5.4 光合作用和能量转化（第3课时）-课件(共36张PPT)--2025-2026学年高一上学期《生物》（人教版）必修1

(共36张PPT)
第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化（第3课时）
1、能明确光合作用强度的定义（单位时间内光合作用制造有机物或释放O /固定CO 的量），区分总光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系。
教学目标
2、通过“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验（叶片上浮法），掌握自变量（光照强度）、因变量（O 产生量）的控制方法，理解无关变量（CO 浓度通过NaHCO 缓冲液维持稳定）的重要性，学会解读实验数据（如不同光照下叶片上浮数量），归纳“光照强度与光合速率正相关”的结论。
3、能够阐释叶绿体类囊体膜结构（含色素和酶）与光能捕获、能量转化的关联，理解光合作用中物质（CO →有机物）与能量（光能→化学能）的转化逻辑。
重点：外部因素（光照、CO 、温度）对光合作用强度的影响及曲线分析。
教学重难点
难点：光补偿点/饱和点的生理机制；多因子限制下光合速率的动态变化。
1.光合作用强度：
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的量。（通常用光合速率表示）
2.表示方法
单位时间内光合作用产生有机物的量
单位时间内光合作用产生CO2的量
单位时间内光合作用放出O2的量
光合作用原理的应用
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
3.影响光合作用的因素
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
温度
光合作用原理的应用
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
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
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
无关变量：
小圆形叶片内的数量；放入黑暗的时间等。
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
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：探究环境因素对光合作用的影响
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）
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
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（10、20、30cm）
什么作用？
吸收热量排除干扰
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
讨论：利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？
这些因素分别如何控制呢？
提示：CO2浓度（吹气时间或不同质量分数的NaHCO3溶液）、
温度（水浴保温）、
光质（不同颜色的彩色灯泡）
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
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,光合作用强度随光照强度的增大而加快，超过一定值后光合作用强度趋于稳定。
思考：我们测得的O2产生量，是植物光合作用实际产生的O2总量吗？
光合作用原理的应用
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净光合作用速率，称为表观光合速率。
光合作用原理的应用
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
=
=
=
+
+
+
光合作用原理的应用
光照强度
0
CO2吸收速率
CO2
释放
速率
A
B
C
光补偿点
光饱和点
净光合速率
总光合
速率
B：光合作用强度=呼吸作用强度，此时光照强度为光补偿点
D：光合作用强度达到最大时，所需的最小光照强度为光饱和点
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
外因：（1）光照强度
光合作用原理的应用
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
解读：曲线与细胞图示相结合
光合作用原理的应用
光照强度
0
A
B
C
阳生植物
光补偿点
光饱和点
阴生植物
A1
B1
C1
D
应用：
合理密植
间作套种
适当剪枝
曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？
CO2吸收速率
CO2
释放
速率
阴生植物的呼吸作用较弱，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。
光合作用原理的应用
外因：（1）光照时间
光合作用原理的应用
外因：（2）CO2浓度
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
最大光合作用强度
B点：
C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。
对应的D点为CO2饱和点
光合作用原理的应用
A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；
B′点：CO2饱和点（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）。
应用：
1.多施有机肥或农家肥；
2.温室栽培可使用CO2发生器等；
3.大田中还要注意通风透气。
光合作用原理的应用
外因：（3）温度
O
温度
A
光合速率
B
C
原理：
温度通过影响 影响光合作用主要制约 反应。
温度过高时植物 ，光合速率会减弱。
1.温室中,加大昼夜温差，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
暗
气孔关闭
光合作用原理的应用
缺水
气孔关闭
限制CO2进入叶片
光合作用受影响
原理：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；
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。
外因：（4）水
应用：合理浇灌
原料
介质
开闭
CO2
光合作用原理的应用
外因：（5）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。
应用：合理施肥（无机肥）
提示：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。
C点：
时间
光合
作用强度
O
7 10 12 14 18
A
B
C
D
E
盛夏午后温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，出现“午休”现象
B、C、D三点，哪一点淀粉含量最多？
（D点）
（教材P106 二、拓展题）
光合作用原理的应用
①同一植物的不同生长发育阶段
应用：
根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。
光合作用原理的应用
内因
②同一叶片的不同生长发育时期
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶，茎叶蔬菜及时换新叶，可减少细胞呼吸对有机物的消耗。
曲线分析：
老叶，随叶龄增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。
OA段
幼叶，叶面积不断增大，叶绿体、叶绿素含量不断增加，光合作用速率不断增加；
AB段：
壮叶，叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定；
BC段：
应用：
光合作用原理的应用
内因
曲线分析：Q点之前限制因素为横坐标所表示的因子，当到Q点时，想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
多因子（光照强度、CO2浓度）与光合作用强度之间的关系
1.植物在光照下测得CO 吸收量为5 mg·h ，黑暗下CO 释放量为2 mg·h 。该植物实际光合速率为（ ）
A. 3 mg·h
B. 5 mg·h
C. 7 mg·h
D. 2 mg·h
C
答案：C
解析：
实际光合速率（总光合速率）= 净光合速率 + 呼吸速率。净光合速率 = 光照下CO 吸收量 = 5 mg·h （有机物积累量）；呼吸速率 = 黑暗下CO 释放量 = 2 mg·h （有机物消耗量）。∴ 实际光合速率 = 5 + 2 = 7 mg·h
课堂检测
2.探究“光照强度对光合作用影响”的实验中，无关变量的控制不包括（ ）
A. 使用相同功率的台灯
B. 叶片大小和数量一致
C. 烧杯中加入等量NaHCO 溶液
D. 记录叶片上浮时间
D
答案：D
解析：无关变量需保持相同：光照设备功率（A）、叶片状态（B）、CO 浓度（通过NaHCO 维持，C）；D选项“叶片上浮时间”是因变量（光合强度指标），非无关变量。
课堂检测
3.夏季中午植物光合作用减弱（“午休现象”）的直接原因是（ ）
A. 光照过强损伤叶绿素
B. 温度升高使酶活性下降
C. 气孔关闭导致CO 供应不足
D. 水分减少影响光反应
C
答案：C
解析：
高温导致气孔关闭，CO 吸收减少，暗反应受阻（C正确）。温度升高虽影响酶活性（B），但主要原因是CO 供应不足.
课堂检测
4.为提高大棚蔬菜产量，下列措施错误的是（ ）
A. 阴天补充红光或蓝紫光
B. 夜间适当降温
C. 密植以增加光合面积
D. 施加尿素提供氮元素
C
答案：C
解析：
A正确：叶绿素吸收红光/蓝紫光；
B正确：夜间降温降低呼吸消耗；
C错误：过度密植导致遮光，降低光合效率；
D正确：氮元素是合成叶绿素和酶的原料.
课堂检测
光合作用小结
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
谢谢观看