用消耗的O2光合作用產(chǎn)生有機物=植物凈積累量+呼吸作用消耗的有機物知識網(wǎng)絡構(gòu)建一、光合作用與呼吸作用關(guān)系二、影響光合作用的因素及作用三、光合作用晝夜變化曲線分析四、光合作用與呼吸作用相關(guān)實驗探究五、光合作用與化能合成作用溫度pH光照強度光照時間光質(zhì)Mg2+等多種無機物CO2濃度濕度二、影響光合作用的因素及作用二、影響光合作用的因素及作用①同一植物的不同生長發(fā)育階段在外界條件相同的情況下，光合作用速率由弱到強依次是幼苗期、營養(yǎng)生長期、開花期。應用：根據(jù)植物在不同生長發(fā)育階段光合作用速率不同，適時、適量地提供水肥及其他環(huán)境條件，以使植物茁壯成長。②同一葉片的不同生長發(fā)育時期（葉齡）隨幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體不斷增多，壯葉時，葉面積、葉綠體、葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，老葉時，隨葉齡增加，葉內(nèi)葉綠素被破壞。應用：農(nóng)作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉1.內(nèi)部因素③與植物自身的遺傳性有關(guān)，如陰生植物、陽生植物④葉面積指數(shù)：（光合面積）OA段表明隨葉面積的不斷增大，光合作用實際量不斷增大，A點為光合作用面積的飽和點。隨葉面積的增大，光合作用強度不再增加，原因是有很多葉被遮擋，光照不足應用：合理密植、間作和套種、適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免陡長，封行二、影響光合作用的因素及作用1.內(nèi)部因素（1）光質(zhì)①葉綠體中色素只能吸收可見光，對紅外光和紫外光不吸收。原理：②葉綠素對紅光和藍紫光的吸收量大，類胡蘿卜素對藍紫光吸收量大。③單色光中藍紫光下光合速率最快，紅光次之，綠光最差。大棚薄膜的選擇，無色透明的大棚能透過日光中各種顏色的光，有色大棚主要透過同色光，其他光被其吸收，所以無色透明大棚中植物的光合效率最高。應用：二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素海洋中的藻類，習慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素A點：光照強度為0，此時只進行呼吸作用，釋放CO2的量表示植物的呼吸作用。

植物只消耗有機物，不制造有機物，植物長期處于黑暗環(huán)境中最終會死亡。AB段：隨光照強度增強，光合作用強度逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，因為呼吸作用釋放的CO2一部分用于光合作用，此時呼吸作用強度大于光合作用強度。

只呼吸呼吸＞光合（2）光照強度二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于呼吸作用強度，光照強度只有在B點以上時，植物才能正常生長。B點所對應的光照強度稱為光補償點。

植物缺Mg，B點右移

當呼吸作用=光合作用時，植物既不積累有機物，也不額外消耗的儲存有機物，植物在這種環(huán)境中，可以生存下來，但不能正常生長。呼吸=光合（2）光照強度二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素BC段：隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷增強，并且光合作用強度大于呼吸作用強度，光合作用所固定的CO2一部分來自呼吸作用，一部分通過葉片的氣孔從大氣中吸收。C點所對應的光照強度稱為光飽和點。

當呼吸作用<光合作用時，植物有機物積累量>0，植物通過光合作用不斷積累有機物，由小長大，健康成長。C點之前限制光合作用的因素主要是光照強度C點之后限制光合作用的因素主要是CO2濃度和溫度、葉綠體中的酶、色素等。呼吸＜光合

陰生植物的光補償點、光飽和點＜陽生植物（2）光照強度二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素實驗原理：在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在細胞間積累,結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)上浮所需的時間長短，即能比較光合作用的強弱。二、影響光合作用的因素及作用（2）光照強度2.外部因素二、影響光合作用的因素及作用（2）光照強度2.外部因素二、影響光合作用的因素及作用（2）光照強度2.外部因素實驗原理：在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在細胞間積累,結(jié)果使原來下沉的葉片上浮。根據(jù)上浮所需的時間長短，即能比較光合作用的強弱。自變量：光照強度，通過調(diào)節(jié)臺燈與實驗裝置之間的距離來調(diào)節(jié)光照強度的大小因變量：光合作用強度，單位時間內(nèi)小圓形葉片上浮的數(shù)量或者是浮起相同數(shù)量的葉片所用的時間長短。二、影響光合作用的因素及作用（2）光照強度2.外部因素（3）CO2濃度CO2影響暗反應階段，制約C3的形成。CO2濃度達到一定含量時才開始進行光合作用，在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度增大而加快；當CO2達到一定濃度時，再增加CO2濃度，光合速率也不再增加，這時的CO2濃度稱為CO2飽和點(B、F點）；而植物光合速率和呼吸速率相等時的CO2濃度稱為CO2補償點（E點）；A、D點進行光合作用所需CO2的最低濃度。應用：溫室可通過放干冰的方法來提高室內(nèi)CO2的濃度、合理密植?！罢湫校ㄆ滹L”。增施有機肥，使土壤微生物分解有機物增多，放出CO2增多。二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素（4）溫度原理：溫度通過影響酶的活性影響光合作用AB段：隨溫度升高酶活性逐漸增強，光合速率增大。B點：酶的最適溫度，光合速率最大。BC段：隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率減小，50℃左右時光合速率幾乎為0。應用：溫室栽培中，提高晝夜溫差，白天可適當提高溫度，夜間適當降低溫度從而提高作物產(chǎn)量（有機物積累量）。陰雨天白天適當降溫維持晝夜溫差。二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素（5）水分原理：光合作用的原料、植物體內(nèi)各種生化反應的介質(zhì)、影響氣孔的開閉。應用：根據(jù)作物需水規(guī)律合理灌溉，預防干旱洪澇。二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素原理：N：酶及ATP的重要組分P：磷脂、ATP的重要組分；維持葉綠體膜的正常結(jié)構(gòu)和功能Mg：葉綠素的重要組分（6）礦質(zhì)元素在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需元素的供應，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水而萎蔫。應用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。二、影響光合作用的因素及作用2.外部因素多因子變量對光合速率的影響二、影響光合作用的因素及作用曲線分析：P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當?shù)絈點時，橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。2.外部因素①延長光照時間、增加光照強度、選擇適當?shù)墓庠?；②白天適當增加溫度，夜間適當降低溫度；③適當提高CO2的濃度（施用農(nóng)家肥）；④合理灌溉，提供適當水分;⑤合理施肥，提供必要的礦物質(zhì)元素；⑥農(nóng)作物間距合理(合理密植）。增加農(nóng)作物產(chǎn)量的幾點做法：二、影響光合作用的因素及作用知識網(wǎng)絡構(gòu)建一、光合作用與呼吸作用關(guān)系二、影響光合作用的因素及作用三、光合作用晝夜變化曲線分析四、光合作用與呼吸作用相關(guān)實驗探究五、光合作用與化能合成作用4點之前：夜晚植物只進行呼吸作用自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線2點：溫度降低呼吸作用減弱4點：開始進行光合作用4點-5點半：清晨光弱，光合作用較弱5點半：呼吸作用=光合作用5點半-19點半：呼吸作用＜光合作用12點：失水過多，氣孔關(guān)閉，光合午休現(xiàn)象19點半-21點：傍晚光較弱，呼吸作用＞光合作用19點半：呼吸作用=光合作用21點后：光照停止，只進行呼吸作用5點半-19點半：有機物積累4點-21：制造有機物19點半：有機物積累最多B點之前：夜晚植物只進行呼吸作用密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度變化BC段：溫度降低呼吸作用減弱CD段：開始進行光合作用，但呼吸＞光合D點：隨著光增強，呼吸強度=光合強度DH段：光強度較強，呼吸強度＜光合強度G點：光合午休H點：隨著光照減弱，呼吸強度=光合強度K點低于A點：密閉容器中一晝夜后濃度減少，植物體內(nèi)有機物總量增加，植物生長。HK：呼吸作用＞光合作用GH：光照強度逐漸減弱，光合強度降低，呼吸強度＜光合強度知識網(wǎng)絡構(gòu)建一、光合作用與呼吸作用關(guān)系二、影響光合作用的因素及作用三、光合作用晝夜變化曲線分析四、光合作用與呼吸作用相關(guān)實驗探究五、光合作用與化能合成作用（1）測定呼吸速率①裝置燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液用于吸收CO2。②玻璃鐘罩遮光處理，以排除光合作用的干擾。③置于適宜溫度的環(huán)境中。④紅色液滴向左移動（單位時間內(nèi)移動距離代表呼吸速率）。①燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液（NaHCO3），保證容器內(nèi)CO2濃度恒定，滿足光合作用需求。（2）測定凈光合速率②必須給與較強的光照處理，且溫度適宜。③紅色液滴向右移動（單位時間內(nèi)向右移動的距離代表凈光合速率）。為防止環(huán)境因素對實驗結(jié)果造成干擾要設置空白對照，把裝置中植物改為死亡的植物，燒杯中溶液不變即CO2緩沖液（NaHCO3）,液滴移動是因為環(huán)境因素變化（溫度、氣壓等）。校正裝置2.黑白瓶法測定光合速率與呼吸速率黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，而白瓶既能進行呼吸作用又能進行光合作用，所以黑瓶（無光照一組）測得為呼吸作用強度值，用白瓶（有光照一組）測得的為表觀（凈）光合強度值，綜合兩者即可得出真正光合強度值。（1）有初始值的情況下黑瓶中氧氣減少量（或二氧化碳增加量）為有氧呼吸量，白瓶中氧氣增加量（或二氧化碳減少量）為凈光合作用量，二者之和為總光合作用量。（2）沒有初始值的情況下

白瓶中測得的現(xiàn)有量-黑瓶測得的現(xiàn)有量=總光合作用量。四、光合作用與呼吸作用相關(guān)實驗探究光反應和暗反應在不同酶的催化作用下相對獨立進行，由于催化暗反應的酶的催化效率和數(shù)量都是有限的，因此在一般情況下，光反應的速率比暗反應快，光反應的產(chǎn)物ATP和[H]不能被暗反應及時消耗掉。持續(xù)光照，光反應產(chǎn)生的大量的[H]和ATP不能及時被暗反應消耗，暗反應限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替進行，則黑暗間隔有利于充分利用光照時積累的光反應的產(chǎn)物，持續(xù)進行一段時間的暗反應。因此在光照強度和光照時間不變的情況下，制造的有機物相對多。3.間隔光照法比較有機物合成量四、光合作用與呼吸作用相關(guān)實驗探究知識網(wǎng)絡構(gòu)建一、光合作用與呼吸作用關(guān)系二、影響光合作用的因素及作用三、光合作用晝夜變化曲線分析四、光合作用與呼吸作用相關(guān)實驗探究五、光合作用與化能合成作用五、光合作用與化能合成作用化能合成作用：自然