5.4 光合作用原理的应用（第3课时）(共37张PPT1个视频)

(共37张PPT)
第四节 光合作用与能量转化
第5章 细胞的能量供应和利用
第 3 课时 光合作用原理的应用
细胞的功能绝大多数基于化学反应，这些化学反应发生在细胞的特定区域
2.2
概念 2 细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖
2.2.3
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖和氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
课标要求
1.光合作用强度：
2.影响光合作用的环境因素：
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光照强度、CO2 浓度、温度、水、矿质元素
预习检测
1.设计实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。
2.运用光合作用原理，思考提高农作物产量的方法，增强社会责任感。
学习目标
筑牢生态安全屏障！
亮丽绿色边疆防线！
缓解草原放牧压力！
发展牧草人工种植！
导入
牧草水里长，牛羊肥又壮
导入
回忆光合作用过程，绘制过程图解
导入
回忆光合作用过程，绘制过程图解
导入
应用光合作用原理，分析哪些因素会影响牧草光合的光合作用？
任务一：
CO2
+
H2O
光能
叶绿体
(CH2O)
+
O2
一、光合作用影响因素及应用
CO2
+
H2O
光能
叶绿体
(CH2O)
+
O2
光（光照强度、光照时间、光质等）
CO2浓度
温度（酶的活性）
水分
无机营养、矿质元素（N、Mg→光合色素）等
原料
条件
原料
条件
产物
影响光合作用强度的环境因素
内因
叶片的叶龄
叶面积指数
叶绿素含量
酶的数量和活性
外因
一、光合作用影响因素及应用
1.光合作用强度的概念：
用单位时间内反应物的“消耗量”或生成物的“产生量”表示。
CO2
+
H2O
光能
叶绿体
(CH2O)
+
O2
2.光合作用强度的表示：
光合作用的强度
指植物单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
一、光合作用影响因素及应用
探究实验：探究环境因素对光合作用强度的影响
明目的
知原理
提思路
析结果
得结论
晓变量
理步骤
自变量
因变量
无关变量
取材
分组编号
处理实验组和对照组
适宜条件培养
单一变量
相同且适宜
重复试验
条件
减小
误差
现象可观察或可检测
一、光合作用影响因素及应用
选择探究的一个环境因素，说明实验思路，并展示实验结果。
任务二：
（强调自变量的操作、因变量的检测，无关变量的控制）
一、光合作用影响因素及应用
探究光照强度对光合作用的影响
一、光合作用影响因素及应用
自变量：
光照强弱
因变量：
光合作用强度
相同时间小圆形叶片上浮的数量
①不同瓦数的灯（台灯与烧杯之间的距离相同）
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
检测方法
无关变量：
控制方法
②相同瓦数台灯离实验装置（烧杯）的距离
要求相同且适宜
①小圆形叶片的大小和数量；
②温度，用盛水玻璃柱吸收台灯发出的热量；
③CO2浓度，各烧杯中加入等量的浓度相同的稀NaHCO3溶液。
探究实验：探究光照强度对光合作用强度的影响
一、光合作用影响因素及应用
结果分析：
不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25 ℃）
台灯灯泡的功率（W） 40 40 40
台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30
叶片漂起的数量 5min 10 0 0
10min 10 4 0
15min 10 5 1
20min 10 6 2
光照强度对光合作用强度有影响：
在一定的范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用也不断增强。
一、光合作用影响因素及应用
基于探究实验的实验结果，请尝试构建“光照强度对光合作用强度的影响的数学模型，横坐标为自变量，纵坐标为因变量。
任务三：
一、光合作用影响因素及应用
净光合速率也称为表观光合速率
A点：
B点：
C点对应的横坐标：
光补偿点，即预使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点。
【应用】室温生产中，适当增加光照强度，可以提高光合速率，使作物增产。
只进行细胞呼吸，CO2释放量表明此时的呼吸强度。
光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度。
光饱和点，增加光强光合作用强度不再增加。
净光合速率也称为表观光合速率
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
净光合速率也称为表观光合速率
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
由关系式用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：
A.光合作用产氧量＝氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量
B.光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋细胞呼吸释放CO2量
C.光合作用葡萄糖产生量＝葡萄糖积累量(增重部分)＋细胞呼吸消耗葡萄糖量
项目 表示方法
真正光合速率（又称实际光合速率） O2的产生量、
CO2的固定量、
有机物的制造量
净光合速率（又称表观光合速率） O2的释放量、
CO2的吸收量、
有机物的积累量
呼吸速率 （黑暗中测量） CO2的释放量、
O2的吸收量、
有机物的消耗量
基于光照强度对光合作用影响的数学模型，请尝试构建其他影响因素对光合作用强度的影响的数学模型，横坐标为自变量，纵坐标为因变量。阐明在生产实践中的应用。
任务四：
一、光合作用影响因素及应用
（1）曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大， 但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
（2）点含义：
①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；
②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；
③图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。C和C′点限制因素：酶的数量、最大活性、光照强度等。
（3）应用：1）大田中增加空气流动，以增加CO2浓度；
2）温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度。
2.CO2浓度对光合作用强度的影响
.
C
.
C′
3.温度对光合作用速率的影响
(1)曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。
(2)应用：
1）大田中适时播种。
2）温室中，增大昼夜温差，白天适当升温，夜晚适当降温，保证植物有机物的积累。
光合作用强度
矿质元素浓度
B
.
A
.
0
A点：表示植物进行光合作用所需矿质元素的最低浓度。
B点：表示矿质元素的饱和点。
B点以后：随着矿质元素浓度增加，植物的光合作用强度因土壤溶液浓度过高而下降。
4.必需元素供应对光合速率的影响
(1)曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
(2)应用：
1）适合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，加快光合作用速率。
2）施用有机肥，被微生物分解后既可补充CO2,又可提供各种矿质元素。
一定范围内：随叶面积增大，总光合量不断增大，干物质积累不断增加，呼吸量不断增加。
当增加到一定程度后：总光合量不在增加，原因是许多叶片被遮挡，但呼吸量随叶面积仍不断增加，故干物质积累量逐渐降低。
物质量
叶面积指数
0
干物质量
总光合量
呼吸量
5.叶面积指数对光合速率的影响
【应用】：
1）适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免枝叶徒长
2）合理密植
6.水分的供应对光合作用速率的影响
(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。
(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。
7.叶龄对光合速率的影响
（1）曲线分析：
①随幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加，光合速率不断增加（OA段）；
②壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定（AB段）；
③老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降（BC段）。
（2）应用：适农作物、果树管理后期应适当摘除老叶残叶。
8.多因子对光合速率的影响
【应用】：
1）室温栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2,进一步提高光合速率。
2）当温度适宜时，课适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率。
任务五：
应用所学知识，提出提高牧草光合的光合作用的具体措施？
1、适当提高光照强度、延长光照时间
3、适当提高CO2浓度（施农家肥、通风）
4、白天适当提高温度，夜晚降温。
5、适当增加植物体内的含水量（浇水）
6、适当增加矿质元素的含量 ( 施肥）
2、合理密植
一、光合作用影响因素及应用
光合作用 有氧呼吸
代谢类型
物质变化
能量变化
实质
场所
条件
[H]来源
合成作用(或同化作用)
分解作用(或异化作用)
无机物→有机物
有机物→无机物
光能→化学能(储能)
化学能→ATP、热能(放能)
合成有机物，储存能量
分解有机物、释放能量
叶绿体
只在光下进行
有光、无光都能进行
光反应中水的光解
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸及第二阶段丙酮酸和H2O分解产生
活细胞(主要在线粒体)
二、光合作用与呼吸作用的比较
1.自然环境
制造有机物： 积累有机物：
一天中有机物最多的时间点：
一天中有机物最少的时间点：
一昼夜有机物积累量＝SⅡ－(SⅠ＋SⅢ)。
ac段：
b点：温度降低， 减弱，CO2释放减少。
c点：开始进行 。
cd段：光合作用 细胞呼吸。
d点：光合作用 细胞呼吸。
dh段：光合作用 细胞呼吸。
呼吸
光合作用
小于
等于
大于
无光照，只进行 。
f点： 过高，部分气孔关闭，
CO2供应量下降，出现“午休现象”。
e点：光合作用 细胞呼吸。
ef段：光合作用 细胞呼吸。
fg段：停止 ，只进行 。
温度
等于
小于
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
ci段
dh段
h点
d点
拓展延伸
2.密闭环境
AB段：
BC段：温度降低， 减弱。
CD段：光合作用 细胞呼吸。
D点：光合作用 细胞呼吸。
DH段：光合作用 细胞呼吸。
其中EF段出现“光合午休”现象。
H点：光合作用 细胞呼吸。
HJ段：光合作用 细胞呼吸。
直至光合作用完全停止
呼吸
小于
等于
大于
只进行 。
等于
小于
呼吸作用
分析斜率
J点：CO2浓度大小跟A点相比减小，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。
说明有有机物的积累,植物能正常生长。
拓展延伸
1.概念：
利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
2.实例：
硝化细菌利用NH3→HNO2→HNO3释放的能量，将CO2和H2O合成糖类，维持生命活动。
三、化能合成作用
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
影响
因素
小结
作业：
1.整理笔记
2.大本和小本