影响光合作用的因素
【学习目标】
1．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
2．了解植物的自身特性影响光合速率。
3．通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，认识生物科学的价值。
【学习重难点】
影响光合作用的环境因素。
【学习过程】
一、自主学习
寻找证据——实验
阅读P126页资料，根据实验获得的信息，思考下列问题：
1．影响光合速率的因素有哪些？
2．在实践中有哪些人为提高光合速率的措施？
二、知识巩固
1．右图是某阳生植物叶肉细胞光合作用强度(以CO2的吸收量或放出量表示)与光照强度之间的关系。能正确反映A点时该植物叶肉细胞生理过程及量变关系的示意图是(
)
2．如何使作物最大限度地利用太阳光能以进行光合作用是现代化农业生产中提高作物产量的根本问题。下列措施不能够有效提高光能利用效率的是(
)
A．阴雨天气提高温室中的CO2浓度
B．将玉米与大豆混合种植
C．为农作物补充镁元素，保证叶绿素的含量
D．合理灌溉，使植株保持挺拔
3．下图表示在夏季晴朗的白天，植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素的改变分析正确的是(
)
A．突然停止光照
B．突然增加CO2浓度
C．降低环境温度
D．增加光照强度
4．光照强度和CO2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素，下图是北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，正确的图解是(
)
5．将下图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下，细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是(
)
适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图
A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光强低于光补偿点时，①③增大
C．光强等于光补偿点时，②③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
6．在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中，选用某植物A、B两个品种，在正常光照和弱光照下进行实验，部分实验内容与结果见下表。
品种
光照处理
A
正常光照
1.81
0.42
1.02
4.59
A
弱光照
0.99
0.25
0.46
2.60
B
正常光照
1.39
0.27
0.78
3.97
B
弱光照
3.80
3.04
0.62
2.97
回答下列问题。
（1）据表推知，经弱光照处理，品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照
，导致暗反应中再生出五碳化合物的量
，从而影响光合作用速率。
（2）表中的光合色素位于叶绿体的
膜上。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素，再用滤纸进行层析分离。与正常光照相比，弱光照处理的滤纸条上，自上而下的第4条色素带变
，这有利于品种B利用可见光中较短波长的
光。
（3）实验结果表明，经弱光照处理，该植物可通过改变光合色素的含量及其
来适应弱光环境。品种
的耐荫性较高。
答案
1．解析：A点时，光合作用速率与细胞呼吸速率相等，光合作用需要的CO2全部由细胞呼吸产生的CO2提供，整个细胞对外不表现出气体交换。
答案：C
2．解析：阴雨天气，光照强度减弱，这种情况下补充CO2达不到提高光能利用率的目的；玉米与大豆混合种植可以充分利用光能，进而达到提高光能利用率的目的；充足的叶绿素可以保证对光的最大吸收；植株挺拔，叶片充分展开，有利于对光的吸收。
答案：A
3．解析：突然停止光照，光反应产生的NADPH和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少，A项错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成的C3增加，则消耗的C5增加，故C5的含量将减少，B项错误；降低环境温度，光合作用的过程均会变慢，故C3、C5的含量相对稳定，C项错误；增加光照强度，光反应产生的NADPH和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加，D项正确。
答案：D
4．答案：C
5．答案：B
6．解析：（1）分析表中信息可知：经弱光照处理，品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照下降，使其吸收的光能减少，光反应减弱，生成的NADPH和ATP减少，致使暗反应中的C3的还原减弱，再生出C5的量减少，从而影响光合作用速率。
（2）光合色素位于叶绿体的类囊体膜上。叶绿素b主要吸收蓝紫光。用纸层析法分离叶绿体中的色素，在滤纸条上，由上而下的第4条色素带是叶绿素b。表中信息显示：品种B的叶绿素b的含量，弱光照时高于正常光照。可见，分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素并用纸层析法进行分离，与正常光照相比，弱光照处理的滤纸条上，自上而下的第4条色素带变宽，这有利于品种B利用可见光中较短波长的蓝紫光。
（3）表中信息显示：弱光照时品种A的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素总量均低于正常光照，而品种B却与之相反，这一结果表明：经弱光照处理，该植物可通过改变光合色素的含量及其比例来适应弱光环境，品种B的耐荫性较高。
答案：（1）下降
减少
（2）类囊体
宽
蓝紫
（3）比例
B(共18张PPT)
影响光合作用的因素
走进一座现代化的温室，你可能会发现用于补充光照的LED灯发出的光并非白光，还可能注意到田间散布着一台台CO2发生器，这些措施有何意义呢？
寻找证据
实
验
阅读P126页资料，根据实验获得的信息，思考下列问题：
1.影响光合速率的因素有哪些？
2.在实践中有哪些人为提高光合速率的措施？
一、光照强度、CO2浓度和温度等环境因素影响光合速率
光照强度
光合速率与光照强度的关系
在一定范围内，光合速率随着光照强度的增加而升高，几乎成正比。当光照强度达到某一点时，光合速率就不再随光照强度的增加而增加，这种现象称为光饱和现象，这时的光照强度称为光饱和点。随着光照强度的减弱，光合速率逐渐降低，在某一光照强度下，有机物的产生速率和消耗速率相等，这时的光照强度称为光补偿点。
光饱和现象
光饱和点
光补偿点
植物正常生长所需的最低光照强度必须高于光补偿点。
应用：①阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低。间作套种时应注意农作物的种类搭配；②阴雨天温室大棚中适当提高光照强度可以增加光合作用强度。
?
为什么植物会出现光饱和点？
CO2浓度
光合速率与CO2浓度的关系
当光合作用吸收CO2的速率与呼吸作用
释放CO2的速率相等时，外界的CO2浓度称为CO2补偿点。随着CO2浓度增加，光合速率逐渐增大，使光合速率达到最大值的最小CO2浓度则称为CO2饱和点。
CO2补偿点
CO2饱和点
应用：大田生产时“正其行，通其风”；②增施有机肥；③温室栽培农作物可以投放CO2发生器。
温度
光合作用的一系列反应离不开酶的催化，而温度直接影响了酶的活性，因此温度对于光合作用的影响也很大。
光合作用的最适温度因植物种类不同而不同。一般植物可在10～35℃条件下正常进行光合作用，其中以25～30℃为宜。
应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证有机物的积累。
矿质元素
N、Mg、Fe：合成叶绿素必须的组分
P：ATP的重要组分
P、K：参与糖类代谢
例如：N、Mg、Fe、P、K等
应用：适时、适量施肥。
水分
水是光合作用的原料，间接影响光合作用。
缺水
气孔
关闭
限制二氧化碳进入叶片
光合作用受影响
1.植物的光合作用能力由其遗传特性决定。
二、光合色素含量等植物自身特性影响光合速率
例如，阳生植物和阴生植物在叶片的形态结构、光合色素含量和酶活性等各个方面都有所不同，适应各自的生活环境。阳生植物叶片厚，叶肉细胞层数多，参与碳反应的酶含量高，能够充分利用光反应产生的ATP和[H]；阴生植物叶片大而薄，叶绿体中类囊体膜面积更大，光合色素含量更高，有助于在较弱的光照下充分吸收光能。
2.拥有特殊的固定和浓缩CO2的机制。
二、光合色素含量等植物自身特性影响光合速率
例如，一些植物能够在高温、干旱导致气孔开放度下降的情况下，有效利用叶肉细胞间隙低浓度的CO2进行光合作用。
3.同一植株在不同生长发育阶段的光合速率不同。
二、光合色素含量等植物自身特性影响光合速率
例如，玉米进入开花期后植株整体光合速率会明显升高。不同叶龄叶片的光合速率也有所不同，通常幼叶光合色素含量较低，光合速率也较低，随着叶片生长，光合速率逐渐升高，而叶片衰老后光合速率又会下降。
简而言之，在农业生产中，作物的产量直接取决于植株的光合速率和作物群体的光能利用率，因此一方面要培育光合作用能力更强的新品种，另一方面则要通过田间管理为作物提供适宜的环境条件，促进其光合作用。
当堂检测
1.下列关于光照对植物的光合作用的影响的说法，不正确的是（
）
A.光照越强，光合作用合成的有机物越多
B.轮种可延长光合作用时间
C.合理密植可提高光合作用对光能的利用
D.在一定范围内，光照强度越强光合作用强度越强
A
D
2．如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（
）
A．AB之间光合作用强度上升是光照强度增强所致
B．DE之间光合作用强度下降是光照强度减弱所致
C．BC之间和DE之间光合作用强度下降原因不同
D．AB之间和CD之间光合作用强度上升原因相同
C
3．光照强度、温度、二氧化碳浓度等均会影响光合速率，从而影响作物产量。下列措施中，与应用光合作用原理来提高产量无关的是（
）
A．合理密植，使作物的叶片充分接受光照
B．增加光照强度，提高光合作用的效率
C．降低夜间温度，减少有机物的消耗
D．大棚作物施农家肥，增加原料二氧化碳
知识梳理
影响光合作用的因素
光照强度、CO2浓度和温度等环境因素影响光合速率
光合色素含量等植物自身特性影响光合速率
谢
谢影响光合作用的因素
【教学目标】
1．尝试探究影响光合作用强度的环境因素。
2．了解植物的自身特性影响光合速率。
3．通过了解光合作用原理在农业生产上的应用，使学生认识生物科学的价值，从而乐于学习生物科学，同时增强学生的社会责任意识。
【教学重难点】
影响光合作用的环境因素。
【教学过程】
一、导入新课
走进一座现代化的温室，你可能会发现用于补充光照的LED灯发出的光并非白光，还可能注意到田间散布着一台台CO2发生器，这些措施有何意义呢？（通过实例，导入新课，引发学生思考，激发学生兴趣和探究欲）
二、讲授新课
（二）光照强度、CO2浓度和温度等环境因素影响光合速率
寻找证据——实验
阅读P126页资料，根据实验获得的信息，思考下列问题：
1．影响光合速率的因素有哪些？
2．在实践中有哪些人为提高光合速率的措施？
每个学生先自己独立完成，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答上述问题。教师点评。
1．光照强度
在一定范围内，光合速率随着光照强度的增加而升高，几乎成正比。当光照强度达到某一点时，光合速率就不再随光照强度的增加而增加，这种现象称为光饱和现象，这时的光照强度称为光饱和点。随着光照强度的减弱，光合速率逐渐降低，在某一光照强度下，有机物的产生速率和消耗速率相等，这时的光照强度称为光补偿点。植物正常生长所需的最低光照强度必须高于光补偿点。
应用：①阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低。间作套种时应注意农作物的种类搭配；②阴雨天温室大棚中适当提高光照强度可以增加光合作用强度。
2．CO2浓度
为什么植物会出现光饱和点？
每个学生先自己独立思考，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答上述问题。教师点评。
植物出现光饱和点的实质是在强光下碳反应跟不上光反应，从而限制了光合速率的提高。如果在光饱和点提高CO2浓度，往往会引起光合速率上升，由此可以看出，CO2浓度也是影响光合速率的一个重要外界条件。
当光合作用吸收CO2的速率与呼吸作用释放CO2的速率相等时，外界的CO2浓度称为CO2补偿点。随着CO2浓度增加，光合速率逐渐增大，使光合速率达到最大值的最小CO2浓度则称为CO2饱和点。
应用：大田生产时“正其行，通其风”；②增施有机肥；③温室栽培农作物可以投放CO2发生器。
3．温度
光合作用的一系列反应离不开酶的催化，而温度直接影响了酶的活性，因此温度对于光合作用的影响也很大。
光合作用的最适温度因植物种类不同而不同。一般植物可在10～35℃条件下正常进行光合作用，其中以25～30℃为宜。
应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证有机物的积累。
4．矿质元素
光合作用还直接或间接地受到矿质元素的影响。N、Mg、Fe等是合成叶绿素所必需的矿质元素；P、K等参与了糖类代谢，当植物缺乏P、K时会影响糖类的转化和运输，这样也就间接地影响了光合作用；P还参与ATP与ADP的相互转化过程和能量传递，所以P对光合作用的影响非常明显。
应用：适时、适量施肥。
5．水分
水是光合作用的原料，间接影响光合作用。
（二）光合色素含量等植物自身特性影响光合速率
植物光合速率不仅受到外界环境因素的影响，而且受到植物自身特性的影响。
1．植物的光合作用能力由其遗传特性决定。
例如，阳生植物和阴生植物在叶片的形态结构、光合色素含量和酶活性等各个方面都有所不同，适应各自的生活环境。阳生植物叶片厚，叶肉细胞层数多，参与碳反应的酶含量高，能够充分利用光反应产生的ATP和[H]；阴生植物叶片大而薄，叶绿体中类囊体膜面积更大，光合色素含量更高，有助于在较弱的光照下充分吸收光能。
2．拥有特殊的固定和浓缩CO2的机制。
例如，一些植物能够在高温、干旱导致气孔开放度下降的情况下，有效利用叶肉细胞间隙低浓度的CO2进行光合作用。
3．同一植株在不同生长发育阶段的光合速率不同。
例如，玉米进入开花期后植株整体光合速率会明显升高。不同叶龄叶片的光合速率也有所不同，通常幼叶光合色素含量较低，光合速率也较低，随着叶片生长，光合速率逐渐升高，而叶片衰老后光合速率又会下降。
简而言之，在农业生产中，作物的产量直接取决于植株的光合速率和作物群体的光能利用率（概念：农作物在生长过程中，光合作用积累的有机物中的化学能占投射到土地上的总光能的百分比称为光能利用率。），因此一方面要培育光合作用能力更强的新品种，另一方面则要通过田间管理为作物提供适宜的环境条件，促进其光合作用。
当堂检测
1．下列关于光照对植物的光合作用的影响的说法，不正确的是（
A
）
A．光照越强，光合作用合成的有机物越多
B．轮种可延长光合作用时间
C．合理密植可提高光合作用对光能的利用
D．在一定范围内，光照强度越强光合作用强度越强
2．如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（
D
）
A．AB之间光合作用强度上升是光照强度增强所致
B．DE之间光合作用强度下降是光照强度减弱所致
C．BC之间和DE之间光合作用强度下降原因不同
D．AB之间和CD之间光合作用强度上升原因相同
3．光照强度、温度、二氧化碳浓度等均会影响光合速率，从而影响作物产量。下列措施中，与应用光合作用原理来提高产量无关的是（
C
）
A．合理密植，使作物的叶片充分接受光照
B．增加光照强度，提高光合作用的效率
C．降低夜间温度，减少有机物的消耗
D．大棚作物施农家肥，增加原料二氧化碳
【板书设计】
