5.4.3光合作用原理的应用课件(共36张PPT) 2024-2025学年高一生物学人教版（2019）必修1

(共36张PPT)
5.4 课时3 光合作用
原理的应用
CO2浓度
水分
光
光质
光照强度
光照时间
光照面积
酶
色素
温度
矿质元素
气孔开闭情况
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
影响
因素
一、影响光合作用强度的因素及其应用
产生O2的量
利用CO2的量
思考：能否测量出光合作用强度？
1.光合作用的强度
2.影响光合作用强度的因素
线粒体
叶绿体
O2
释放O2
（可测）
叶肉细胞
CO2
吸收CO2
吸收O2
（可测）
释放CO2
（可测）
（可测）
植物在单位时间内吸收CO2的量或者释放O2的量或者积累有机物的量称为净光合作用强度。
总光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度
　　真正光合速率=净光合速率+呼吸速率
项目 表示方法
净光合速率 （表观光合速率）
真正光合速率 （总光合速率）
呼吸速率 （黑暗中测量）
O2的释放量、CO2的吸收量、有机物的积累量
O2的产生量、CO2的固定量、有机物的制造量
CO2的释放量、O2的吸收量、有机物的消耗量
①对象：叶绿体：直接总光合。
②对象：植株、叶片、细胞：见下表
1.实验原理
叶片含有空气上浮
抽气
叶片下沉
叶片上浮
光合作用产生O2
O2充满细胞间隙
自变量
光照强弱
因变量
光合作用强度
用单位时间叶圆片上浮的数量或所有叶圆片上浮所需要的时间
控制方法：
检测方法：
①实验叶片：
同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量…
②NaHCO3溶液：
无关变量
等量,相同浓度
数量
时间
相同瓦数的台灯离实验材料的距离或不同瓦数的灯
【探究·实践】探究光照强度对光合作用的影响
2.方法步骤
0.6cm的打孔器打孔
打出圆形小叶片30片
黑暗保存叶片
叶片置于注射器内
抽出叶片的气体
叶片均分为3组
2.方法步骤
（1）取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液），向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片；
（2）分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照。
强光
中等光
弱光
注：LED灯作为光源（冷光源，排除温度干扰），分别用不同光照强度（调节光源与烧杯的距离）去照射叶片。
叶片均分为3组
浓度过高，会导致叶肉细胞失水过多，影响细胞代谢，光合速率下降
2.方法步骤
(3)观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。（或上浮相同数量的小圆形叶片各实验装置所用时间。）
3.实验结果
4.实验结论:
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强。
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
外因：①光照强度
一、影响光合作用强度的因素及其应用
光照强度
0
CO2吸收
CO2
释放
A
B
C
呼吸速率
光补偿点
光饱和点
净光合
总光合
B：光合作用=呼吸作用
D：光合速率开始达到最大时外界的光照强度
（限制因素：CO2浓度、温度等）
D
AB：光合作用<呼吸作用
BC：光合作用>呼吸作用
呼吸
A：只进行呼吸作用
C点之前限制光合作用的因素是光照强度
应用：1.间作(几种作物同时期播种)套种(几种作物不同时期播种)
2.合理密植,增加光合作用面积 3.温室大棚,使用无色透明玻璃
光照强度
0
CO2吸
收
CO2
释
放
A
B
C
呼吸速率
光补偿点
光饱和点
净光合
总光合
D
呼吸
思考1：（植物体）在B点时，那么它的叶肉细胞的光合作用强度 呼吸作用强度。（大于、等于、小于）
总结：
叶绿体吸收CO2的速率是总光合速率，叶肉细胞和植物体吸收CO2的速率是净光合速率。
当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞V光合>V呼吸。
大于
①当净光合速率＞0时，植物因积累有机物而生长。
②当净光合速率＝0时，植物不能生长。
③当净光合速率＜0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。
（1）当光照强度为0时，若CO2
吸收值为负值，该值绝对值代表
呼吸速率，该曲线代表净光合速率；
（2）当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
拓展：光合速率与植物生长
A ’
B ’
光照强度
O
C’
A
B
C
阴生植物
阳生植物
CO2吸收量
CO2释放量
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽或弱光条件下生长发育不良的植物。
阴生植物：在较弱的光照条件下能够生长良好的植物叫阴生植物。
阳生植物的光补偿点和光饱和点都比阴生植物大
外因：①光照强度
在各烧杯中加入不同浓度的NaHCO3溶液，可以用于探究CO2浓度对光合速率的影响。
NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用。
吸收光的热量，避免温度的变化对实验结果造成干扰
盛水玻璃柱作用：
【探究·实践】探究CO2浓度对光合作用的影响
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
A点：
对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。
CO2补偿点
光合作用速率＝呼吸作用速率
对应的D点为CO2饱和点
C点之后光合速率的限制因素：
主要为光照强度和温度。
B点：
C点：
应用：1.多施有机肥或农家肥；2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等；
3.大田中还要注意通风透气。
外因：②CO2浓度
（1）A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，
A点 移；反之，A点 移。
上
下
（2）B点与C点的变化：
B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大CO2浓度 (光照强度)
适当减小CO2浓度 (光照强度)
土壤缺Mg2＋
阴生植物
左移
右移
右移
左移
右移
左移
注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应 移，反之 移。
（3）D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点
向 移动；反之，移动方向相反。与阳生植物相比，阴生植物的D点向 移动。
右
左
右上方
左下方
左移
左移
拓展：光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动
原理1：温度通过影响 影响光合作用。
曲线分析:
酶的活性
原理2:影响气孔开闭
应用：1.适时播种 2.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温
3.植物“午休”现象 4.连续阴雨天：白天和晚上均降温
外因：③温度
④矿质元素：
⑤水:
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
Mg：叶绿素的重要组分
1.光合作用的原料
2.体内各种化学反应的介质
3.直接影响气孔的开闭,间接影响CO2进入
应用：合理施肥
应用：预防干旱 合理灌溉
外因：矿质元素和水
光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
P点及P点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断 。
Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
提高
问：温度不同或者CO2浓度不同，总光合速率曲线会如何变化？
应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
内因1：叶龄
在一定范围内，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
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物
内因2：叶面积指数
物
质
量
叶面积指数
单位土地面积上，植物的总叶面积
在一定的范围内，随叶面积不断增大，光合作用强度不断增加，超过一定范围后，光合作用强度不再增加。当叶面积增加到一定限度后，呼吸作用加强，净光合产量反而下降。
总光合量
净光合量
A
B
C
呼吸量
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，可通过合理密植来增加光合作用面积
内因：
外因：
基因决定酶种类数量不同
水分—应用：合理灌溉
矿质元素—应用：合理施肥
温度—影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大“午休”
CO2浓度—升高CO2的浓度：通风、混养、使用农家肥、加干冰…
光质（光的颜色）
光照 光照时间： （应用：延长光照时间：一年两/三熟）
光合面积（叶面指数）（应用：合理密植、间苗、剪枝；适当升高光强度，
间作套种（提高光能的利用率）
不同植物光合作用不同；
不同部位（叶）光合作用不同；
不同叶龄的叶光合作用不同。
（应用：大棚种植用红光或
蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
方法一：测氧气释放速率(液滴移动法)
甲装置液滴移动的距离表示单位时间内氧气的释放量，即净光合速率
乙装置液滴移动的距离表示单位时间内氧气的吸收量，即呼吸速率
NaHCO3溶液(或CO2缓冲液)的作用：为植物光合作用提供CO2，维持装置中CO2的稳定。
【拓展应用——光合速率的测定】
测定方法：
a.将甲装置置于光照下一定时间，记录红色液滴向右移动的相对距离（m）计作净光合速率。
b.将乙装置置于黑暗中一定时间，记录红色液滴向左移动的相对距离（n）计作呼吸速率。
c.真正光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 = m + n
对照实验：为防止气压、温度等因素所引起的误差，应设置对照试验，即使用死亡的绿色植物分别进行上述实验，若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。
“黑白瓶”中有关光合作用与细胞呼吸的计算方法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，
可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
方法二：“密闭装置法”测定光合速率与呼吸速率测定装置(也叫“黑白瓶法”）
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
在适宜光照下照射6 h后，在A（黑瓶）、B（白瓶）的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度M，M＝MB－MA，单位是mg/(dm2·h)，M表示B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量。
1.自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
AC：
B点：
C点：
CD段：
黑暗，仅有细胞呼吸，无光合作用
光合作用开始点
光合速率逐渐增大，但<呼吸速率
凌晨温度最低，细胞呼吸最弱
BC：
温度回升，呼吸作用增强
D点：
光合速率=呼吸速率
二、自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
DE：
F点：
随着光强和温度的提高，光合速率逐渐增大,此时光合速率>呼吸速率
光合午休：气温过高，蒸腾作用旺盛，部分气孔关闭，导致CO2供应不足。
H点：
I点：
HI段：
光合速率=呼吸速率，有机物积累最多
光合速率<呼吸速率
光合作用消失点
GI：
随着光强和温度的降低光合作用逐渐减弱
DH点：光合速率=呼吸速率
DH点以下：光合速率<呼吸速率
DH点以上：光合速率>呼吸速率
从图中可以看出，限制光合作用的因素有 。
温度过高，蒸腾作用加强，气孔大量关闭，CO2供应不足，光合速率下降，出现“午休”现象。
时间
光合
作用强度
BC段：
光照强度不断减弱。
AB段：
光照强度不断增大。
DE段：
【拓展应用P106】
光照强度、CO2浓度、水等
提出提高光合作用强度的合理措施 。
增加光照强度、合理密植、合理灌溉
（1）AD段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是____________________；
（2）DH段玻璃罩内CO2浓度下降的原因是____________________；
（3）HI段玻璃罩内CO2浓度增加的原因是_____________________；
（4）光合速率等于呼吸速率的点是_______；
（5）经过一昼夜的时间，该植物是否生长？____。判断的依据是
_______________________________________________________________________ 。
光合速率＜呼吸速率
光合速率＜呼吸速率
光合速率＞呼吸速率
DH
是
I和A点相比，玻璃罩内CO2浓度减少，减少的CO2转化成有机物积累
在植物体内
2.密闭环境一昼夜CO2含量的变化
【自然环境中一昼夜植物光合作用曲线】 【密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线】
a-b
b-c
c点
黑暗时仅进行细胞呼吸
细胞呼吸产生CO2，曲线上升
出现光照且逐渐增强，此时光合速率小于呼吸速率
CO2释放速率减小，曲线上升缓慢
光合速率=呼吸速率
CO2释放量达到最大（C点）
【自然环境中一昼夜植物光合作用曲线】 【密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线】
f-g
g点
g-h
h-i
光合速率=呼吸速率
装置中CO2含量最小（G点）
光照逐渐减弱，
光合速率大于呼吸速率
曲线下降较慢
光照进一步减弱，
光合速率小于呼吸速率
CO2增多，曲线上升
黑暗时仅进行细胞呼吸
细胞呼吸产生CO2，曲线上升
【自然环境中一昼夜植物光合作用曲线】 【密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线】
能积累有机物的时间 （光合速率大于呼吸速率）
开始进行光合作用的点
一昼夜能否积累有机物
有机物积累最少 /最多的点
净光合速率大于0，即c-g（不含c、g点）
曲线下降时，即C-G（不含C、G点）
C点之前（B点）
b点
计算：P -( M + N )是否大于0
比较I点时CO2浓度是否比A点时低
c点/g点
C点/G点
光照培养阶段，密闭装置中CO2浓度变化量应为光合作用强度与呼吸作用强度间的“差值”，切不可仅答成“光合作用消耗”导致装置中CO2浓度下降。
注意：
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
光能
叶绿体