第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化(第3課時)6CO2＋12H2O

C6H12O6＋6O

2+6H2O

光能葉綠體四.影響光合作用的因素及實踐應(yīng)用固定CO2的量制造或產(chǎn)生有機(jī)物（糖類）量產(chǎn)生O2的量單位時間內(nèi)光合作用1.影響光合速率的因素①光合作用強(qiáng)度：簡單地說，就是指植物在__________內(nèi)通過光合作用__________的數(shù)量，也叫光合速率。單位時間制造糖類O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2只有呼吸作用，無光合作用光合作用<呼吸作用光合作用=呼吸作用光合作用>呼吸作用

植物在進(jìn)行光合作用的同時，還會進(jìn)行呼吸作用。我們觀測到的光合作用指標(biāo)，如O2的釋放量，是植物光合作用實際產(chǎn)生的總O2量嗎？線粒體葉綠體O2釋放O2（可以測得）葉肉細(xì)胞光合作用產(chǎn)生的O2=釋放到空氣中的O2+呼吸作用消耗的O2CO2釋放CO2（可以測得）凈光合速率:總光合速率:O2釋放量CO2吸收量有機(jī)物的積累量、增加量O2產(chǎn)生、制造量CO2固定、利用、消耗量有機(jī)物制造、產(chǎn)生、合成量O2消耗量、吸收量CO2產(chǎn)生量、釋放量有機(jī)物消耗量(表觀光合速率)呼吸速率:有機(jī)物制造量=有機(jī)物積累量+

有機(jī)物消耗量總光合速率=凈光合速率+呼吸速率O2產(chǎn)生量=O2釋放量+黑暗下O2消耗量CO2固定量=CO2吸收量+黑暗下CO2釋放量類型:(真正光合速率)(黑暗中測量)(光照下測量)真正/實際/總光合（速率）=呼吸（速率）+凈光合（速率）測量計算速率CO2O2糖類實際/總/真正光合固定、消耗、產(chǎn)生制造、生成表觀/凈(光下測量植物體）吸收釋放積累呼吸（黑暗中測量）釋放/產(chǎn)生吸收消耗

凈光合（速率）=總光合（速率）—

呼吸（速率）

速率表觀/凈（光下測量植物體)實際/總/真正光合呼吸（黑暗中測量）糖類積累制造、生成消耗CO2吸收固定釋放、產(chǎn)生O2釋放產(chǎn)生吸收光：光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照時間CO2的濃度、H2O礦質(zhì)元素（Mg合成葉綠素）溫度外因：內(nèi)因：酶的種類、數(shù)量色素的含量葉齡不同②影響光合作用的因素有哪些？遺傳特性（物種）不同生長發(fā)育階段葉面積指數(shù)探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響一.實驗原理自變量:光照強(qiáng)度因變量:光合作用強(qiáng)度檢測方法:無關(guān)變量:如溫度、CO2等，要求相同且適宜控制方法:相同瓦數(shù)臺燈離實驗裝置的距離控制方法:如溫度，用中間的盛水玻璃柱吸收熱量排除干擾

①.觀察同一時間內(nèi)裝置中葉片浮起的數(shù)量，

或②.觀察不同光照強(qiáng)度下浮起相同數(shù)量葉片所需的時間，葉片中含有空氣，放入水中會上浮→→→→葉片下沉→→→→→O2充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮。抽氣光合作用產(chǎn)生O2根據(jù)單位時間內(nèi)圓形葉片上浮的數(shù)量，間接判斷光合作用強(qiáng)弱。二.方法步驟:1.打孔:取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片。（避開大的葉脈）2.

處理葉片（抽出葉片內(nèi)氣體）將圓形葉片置于注射器內(nèi)，注射器內(nèi)吸入清水，待排出注射器內(nèi)殘留空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩慢地拉動活塞，使圓形小葉片內(nèi)的氣體溢出。這一步驟可能需要重復(fù)2～3次。處理過的葉片因為細(xì)胞間隙充滿了水，所以全都沉到水底。3.將處理過的圓形小葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。避免光合作用產(chǎn)生O2，使葉片上浮4.取3只小燒杯，分別倒入20mL富含CO2的清水(可以事先通過吹氣的方法補充CO2，也可以用質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%~2%的NaHCO3溶液來提供CO2)。5.向3只小燒杯中各放入10片圓形小葉片，然后分別置于強(qiáng)、中、弱三種光照下，(實驗中，可用3盞40W的臺燈作為光源，利用小燒杯與光源的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度)。冷光源：5W的LED燈

光源會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度不同，所以為了保證單一變量，應(yīng)該加一個盛水玻璃柱，排除溫度對實驗結(jié)果的影響。甲乙丙葉片浮起數(shù)量多葉片浮起數(shù)量中葉片浮起數(shù)量少強(qiáng)中弱探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響6.觀察并記錄結(jié)果同一時間段內(nèi)各實驗裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量。

項目

燒杯

小圓形葉片加富含CO2的清水光照強(qiáng)度葉片浮起數(shù)量110片20mL強(qiáng)多210片20mL中中310片20mL弱少6.觀察并記錄結(jié)果實驗結(jié)論:

在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也不斷增強(qiáng)。剖析實驗要點1.實驗結(jié)果的生理狀態(tài)分析(1)在黑暗情況下，植物葉片只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，吸收氧氣，產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水，所以葉片沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖1：(2)在弱光下，此時的光合作用小于或等于細(xì)胞呼吸，葉片中仍然沒有足夠的氧氣，葉片仍然沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如下圖2和圖3：(3)在中、強(qiáng)光下，光合作用大于細(xì)胞呼吸，葉片中會有足夠的氧氣產(chǎn)生，從而充滿了細(xì)胞間隙并釋放到外界一部分，使葉片浮起來。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖4：2.“葉片上浮法”應(yīng)用中的三點注意(1)葉片上浮的原因是光合作用產(chǎn)生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面認(rèn)為只是光合作用產(chǎn)生了O2。(2)打孔時要避開大的葉脈，因為葉脈中沒有葉綠體，而且會延長小圓形葉片上浮的時間，影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。(3)為確保溶液中CO2含量充足，小圓形葉片可以放入NaHCO3溶液中。實驗原理

讓白光透過不同顏色的玻璃紙，與玻璃紙相同顏色的光才能通過，獲得不同顏色（光質(zhì)）的光。

變式：探究不同光質(zhì)對光合作用強(qiáng)度的影響

根據(jù)同一時間內(nèi)燒杯內(nèi)小葉圓片上浮數(shù)量的差異，從而判斷不同光質(zhì)對光合作用強(qiáng)度的影響。上浮的數(shù)量越多，表明光合作用強(qiáng)度越大，反之則小。

其余操作方法同上。

分別用不同顏色的光（光質(zhì)）去照射葉片。編號1組2組3組4組5組光質(zhì)（自變量）白光紫光藍(lán)光綠光紅光對照組實驗組光合作用強(qiáng)度（因變量）以小圓葉片浮起數(shù)量為指標(biāo)第1次1084010第2次108309第3次109309第4次108209第5次108309平均值108.2309.2某同學(xué)的實驗結(jié)果（表格記錄）小圓葉片浮起數(shù)量/片不同光質(zhì)的光白光紫光藍(lán)光綠光紅光0246810108.2309.2不同光質(zhì)對菠菜小圓葉片浮起數(shù)量的影響實驗結(jié)果轉(zhuǎn)化為柱形坐標(biāo)圖外部因素1:光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度CO2吸收量CO2釋放量ABCA點：只呼吸不光合OcO2CO2AB段：呼吸＞光合B點：BC段：光合＞呼吸呼吸＝光合（光補償點）光飽和點（光飽和點）（c：光合速率達(dá)到最大時所需的最小光照強(qiáng)度）限制因素：AC：光照強(qiáng)度C點以后：外因主要為CO2濃度和溫度，內(nèi)因為色素的數(shù)量和酶的數(shù)量和活性等。原理：光照強(qiáng)度影響光反應(yīng)，制約ATP和NADPH的產(chǎn)生，進(jìn)而制約暗反應(yīng)。O2釋放量0O2吸收量光照強(qiáng)度光補償點光飽和點···ABC呼吸速率凈光合速率總光合速率外部因素1:光照強(qiáng)度1.光照強(qiáng)度曲線解讀(如圖所示)：A點:光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行_______________；AB段:光合作用強(qiáng)度______細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；B點:光補償點（光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度______時的光照強(qiáng)度）；細(xì)胞呼吸小于相等BC段:光合作用強(qiáng)度_______細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；C點:光飽和點(光照強(qiáng)度達(dá)到C點后，光合作用強(qiáng)度不再隨___________增強(qiáng)而增強(qiáng))。大于光照強(qiáng)度陽生植物陰生植物C點之后:光合速率的限制因素不再為光照強(qiáng)度，外因主要為CO2濃度和溫度，內(nèi)因為色素的數(shù)量和酶的數(shù)量和活性等?！緫?yīng)用】1.陰生植物的光補償點和光飽和點比較低，如圖中虛線所示。間作套種農(nóng)作物,可合理利用光能。合理密植，增加光合作用面積2.溫室大棚適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可增加光合作用強(qiáng)度3.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上溫室大棚一般選

薄膜4.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上遇到陰雨天時給溫室補充光照應(yīng)當(dāng)給予

光。紅光或藍(lán)紫無色透明間作(幾種作物同時期播種)套種(幾種作物不同時期播種)輪作(幾種作物輪換種植)陽生植物陰生植物陽生植物：在強(qiáng)光環(huán)境中生長發(fā)育健壯，在陰蔽和弱光條件下生長發(fā)育不良的植物稱陽性植物陰生植物：是指在弱光條件下比強(qiáng)光條件下生長良好的植物。光照強(qiáng)度由O到E變化的過程中：①細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物是多少？

②光合作用制造的有機(jī)物是多少？③此過程中積累的有機(jī)物是多少？CO2釋放量光照強(qiáng)度CO2吸收量OAEDCFB用面積表示梯形SACDF

矩形SAOEF梯形SACDF－矩形SAOEF即，梯形SDCBE－△SOBA外部因素2:CO2濃度CO2吸收量CO2釋放量CO2濃度ABCODbdCO2啟動點CO2飽和點CO2補償點凈光合速率總光合速率原理：CO2影響暗反應(yīng)階段，制約C3的形成。B點含義：對應(yīng)的CO2濃度(b)為能進(jìn)行光合作用的最低CO2濃度。光合作用速率＝呼吸作用速率；該點對應(yīng)的CO2濃度（即d點）為CO2飽和點（植物達(dá)到光合作用最大值所需要的最小CO2濃度）；d點之后光合速率的限制因素不再為CO2濃度，外因主要為光照強(qiáng)度和溫度，內(nèi)因為酶的數(shù)量和活性；C點含義：CO2補償點；D點含義：應(yīng)用：（1）大田中要注意通風(fēng)，如正其行，通其風(fēng)；（2）增施有機(jī)肥（微生物利用有機(jī)肥通過呼吸作用釋放的CO2

）；（3）溫室栽培農(nóng)作物可以投放干冰或使用CO2發(fā)生器；CO2吸收量CO2釋放量CO2濃度BCODbdCO2啟動點凈光合速率總光合速率CO2飽和點CO2補償點A曲線解讀：①圖1中A點表示

點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度。②圖2中A′點表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。③B點和B′點對應(yīng)的CO2濃度都表示

點。CO2補償CO2飽和（該點后，光合作用強(qiáng)度不再隨CO2濃度增加而增加）深挖教材若研究對象不是綠色葉肉細(xì)胞而是整株植物出現(xiàn)上面曲線圖時，葉肉細(xì)胞內(nèi)的氣體交換在B點有何變化？植物能進(jìn)行光合作用的只有綠色組織器官，而所有細(xì)胞都要進(jìn)行呼吸作用。B點是植株的光補償點，對于葉肉細(xì)胞而言，光合速率

葉肉細(xì)胞的呼吸速率。大于探究CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響外部因素3:

溫度

原理：通過影響酶活性來影響植物的光合作用。一定范圍內(nèi)，光合速率隨溫度升高而升高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降

最適溫度下植物光合作用最大，植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間。溫度過高時植物氣孔關(guān)閉或酶活性降低，光合速率會減弱。應(yīng)用:(1)適時播種；(2)溫室栽培時，白天適當(dāng)提高溫度，提高凈光合速率，夜間適當(dāng)降溫，降低呼吸速率，降低有機(jī)物的消耗，保證植物有機(jī)物的積累；CO2H2OO2【檢測】某植物光合作用、呼吸作用與溫度的關(guān)系如圖所示。則有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.25℃時該植物積累有機(jī)物最快B.在0～30℃范圍內(nèi)，溫度對光合作用有關(guān)酶的影響相對于呼吸作用有關(guān)酶的影響更大C.45℃時葉肉細(xì)胞的光合速率等于呼吸速率D.春季大棚栽培該植物白天適當(dāng)提高溫度可提高產(chǎn)量C45℃時整個植物的光合速率等于呼吸速率，因為還存在非光合作用的細(xì)胞，所以葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率（1）水分作為植物光合作用的原料（2）缺水：植物部分

關(guān)閉，影響

進(jìn)入葉肉細(xì)胞，從而間接影響植物的光合作用。（3）缺水，葉片淀粉水解減弱，糖類堆積，光合產(chǎn)物

（輸出/輸入）減慢，光合產(chǎn)物積累，間接抑制了植物的光合作用。氣孔CO2輸出如:夏天中午，氣溫高，為了防止蒸騰作用過強(qiáng)，蒸發(fā)過多水分，部分氣孔關(guān)閉，導(dǎo)致

吸收量減少，光合速率

。CO2降低外部因素4:

水分應(yīng)用：預(yù)防干旱合理灌溉一天的時間O光合作用強(qiáng)度121311ABCDE91015161714

夏季晴天的中午氣溫高，植物為防止蒸騰失水而關(guān)閉氣孔，CO2吸收減少，進(jìn)而降低光合速率。“光合午休”現(xiàn)象：光照強(qiáng)度外部因素5:

礦質(zhì)元素N:可參與形成的物質(zhì)：P:類囊體膜和ATP、磷脂、核酸的重要組分K:促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運輸Mg:葉綠素的重要組分缺N、P:影響ATP和NADPH的合成過多:礦質(zhì)元素過多，可導(dǎo)致土壤溶液濃度過高而導(dǎo)致植物滲透失水而萎蔫。光合作用相關(guān)的色素、酶、磷脂、NADPH和ATP、核酸

應(yīng)用：合理施肥原理：通過影響與光合作用有關(guān)的化合物的合成，對光合作用產(chǎn)生直接或間接的影響。內(nèi)部因素1:

物種各種植物的光合速率變化光合速率光照強(qiáng)度陰生苔蘚陰生草木陽生草木小麥玉米高粱O陽生植物：在強(qiáng)光環(huán)境中生長發(fā)育健壯，在陰蔽或弱光條件下生長發(fā)育不良的植物。陰生植物：在較弱的光照條件下能夠生長良好的植物叫陰生植物。陰生植物陽生植物A光照強(qiáng)度O吸收CO2陽生植物陰生植物光補償點光飽和點光補償點、光飽和點：陽生植物＞陰生植物D應(yīng)用：應(yīng)根據(jù)植物的生活習(xí)性因地制宜種植植物。間作、套種時農(nóng)作物的種類搭配、林帶樹種的配置、合理采伐、冬季溫室栽培等都與光補償點有關(guān)。內(nèi)部因素2:

葉齡光合作用強(qiáng)度葉齡幼成熟老OA:在一定范圍內(nèi)，隨幼葉的不斷生長，葉面積不斷增大，葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合作用強(qiáng)度不斷增加。OABC應(yīng)用:

農(nóng)作物、果樹管理后期適當(dāng)摘除老葉、殘葉保證植物及時換新葉，同時可降低其呼吸作用消耗有機(jī)物。AB:壯葉時，葉面積、葉綠體基本穩(wěn)定，光合速率穩(wěn)定。BC:老葉時，隨葉齡增加，葉綠素被破壞，光合速率下降。內(nèi)部因素3:葉面積指數(shù)物質(zhì)量葉面積指數(shù)單位土地面積上，植物的葉片總面積占土地面積的倍數(shù)

在一定的范圍內(nèi)，隨葉面積不斷增大，光合作用強(qiáng)度不斷增加，超過一定范圍后，光合作用強(qiáng)度不再增加。當(dāng)葉面積增加到一定限度后，呼吸作用加強(qiáng)，凈光合產(chǎn)量反而下降。

總光合量凈光合量ABC呼吸量

應(yīng)用:適當(dāng)修苗，合理施肥、澆水，避免枝葉徒長，封行過早。溫室栽培植物時，可通過合理密植來增加光合作用面積。多因子變量對光合速率的影響限制光合速率的因素為橫坐標(biāo)所示的因素，隨該因素的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。P點之前:Q點:橫坐標(biāo)所示的因素不再是限制光合速率的因素，影響因素為坐標(biāo)圖中所標(biāo)示出的其他因素。【檢測】下圖表示光照強(qiáng)度和CO2濃度對某植物光合速率的影響。下列有關(guān)敘述錯誤的是（

）

BA.曲線中a點轉(zhuǎn)向b點時,葉綠體中C3濃度降低B.曲線中d點轉(zhuǎn)向b點時,葉綠體中C5濃度升高C.ab段影響光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度D.bc段影響光合速率限制性因素可能是溫度等其他條件【檢測】如圖分別表示兩個自變量對光合速率的影響情況，除各圖中所示因素外，其他環(huán)境因素均控制在最適范圍內(nèi)。下列分析正確的是()DA.乙圖中D點與C點相比，相同時間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C5的生成量較少B.圖中M、N、P點的限制因素分別是CO2濃度、溫度、光照強(qiáng)度C.丙圖中，隨著溫度的繼續(xù)升高，曲線走勢將穩(wěn)定不變D.甲圖中A點的限制因素可能是葉綠體中色素的含量M、N、P點的限制因素分別是光照強(qiáng)度、光照強(qiáng)度、溫度1.在適宜反應(yīng)條件下，用白光照射離體的新鮮葉綠體一段時間后，突然改用光照強(qiáng)度與白光相同的紅光或綠光照射。下列是光源與瞬間發(fā)生變化的物質(zhì)，組合正確的是（）

A.紅光，ATP下降

B.紅光，未被還原的C3上升

C.綠光，NADPH下降

D.綠光，C5上升C鞏固練習(xí)2.圖示適宜條件下，甲、乙兩種植物葉片