5.4光合作用與能量轉(zhuǎn)化第4課時【知識精研+能力提升】高一上學(xué)期生物人教版必修1

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第四課時）任課教師：陳思熹同位素標(biāo)記元素的轉(zhuǎn)移途徑H：3H2ONADP3H(C

3H2O)C：14CO214C3(14CH2O)O：光反應(yīng)暗反應(yīng)CO2的固定C3的還原H218O18O2光反應(yīng)C18O2CO2的固定C3的還原C3(CH218O)進(jìn)階考點3.根據(jù)光合作用的基本過程填充下圖。NADPHADP+PiNADP+C3C5O2類囊體膜上的色素光反應(yīng)（類囊體薄膜）暗反應(yīng)（葉綠體基質(zhì)）ATP光合作用與呼吸作用光合作用呼吸作用場所條件物質(zhì)變化能量變化實質(zhì)葉綠體光能→化學(xué)能細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)及線粒體酶光、色素、酶無機物→有機物有機物→無機物化學(xué)能→ATP+熱能合成有機物儲存能量分解有機物釋放能量小結(jié)化能合成作用：利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用2NH3+3O22HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O22HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+6H2OC6H12O6+6O2能量五、化能合成作用光能自養(yǎng)生物（如綠色植物、藍(lán)細(xì)菌）化能自養(yǎng)生物（如硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌

等）總結(jié)：可以把無機物合成有機物的生物包括:綠色植物、化能合成細(xì)菌、光合細(xì)菌異養(yǎng)生物(人、動物、真菌、大部分細(xì)菌)營養(yǎng)類型自養(yǎng)生物光能自養(yǎng)生物(綠色植物)化能自養(yǎng)生物(硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌)利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持生命活動。利用環(huán)境中某些無機物氧化時釋放的能量將CO2和H2O（無機物）合成糖類（有機物）。如硝化細(xì)菌。六、營養(yǎng)類型

記（紅色部分必記）小結(jié)（CH2O）+O2光合作用概念光合作用的原理的探索希爾魯賓和卡門阿爾農(nóng)卡爾文光合作用的過程光反應(yīng)水的光解NADPH和ATP的形成暗反應(yīng)CO2的固定C3的還原反應(yīng)式CO2+H2O光能葉綠體光能葉綠體CO2+H2O（CH2O)+O2植物在單位時間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量光合速率：光合作用的強度：一、光合作用強度

一定量的植物，在單位時間內(nèi)釋放的氧氣量，或消耗的二氧化碳量，或者是生成的有機物量。影響光合作用強度的因素：二、影響光合作用強度的因素

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)，特別是水分的多少還影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體因素全探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響自變量：光照（強度、光質(zhì)）、溫度、CO2濃度等因變量：光合速率無關(guān)變量：植物葉片、其他環(huán)境條件處理、實驗操作問題：如何測量光合速率？CO2的吸收：可以用紅外線CO2傳感器測量O2的釋放：小葉片浮起數(shù)量法有機物合成：淀粉含量測量法探究光照強弱對光合作用強度的影響利用真空滲入法排除葉內(nèi)細(xì)胞間隙的空氣，充以水分，使葉片沉于水中。在光合作用過程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中的溶解度很小，而在細(xì)胞間積累，使原來下沉的葉片上浮。

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弱。一、實驗原理實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響二、實驗步驟1.用打孔器打出大小相等的圓葉片若干片（避開大的葉脈）實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響剪到大葉脈會使有效光合面積減小二、實驗步驟2.將圓形葉片置于注射器內(nèi)，并吸入清水，待排出殘留空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出。實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響二、實驗步驟3.將內(nèi)部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。（葉片因為細(xì)胞間隙充滿了水，所以全都沉到水底。）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富含二氧化碳的清水(事先可用玻璃管向清水內(nèi)吹氣，或用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~2%的NaHCO3溶液來提供CO2）。實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響二、實驗步驟5.向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片，然后對這3個實驗裝置進(jìn)行強、中、弱三種光照(通過調(diào)節(jié)光源與實驗裝置間的距離來調(diào)整光照強弱)。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。冷光源實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響進(jìn)階實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響二、實驗步驟6.觀察并記錄同一時間段內(nèi)各實驗裝置中小圓形葉片浮起的數(shù)量（因變量檢測指標(biāo)）。三、實驗記錄燒杯光源距離光照強度葉片上浮數(shù)量15W5cm強25W30cm中35W50cm弱四、實驗結(jié)論在一定光照強度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強度的增加而增強（因變量為光合作用強度）實驗：探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響探究環(huán)境因素對光合作用強度的影響問題：實驗所測是否為葉片實際光合作用強度？（CH2O）O2CO2H2O總光合速率=凈光合速率+呼吸速率1.光照強度(1)A點時，光照強度為0，對應(yīng)的CO2來源于哪些生理過程？其釋放量的含義是什么？A點時，光照強度為0，此時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，其單位時間內(nèi)釋放的CO2量，可表示此時的細(xì)胞呼吸速率二、影響光合作用強度的因素

(2)B點時，所對應(yīng)的CO2吸收量和釋放量為0，試分析此時光合速率與細(xì)胞呼吸速率的關(guān)系及B點的含義B點時，細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合速率＝呼吸速率，此點為光補償點光補償點1.光照強度光補償點：光合作用制造的有機物剛好補償?shù)艉粑饔孟牡挠袡C物二、影響光合作用強度的因素

(3)C點時，CO2吸收量達(dá)到最高，請討論C點的含義并分析CO2吸收量達(dá)到最高前、后的主要限制因素分別是什么？CO2吸收量達(dá)到最高前：光照強度CO2吸收量達(dá)到最高后：溫度和CO2濃度光飽和點1.光照強度C光飽和點：光合作用不再增加的最小光照強度二、影響光合作用強度的因素

A點：只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2釋放量表明此時的呼吸強度B點：光補償點，即光合作用強度=細(xì)胞呼吸強度光補償點光飽和點AB段：光合<呼吸BC段：光合>呼吸C點：光飽和點，增加光照強度光合作用強度不再增加1.光照強度C二、影響光合作用強度的因素

真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率2農(nóng)作物增產(chǎn)的措施合理補充光照有的植物工廠完全依靠LED燈等人工光源，其中常見的是紅色、藍(lán)色和白色的光源。夜晚火龍果基地開起了燈利用光合作用原理提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施2農(nóng)作物增產(chǎn)的措施適當(dāng)提高光照強度延長光合作用的時間合理密植，增大光合作用面積溫室用無色玻璃或者薄膜不用有色的玻璃或薄膜，會降低光合作用光照強度在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的運用：應(yīng)用：1、陰雨天適當(dāng)補充光照，及時對大棚除霜消霧。2、陰生植物的光補償點和光飽和點都比陽生植物低，間作套種。在一塊地上，同時期按一定行數(shù)的比例間隔種植兩種以上的作物?；ㄉc玉米間作應(yīng)用：在一定范圍內(nèi)，植物光合速率隨CO2濃度的增大而________但達(dá)到一定濃度時，再增加CO2濃度，光合速率也____________增加不再增加2.CO2濃度二、影響光合作用強度的因素

CO2濃度光合作用強度ab原理：影響暗反應(yīng)，制約C3的生成。1影響光合作用的因素CO2濃度原理：影響暗反應(yīng)，制約C3的生成。A點：CO2補償點(表示光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO2濃度)。A′點：表示進(jìn)行凈光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點：CO2飽和點(CO2濃度達(dá)到該點后，光合作用強度不再隨CO2濃度的增加而增加)。進(jìn)階版2農(nóng)作物增產(chǎn)的措施合理補充CO2利用光合作用原理提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施使用二氧化碳發(fā)生器增施有機肥料或者二氧化碳增長劑2農(nóng)作物增產(chǎn)的措施溫室增施有機肥料使用二氧化碳發(fā)生器大田確保良好的通風(fēng)增施有機肥CO2濃度在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的運用：我國北魏時期的農(nóng)書《齊民要術(shù)》中，有關(guān)于栽種農(nóng)作物要“正其行，通其風(fēng)”的記載。通風(fēng)透光，既有利于充分利用光能，又可以使空氣不斷流過葉面，提供較多的CO2，從而提高光合作用強度來光合產(chǎn)量。溫度過高時植物氣孔關(guān)閉（午休）或酶活性降低，光合速率會減弱光合作用的最適溫度一般為25℃，呼吸作用為30℃光合作用的最適溫度因植物種類而異3.溫度光合作用強度O時間A

710121418二、影響光合作用強度的因素

應(yīng)用：冬季溫室栽培，白天適當(dāng)提高溫度，晚上適當(dāng)降低溫度，降低呼吸消耗。B點：最適溫度，酶的活性最強，光合速率達(dá)到最大值。1.水是光合作用的原料2.水是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)3.水還影響氣孔的開閉（午休現(xiàn)象：與植物葉片蒸騰作用散失水分有關(guān)）,間接影響CO2進(jìn)入植物體4.水分二、影響光合作用強度的因素

時間光合作用強度O710121418ABCDE4.水分二、影響光合作用強度的因素

H2O時光合作用的原料。在一定范圍內(nèi)，H2O越多，光合速率越快，但到達(dá)A點時，即H2O達(dá)到飽和時，光合速率不再增加。2農(nóng)作物增產(chǎn)的措施合理灌溉利用光合作用原理提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施N：光合酶及NADP+和ATP的重要組分P：NADP+和ATP的重要組分；維持葉綠體正常結(jié)構(gòu)和功能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5.礦質(zhì)元素二、影響光合作用強度的因素

2農(nóng)作物增產(chǎn)的措施利用光合作用原理提高農(nóng)作物產(chǎn)量的措施合理施肥內(nèi)因：外因：基因決定酶種類數(shù)量不同水分（應(yīng)用：合理灌溉）礦質(zhì)元素（應(yīng)用：合理施肥）溫度：影響酶的活性應(yīng)用：適時播種、晝夜溫差大，“午休”CO2濃度（升高CO2的濃度：通風(fēng)、混養(yǎng)、使用有機肥、

加干冰……）

光質(zhì)（光的顏色）光照

光照時間：（應(yīng)用：延長光照時間：一年兩/三熟）

光合面積（葉面指數(shù)）（應(yīng)用：合理密植、剪枝；適當(dāng)升高光強度，間作套種（提高光能的利用率）不同植物光合作用不同不同部位（葉）光合作用不同不同葉齡的葉光合作用不同影響光合作用因素總結(jié)（應(yīng)用：大棚種植用紅光或藍(lán)紫光的燈管；無色透明的薄膜）小結(jié)二、拓展應(yīng)用1.下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強度的曲線圖。分析曲線圖并回答問題。（1）7—10時的光合作用強度不斷增強的原因是

。（2）10—12時左右的光合作用強度明顯減弱的原因是

。光照強度增大此時溫度很高,蒸騰作用很強,為減少水分蒸發(fā),氣孔大量關(guān)閉,二氧化碳無法進(jìn)入葉片組織,導(dǎo)致光合作用暗反應(yīng)受到限制。氣孔關(guān)閉氣孔打開（3）14—17時的光合作用強度不斷下降的原因是

。（4）從圖中可以看出，限制光合作用的因素有

。（5）依據(jù)本題提供的信息，提出提高綠色植物光合作用強度的一些措施。光照強度不斷減弱光照強度、溫度可利用溫室大棚控制光照強度、溫度的方式，比如補光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用。2.在玻璃瓶底部鋪一層潮濕的土壤，播下一粒種子，將玻璃瓶密封，放在靠近窗戶能照到陽光的地方，室內(nèi)溫度保持在30℃左右。不久，這粒種子萌發(fā)長成幼苗。你能預(yù)測這株植