1、第4节 光合作用和能量转化 （第三课时）光合作用原理的应用植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。（也可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量也可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。）来定量地表示。）光合作用强度：（一般用光合速率表示）光合作用强度：（一般用光合速率表示）一、光合作用强度光照强度：光照强度：指光照的强弱指光照的强弱，以单位面积上所接受可见光的能量，简称照度。，以单位面积上所接受可见光的能量，简称照度。二、探究环境因素对光合作用的影响 叶片含有空气，上浮叶片含有空气，上浮 叶片_。抽气产生产生O2充满细胞
2、间隙，叶片充满细胞间隙，叶片 。光合作用下沉上浮二、探究环境因素对光合作用的影响实验原理:通过抽动活塞的方式降低注射器内气压,使常压下隐匿于叶圆片中的气泡变大,最后逃逸出来,而留下的空隙就会被水所占据,从而达到排除叶肉细胞间隙中空气的目的。在水环境中,由于叶片光合作用产生的氧气可附着在叶肉细胞的间隙或叶片的表面,使叶片的密度降低,造成叶片上浮。因此,可以通过比较不同光照条件下同一时间段内小圆形叶片浮起的数量,以此来判断叶片进行光合作用的强度。自变量：光照强弱因变量：光合作用强度检测方法相同时间小圆形叶片浮起的数量单位时间内叶片上浮数量控制方法相同瓦数，不同距离不同瓦数，相同距离注射器的作用：实
3、验材料：圆形小叶片（菠菜、吊兰等绿叶）排出圆形小叶片中的气体二、探究环境因素对光合作用的影响探究探究光照强度光照强度对光合作用的影响对光合作用的影响无关变量：相同且适宜方法步骤：（1）打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（2）将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出探究光照强度对光合作用的影响（3）将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底。（4）取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%2%的NaHCO3溶液）方法步骤：探究光照强度对光合作用的影响123多多较多较多较较少少探究光照强度对光合作用的影响（6）实验结果：实验结果：同一时间叶片浮起数量同一时
4、间叶片浮起数量（5）设置三种光照强度（以灯到烧杯底部的距离区分）。强中弱5）分别向）分别向3只小烧杯中只小烧杯中各放入各放入10片片小圆形叶片，然后分别对这小圆形叶片，然后分别对这3个实个实验装置进行验装置进行强、中、弱三种光照强、中、弱三种光照(3盏盏40W台灯分别向台灯分别向3个实验装置照个实验装置照射，光照强弱可通过调节射，光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定台灯与实验装置间的距离来决定)。光源会产生光源会产生热量热量，导致，导致温度不同，所以为了温度不同，所以为了保证单保证单一变量一变量，应该加一个，应该加一个盛水玻盛水玻璃柱璃柱，排除温度对实验结果排除温度对实验结果的影响的
5、影响。方法步骤：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作 用强度也不断增强。用强度也不断增强。（7）实验结论：实验结果：实验结果：探究光照强度对光合作用的影响三、影响光合作用强度的因素建立模型建立模型 探究探究CO2和和O2的变化情况（的变化情况（相对数量关系相对数量关系）三、影响光合作用强度的因素条件：条件：_条件：条件：_条件：条件：_条件：条件：_条件：条件：_ABCDO2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2O2CO2三、影响光合作用强度的因素E 在光照条件下，人们测得的CO2吸收量是植物从外界环境吸收的CO2总量
6、，叫表观光合速率。真正光合速率是指植物在光照条件下，植物从外界环境中吸收的CO2的量，增加呼吸作用释放的CO2的量，即植物实际所同化的CO2的量。表观光合速率+呼吸速率=真正光合速率表观光合速率表观光合速率（净光合速率净光合速率）真正光合速率真正光合速率外部因素外部因素1：光照：光照光照强度光照强度CO2吸收量吸收量CO2释放量释放量ABCA点：只呼吸不光合点：只呼吸不光合光补光补偿点偿点光饱光饱和点和点OcbO2CO2AB段：呼吸光合段：呼吸光合B点：点：BC段：光合呼吸段：光合呼吸呼吸光合呼吸光合三、影响光合作用强度的因素COCO2 2吸吸收收量量0光照强度光照强度黑暗中呼吸释放的黑暗中呼
7、吸释放的COCO2 2量量光饱和点光饱和点净光合作用净光合作用总光合作用总光合作用1.1.光照的影响：光照强度、光质不同、日变化光照的影响：光照强度、光质不同、日变化光合速率光合速率=呼吸速率呼吸速率光补偿点光补偿点三、影响光合作用强度的因素外部因素外部因素1：光照：光照光照强度CO2吸收量CO2释放量ABCOcb呼吸速率呼吸速率净光合速率净光合速率总光合速率总光合速率O2的释放量的释放量CO2的吸收量的吸收量有机物的积累、增加量有机物的积累、增加量O2产生、制造量产生、制造量CO2固定、同化、消耗量固定、同化、消耗量有机物制造、产生、合成量有机物制造、产生、合成量O2消耗量消耗量CO2产生产
8、生量量有机物消耗量有机物消耗量（表观光合速率）（表观光合速率）三、影响光合作用强度的因素呼吸速率呼吸速率净净光光合合速速率率总总光光合合速速率率光照强度光照强度CO2吸收量CO2释放量ABCOcb呼吸速率呼吸速率净光合速率净光合速率总光合速率总光合速率有机物制造量有机物制造量=有机物积累量有机物积累量+呼吸有机物消耗量呼吸有机物消耗量总光合速率总光合速率=净光合速率净光合速率+呼吸速率呼吸速率O2产生量产生量=O2释放量释放量+呼吸呼吸O2消耗量消耗量CO2固定量固定量=CO2吸收量吸收量+呼吸呼吸CO2产生量产生量外部因素外部因素1：光照：光照三、影响光合作用强度的因素应用 阴雨天，温室大棚
9、中适当提高光照强度；还可以适当延长光照时间 增加光合作用面积，合理密植。如阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低，间作套种时应注意农作物的种类搭配，从而合理利用光能。三、影响光合作用强度的因素1.1.适当提高光照强度适当提高光照强度2.2.延长光合作用时间延长光合作用时间3.3.合理密植合理密植增加光合作用面积增加光合作用面积4.4.间作套种间作套种5.5.温室大棚温室大棚使用无色透明玻璃使用无色透明玻璃6.6.补光补光-红光和蓝紫光红光和蓝紫光光合作用原理的运用1.1.光照的影响：光照强度、光质不同、日变化光照的影响：光照强度、光质不同、日变化外部因素外部因素2：CO2浓度浓度CO2吸收量CO2
10、释放量CO2浓度ABCODbcdCO2启动点启动点CO2饱和点饱和点CO2补偿点补偿点净光合速率净光合速率总光合速率总光合速率三、影响光合作用强度的因素进行光合作用所需最低CO2浓度应用应用大田中增加空气流动，以增加二氧化碳浓度，如大田中增加空气流动，以增加二氧化碳浓度，如“正其正其行，通其风行，通其风”；施用有机肥、农家肥施用有机肥、农家肥投放干冰或二氧化碳发生器投放干冰或二氧化碳发生器外部因素外部因素2：CO2浓度浓度给某植物给某植物12小时光照，小时光照，12小时黑暗处理，求一昼夜植物小时黑暗处理，求一昼夜植物对对CO2的吸收量。的吸收量。1）V（CO2吸收）吸收）=a mg/h V（呼
11、吸）（呼吸）=b mg/h 12（a+b）-24b=12a 12b2）V（CO2同化）同化）=c mg/h V（呼吸）（呼吸）=b mg/h 12c 24b三、影响光合作用强度的因素外部因素外部因素3：温度：温度温度光合速率一定范围内，光合速率随温度升高而升高一定范围内，光合速率随温度升高而升高超过最适温度，光合速超过最适温度，光合速率随温度升高而下降率随温度升高而下降三、影响光合作用强度的因素应用应用 白天将温度调到光合作用的最适温度，以提高光合作用白天将温度调到光合作用的最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温度，降低酶的活性，以降低细胞呼吸强强度；晚上适当降低温度，降低酶的活性，以降
12、低细胞呼吸强度，保证有机物的累积。度，保证有机物的累积。外部因素外部因素4：水：水C点：点：时间光合作用强度O 7 10 12 14 18ABCDE温度过高，为减少蒸腾作用，温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，气孔关闭，CO2供应不足供应不足，光合，光合速率下降，出现速率下降，出现“午休午休”现象现象光合呼吸光合呼吸B、C、D三点，哪一点淀粉含量最多？（D点）点）盛夏盛夏（教材（教材P106 二、拓展题）二、拓展题）三、影响光合作用强度的因素外部因素外部因素5：矿质元素：矿质元素N：光合酶、蛋白质及光合酶、蛋白质及NADPH和和ATP、核酸、叶绿素中核酸、叶绿素中P：NADPH和和ATP、核酸
13、、磷脂（类囊、核酸、磷脂（类囊体体膜膜）的重要组分；）的重要组分；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Mg：叶绿素叶绿素的重要组分的重要组分三、影响光合作用强度的因素矿质元素浓度光合作用强度AB矿质元素启动点矿质元素启动点表示植物进行光合作用所需矿质元素的最低浓度表示植物进行光合作用所需矿质元素的最低浓度矿质元素饱和点矿质元素饱和点应用应用 合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，加快光合合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，加快光合作用速率，施加有机肥，被微生物分解利用后即可补充二氧化作用速率，施加有机肥，被微生物分解利用后即可补充二氧化碳，又可提供各种矿质元素。碳，又
14、可提供各种矿质元素。内部因素内部因素1：植物种类：植物种类各种植物的光合速率变化各种植物的光合速率变化光合速率光合速率光照强度光照强度阴生苔藓阴生苔藓阴生草木阴生草木阳生草木阳生草木小麦小麦玉米玉米高粱高粱O阳生植物：阳生植物：在在较强光照较强光照环境中生长发育健壮，环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。长发育不良的植物。阴生植物：阴生植物：在在较弱的光较弱的光照照条件下能够生长良好条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。的植物叫阴生植物。三、影响光合作用强度的因素内部因素内部因素2：叶龄：叶龄光光合合作作用用强强度度叶龄叶龄幼幼成熟老老在一定范围内在一定范
15、围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体，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不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加OABC农作物、果树管理后农作物、果树管理后期期适当摘除老叶、残适当摘除老叶、残叶叶保证植物及时换新保证植物及时换新叶，同时可降低其呼叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物吸作用消耗有机物三、影响光合作用强度的因素内部因素内部因素3：叶面积指数：叶面积指数物物质质量量叶面积指数叶面积指数单位土地面积上，植物的总叶面积单位土地面积上，植物的总叶面积在一定的范围内在一定的范围内，随叶面，随叶面积不断增大，光合作用强积
16、不断增大，光合作用强度不断增加，度不断增加，超过一定范超过一定范围后围后，光合作用强度不再，光合作用强度不再增加。当叶面积增加到一增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用加强，定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。净光合产量反而下降。总光合量总光合量净光合量净光合量ABC呼吸量呼吸量适当修苗，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长，封行过早。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，可通过温室栽培植物时，可通过合理密植合理密植来增加光合作用面积来增加光合作用面积三、影响光合作用强度的因素应用应用 适当间苗、修剪，合理施肥，浇水，避免枝叶徒长；适当间苗、修剪，合理施肥，浇水，
17、避免枝叶徒长；合理密植。合理密植。光照下光照下CO2的吸收量的吸收量黑暗中黑暗中CO2的释放量的释放量曲线曲线c：净光合速率：净光合速率曲线曲线d：呼吸速率：呼吸速率E点：点：净光合速率等于呼吸速率净光合速率等于呼吸速率总光合速率是静光合速率的总光合速率是静光合速率的2倍倍曲线曲线a、b的差值：的差值：净光合作用强度净光合作用强度光合作用强度光合作用强度=呼吸作用强度呼吸作用强度D点：点：净光合作用强度为净光合作用强度为0三、影响光合作用强度的因素光合作用强度的多因素影响光合作用强度的多因素影响限制光合速率的因素为限制光合速率的因素为横坐标所示的因素横坐标所示的因素，随该，随该因素的不断加强，
18、光合速率不断提高因素的不断加强，光合速率不断提高P点之前：点之前：Q点：点：横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影响因素为响因素为坐标图中所标示出的其他因素坐标图中所标示出的其他因素三、影响光合作用强度的因素环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法环境因素骤变对光合作用相关物质含量变化的分析方法光光合合作作用用强强度度光照强度光照强度O高高CO2低低CO2abcdb与与a相比，胞内相比，胞内_多，多，_少少d与与c相比，胞内相比，胞内_多，多，_少少C5C5C3C3三、影响光合作用强度的因素光合作用强度光合作用强度指植物在单位时间内通过
19、光合作用制造糖类的数量指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量光合作用效率光合作用效率指绿色植物通过光合作用制造的指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量有机物中所含有的能量与光合作用与光合作用所所吸收光能吸收光能的比值的比值光能利用率光能利用率指单位土地面积上，农作物通过指单位土地面积上，农作物通过光合作用产生的有机物中的能量光合作用产生的有机物中的能量与与这块土地所这块土地所接受太阳能接受太阳能的比值的比值四、光合作用的应用花生与玉米花生与玉米间作间作在一块地上，在一块地上，同时期同时期按一定行数按一定行数的比例的比例间隔种植间隔种植两种以上的作物。两种以上的作物。应用：应用：
20、在一种作物生长的后期，种在一种作物生长的后期，种上另一种作物，其共同生长上另一种作物，其共同生长的时间短。的时间短。1 6 12套种套种四、光合作用的应用晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。分析各点含义及成因：光合作用强度=呼吸作用强度下午6时左右，光合作用强度=呼吸作用强度温度低，呼吸作用很弱b开始进行光合作用光合作用强度呼吸作用强度光合作用强度呼吸作用强度只进行呼吸作用c点：e点：a点：b点：bc段：ce段：ef段：fg段：晴朗夏季的某绿色植物光合作用一昼夜中CO2吸收量和释放量变化曲线图。分析各点含义及成因：有机物总量变化：在c点之前在逐渐减少；ce段逐渐
21、增加，e点一天中有机物积累量最多的点；e点之后有机物总量又逐渐减少。“光合午休”现象温度过高，大量气孔关闭，CO2无法进入叶肉组织，光合作用暗反应受到限制。d点：夏季的一昼夜中夏季的一昼夜中密闭密闭环境下环境下COCO2 2浓度随时间变化的曲线分析浓度随时间变化的曲线分析A点：B点：C点：D点：FG段：H点：无光，只有呼吸作用低温，呼吸减弱有光，开始有光合作用光合=呼吸 午休现象光合=呼吸积累有机物情况：AD D：光合：光合呼吸，有机物积累HI：光合呼吸，有机物积累，植物生长异养生物异养生物(人、动物、真菌、大部分细菌人、动物、真菌、大部分细菌)营营养养类类型型自养生物自养生物光能自养生物光能
22、自养生物(绿色植物绿色植物)化能自养生物化能自养生物利用环境中利用环境中现成的有机物现成的有机物来维持生命活动。来维持生命活动。五、化能合成1、定义：少数种类的细菌，利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。2、举例：硝化细菌2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量能量2HNO2+O2 2HNO3+能量能量 化学能化学能COCO2 2+H+H2 2O O(CH(CH2 2O)+OO)+O2 2二、化能合成作用新陈代谢新陈代谢同化作用光能自养6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能叶绿体（光合作用）化能自养（化能合成作用）NH3HNO2+能量能量HNO3+能量
23、能量CO2+H2O（CH2O）能量能量自养型异养型寄生、腐生、捕食寄生、腐生、捕食四、化能合成新陈代谢类型新陈代谢类型1）自养）自养 需氧需氧大多数植物，大多数植物，蓝细菌蓝细菌（产氧光合），（产氧光合），硝化细菌、硝化细菌、硫细菌、铁细菌硫细菌、铁细菌2）自养）自养 厌氧厌氧绿硫细菌、红硫细菌绿硫细菌、红硫细菌（不产氧光合）（不产氧光合）3）异养）异养 需氧需氧大多数细菌，大多数细菌，大多数动物大多数动物，菟丝子菟丝子4）异养）异养 厌氧厌氧乳酸杆菌、破伤风杆菌、产甲烷杆菌，乳酸杆菌、破伤风杆菌、产甲烷杆菌，蛔虫蛔虫5）异养）异养 兼性厌氧兼性厌氧酵母菌酵母菌四、化能合成总结：可以把无机物合
24、成有机物的生物包括总结：可以把无机物合成有机物的生物包括绿色植物、化能合成细菌、光合细菌绿色植物、化能合成细菌、光合细菌1、光合速率的测定方法、光合速率的测定方法液滴移动液滴移动将装置置于光照充足，将装置置于光照充足，温度适宜的环境中温度适宜的环境中保证了容器内保证了容器内CO2浓度的恒定浓度的恒定，满足了绿色植物光合作用的需求。满足了绿色植物光合作用的需求。细胞呼吸会不会改变瓶内压强？细胞呼吸会不会改变瓶内压强？不会不会测定的是总光合还是净光合？测定的是总光合还是净光合？净光合净光合液滴右移代表？液滴右移代表？净光合大于净光合大于0五、光合速率的测定2、光合速率的测定方法、光合速率的测定方法
25、黑白瓶黑白瓶法法从某一水层取样，装入从某一水层取样，装入若干个若干个等体积黑瓶和等体积黑瓶和白瓶中，并分别测得初始溶氧量；把黑白瓶白瓶中，并分别测得初始溶氧量；把黑白瓶悬挂于悬挂于水深处水深处。一段时间后，分别测出黑、。一段时间后，分别测出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。白瓶的溶氧量并算出平均值。五、光合速率的测定2、光合速率的测定方法、光合速率的测定方法黑白瓶黑白瓶法法黑瓶不透光，只进行呼吸作用黑瓶不透光，只进行呼吸作用白瓶透光，可以进行光合作用和呼吸作用。白瓶透光，可以进行光合作用和呼吸作用。呼吸作用量呼吸作用量=初始溶氧量初始溶氧量 黑瓶溶氧量黑瓶溶氧量净光合作用量净光合作用量=白瓶溶氧量
26、白瓶溶氧量 初始溶氧量初始溶氧量总光合作用量总光合作用量=净光合作用量净光合作用量+呼吸作用量呼吸作用量=白瓶溶氧量白瓶溶氧量-黑瓶溶氧量黑瓶溶氧量五、光合速率的测定小结光合作用与能量转化光合作用光合作用应用概念反应式探究历程影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素 硝化细菌光合作用原理过程光反应：类囊体薄膜暗反应：叶绿体基质化能合成作用CO2 +H2O （CH2O)+O2即时训练（课本106页）1、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。分析曲线图并回答：（1）710时的光合作用强度不断增强原因：（2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因：（3）1417时的光合作用
27、强度不断减弱原因：随着光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。光照强度不断增强，光合作用强度不断增强。此时温度很高，植物蒸腾作用很强，从而使气孔关闭，二氧化碳供应减少，光合作用强度明显减弱。ABDCE时间光合作用速率6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18即时训练2、在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是（）A.红光，ATP下降 B.红光，未被还原的C3上升C.绿光，NADPH下降 D.绿光，C5上升C即时训练3、图示适宜条件下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率
28、与CO2 浓度的关系，下列说法正确的是（）A.CO2浓度大于 a 时，甲才能进行光合作用 B.适当增加光照强度，a 点将左移C.CO2浓度为 b 时，甲、乙总光合作用强度相等 D.甲植物体内 H 的含量在CO2浓度为 b 时比在 a 时高B 真正的光合作用速率=净光合速率+呼吸速率a表示甲的净光合速率=呼吸速率b表示乙净光合速率=呼吸速率净光合速率相等适当增加光强度可以在更低浓度二氧化碳下实现实现光合作用4、下图为植物细胞代谢的部分过程简图，为相关生理过程。下列叙述错误的是()A若植物缺镁，则首先会受到显著影响的是B的进行与密切相关C蓝藻细胞中发生在叶绿体基质中D叶肉细胞中O2的产生量小于中O
29、2的吸收量，则该细胞内有机物的总量将减少C即时训练 练习与应用练习与应用二、1.（1）光照强度逐渐增大（2）温度过高，为减少植物的蒸腾作用，气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制（3）光照强度不断减弱（4）光照强度、温度（5）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2.CO2和H2O逐渐被植物吸收，用于合成糖类，因此水分和二氧化碳可能成为限制因素 复习与提高复习与提高2.(1)随着CO浓度的增加，作物的光合作用速率随之提高。因为CO,参与光合作用暗反应，在光照充足的情况下，CO,增加，其单位时间内与五碳化合物结合形成的三碳化合物也会增加，形成的葡萄糖也增加，故光合作用速率增加。(2)NADPH和ATP的供应限制;固定CO,的酶活性不够高、C;的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等，都是制约因素。所以单纯增加CO,，不能使反应速率倍增。(3)可能成立，若植物长期处于CO,倍增下，降低了固定CO,的酶含量或者活性，当恢复到大气CO,浓度后，已经降低的固定CO,的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度CO,的优势因此会表现出比大气CO,浓度下更低的光合速率。
