1、5.4 光合作用与能量转化第三课时光合作用强度光合作用强度的的表示方法：表示方法：固定或者利用CO2的量制造或产生有机物（糖类）量产生或消耗O2的量单位时间内光合作用 CO2+H2O (CH2O)+O2光能光能叶绿体叶绿体光合作用强度的定义，如何表示光合作用强度？光合作用强度的定义，如何表示光合作用强度？一、光合作用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖一、光合作用强度：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量类的数量思考：能否测量出光合作用强度？思考：能否测量出光合作用强度？线粒体线粒体叶绿体叶绿体O2释放释放O2（可测）（可测）叶叶肉肉细细胞胞光合作用产生的光合作用产生的O O2
2、2=释放到空气中的释放到空气中的O O2 2+呼吸作用消耗的呼吸作用消耗的O O2 2CO2吸收吸收CO2线粒体：进行有氧呼吸，消耗线粒体：进行有氧呼吸，消耗O2，产生，产生CO2叶绿体：进行光合作用，消耗叶绿体：进行光合作用，消耗CO2，产生，产生O2吸收吸收O2（可测）（可测）释放释放CO2光合作用消耗的光合作用消耗的COCO2 2=吸收到空气中的吸收到空气中的COCO2 2+呼吸作用产生的呼吸作用产生的COCO2 2（可测）（可测）（可测）（可测）植物在单位时间内植物在单位时间内吸收吸收COCO2 2的量的量或者或者释放释放O O2 2的量的量或者或者积累有机物的量积累有机物的量称为称为
3、净光合作用强度。净光合作用强度。总光合作用强度总光合作用强度=净光合作用强度净光合作用强度+呼吸作用强度呼吸作用强度总光合、净光合、呼吸的其他表示总光合、净光合、呼吸的其他表示提示：提示：COCO2 2、O O2 2、有机物、有机物总光合总光合COCO2 2的消耗的消耗/需求需求/固定固定/同化量同化量O O2 2的产生的产生/生成量生成量有机物的产生有机物的产生/制造量制造量净光合净光合COCO2 2的吸收量的吸收量O O2 2的释放量的释放量有机物的积累有机物的积累/剩余量剩余量呼吸呼吸黑暗下黑暗下COCO2 2的释放量的释放量O O2 2的消耗的消耗/利用量利用量(黑暗下黑暗下O O2
4、2的吸收量的吸收量)有机物的消耗量有机物的消耗量1.1.如果光合强度用葡萄糖的量表示，那么，如果光合强度用葡萄糖的量表示，那么，“产生产生”、“合成合成”或或“制造制造”葡萄糖的量是指总光合强度，而葡萄糖的量是指总光合强度，而“积累积累”、“增加增加”或或“净产生净产生”葡萄糖的量则指的是净光合强度。葡萄糖的量则指的是净光合强度。2.2.如果光合强度用如果光合强度用COCO2 2的量表示，那么，的量表示，那么，“同化同化”、“固定固定”或或“消消耗耗”COCO2 2的量表示的是总光合强度，而的量表示的是总光合强度，而“从环境（或容器）中从环境（或容器）中吸收吸收”或或“环境（或容器）中环境（或
5、容器）中减少减少”CO”CO2 2的量则指的是净光合强度。的量则指的是净光合强度。3.3.如果光合强度用如果光合强度用O O2 2的量表示，那么的量表示，那么“产生产生”或或“制造制造”O O2 2的量指的量指的是总光合强度，而的是总光合强度，而“释放释放至容器（或环境）中至容器（或环境）中”或或“容器（或环容器（或环境）中境）中增加增加”O”O2 2的量则指的是净光合强度。的量则指的是净光合强度。小结：小结：O2CO2O2CO2只有呼吸作用，无光合作用O2CO2光合作用呼吸作用O2O2CO2CO2光反应阶段光反应阶段（叶绿体类囊体薄膜）（叶绿体类囊体薄膜）暗反应阶段暗反应阶段（叶绿体基质）（
6、叶绿体基质）光能光能叶绿体叶绿体中的色素中的色素1818O O2 2ATPATP水在光下分解水在光下分解酶酶C C1818O O2 22C2C3 3C C5 5（CHCH2 21818O O）多种酶多种酶参加催化参加催化固固 定定供氢供氢ADP+PiADP+Pi供能供能还还原原NADPHNADPHH H2 21818O O影响光合作用的因素有影响光合作用的因素有 二、光合作用影响因素二、光合作用影响因素内因内因外因外因色素的含量、酶的活性与酶的含量色素的含量、酶的活性与酶的含量光、光、CO2、H2O、温度、矿质元素、温度、矿质元素探究影响光合作用效率的环境因素探究影响光合作用效率的环境因素v实
7、验对象：实验对象：v自变自变量：量：v因变量：因变量：v实验思实验思路：路：v1.用用不同瓦数的不同瓦数的LED灯灯来探究来探究光照强度光照强度对光合强度的影响；对光合强度的影响；v3.将叶圆片放在将叶圆片放在不同浓度的不同浓度的NaHCO3溶液溶液中来探究中来探究CO2浓度浓度对光合强对光合强度的影响；度的影响；v2.用用相同瓦数而不同颜色相同瓦数而不同颜色LED来探究来探究光质光质对光合强度的对光合强度的影响；影响；v4.将叶圆片放置在将叶圆片放置在不同温度不同温度的烧杯中来探究的烧杯中来探究温度温度对光合强度的影响；对光合强度的影响；v光照强度、光照强度、CO2浓度、光质、温度浓度、光质
8、、温度v光合强度光合强度v叶圆片叶圆片用单位时间叶圆片上浮的数量或所有叶圆片上浮用单位时间叶圆片上浮的数量或所有叶圆片上浮所需要的时间所需要的时间v因变量检测指标：因变量检测指标：1、光照强度对光合作用强度的影响设计实验，探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响设计实验，探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响参考课本参考课本105105页页实验目的：探究光照强度对光合作用强度的影响。实验原理：叶片含有空气，叶片上浮。抽出气体后，细胞间隙充满水，叶片会下降；光照后，叶片进行光合作用，释放O2，使细胞间隙又充满气体，叶片会上浮。实验步骤：制备圆形叶片，抽气处理，待用；放于富含CO2的溶液
9、中；至于不同光照强度下，记录叶片漂浮起的平均时间。分析实验数据，得出实验结论：将整理后的数据，用坐标图的形式表示出来。O光照强度光照强度单位单位时间时间叶圆叶圆片上片上浮数浮数量量P限制因素：限制因素：外因：外因：CO2浓度、温度、浓度、温度、水、矿质元素等水、矿质元素等内因：内因：酶的活性和含量、酶的活性和含量、色素含量色素含量COCO2 2吸收吸收量量COCO2 2释放释放量量光照强度光照强度OAC光合作用光合作用强度强度=呼吸呼吸作用强度作用强度光饱和点光饱和点B净光合净光合速率速率呼吸速率呼吸速率总（真）总（真）光合速率光合速率光照强度光照强度 【光照时间、光质光照时间、光质(光的颜色
10、或光的波长光的颜色或光的波长)】应用：合理密植；阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。A:光合作用为光合作用为0，只进行呼吸作用，只进行呼吸作用光补偿点光补偿点C光合作用强度达到最大值，达到饱和光合作用强度达到最大值，达到饱和光饱和点：植物达到光饱和点：植物达到最最大光合速率大光合速率所需要的所需要的最最小光照强度小光照强度光补偿点：植物达到光补偿点：植物达到光光合速率等于呼吸速率合速率等于呼吸速率时，时，所所对应的光照强度对应的光照强度。.影响光合作用强度的因素影响光合作用强度的因素COCO2 2吸收吸收量量COCO2 2释放释放量量光照强度光照强度OAEDCF光照强度由光照强度由O O到
11、到E E变化的过程中：变化的过程中：细胞呼吸消耗的有机物是多少？细胞呼吸消耗的有机物是多少？光合作用制造的有机物是多少？光合作用制造的有机物是多少？此过程中积累的有机物是多少？此过程中积累的有机物是多少？B用面积表示用面积表示梯形SACDF 矩形SAOEF梯形SACDF矩形SAOEF即，梯形SDCBESOBAA B 光照强度光照强度O补充：阳生植物和阴生植物补充：阳生植物和阴生植物CABC阴生植物阴生植物阳生植物阳生植物COCO2 2吸吸收收量量COCO2 2释释放放量量根据上表：阴生植物的光饱和点和根据上表：阴生植物的光饱和点和光补偿点低于阳生植物的原因？光补偿点低于阳生植物的原因？阴生植物
12、的叶绿素含量低，且叶绿素阴生植物的叶绿素含量低，且叶绿素a/ba/b的值也低，导致光反应速率降低，的值也低，导致光反应速率降低，同时同时RubpRubp羧化酶含量也比阳生植物的羧化酶含量也比阳生植物的低，导致暗反应速率低，故阴生植物低，导致暗反应速率低，故阴生植物的光饱和点和光补偿点均低。的光饱和点和光补偿点均低。练习1用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离体叶绿体，进行如下图所示的实验，下列叙述不正确的离体叶绿体，进行如下图所示的实验，下列叙述不正确的是的是()DA离体的叶绿体中能合成糖类离体的叶绿体中能合成糖类B碳酸氢钠所起的作
13、用是提供碳酸氢钠所起的作用是提供二氧化碳二氧化碳C烧杯中的液体改为氢氧化钠烧杯中的液体改为氢氧化钠会导致该实验无糖类产生会导致该实验无糖类产生D灯与锥形瓶之间的距离不影灯与锥形瓶之间的距离不影响光合作用的强度响光合作用的强度2.(2020天津高一期末天津高一期末)如图两曲线分别表示阳生植物和如图两曲线分别表示阳生植物和阴生植物阴生植物CO2的吸收速率随光照强度变化的情况。当光的吸收速率随光照强度变化的情况。当光照强度为照强度为C时，两植物的有机物积累速率分别为时，两植物的有机物积累速率分别为a1、b1，两植物有机物合成速率分别为两植物有机物合成速率分别为a2、b2，结果是，结果是()Aa1b1
14、；a2b2 Ba1b1；a2b2Ca1b1；a2b2 Da1b1；a2b2AA影响光合作用强度的因素影响光合作用强度的因素COCO2 2浓度浓度OA段：A点：AB段：B点:C点：应用：应用：正其行，通其风；温室中适当增加CO2浓度。(施用有机肥可以提高CO2浓度)B BACO光光合合速速率率COCO2 2浓度浓度CO2浓度太低，无法进行光合作用开始进行光合作用，光合作用启动点随CO2浓度的升高，光合速率也加快CO2饱和点光合作用最大值，达到饱和CO2饱和点:植物达到光合作用最大值所需要的最小CO2浓度。COCO2 2浓度浓度P PACCOCO2 2饱和点饱和点OCOCO2 2吸吸收量收量COC
15、O2 2浓度浓度BCOCO2 2补偿点补偿点COCO2 2释释放量放量A点之后点之后CO2释放量减少，说明植释放量减少，说明植物在吸收物在吸收CO2，植物开始进行光，植物开始进行光合作用。合作用。B点点CO2释放量和释放量和CO2吸收量为吸收量为0，说明植物光合速率等于呼吸速率。说明植物光合速率等于呼吸速率。限制因素：限制因素：外因：外因：光照强度、温度、水、矿质光照强度、温度、水、矿质元素等元素等内因：内因：酶的活性和含量、色素含量酶的活性和含量、色素含量C点点:植物光合作用达到最大值时植物光合作用达到最大值时所对应的最小所对应的最小CO2 浓度。浓度。o oa a：b bc c：c cd
16、d：d de e：e ef f：b b、f f点：点：f f点：点：h ho o：2 28 81212161620202424O时间时间COCO2 2的吸收速率的吸收速率/mgh/mgh-1-16 6242418183030-12-123636a ad dc ce ef fh hb b夜间温度低，呼吸速率减慢夜间温度低，呼吸速率减慢o oo o傍晚温度降低，呼吸速率减慢傍晚温度降低，呼吸速率减慢光照增强，光合速率明显加快光照增强，光合速率明显加快光照减弱，光合速率明显变慢光照减弱，光合速率明显变慢光补偿点，光合速率光补偿点，光合速率=呼吸速率呼吸速率植物植物2424小时中小时中COCO2 2的
17、释放量的释放量g g温度高，部分气孔关闭，光合速率减慢温度高，部分气孔关闭，光合速率减慢温度降低，气孔打开，光合速率增加温度降低，气孔打开，光合速率增加积累有机物最多的点积累有机物最多的点a点：温度降低，点：温度降低，减弱，减弱，CO2释放释放减少。减少。b点：开始进行点：开始进行 。bc段：光合作用段：光合作用 细胞呼吸。细胞呼吸。c点：光合作用点：光合作用 细胞呼吸。细胞呼吸。ce段：光合作用段：光合作用 细胞呼吸。细胞呼吸。练一练练一练d点：点：过高，部分或全部气孔过高，部分或全部气孔关闭，出现关闭，出现“午休现象午休现象”。e点：光合作用点：光合作用 细胞呼吸。细胞呼吸。ef段：光合作
18、用段：光合作用 细胞呼吸。细胞呼吸。fg段：停止段：停止 ，只进行，只进行 。呼吸呼吸光合作用光合作用小于小于等于等于大于大于温度温度等于等于小于小于光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用2 2、下图表示夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光、下图表示夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光合作用强度变化曲线。下列对此图描述错误的是合作用强度变化曲线。下列对此图描述错误的是()AAB段光合作用强度变化的主要段光合作用强度变化的主要原因是光照强度原因是光照强度BBC段光合作用强度下降是因为段光合作用强度下降是因为气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，暗反应速率下降暗反应速率下降CDE段光合作用
19、强度变化的主要段光合作用强度变化的主要原因是温度原因是温度D从图中可以推断限制光合作用的从图中可以推断限制光合作用的因素有光照强度、温度和因素有光照强度、温度和CO2浓度浓度CAC段：段：BC段：段：CD段：段：开始有了光合作用，吸收了呼吸释放的开始有了光合作用，吸收了呼吸释放的部分部分CO2，但但光合作用强光合作用强度小于细胞呼吸强度度小于细胞呼吸强度；D点：点：没有光照，只有细胞呼吸释放没有光照，只有细胞呼吸释放CO2温度较低，呼吸释放温度较低，呼吸释放CO2速率较小速率较小光合速率等于呼吸速率光合速率等于呼吸速率DH段：段：FG段：段：H点：点：光合速率等于呼吸速率光合速率等于呼吸速率I
20、点：点：光合速率大于呼吸速率，积累有机物光合速率大于呼吸速率，积累有机物午休现象午休现象CO2浓度大小跟浓度大小跟A点相比减小，点相比减小，减少的减少的COCO2 2转化成有机物积累在植物转化成有机物积累在植物体内。体内。说明有有机物的积累说明有有机物的积累HIHI段段：光照继续减弱，光照继续减弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度，光合作用强度小于细胞呼吸强度，直至光合作用直至光合作用完全停止完全停止；1.AD段玻璃罩内段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是浓度增加的原因是_；2.DH段玻璃罩内段玻璃罩内CO2浓度下降的原因是浓度下降的原因是_；3.HI段玻璃罩内段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是浓度增加
21、的原因是_；4.光合速率等于呼吸速率的点是光合速率等于呼吸速率的点是_；5.经过一昼夜的时间，该植物是否生长？经过一昼夜的时间，该植物是否生长？_。判断的依据是。判断的依据是_。思考思考光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率光合速率呼吸速率D、H是是I和和A点相比，玻璃罩内点相比，玻璃罩内CO2浓度减少，减少的浓度减少，减少的CO2转化成有机物积累在转化成有机物积累在植物体内。植物体内。巩固练习：如图是巩固练习：如图是密闭玻璃罩密闭玻璃罩内的植物内的植物一天中一天中光合速率的变化曲线图。光合速率的变化曲线图。v温度是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的
22、。温度是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的。v植物体内的光合作用相关的酶最适温度植物体内的光合作用相关的酶最适温度在在4050之间。之间。温度温度矿物质元素矿质元素光合速率BA说明说明:OA：随矿质元素含量(N、P、K等)的增加，光合速率也加快。AB：矿质元素含量过高，根细胞很难吸水，甚至失水，光合速率也会下降，甚至停止。应用：合理施肥；收多收少在于肥补充：缺少N，就会影响叶绿素、酶、ATP以及膜成分的合成；缺少P，就会影响 ATP、NADPH和膜的合成；缺乏Mg，就会影响叶绿素的合成。水说明:OA：自由水太少，细胞代谢气极微弱AB：随着自由水含量的增加，细胞代谢开始加快，光合速率也随之加快
23、。BC：水太多，影响了细胞的呼吸作用，代谢速率会下降。应用：有收无收在于水水光合速率ACBv水是光合作用中光反应所必需的；但水过多时，影水是光合作用中光反应所必需的；但水过多时，影响细胞呼吸作用，能量减少，细胞吸收的离子等减少，响细胞呼吸作用，能量减少，细胞吸收的离子等减少，光合作用减慢。光合作用减慢。叶龄说明:OA：幼叶阶段。随幼叶的不断生长，叶面积增大，叶绿体增多，叶绿素含量增加，光合速率增加。AB：壮叶阶段。叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率稳定。BC：老叶阶段。随叶龄的增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。应用：适时摘除老叶、黄叶，有利于有机物的积累。叶龄光合速率CBA
24、多因素曲线分析甲甲乙乙(1)(1)甲图中的自变量为甲图中的自变量为_，OPOP段影响光合速率的因素是段影响光合速率的因素是_，PQPQ段影响光合速率的因素是段影响光合速率的因素是_，Q Q点之后影响光合点之后影响光合速率的因素是速率的因素是_；(2)(2)乙图中的自变量为乙图中的自变量为_，OP OP段影响光合速率的因素是段影响光合速率的因素是_，PQPQ段影响光合速率的因素是段影响光合速率的因素是_，Q Q点之后影响光点之后影响光合速率的因素是合速率的因素是_；光照强度、温度光照强度、温度光照强度光照强度光照强度、温度光照强度、温度温度温度光照强度、光照强度、COCO2 2浓度浓度光照强度光
25、照强度光照强度、光照强度、COCO2 2浓度浓度COCO2 2浓度浓度1、(2020天津高一期末天津高一期末)如图曲线中，有如图曲线中，有M、N、O、Q四个点，对它们含义四个点，对它们含义的叙述中不正确的是的叙述中不正确的是()AM点时植物不进行光合作用，只点时植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸进行细胞呼吸BO点时光合速率与呼吸速率相等点时光合速率与呼吸速率相等CN点时植物细胞呼吸强度大于光点时植物细胞呼吸强度大于光合作用强度合作用强度DQ点时温度是影响光合速率的主点时温度是影响光合速率的主要因素要因素 D5下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是()A甲图中甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量B乙图中乙图中c点与点与d点相比，相同时间内叶肉细胞中点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的消耗量多的消耗量多C图中图中M、N、P点的限制因素分别是点的限制因素分别是CO2浓度、温度和光照强度浓度、温度和光照强度D丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变A
