細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第5章第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化本節(jié)聚焦捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用的原理光合作用原理的應(yīng)用

你參觀(guān)或聽(tīng)說(shuō)過(guò)植物工廠(chǎng)嗎？植物工廠(chǎng)在人工精密控制光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度和營(yíng)養(yǎng)液成分等條件下，生產(chǎn)蔬菜和其他植物。有的植物工廠(chǎng)完全依靠LED燈等人工光源，其中常見(jiàn)的是紅色、藍(lán)色和白色的光源。1、靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？2、為什么要控制二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液成分和溫度等條件？用人工光源可以避免由于自然環(huán)境中光照強(qiáng)度不足導(dǎo)致的減產(chǎn)。同時(shí)，人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可以調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)的情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使蔬菜產(chǎn)量達(dá)到最大。二氧化碳濃度、營(yíng)養(yǎng)液成分和溫度是影響植物生長(zhǎng)的重要外部條件，因此要進(jìn)行控制，以便讓植物達(dá)到最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)。問(wèn)題探討討論線(xiàn)粒體葉綠體與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的細(xì)胞器有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能ATP中活躍的化學(xué)能熱能細(xì)胞呼吸光能有機(jī)物中的化學(xué)能光合作用光合作用是唯一能夠捕獲光能和轉(zhuǎn)化光能的途徑。綠色植物通過(guò)光合色素捕獲光能。無(wú)光合色素的植物因無(wú)法制造有機(jī)物而無(wú)法生存，如：玉米的白化苗。本節(jié)聚焦捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用的原理光合作用原理的應(yīng)用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化思考1：提取色素要注意什么？（1）破碎細(xì)胞及葉綠體，使色素充分釋放。（2）保證色素的結(jié)構(gòu)和活性不被破壞。（3）使色素溶解于試劑中。思考2：用什么方法可以獲得綠葉中的色素呢？思考3：綠葉中的色素是一種還是多種呢？一、綠葉中色素的提取和分離（1）提取：色素能溶解在有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇中（2）分離：—紙層析法。

綠葉中的色素都能溶解在層析液

中。不同色素在層析液中的溶解度不同：溶解度高的隨

層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。（1）進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離（2）探究綠葉中色素的種類(lèi)實(shí)驗(yàn)原理：目的要求：材料用具：新鮮的綠葉（如菠菜葉）、定性濾紙等、無(wú)水乙醇、層析液、二氧化硅、碳酸鈣等（體積分?jǐn)?shù)95%乙醇+無(wú)水碳酸鈉）一、綠葉中色素的提取和分離1.提取綠葉中的色素注意：加少許的二氧化硅和碳酸鈣、10mL無(wú)水乙醇，

進(jìn)行迅速、充分地研磨。注意：將研磨液進(jìn)行過(guò)濾，用單層尼龍布過(guò)濾。一、綠葉中色素的提取和分離防止無(wú)水乙醇的揮發(fā)二氧化硅幫助磨碎葉片碳酸鈣防止色素被破壞①制備濾紙條避免層析液在邊緣擴(kuò)散過(guò)快（邊緣效應(yīng)），使其同步到達(dá)細(xì)線(xiàn)1cm鉛筆線(xiàn)剪去兩角干燥的定性濾紙一、綠葉中色素的提取和分離2.分離綠葉中的色素（1）將濾紙剪成能放入試管或燒杯中的濾紙條（2）在濾紙條一端剪去兩角（3）在距去角一端1cm處用鉛筆畫(huà)一條細(xì)的橫線(xiàn)②畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)細(xì)而齊；重復(fù)畫(huà)兩三次(每次干了之后再畫(huà))一、綠葉中色素的提取和分離2.分離綠葉中的色素要求：將濾液倒入培養(yǎng)皿，用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線(xiàn)均勻畫(huà)出一條細(xì)線(xiàn)。等濾液干后再畫(huà)一到兩次。③分離濾液中的色素不能讓濾紙條上的濾液細(xì)線(xiàn)觸及層析液一、綠葉中色素的提取和分離2.分離綠葉中的色素注意：實(shí)驗(yàn)結(jié)果一、綠葉中色素的提取和分離*色素的寬窄可以表示色素的含量！！胡蘿卜素葉黃素葉綠素a葉綠素b擴(kuò)散速度最快含量多葉綠素類(lèi)胡蘿卜素（含量約3/4）（含量約1/4）葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）綠葉中的色素思考討論如果在圓形濾紙的中央點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)葉綠體的色素進(jìn)行層析，會(huì)看到什么現(xiàn)象？會(huì)出現(xiàn)四個(gè)同心圓的色素帶，從外往里依次為：胡蘿卜素（橙黃）、葉黃素（黃）、葉綠素a（藍(lán)綠）、葉綠素b（黃綠）（1）濾紙條上色素帶顏色過(guò)淺的原因分析①選材不當(dāng)，未選擇新鮮綠葉或稱(chēng)取的新鮮綠葉量過(guò)少，色素含量少②一次加入大量的無(wú)水乙醇，導(dǎo)致提取液濃度太低(正確做法:分次加入少量無(wú)水乙醇提取色素)③未加碳酸鈣或加入的過(guò)少，色素分子（主要是葉綠素）部分破壞④未加二氧化硅或研磨不充分，色素未能充分提取出來(lái)（2）濾紙條色素帶重疊：濾液細(xì)線(xiàn)畫(huà)得過(guò)粗⑤劃濾液細(xì)線(xiàn)的次數(shù)太少，濾紙條上的色素含量少⑥層析時(shí)，部分濾液細(xì)線(xiàn)已觸及層析液,但時(shí)間不長(zhǎng)3.異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析一、綠葉中色素的提取和分離（3）濾紙條看不見(jiàn)色素帶①忘記畫(huà)濾液細(xì)線(xiàn)②濾液細(xì)線(xiàn)接觸層析液，且時(shí)間較長(zhǎng)，色素全部溶解到層析液中××(1)提取色素時(shí)加碳酸鈣的目的是使研磨更充分()×(2)綠葉中含量越多的色素，其在濾紙條上擴(kuò)散的越快()(3)

葉綠素a和葉綠素b只吸收紅光和藍(lán)紫光()隨堂檢測(cè)

陽(yáng)光是由不同波長(zhǎng)的光組合成的復(fù)合光，在穿過(guò)三棱鏡時(shí)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)分散開(kāi)，形成不同顏色的光帶，稱(chēng)為光譜。光合作用與能量轉(zhuǎn)化(共80張PPT)二、捕獲光能的色素1.光譜光合作用與能量轉(zhuǎn)化(共80張PPT)二、捕獲光能的色素葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光，類(lèi)胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光紅光藍(lán)紫光2.色素的吸收光譜光合作用與能量轉(zhuǎn)化(共80張PPT)二、捕獲光能的色素吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化光能3.色素的功能4.影響葉綠素合成的因素為什么植物春夏葉子翠綠？而深秋則葉片金黃呢？思考討論由于葉綠素的含量大大超過(guò)類(lèi)胡蘿卜素，而使類(lèi)胡羅卜素的顏色被掩蓋，只顯示出葉綠素的綠色。低溫使葉綠素大量破壞，而使類(lèi)胡蘿卜素的顏色顯示出來(lái)。光葉綠體反射光透過(guò)光吸收光類(lèi)囊體薄膜上類(lèi)囊體薄膜和基質(zhì)色素分布：酶分布：1g菠菜葉片中的類(lèi)囊體總面積竟有60m2左右。類(lèi)囊體堆疊形成基粒，極大地?cái)U(kuò)展了受光面積葉綠體除吸收光能外，還有什么功能呢？色素酶三、

葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1.形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形2.結(jié)構(gòu)：外表：雙層膜內(nèi)部基質(zhì)基粒：由類(lèi)囊體堆疊而成【思考·討論】探究葉綠體的功能(P100)需氧細(xì)菌集中分布在葉綠體被光束照射到的部位需氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)1葉綠體釋放氧氣討論1恩格爾曼此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是？討論2在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有何巧妙之處？設(shè)計(jì)：

選材：水綿：葉綠體螺旋帶狀，易觀(guān)察。

好氧細(xì)菌：可確定氧氣產(chǎn)生部位。無(wú)空氣的黑暗環(huán)境：排除氧氣和光的干擾。形成對(duì)照：有/無(wú)光；局部/完全恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)2用透過(guò)三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧型細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。討論3為何細(xì)菌集中在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域？光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光討論4綜上所述，你認(rèn)為葉綠體有何功能？吸收光能用于光合作用放氧（P101）小結(jié)類(lèi)囊體薄膜上--色素分子類(lèi)囊體膜和葉綠體基質(zhì)-酶（葉綠體捕獲光能，光合作用的基礎(chǔ)。）【思考·討論】探究葉綠體的功能(P100)好氧細(xì)菌水綿好氧細(xì)菌資料2在類(lèi)囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，含有多種進(jìn)行光合作用所必需的酶。光合作用的場(chǎng)所是葉綠體葉綠體能吸收光能用于光合作用釋放氧氣恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)（如有機(jī)物的合成部位在葉綠體）不能說(shuō)明說(shuō)明說(shuō)明1954年科學(xué)家才確認(rèn)光合作用全過(guò)程均發(fā)生在葉綠體【思考·討論】探究葉綠體的功能(P100)3.功能：進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，并能吸收特定波長(zhǎng)的光。4.結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：

在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面（類(lèi)囊體膜）上，分布著許多吸收光能的色素分子。

在類(lèi)囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。三、

葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用1.基于對(duì)葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確（1）葉綠體只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用(）（2）葉綠體類(lèi)囊體上有巨大膜面積，利于吸收光能(

）（3）植物綠葉之所以呈綠色，因?yàn)槿~片中葉綠體吸收了綠光(）（4）沒(méi)有葉綠體的生物無(wú)法進(jìn)行光合作用(）（5）在真核細(xì)胞內(nèi)，能進(jìn)行光合作用的色素分布在葉綠體以及液泡中(）A2.下列關(guān)于高等植物細(xì)胞內(nèi)色素的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.所有植物細(xì)胞中都含有4中色素B.有些植物細(xì)胞的液泡中也含有色素C.葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素都可以吸收光能D.植物細(xì)胞內(nèi)的光合色素主要包括葉綠素和類(lèi)胡蘿卜素兩大類(lèi)隨堂檢測(cè)小結(jié)本節(jié)聚焦捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用的原理光合作用原理的應(yīng)用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化一、光合作用的原理光合作用：綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。1.光合作用的概念2.光合作用的反應(yīng)式6CO2＋12H2O

C6H12O6＋6O2+6H2O光能葉綠體探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為，在光合作用中，CO2分子的C和O被分開(kāi)，O2被釋放，C與H2O結(jié)合成甲醛，然后甲醛分子縮合成糖。1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對(duì)植物有毒害作用，而且甲醛不能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成糖。CH2O甲醛（CH2O）碳水化合物CO2二氧化碳×O21937年，英國(guó)科學(xué)家希爾。在離體葉綠體的懸浮液中加入鐵鹽或其他氧化劑（懸浮液中有H2O,沒(méi)有CO2)，在光照下可以釋放出氧氣。像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)作希爾反應(yīng)。探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)O2H+能夠說(shuō)明。希爾反應(yīng)是將離體葉綠體置于懸浮液中完成的，懸浮液中有H2O，沒(méi)有合成糖的另一種必需原料——CO2，因此，該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解并非必須與糖的合成相關(guān)聯(lián)。暗示著希爾反應(yīng)是相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)階段。探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

討論1.

希爾的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水的光解產(chǎn)生氧氣，是否說(shuō)明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來(lái)自水？

不能說(shuō)明。希爾反應(yīng)僅說(shuō)明了離體葉綠體在適當(dāng)條件下可以發(fā)生水的光解，產(chǎn)生氧氣。該實(shí)驗(yàn)沒(méi)有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也并沒(méi)有直接觀(guān)察到氧元素的轉(zhuǎn)移。

討論2.希爾的實(shí)驗(yàn)是否說(shuō)明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？1941年，美國(guó)科學(xué)家魯賓（S.Ruben)和卡門(mén)（M.Kamen)用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來(lái)源。他們用16O的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，使它們分別變成H218O和C18O2。然后，進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：第一組給植物提供H2O和C18O2，第二組給同種植物提供H218O和CO2。在其他條件都相同的情況下，第一組釋放的氧氣都是O2,第二組釋放的都是18O2。探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)討論3.分析魯賓和卡門(mén)做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？光合作用釋放的氧氣中的氧元素全部來(lái)源于水，而并不來(lái)源于CO2。1954年，美國(guó)科學(xué)家阿爾農(nóng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)供給Pi、ADP時(shí)，會(huì)有ATP產(chǎn)生。同樣方法處理四只試管，只有1號(hào)有ATP產(chǎn)生。1957年，他發(fā)現(xiàn)這一過(guò)程總是與水的光解相伴隨。探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)討論4.嘗試用示意圖來(lái)表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系。ATPADP+Pi酶O2NADP++H+H2O光解光反應(yīng)階段類(lèi)囊體薄膜NADPH一、光合作用的原理3.光合作用的過(guò)程光合作用第一個(gè)階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行光反應(yīng)階段光、色素、酶、H2O類(lèi)囊體薄膜ADP＋Pi＋能量ATP酶②條件：①場(chǎng)所：水的光解：ATP的合成：③物質(zhì)變化：NADPH的形成：④能量轉(zhuǎn)變：（1）光反應(yīng)階段2H2O+O2光色素H+光能轉(zhuǎn)變?yōu)镹ADPH和ATP中活躍的化學(xué)能一、光合作用的原理3.光合作用的過(guò)程N(yùn)ADP++H++2e-NADPH酶

討論5.

卡爾文實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？14CO2小球藻有機(jī)物的14C結(jié)論：光合產(chǎn)物中有機(jī)物的碳來(lái)自CO2光合作用研究——卡爾文循環(huán)20世紀(jì)40年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文等用小球藻（一種單細(xì)胞的綠藻）做了這樣的實(shí)驗(yàn)：用經(jīng)過(guò)14C標(biāo)記的14CO2

，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤放射性14C的去向，最終證明了CO2是如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳的。其他中間產(chǎn)物5秒后60秒后2C3CO2（CH2O）多種酶參加反應(yīng)固定暗反應(yīng)階段葉綠體基質(zhì)還原C5一、光合作用的原理3.光合作用的過(guò)程光合作用第二個(gè)階段的化學(xué)反應(yīng)，有光沒(méi)有光都能進(jìn)行暗光反應(yīng)階段卡爾文循環(huán)葉綠體基質(zhì)酶、NADPH、ATP、二氧化碳CO2的固定：C3的還原：ATP、NADPH中的化學(xué)能→有機(jī)物中的化學(xué)能ADP+PiATPNADP+能量C52C3多種酶(CH2O)糖類(lèi)CO2固定還原酶NADPH酶能量②條件：①場(chǎng)所：③物質(zhì)變化：④能量轉(zhuǎn)變：（2）暗反應(yīng)階段一、光合作用的原理3.光合作用的過(guò)程CO2＋C52C3酶2C3酶ATP、NADPH(CH2O)C5O22C3CO2C5NADPHATPADP+PiNADP+光反應(yīng)暗反應(yīng)H20一、光合作用的原理必須有光有無(wú)光都可（類(lèi)囊體的薄膜）（葉綠體基質(zhì)）①H的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)②C的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）③O的轉(zhuǎn)移：CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

6CO2+12H2O光能葉綠體C6H12O6+6H2O+6O2一、光合作用的原理4.光合作用中元素的轉(zhuǎn)移CO2＋H2O

(CH2O)＋O2光能葉綠體光反應(yīng)和暗反應(yīng)的區(qū)別和聯(lián)系光反應(yīng)暗反應(yīng)所需條件必須有光、水、色素和酶有光或無(wú)光均可、CO2、ATP、NADPH、多種酶進(jìn)行場(chǎng)所類(lèi)囊體薄膜葉綠體基質(zhì)物質(zhì)變化水光解為O2和H+；ATP和NADPH的合成CO2的固定；C3的還原；ATP和NADPH的分解能量轉(zhuǎn)化光能→ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能ATP和NADPH中的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能聯(lián)系①光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供NADPH和ATP；②碳反應(yīng)為光反應(yīng)提供NADP+、ADP、Pi條件光照由強(qiáng)到弱CO2供應(yīng)不變光照由弱到強(qiáng)CO2供應(yīng)不變CO2供應(yīng)由充足到不足，光照不變

CO2供應(yīng)由不足到充足，光照不變

C3含量C5含量NADPH和ATP的含量（CH2O）的合成量條件驟變對(duì)光合作用中各物質(zhì)（短時(shí)間內(nèi)）的影響增加減少減少減少減少增加增加增加減少增加增加減少增加減少減少增加×√×(1)植物在夜晚不能進(jìn)行光反應(yīng)，只能進(jìn)行暗反應(yīng)()×(2)光合作用中ATP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類(lèi)囊體薄膜()(3)光合作用中ADP的移動(dòng)方向是從葉綠體基質(zhì)到類(lèi)囊體薄膜()(4)光合作用過(guò)程中產(chǎn)生的ATP可以為細(xì)胞內(nèi)的各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量（

）(5)14CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑是14CO2→14C3→14C5→(14CH2O)。(

)隨堂檢測(cè)(6)人在饑餓時(shí)，細(xì)胞中的ATP與ADP的含量難以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(

)××(7)光合作用釋放的氧氣中的氧元素來(lái)自水(

)√(8)影響光反應(yīng)的因素不會(huì)影響暗反應(yīng)(

)×1.葉綠體不同于線(xiàn)粒體的特點(diǎn)有（）

A.具有雙層選擇透過(guò)性膜B.利用水進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)

C.能分解水產(chǎn)生氧氣和[H]

D.合成ATP為生命活動(dòng)供能2.如果用含有14C的CO2來(lái)追蹤光合作用中碳原子的轉(zhuǎn)移途徑，則是()A.CO2→葉綠素→ADP B.CO2→葉綠體→ATPC.CO2→乙醇→糖類(lèi) D.CO2→三碳化合物→糖類(lèi)3.正常生長(zhǎng)的綠藻，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，用黑布迅速將培養(yǎng)瓶罩上，此后其葉綠體內(nèi)不可能立即發(fā)生的現(xiàn)象是（）A．O2的產(chǎn)生停止B．CO2的固定加快C．ATP/ADP比值下降D．C3含量升高CBD隨堂檢測(cè)小結(jié)光合作用的原理1.元素去向2.條件改變時(shí)物質(zhì)含量變化細(xì)胞呼吸熱能ATPADP+Pi合成分解能量ADP+Pi+能量各項(xiàng)生命活動(dòng)本節(jié)聚焦捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用的原理光合作用原理的應(yīng)用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化1.概念：植物在

內(nèi)通過(guò)光合作用制造

的量。（通常用光合速率表示）糖類(lèi)單位時(shí)間2.光合作用強(qiáng)度的表示方法固定或者利用CO2的量制造或產(chǎn)生有機(jī)物（糖類(lèi)）量產(chǎn)生或消耗O2的量單位時(shí)間內(nèi)光合作用CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2光能葉綠體一、光合作用的強(qiáng)度CO2的濃度CO2＋H2O

（CH2O）＋O

2光能葉綠體H2O光：光照強(qiáng)度、光質(zhì)、光照時(shí)間礦質(zhì)元素（N、Mg是合成葉綠素的原料）外因：內(nèi)因：酶的種類(lèi)、數(shù)量色素的含量葉齡不同溫度二、影響光合作用的因素及應(yīng)用因變量：光合速率無(wú)關(guān)變量：植物葉片、其他環(huán)境

條件處理、實(shí)驗(yàn)操作自變量：光照（強(qiáng)度、光質(zhì)）、溫度、CO2濃度等探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響一、實(shí)驗(yàn)原理探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響三、實(shí)驗(yàn)變量（1）自變量：光照強(qiáng)弱控制方法：不同瓦數(shù)的臺(tái)燈或相同瓦數(shù)臺(tái)燈離實(shí)驗(yàn)裝置的距離（2）因變量：光合作用強(qiáng)度檢測(cè)方法：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)小圓形葉片浮起的數(shù)量（3）無(wú)關(guān)變量：要求相同且適宜溫度等為無(wú)關(guān)變量，用中間的盛水玻璃柱吸收熱量排除干擾。（1）自變量：（2）因變量：

葉片含有空氣，上浮抽氣葉片下沉葉片上浮光合作用產(chǎn)生O2O2充滿(mǎn)細(xì)胞間隙二、實(shí)驗(yàn)變量：打孔器、5WLED臺(tái)燈、米尺、燒杯、綠葉等1.打孔：用直徑為0.6cm的打孔器打出圓形小葉片30片2.將圓形小葉片置于注射器內(nèi)，使葉片內(nèi)氣體逸出實(shí)驗(yàn)步驟探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)步驟3.將處理過(guò)圓形小葉片放入清水中，黑暗保存，小圓形葉片全部沉到水底4.取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（或1%~2%的NaHCO3溶液）探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響5.分組實(shí)驗(yàn)：分別將10片葉圓片投入3只盛20mLNaHCO3的小燒杯中

并調(diào)整5W臺(tái)燈距離（10、20、30cm）什么作用？吸收熱量排除干擾實(shí)驗(yàn)步驟探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響討論：利用該裝置還能探究哪些環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響？這些因素分別如何控制呢？提示：CO2濃度（吹氣時(shí)間或不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaHCO3溶液）、溫度（水浴保溫）、光質(zhì)（不同顏色的彩色燈泡）探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)步驟

項(xiàng)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(guān)察并記錄結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的增大而加快，超過(guò)一定值后光合作用強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)所測(cè)是否為葉片實(shí)際光合作用強(qiáng)度？思考討論光合速率與呼吸速率的計(jì)算（1）綠色植物組織在黑暗條件下測(cè)得的數(shù)值表示呼吸速率（2）綠色植物組織在有光條件下，光合作用和細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)值表示凈光合速率。（3）真正(總)光合速率=凈光合速率

+呼吸速率用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：①光合作用產(chǎn)生的O2量=實(shí)際測(cè)得的O2釋放量

+細(xì)胞呼吸消耗的O2量②光合作用固定的CO2量=實(shí)際測(cè)得的CO2吸收量+細(xì)胞呼吸釋放的CO2量③光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量=葡萄糖積累量(增重部分)+細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖量項(xiàng)目表示方法（單位：g·cm-2·h-1）CO2量有機(jī)物量呼吸速率(黑暗)凈(表觀(guān))光合速率總(真正)光合速率細(xì)胞釋放O2量線(xiàn)粒體吸收O2量細(xì)胞吸收CO2量線(xiàn)粒體釋放CO2量植物積累有機(jī)物量有機(jī)物消耗量表示方法葉綠體產(chǎn)生/釋放O2量葉綠體利用/固定CO2量只進(jìn)行呼吸作用光合速率〉呼吸速率總結(jié)植物產(chǎn)生有機(jī)物量影響光合作用的因素及應(yīng)用1.光照強(qiáng)度ED（1）原理：光直接影響光反應(yīng)階段，制約NADPH和ATP生成，進(jìn)而制約

暗反應(yīng)階段（2）曲線(xiàn)分析在一定范圍內(nèi)，光合速率隨光照強(qiáng)度的增加而加快，但光照強(qiáng)度增加到一定強(qiáng)度時(shí)，光合速率不再加快，甚至降低（細(xì)胞灼燒）。限制因素：CO2濃度、溫度等A:只進(jìn)行呼吸作用B：光合作用速率=呼吸作用速率B點(diǎn)之后：光合作用速率>呼吸作用速率AB：光合作用速率<呼吸作用速率解讀：曲線(xiàn)與細(xì)胞圖示相結(jié)合ED影響光合作用的因素及應(yīng)用1.光照強(qiáng)度光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)凈光合速率總光合速率呼吸速率陰生植物：是指在弱光條件下比強(qiáng)光條件下生長(zhǎng)良好的植物。陽(yáng)生植物：在強(qiáng)光環(huán)境中生長(zhǎng)發(fā)育健壯，在陰蔽和弱光條件下生長(zhǎng)發(fā)育不良的植物稱(chēng)陽(yáng)性植物陽(yáng)生植物陰生植物影響光合作用的因素及應(yīng)用1.光照強(qiáng)度（3）生產(chǎn)應(yīng)用光照強(qiáng)度0ABC陽(yáng)生植物光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)陰生植物A1B1C1D曲線(xiàn)表示的是陽(yáng)生植物的光合速率，陰生植物的曲線(xiàn)該如何畫(huà)？CO2吸收速率CO2釋放速率影響光合作用的因素及應(yīng)用1.光照強(qiáng)度（3）生產(chǎn)應(yīng)用①陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照，及時(shí)對(duì)大棚除霜消霧②陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都比陽(yáng)生植物低，注意間作套種時(shí)農(nóng)作物的種類(lèi)搭配、林帶樹(shù)種的配置

已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃、30℃，如圖曲線(xiàn)表示該植物在25℃時(shí)光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到30℃的條件下（原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變），從理論上講，圖中相應(yīng)點(diǎn)的移動(dòng)分別是（）A.a點(diǎn)上移，b點(diǎn)左移，m值增加 B.a點(diǎn)上移，b點(diǎn)左移，m值不變C.a點(diǎn)下移，b點(diǎn)右移，m值下降 D.a點(diǎn)下移，b點(diǎn)不移，m值上升隨堂檢測(cè)C影響光合作用的因素及應(yīng)用2.CO2濃度（1）曲線(xiàn)分析：在一定范圍內(nèi)，光合速率隨CO2濃度的增加而加快，但CO2濃度增加到一定值時(shí)，光合速率不再加快。CO2濃度達(dá)到一定值時(shí)，才能啟動(dòng)光合作用。（2）應(yīng)用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”、增施農(nóng)機(jī)肥等增大CO2濃度，提高光合速率。CO2吸收量CO2釋放量CO2濃度ABCODbcd總光合速率CO2飽和點(diǎn)CO2補(bǔ)償點(diǎn)ob段：CO2濃度過(guò)低，無(wú)法進(jìn)行光合作用凈光合速率bc段：光合速率<呼吸速率c點(diǎn)：光合速率=呼吸速率d點(diǎn)：光合速率最大限制因素：光照強(qiáng)度、溫度影響光合作用的因素及應(yīng)用2.CO2濃度最適溫度影響光合作用的因素及應(yīng)用3.溫度（1）曲線(xiàn)分析：溫度主要通過(guò)影響與光合作用有關(guān)酶的酶活性而影響光合速率。（2）應(yīng)用冬季溫室栽培，白天可適當(dāng)提高溫度；晚上可適當(dāng)降低溫度，以降低細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物。時(shí)間光合作用強(qiáng)度BC段：溫度過(guò)高，為減少蒸騰作用，氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率下降，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象DE段：光照強(qiáng)度不斷減弱AB段：光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)影響光合作用的因素及應(yīng)用4.水分

含水量（1）原理：水分能影響氣孔的開(kāi)閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)，另外水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水萎蔫，使光合速率下降。（2）圖像分析在一定范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨水分的增加而加快N：光合酶及ATP的重要組分P：類(lèi)囊體膜和ATP的重要組分；K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸Mg：葉綠素的重要組分合理施肥可促進(jìn)葉片面積增大，促進(jìn)葉綠素合成，促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化等，提高光合作用強(qiáng)度。影響光合作用的因素及應(yīng)用5.礦質(zhì)元素影響光合作用的因素及應(yīng)用5.光質(zhì)（不同波長(zhǎng)的光）（1）原理：光合作用強(qiáng)度與光質(zhì)有關(guān)，在可見(jiàn)光光譜的范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光下，光合作用效率不同。白光是復(fù)合光，紅光、藍(lán)紫光下植物的光合作用強(qiáng)度較大，綠光下植物的光合作用強(qiáng)度最弱。（2）應(yīng)用①塑料大棚栽培時(shí)，常選擇“無(wú)色塑料”以便透過(guò)各色光②陰天或夜間給大棚“人工補(bǔ)光”時(shí)，則宜選擇植物吸收、利用率較高的“紅光和藍(lán)紫光”葉片由小到大的過(guò)程中，葉面積逐漸增大，葉肉細(xì)胞中的葉綠體逐漸增多，光合色素逐漸增加，光合作用效率不斷增強(qiáng)。生長(zhǎng)到一定程度，葉片面積和光合色素等達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，光合作用效率也基本穩(wěn)定。伴隨著葉片的衰老，部分色素遭到破壞，光合作用效率下降。影響光合作用的因素及應(yīng)用1.葉齡隨著葉面積指數(shù)的增大，進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸的葉面積增加，但葉面積指數(shù)增大到一定值后，由于葉片的相互遮擋，進(jìn)行光合作用的葉面積不再增大，而進(jìn)行細(xì)胞呼吸的葉面積仍在增大，從而使細(xì)胞呼吸有機(jī)物的消耗量大于光合作用有機(jī)物的生成量，所以有機(jī)物的積累量不斷降低。影響光合作用的因素及應(yīng)用2.葉面積農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的啟示：a.合理密植(增加光合作用面積)；b.適當(dāng)間苗(“套種間作”講的就是這個(gè)方面)；c.修剪以增加有效光合作用面積；d.適當(dāng)摘除老葉。影響光合作用的因素及應(yīng)用2.葉面積P點(diǎn)時(shí)，限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時(shí)，橫坐標(biāo)所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高除橫坐標(biāo)所表示的因子之外的其他因子。自變量1自變量1自變量1自變量2溫度自變量2光照強(qiáng)度自變量2CO2濃度三、多種因子對(duì)光合作用的影響a點(diǎn)：凌晨3-4時(shí)，溫度降低，

減弱，CO2釋放減少。b點(diǎn)：上午6時(shí)左右，有微弱光照，開(kāi)始進(jìn)行

。bc段：光合作用

細(xì)胞呼吸。c點(diǎn)：光合作用

細(xì)胞呼吸。ce段：光合作用

細(xì)胞呼吸。d點(diǎn)：

過(guò)高，部分或全部氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“午休現(xiàn)象”。e點(diǎn)：下午6時(shí)左右，光合作用

細(xì)胞呼吸。細(xì)胞呼吸光合作用<=>溫度=四、自然環(huán)境及密閉容器中光合作用變化的模型1.自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線(xiàn)S2S3S1ef段：光合作用

細(xì)胞呼吸。fg段：沒(méi)有光照，

停止，只行

。積累有機(jī)物時(shí)間段：ce段。一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn)：e點(diǎn)。制造有機(jī)物時(shí)間段：bf段。一晝夜有機(jī)物積累量表示為：S1-S2-S3(表示面積)消耗有機(jī)物時(shí)間段：Og段。<光合作用呼吸作用四、自然環(huán)境及密閉容器中光合作用變化的模型1.自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線(xiàn)S2S3S1AC段：BC段：CD段：開(kāi)始有了光合作用，吸收了呼吸釋放的部分CO2，但光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；D/H點(diǎn)：沒(méi)有光照，只有細(xì)胞呼吸釋放CO2溫度較低，呼吸釋放CO2速率較小光合速率等于呼吸速率四、自然環(huán)境及密閉容器中光合作用變化的模型2.密閉環(huán)境中一晝夜O2和CO2含量的變化思考甲乙圖中N點(diǎn)小于M點(diǎn)分別說(shuō)明了什么？DH段：FG段：光合速率大于呼吸速率，積累有機(jī)物午休現(xiàn)象HI段：光照繼續(xù)減弱，光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，直至光合作用完全停止；光照下CO2的吸收量黑暗中CO2的釋放量曲線(xiàn)c：凈光合速率曲線(xiàn)d：呼吸速率E點(diǎn)：凈光合速率等于呼吸速率總光合速率是凈光合速率的2倍曲線(xiàn)a、b的差值：凈光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度D點(diǎn)：凈光合作用強(qiáng)度為0四、自然環(huán)境及密閉容器中光合作用變化的模型3.相關(guān)曲線(xiàn)分析隨堂檢測(cè)D隨堂檢測(cè)將一植株放在密閉玻璃罩內(nèi)，置于室外一晝夜，獲得實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.甲圖中的光合作用開(kāi)始于C點(diǎn)之前，結(jié)束于F點(diǎn)之后B.到達(dá)圖乙中的d點(diǎn)時(shí)，玻璃罩內(nèi)的CO2濃度最高C.圖甲中的F點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖乙中的g點(diǎn)D.經(jīng)過(guò)這一晝夜之后，植物體的有機(jī)物含量會(huì)增加C隨堂檢測(cè)如圖所示光合作用和有氧呼吸過(guò)程中C、H、O三種元素的轉(zhuǎn)移途徑以及能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。圖中序號(hào)表示相關(guān)的生理過(guò)程。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A.在元素轉(zhuǎn)移途徑中，④與⑧、⑦與⑨表示的生理過(guò)程相同B.在元素轉(zhuǎn)移途徑中，能在小麥根尖成熟區(qū)細(xì)胞中發(fā)生的生理過(guò)程有②③⑥⑦⑨C.在有氧呼吸過(guò)程中，產(chǎn)生能量最多的過(guò)程是⑦或⑨D.產(chǎn)生的ATP中的化學(xué)能都可以轉(zhuǎn)變成光能和機(jī)械能D隨堂檢測(cè)A測(cè)定方法：①先將植物置于黑暗中，測(cè)量呼吸速率

。②在有光條件下，測(cè)定凈(表觀(guān))光合速率。③計(jì)算：總(真正)光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。光照強(qiáng)度