1、第五章第五章 第第4 4节节 能量之源能量之源光与光合作用光与光合作用 下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题下图是光合作用过程图解，请分析后回答下列问题 图中图中A A是是_,B_,B是是_,_,它来自于它来自于_的分解。的分解。 图中图中C C是是_，它被传递到叶绿体的，它被传递到叶绿体的_部位，用部位，用 于于_ _ 。 图中图中D D是是_，在叶绿体中合成，在叶绿体中合成D D所需的能量来自所需的能量来自_ 图中图中G_,FG_,F是是_,J_,J是是_ 图中的图中的H H表示表示_， I I表示表示_，H H为为I I提供提供 _ 光光 H2O B A C D E+Pi F G
2、 CO2 J H I 2 水水 H 基质基质 用作还原剂，还原用作还原剂，还原C3 ATP 光能光能 光反应光反应 H和和ATP 色素色素 C5 C3 糖类糖类 暗反应暗反应 A水参与水参与C中第二阶段的反应中第二阶段的反应 BB在叶绿体囊状结构上进行在叶绿体囊状结构上进行 CA中产生的中产生的O2，参与，参与C的第的第 二阶段二阶段 DX代表的物质从叶绿体的基代表的物质从叶绿体的基 质移向叶绿体的囊状结构质移向叶绿体的囊状结构 如图示绿色植物体内某些代谢过程如图示绿色植物体内某些代谢过程 中物质的变化，中物质的变化，A、B、C分别表示不同的代分别表示不同的代 谢过程。有关表述正确的是（谢过程
3、。有关表述正确的是（ ） 一、光合速率与净光合速率的表示方法一、光合速率与净光合速率的表示方法 二、影响光合作用的因素二、影响光合作用的因素 三、相关实验三、相关实验 四、提高光能的利用率四、提高光能的利用率( (农作物产量农作物产量) )的措的措 施施 五、化能合成作用五、化能合成作用 六、曲线图六、曲线图 知识清单知识清单 (真真)（总）（实际）光合速率（总）（实际）光合速率 (表观表观)净光合速率净光合速率 O2 CO2 葡萄糖葡萄糖 一、什么是光合作用强度一、什么是光合作用强度？ 光合作用强度光合作用强度通常用通常用光合速率表示，即光合速率表示，即单位叶面积叶单位叶面积叶 片在单位时间
4、内反应物的消耗量或产物的生成量。片在单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量。 光合速率光合速率 = = 净光合速率净光合速率 + + 呼吸速率呼吸速率 产生、生成量产生、生成量 固定、利用量、消耗量固定、利用量、消耗量 制造、生产、合成、制造、生产、合成、 生成的量生成的量 光合作用原理的应用光合作用原理的应用 释放、增加量释放、增加量( (环境中）环境中） 吸收量、减少量（环境中）吸收量、减少量（环境中） 积累量、净生产量积累量、净生产量 这株植物在光下这株植物在光下1 1小时光合作用小时光合作用共产生共产生 克克 葡萄糖葡萄糖 该叶片在该叶片在1010、50005000勒克斯的光照条件下，
5、每小时光合作勒克斯的光照条件下，每小时光合作 用所用所产生的氧气量产生的氧气量是是 mg.mg. 。则。则1 1小时小时积累的葡萄糖积累的葡萄糖是是 克。克。 根据关键根据关键字来判断是总光合还是净光合？字来判断是总光合还是净光合？ 在在2525条件下，这株植物在充分光照下条件下，这株植物在充分光照下1 1小时小时总共制造总共制造葡葡 萄糖萄糖 克。克。 总光合量总光合量 总光合量总光合量 净光合量净光合量 总光合量总光合量 将某绿色植物置于密闭玻璃罩内，黑暗处理将某绿色植物置于密闭玻璃罩内，黑暗处理1h1h，罩内，罩内COCO2 2 含量增加了含量增加了25mg25mg；再给以；再给以1h1
6、h的充足光照，罩内的充足光照，罩内COCO2 2减少了减少了 36mg36mg，则后一个小时光合作用，则后一个小时光合作用固定固定了了CO2_mgCO2_mg。 25 + 36 = 61 总光合量总光合量 光合作用过程图解光合作用过程图解 温度温度 光照光照 强度强度 浇水浇水 Mg2+ 施肥施肥 CO2 浓度浓度 哪些外界条件会影响光合作用的进行哪些外界条件会影响光合作用的进行? ? 二、影响光合作用的因素二、影响光合作用的因素 光照光照 CO2 浓度浓度 温度温度 水分水分 矿质营养矿质营养 光照强度、光照时间、光质光照强度、光照时间、光质（影响光反应）（影响光反应） （影响暗反应）（影响
7、暗反应） 影响酶的活性影响酶的活性（影响光反应和暗反应（影响光反应和暗反应） 影响光反应、产物的运输等影响光反应、产物的运输等 Mg合成叶绿素等合成叶绿素等 内因内因 色素色素数量，数量，酶酶的活性和数量的活性和数量 外因外因 Mg和光和光 净 光 合 速 率 净 光 合 速 率 （真正）光合速率（真正）光合速率 = = 净光合速率净光合速率 + + 呼吸速率呼吸速率 （光饱和点）（光饱和点） （光补偿点）（光补偿点） 光照强度光照强度 A A B B COCO2 2吸收值吸收值 COCO2 2释放值释放值 C C (1) (1) 光照强度光照强度 真 正 光 合 速 率 真 正 光 合 速
8、率 呼吸速率呼吸速率 0 （一）光照（一）光照 B B：光补偿点：光补偿点 C C2 2：光饱和点：光饱和点 光照强度光照强度 0 吸 收 量 吸 收 量 COCO2 2 C2 A B C1 c a b b(总光合量总光合量 ) = a(净光合量净光合量 ) + c(呼吸作用量呼吸作用量) 光补偿点：光补偿点： 光合作用光合作用固定固定 的的COCO2 2和呼吸放出和呼吸放出COCO2 2 相等时的光相等时的光照强度照强度。 光饱和点：光饱和点： 光合作用达到光合作用达到最强最强 时所需的时所需的最低的光最低的光 照照强度强度。 A B 光照强度光照强度 0 吸 收 吸 收 COCO2 2 C
9、2 C1 a b c A点：黑暗时，点：黑暗时， 只进行细胞呼吸只进行细胞呼吸 CO2 O2 AB段：段： A B 光照强度光照强度 0 吸 收 吸 收 COCO2 2 C2 C1 a b c O2 CO2 CO2 O2 弱光下，光合作用速弱光下，光合作用速 率率小于小于细胞呼吸速率细胞呼吸速率 B点：光补偿点，点：光补偿点， 光合速率光合速率等于等于细胞呼吸速率细胞呼吸速率 A B 光照强度光照强度 0 吸 收 吸 收 COCO2 2 C2 C1 a b c O2 CO2 若增加二氧化碳的浓度若增加二氧化碳的浓度B该如何移动？该如何移动？ 左移左移 BC1段：强光下，段：强光下， 光合作用速
10、率光合作用速率大于大于 细胞呼吸速率细胞呼吸速率 A B 光照强度光照强度 0 吸 收 吸 收 COCO2 2 C2 C1 a b c CO2 O2 O2 CO2 限制限制C1C1点的因素（环境因素）是点的因素（环境因素）是_ 限制限制C1的内部因素是的内部因素是_ CO2的浓度和温度的浓度和温度 色素的数量、酶的数量和活性色素的数量、酶的数量和活性 若增加二氧化碳浓度若增加二氧化碳浓度光饱和点光饱和点该如何移动？该如何移动？ 右移右移 B a CO2 吸 收 速 率 光照强度 0 a b c 阴生植物阴生植物 是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的
11、植物。 阳生植物阳生植物 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生长发育不良的植物称阳性植物 阴生植物阴生植物 阳生植物阳生植物 光合速率与光照强度的关系光合速率与光照强度的关系 1. 1. 对植物而言，光对植物而言，光 照越强越好吗照越强越好吗? ? 2. 2. 请在图上画出阴请在图上画出阴 生植物胡椒光合速率生植物胡椒光合速率 的曲线的曲线? ? 10 20 10 5 0 10 5 0 - - 放 出 放 出 吸 收 吸 收 O O2 2 (mg/dm(mg/dm2 2h)h) 光照强度光照强度 (klx)(k
12、lx) A A B B C C D D E E 阴生植物的光补偿点、光饱和点和呼吸速率都比阳生植物低。阴生植物的光补偿点、光饱和点和呼吸速率都比阳生植物低。 农业生产应用农业生产应用：大田中可用阳生与阴生植物间行种植提高光能：大田中可用阳生与阴生植物间行种植提高光能 利用率。（利用率。（间作间作）（群落的垂直结构）（群落的垂直结构） A植物：呼吸速率为每小时释放植物：呼吸速率为每小时释放CO2_mg/100cm2 当光照强度为当光照强度为Y时，总光合速率为时，总光合速率为_， 净光合速率为净光合速率为_ 注意坐标图的起始点注意坐标图的起始点 4 16mg/100cm2/h 12 mg/100c
13、m2/h 例例1 1下图是在一定的下图是在一定的COCO2 2浓浓 度和温度下，某阳生植物度和温度下，某阳生植物COCO2 2 的吸收量和光照强度的关系曲的吸收量和光照强度的关系曲 线，据图回答：线，据图回答： （1 1）该植物的呼吸速率为每）该植物的呼吸速率为每 小时释放小时释放COCO2 2 mg/dmmg/dm2 2。 （2 2）b b点表示光合作用与呼吸点表示光合作用与呼吸 作用速率作用速率 。 5 5 1010 1515 2020 2525 3030 3535 2525 2020 1515 1010 5 5 0 0 5 5 COCO2 2吸收量吸收量mg/dmmg/dm2 2hh 光
14、照强度（光照强度（KlxKlx） a a b b c c d d （3 3）若该植物叶面积为）若该植物叶面积为10dm10dm2 2，在光照强度为，在光照强度为25Klx25Klx条条 件下光照件下光照1 1小时，则该植物光合作用固定小时，则该植物光合作用固定COCO2 2 mgmg； 合成葡萄糖合成葡萄糖 mgmg。 5 相等相等 250 170.5 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量 酶酶 180 644 （20+5）10 = 250 x 5 5 1010 1515 2020 2525 3030 3535 2525 2020 1515 1010 5 5 0 0
15、 5 5 1010 COCO2 2吸收量吸收量mg/dmmg/dm2 2hh 光照强度（光照强度（KlxKlx） a a b b c c d d （4 4）若白天光照强度较长）若白天光照强度较长 时期为时期为b b该植物能否正常生该植物能否正常生 长？为什么？长？为什么？ （5 5）若该植物为阴生植物，则）若该植物为阴生植物，则b b点应向点应向 移动。移动。 不能正常生长。白天光不能正常生长。白天光 照强度为照强度为b b时，缺少有机物时，缺少有机物 积累，而夜间消耗有机物，积累，而夜间消耗有机物， 从全天来看，有机物的消耗从全天来看，有机物的消耗 多于积累，不能正常生长。多于积累，不能正常
16、生长。 左左 应用分析 欲使植物正常生 长，则必须使光照强 度大于B点对应的光 照强度；适当提高光 照强度可增加大棚作 物产量 1.在下面的四幅图中标出坐标曲线中的A点、 AB段、B点和B点之后的O2和CO2的转移方 向 深度思考： （2 2）光的波长影响：）光的波长影响： 色素吸收可见光中的色素吸收可见光中的红光和红光和蓝紫光蓝紫光最多，吸收最多，吸收绿光绿光最少最少 白光白光的光合的光合 效率比效率比单色单色 光光高。高。 大棚：白大棚：白 色薄膜色薄膜 光照时间的影响光照时间的影响 光照时间越长，产生的光合产物越多。光照时间越长，产生的光合产物越多。 措施：措施： 延长光合作用时间延长光
17、合作用时间 一年两熟或一年三熟一年两熟或一年三熟 （二）二氧化碳浓度对光合作用的影响（二）二氧化碳浓度对光合作用的影响 （1 1）COCO2 2作用曲线作用曲线 二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物。二氧化碳含量很低时，绿色植物不能制造有机物。 在一定的浓度范围内在一定的浓度范围内, ,光合作用速率随光合作用速率随COCO2 2的浓度增大的浓度增大 而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。而加快，超过一定浓度光合作用速率趋于稳定。 A点表示进行光合作用所需点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。的最低浓度。 在生产上怎样提高在生产上怎样提高CO2的浓度？的浓度？ 大田措施大田措施通风透
18、光（通风透光（正其行、通其风正其行、通其风） 温室措施温室措施施用气体肥，提高施用气体肥，提高CO2CO2浓度浓度 农田农田使用农家肥料（粪肥）使用农家肥料（粪肥）或秸秆还田或秸秆还田，可以，可以 使土壤中微生物的数量增多，活动增强，使土壤中微生物的数量增多，活动增强，分解有分解有 机物，放出二氧化碳机物，放出二氧化碳。 ( (三三) )温度温度影响影响酶酶的活性的活性 光合作用是在光合作用是在 的催化下进行的的催化下进行的，温度直接影响温度直接影响 ； B B点表示：点表示： ； BCBC段表示：段表示： ； 酶的活性酶的活性 酶酶 此温度条件下，光合速率最高此温度条件下，光合速率最高 超过
19、最适温度，光合速率随温度升高而下降超过最适温度，光合速率随温度升高而下降 T1 T2 温度温度 温度主要影响酶的活性，对光合作用、呼吸作用等温度主要影响酶的活性，对光合作用、呼吸作用等 都有影响。都有影响。 纵坐标为纵坐标为真光合速率真光合速率时哪一时哪一 点温度对提高产量最有利？点温度对提高产量最有利？ 措施措施： 适当保持昼夜温差适当保持昼夜温差 T2T2绝对值越大越好。绝对值越大越好。 T1两曲线两曲线的差值越大越好的差值越大越好； 纵坐标为纵坐标为净光合速率净光合速率时哪一时哪一 点温度对提高产量最有利？点温度对提高产量最有利？ 温室栽培中，温室栽培中，白天可适当提高温度，夜间适当降低
20、温度，白天可适当提高温度，夜间适当降低温度， 适当提高昼夜温差，适当提高昼夜温差，从而提高作物产量（有机物积累量）。从而提高作物产量（有机物积累量）。 为什么新疆的哈密瓜这么甜？为什么新疆的哈密瓜这么甜？ (四四)水分水分 水是光合作用的原料，但是缺水水是光合作用的原料，但是缺水间接间接影响影响 光合作用光合作用. 缺水缺水 气孔关闭气孔关闭 限制二氧化限制二氧化 碳进入叶片碳进入叶片 光合作用光合作用 受影响受影响 措施：措施：合理灌溉合理灌溉适时、适量；少水高效适时、适量；少水高效 N N：光合酶及光合酶及ATPATP的重要组分的重要组分 P P：ATPATP、膜结构膜结构的重要组分；的重
21、要组分； K K：促进光合产物向贮藏器官运输促进光合产物向贮藏器官运输 MgMg：叶绿素的重要组分：叶绿素的重要组分 （五）（五）矿质元素离子（无机盐离子）矿质元素离子（无机盐离子） 例如：例如：N N，P P，K K，MgMg等等 应用：（适时、适量）合理施肥应用：（适时、适量）合理施肥 种豆肥田种豆肥田 30 20 10 光照强度光照强度 光光 合合 速速 率率 P Q 曲线达到曲线达到P P点之前点之前，限制光合速率的因素应为横坐标限制光合速率的因素应为横坐标 所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。 从从P P点到点到Q
22、Q点之间点之间，横坐标因子和其他因子共同影响光横坐标因子和其他因子共同影响光 合速率。合速率。 多因素综合影响多因素综合影响 光光 合合 速速 率率 温度温度 P Q 高高CO2浓度浓度 中中CO2浓度浓度 低低CO2浓度浓度 30 20 10 光照强度光照强度 光光 合合 速速 率率 P Q 到达到达Q Q点之后，点之后，横坐标所表示的因素，不再是横坐标所表示的因素，不再是 影响光合速率的因子。要想提高光合速率，可采影响光合速率的因子。要想提高光合速率，可采 取适当提高图中其他因子的方法。取适当提高图中其他因子的方法。 多因素综合影响多因素综合影响 光光 合合 速速 率率 温度温度 P Q
23、高高CO2浓度浓度 中中CO2浓度浓度 低低CO2浓度浓度 探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响 （1 1）自变量：）自变量： 光照强弱光照强弱 （2 2）因变量：）因变量： 光合作用强度光合作用强度 检测方法：检测方法： （3 3）无关变量：）无关变量： 要求相同且适宜要求相同且适宜 相同时间小圆形叶片浮起的数量相同时间小圆形叶片浮起的数量 控制方法：控制方法： 不同瓦数的台灯不同瓦数的台灯 或相同瓦数台灯离实验装置的距离或相同瓦数台灯离实验装置的距离 温度等，用中间的盛水玻璃柱吸收温度等，用中间的盛水玻璃柱吸收 热量排除干扰热量排除干扰 课 内 小 实 验 课
24、内 小 实 验 三、相关实验三、相关实验 探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响 叶片含有空气，上浮叶片含有空气，上浮 抽气抽气 叶片叶片 ； O2充满细胞间隙，叶片充满细胞间隙，叶片 。 光合作用光合作用 实验原理：实验原理： 下沉下沉 上浮上浮 （2 2）因变量：）因变量： 光合作用强度光合作用强度 检测方法：检测方法： 相同时间小圆形叶片浮起的数量相同时间小圆形叶片浮起的数量 产生产生O2 （3 3）无关变量：）无关变量： 要求相同且适宜要求相同且适宜 温度等，用中间的盛水玻璃柱吸温度等，用中间的盛水玻璃柱吸 收热量排除干扰收热量排除干扰 项目项目 小圆形小圆形
25、 叶片叶片 加富含加富含 COCO2 2的清水的清水 光照强度光照强度 叶片浮起叶片浮起 数量数量 烧杯甲烧杯甲 1010片片 20 mL20 mL 强强 多多 烧杯乙烧杯乙 1010片片 20 mL20 mL 中中 中中 烧杯丙烧杯丙 1010片片 20 mL20 mL 弱弱 少少 实验结论：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。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。如如 下图曲线所示：下图曲线所示： 探究光照强弱对光合作用强度的影响探究光照强弱对光合作用强度的影响 例：例： 生长旺盛的叶片，剪成生长旺盛的叶片，剪成5mm见方的小块，见
26、方的小块， 抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理抽去叶内气体，做下列处理，如图，这四个处理 中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（ ） A 光合速率的测定方法光合速率的测定方法： （1）NaHCO3溶液的作用：溶液的作用： （2）植物光合速率测定指标：）植物光合速率测定指标： (3)整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。整个装置必须在光下，光是植物进行光合作用的条件。 保证了容器内保证了容器内CO2浓度的恒浓度的恒 定，满足了绿色植物光合作定，满足了绿色植物光合作 用的需求。用的需求。 植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水植物光合作用释放氧气，使容器内气体压强增大，毛细管内的水 滴右移。单位时间内水滴右移的体积即代表净光合速率。滴右移。单位时间内水滴右移的体积即代表净光合速率。 可以测出可以测出净光合速率净光合速率和和呼吸速率呼吸速率，只能计算出，只能计算出总光合速率总光合速率 黑 暗 黑 暗 1、若测呼吸速率，此装、若测呼吸速率，此装 置如何改进？置如何改进？ 2、若校正环境因素引起、若校正环境因素引起 的误差，此装置如何改的误差，此装置如何改 进？进？ 将绿色植物换成死植物将绿色植物换成死植物
