5.4光合作用的原理和应用（第3课时）课件(共21张PPT)

(共21张PPT)
细胞的能量供应和利用
第5章
第4节 光合作用与能量转化（第3课时）
——光合作用的原理和应用
本节聚焦
光合作用原理在生产中有哪些应用？
1.概念
通常用光合速率表示，指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的量。
2.表示方法
光合作用强度：光合速率
细胞呼吸强度：呼吸速率
固定CO2的量
制造或产生有机物（糖类）量
产生O2的量
单位时间内光合作用
产物的生成量或底物的消耗量！
光合作用原理的应用
光合作用原理的应用
任务：根据反应式说出影响光合作用强度的因素有哪些？
CO2的浓度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
H2O
光：光照强度、光质、光照时间
矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）
外因：
内因：
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
植物种类
温度
光合作用原理的应用
探究·实践 探究光照强度对光合作用的影响
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
控制方法
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
任务：阅读P105，找出以下关键信息
注射器的作用：
实验材料：
圆形小叶片
排出圆形小叶片中的气体
可以用红外线CO2传感器测量
淀粉含量测量法
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·实践 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），
5.分组实验：
分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中并调整40W台灯距离
探究·实践 探究光照强度对光合作用的影响
项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量
1 10片 20 mL 强 多
2 10片 20 mL 中 中
3 10片 20 mL 弱 少
6.观察并记录结果
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。
探究·实践 探究光照强度对光合作用的影响
线粒体
叶绿体
产生O2
释放O2
（可以测得）
叶肉细胞
CO2
吸收CO2
（可以测得）
植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。
实际测量到的光合作用指标是表（净）光合作用速率。
称为表观光合速率
问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
探究·实践 探究光照强度对光合作用的影响
真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
合成有机物的量
固定或消耗CO2量
产生O2的量
有机物积累量
CO2吸收量
O2的释放量
消耗有机物的量
黑暗下CO2的释放量
黑暗下O2的吸收量
=
=
=
+
+
+
【拓展】
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率= (z-y)/2S
呼吸速率= (x-y)/2S
总光合速率=净光合速率+呼吸速率= (x+z-2y)/2S
光补偿点
环境因素对光合作用的影响及实践应用
（1）光照强度
光照强度
0
CO2吸收速率
CO2
释放
速率
A
B
C
呼吸速率
光饱和点
净光合速率
总光合
速率
B：光合作用=呼吸作用
D：光合速率开始达到最大时对应的光照强度
D
AB：光合作用<呼吸作用
BC：光合作用>呼吸作用
呼吸
速率
A：只进行呼吸作用
讨论：1、C点之前和之后限制光合作用因素分别是？
C点前：光照强度
C点后：CO2浓度、温度等
2、能否在图中找出总光合速率？
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。
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生长发育不良的植物称阳性植物
阴生植物
阳生植物
A:只进行呼吸作用
B：光合作用=呼吸作用
细胞呼吸释放的CO2
全部用于光合作用
BC：光合作用>呼吸作用
AB：光合作用<呼吸作用
环境因素对光合作用的影响及实践应用
（2）CO2浓度
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
光合作用的最低CO2浓度。
CO2补偿点
光合作用速率＝呼吸作用速率
最大光合速率
B点：
讨论：C点之后光合速率的限制因素有哪些？（提示：外因、内因）
外因：主要为光照强度和温度，
内因：酶的数量和活性。
CO2饱和点
环境因素对光合作用的影响及实践应用
①多施有机肥或农家肥；
②大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量；
③释放一定量的干冰
应用：
（3）温度
O
温度
A
光合速率
B
C
原理：
温度通过影响 影响光合作用
温度过高时植物 ，光合速率会减弱。
1.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温，从而提高作物产量（有机物积累量）。
2.解释植物“午休”现象。
应用：
酶的活性
气孔关闭
环境因素对光合作用的影响及实践应用
（4）矿质元素
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分；
P：NADP+和ATP的重要组分；
K：促进光合产物向贮藏器官运输，如淀粉的运输；
Mg：叶绿素的重要组分。
合理施肥
讨论：矿质元素含量过高对植物的生长会造成什么影响？
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。
环境因素对光合作用的影响及实践应用
应用：
缺水
气孔关闭
限制CO2进入叶片
光合作用受影响
原理：
①水既是光合作用的 ，又是体内各种化学反应的 ，直接影响光合作用速率；
②水分还能影响气孔的 ，间接影响 进入叶片，从而影响光合作用速率。
（5）水
合理浇灌
原料
介质
开闭
CO2
环境因素对光合作用的影响及实践应用
应用：
你参观或听说过植物工厂吗？植物在人工精密控制光照、温度、CO2浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
1）靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
①用人工光源生产蔬菜，可以避免由于自然环境中光照强度不足导致光合作用强度低而造成减产。
②人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长的情况进行调节，以使蔬菜产量达到最大。
2）为什么要控制CO2浓度、营养液成分和温度条件？
①影响光合作用的因素很多，既有植物自身条件，也有外界环境条件。
②CO2浓度、营养液和温度是影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制，以便让植物达到最佳的生长状态。
与社会联系
1.光照强度逐渐增大；
2.此时温度很高，导致气孔大量关闭，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
下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。
习题巩固
①CO2；
②O2；
③H2O；
④ATP；
⑤ADP＋Pi；
⑥NADP＋；
⑦C5；
⑧C3；⑨(CH2O)；⑩丙酮酸； [H]。
光合作用与呼吸作用
如图是密闭玻璃罩内的植物一天中光合速率的变化曲线图。
CO2浓度增加的原因是
CO2浓度下降的原因是
光合速率等于呼吸速率的点是_____；
经过一昼夜的时间，该植物是否生长？____。判断的依据是
________________________________________________________
_________________。
光合作用的起始点是 ____。
光合速率＜呼吸速率
光合速率＞呼吸速率
C
D、H
是
一天内玻璃罩中CO2浓度下降，说明植物光合作用大于呼吸作用，有机物积累
光合作用与呼吸作用
影响色素合成的因素
1. 光照
光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的条件。植物在缺光条件下影响叶绿素形成而使叶子发黄的现象，称为黄化现象。
正常韭菜
韭黄
2. 温度
最适温度是20~30℃，最低温度约为2~4℃，最高温度为40℃左右。
温度过高或过低均降低合成速率，加速叶绿素降解。
秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象，都与低温抑制叶绿素形成有关。
4.水（了解）
植物缺水会抑制叶绿素的生物合成，且与蛋白质合成受阻有关。严重缺水时，叶绿素的合成减慢，降解加速，所以干旱时叶片呈黄褐色。
3. 矿质元素：氮、镁：叶绿素的组分；
铁、铜、锰、锌：叶绿素酶促合成的辅因子。