5.4 光合作用与能量转化（第3课时）课件(共20张PPT1份视频)-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

(共20张PPT)
光合作用与能量转化（第3课时）
第4节
第5章 细胞的能量供应和利用
新叶伸向和煦的阳光，蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
他们为生存而获取能量，能量在细胞里流转激荡！
>>>2019人教版高中生物学必修1课件
光合作用原理的应用
光合作用的强度
概念：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光能
叶绿体
CO2 + H2O （CH2O）+ O2
① 原料：CO2（CO2浓度）和H2O
② 动力：光能（光照强度、光照时间、光的成分/光质）
③ 影响叶绿体的形成和结构的因素：叶绿体的数量、叶绿素的含量、无机营养，病虫害等。
④ 酶的多少以及影响酶活性的因素（如温度）
影响因素：
如何测定 ？
探究·实践：探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强度对光合作用强度的影响
通过抽空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。
新鲜的绿叶（如菠菜的绿叶）；直径为0.6cm的打孔器、镊子、20ml塑料注射器、温度计、米尺、5w LED台灯、100ml小烧杯；质量分数为1%的NaHCO3溶液。
实验原理
实验目的
探究光照强度对光合作用强度的影响。
材料用具
探究·实践：探究环境因素对光合作用强度的影响
实验步骤
探究·实践：探究环境因素对光合作用强度的影响
叶片打孔：取生长旺盛的绿叶（如新鲜的菠菜叶），用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片（注意：打孔时要避开大的叶脉！）
实验步骤
探究·实践：探究环境因素对光合作用强度的影响
处理叶片：圆形小叶片置于注射器内，注射器内吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。重复2~3次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。
实验步骤
探究·实践：探究环境因素对光合作用强度的影响
自变量处理：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水，然后向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片，分别置于强、中、弱【利用小烧杯与光源（5w LED灯）的距离来调节光照强度】三种光照下。
实验步骤
探究·实践：探究环境因素对光合作用强度的影响
观察记录：不同光照强度下同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。
强 （距离：10cm） 中 （距离：20cm） 弱
（距离：30cm）
5分钟 片（如：10片） 片（如：0片） 片（如：0片）
10分钟 片（如：10片） 片（如：4片） 片（如：0片）
15分钟 片（如：10片） 片（如：5片） 片（如：1片）
20分钟 片（如：10片） 片（如：6片） 片（如：2片）
光照强度
光照时间
浮起的
叶片数量
探究·实践：探究环境因素对光合作用强度的影响
参考“光照强度对光合作用强度的影响”实验方案，交流讨论以下探究实验：
拓展实验
（1）探究“CO2浓度对光合作用强度的影响”
（2）探究“温度对光合作用强度的影响”
（3）探究“光质对光合作用强度的影响”
讨论要点：如何测定光合作用强度？如何选择实验材料和确定变量？怎么设置对照组和实验组？实验结果如何处理？
尝试写出实验操作的步骤，或以流程图/示意图的形式呈现。
影响光合作用强度的因素
光照强度
A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。
B点：光补偿点
光合作用强度=细胞呼吸强度。
AB段：光合<呼吸
BC段：光合>呼吸
光补偿点
光饱和点
C点对应的横坐标E：光饱和点
增加光照强度，光合作用强度不再增加。
光补偿点和光饱和点，可以用来表征不同植物的光合特性。
光饱和点之前，光强（光照强度）是限制因素；而光饱和点之后，CO2浓度、温度等是限制因素。
影响光合作用强度的因素
光照强度
若改变某一因素(如：光照、CO2浓度)，使光合作用增强，而呼吸作用不受影响，则光补偿点(B点)左移，光饱和点（E点）右移，D点上移。
若图示为阳生植物的曲线，请在图中画出阴生植物的曲线。[提示]阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低。
若改变某一因素(如：温度)，使呼吸作用速率增大，则光补偿点（B点）右移，A点下移。
影响光合作用强度的因素
生产应用
（1）间作套种
（2）通过轮作，延长光合作用时间。
（3）通过合理密植，增加光合作用面积。
（4）温室大棚，使用无色透明玻璃。
（5）防止营养生长过强，导致叶面互相遮挡，呼吸强于光合，影响生殖生长。
影响光合作用强度的因素
CO2浓度
A点：CO2补偿点（表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度）
A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度
B和B′点：CO2饱和点（两组都表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加。）
生产应用
多施有机肥
温室栽培植物时，还可使用CO2发生器等。
大田中还要注意通风透气
影响光合作用强度的因素
温度
在最适温度时（B点）酶的活性最强，光合作用强度最大。当温度低于最适温度（AB段），光合作用强度随温度的增加而加强；当温度高于最适温度（BC段），光合作用强度随温度的增加而减弱。
生产应用
适时播种
温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温。
植物“午休”现象的原因之一。
温度过高时，植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。光合作用的最适温度因植物种类而异。
影响光合作用强度的因素
矿质元素
生产应用：合理施肥
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能。
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
水
生产应用：预防干旱，合理灌溉
水是光合作用的原料
水是体内各种化学反应的介质
水还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体
光合作用原理的应用
应用总结：增产措施
延长光合时间
增加光合面积
温室中人工光照、提高复种指数（轮作）
合理密植、间作套种
控制光照强度
控制光质
大棚薄膜无色、人工光源红光/蓝紫光
根据阴生/阳生选择适当光源
控制温度
增大昼夜温差（新疆水果为什么甜？）
控制CO2浓度
通风、增施农家肥、使用CO2发生器
控制必需元素供应
适时施肥（含农家肥）
控制水分供应
合理灌溉
1、将生长在水分正常土壤中的黄瓜植株通过减少浇水进行干旱处理，该植株根细胞中溶质浓度增大，叶片气孔开度（气孔开放的程度）减小。下列分析正确的是（ ）
D
A. 经干旱处理后，该植株根细胞的吸水能力减弱
B. 经干旱处理后，该植物的光合速率降低的主要原因是吸收的水分减少，使光反应减弱
C. 在一定的光照条件下，气孔开度减小，叶肉细胞中的C5含量减少
D. 该植株的根系将变得发达
小试牛刀
解析：经干旱处理后，该植株根细胞溶质浓度增大，导致细胞吸水能力增强，A错误；经干旱处理后，该植物叶片气孔开度减小，导致吸收的二氧化碳减少，暗反应减弱，因此该植物的光合速率降低，B错误；在一定的光照条件下，气孔开度减小，细胞吸收的二氧化碳减少，C5的消耗量减少，而此时C5的来源几乎不变，因此C5含量增加，C错误；经干旱处理后，该植物要吸收更多水分，根系将变得发达，D正确。
2、如图曲线a表示某种植物在最适温度和CO2浓度恒定的条件下，光合作用强度随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b所示的变化，则改变的环境因素是（ ）
C
A. 适当提高温度 B. 增加光照强度
C. 适当增加CO2浓度 D. 增加酶的数量
小试牛刀
解析：由于曲线a是最适宜温度下的曲线，因此适当提高温度，酶的活性降低，光合作用强度降低，A错误；分析题图可知，B点之后光照强度已不再是限制光合作用强度的因素，则光照强度增加，光合作用强度也不会增强，B错误；由于二氧化碳是光合作用的原料，B点适当增加二氧化碳浓度，光合作用强度增强，C正确；酶的数量不属于环境因素，D错误。
3、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（ ）
C
A. AB段光合作用强度变化的主要原因是光照强度增大
B. BC段光合作用强度下降是因为部分气孔关闭，二氧化碳
吸收量减少，暗反应速率下降
C. DE段光合作用强度变化的主要原因是温度
D. 从图中可以推断限制光合作用的因素有光照强度、温度和CO2浓度
小试牛刀
解析：由题图可知，AB段为6~10时，光照强度随时间逐渐增强，导致光合作用强度逐渐增强，A正确；BC段光合作用强度下降是因为温度很高，蒸腾作用很强，导致部分气孔关闭，二氧化碳吸收量减少，暗反应速率下降，B正确；DE段为14时后，光照强度随时间逐渐减弱，导致光合作用强度逐渐降低，C错误；结合以上分析可知，限制图中光合作用强度的因素有光照强度、温度和CO2浓度，D正确。
第6章 第1节
下节课继续学习
细胞的增殖