54光合作用與能量轉(zhuǎn)化課件高一上學(xué)期生物人教版必修12

“萬物生長靠太陽”，光合作用是唯一能夠捕獲和轉(zhuǎn)化光能的生物學(xué)途徑。無論是植物工廠，還是自然界，植物捕獲光能都要依靠特定的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)。第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化近日，我國成都建成世界首個(gè)全自動(dòng)無人化垂直植物工廠。工廠占地200平方米，栽培層數(shù)20層，每年收獲10茬，可達(dá)到60畝土地的生產(chǎn)效益。這不得不歸功于生物科學(xué)的進(jìn)步，特別是對光合作用與能量轉(zhuǎn)化的深入研究。第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化玉米葉片中綠色的的色素可能與光能的捕獲有關(guān)。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離葉綠素由C、H、O、N、Mg組成成不溶于水，能夠溶解在有機(jī)溶劑中。葉綠素a:C55H72O5N4Mg葉綠素b:C55H70O6N4Mg一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)原理色素提取的原理：綠葉中的色素能夠溶解在有機(jī)溶劑無水乙醇中，所以，可以用無水乙醇提取綠葉中的色素。色素分離的原理：綠葉中的各種色素在層析液中的溶解度不同，溶解度高的隨層析液在濾紙上擴(kuò)散得快；反之則慢。這樣，綠葉中的色素就會(huì)隨著層析液在濾紙上的擴(kuò)散而分離開。材料用具方法步驟目的要求1．進(jìn)行綠葉中色素的提取和分離。2．探究綠葉中含有幾種色素。見下頁實(shí)驗(yàn)材料：新鮮的綠葉（如菠菜的綠葉）實(shí)驗(yàn)器材：干燥的定性濾紙，試管，棉塞，試管架，研缽，玻璃漏斗，尼龍布，毛細(xì)吸管，剪刀，藥匙，量筒（10mL），天平等。實(shí)驗(yàn)藥品：無水乙醇，層析液，二氧化硅和碳酸鈣。(石油醚：丙酮：苯=20:2:1）提示：紙層析時(shí)層析液應(yīng)與水互不相容，因此酒精不適合用作層析液。分離色素的方法：紙層析法一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離稱取5g綠色葉片剪碎，放入研缽中。向研缽中放入少許二氧化硅和碳酸鈣色素的提取研磨時(shí)加入SiO2、CaCO3？為什么要用新鮮的綠葉？為什么要剪去主脈？選取新鮮綠色的葉片，可使濾液中色素含量高葉脈主要是輸導(dǎo)組織，缺乏色素。二氧化硅有助于研磨得充分，碳酸鈣可防止研磨中色素被破壞。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離色素的提取向研缽中再加入5～10mL無水乙醇進(jìn)行迅速、充分的研磨。將濾液收集到試管中，及時(shí)用棉塞將試管口塞嚴(yán)。漏斗基部放一塊單層尼龍布，將研磨液迅速倒入玻璃漏斗中進(jìn)行過濾。研磨時(shí)為什么加入無水乙醇而不是加蒸餾水？研磨時(shí)迅速、研磨液倒入漏斗要迅速、收集濾液的試管要及時(shí)賽上棉賽？為什么要充分研磨？收集到的濾液顏色過淺，可能有一下幾種原因？不溶于水，能夠溶解在有機(jī)溶劑中。迅速研磨是為了防止乙醇揮發(fā)過多，充分研磨是為了充分破壞葉綠體，使色素完全釋放出來。原因：①未加SiO2，研磨不充分。②未加CaCO3或加入過少，色素分子被破壞。③葉片放置時(shí)間長，濾液色素少。④一次加入無水乙醇過多，色素濃度低。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離色素的分離將干燥的定性濾紙剪成寬和長略小于試管直徑和長度的濾紙條再將濾紙條一端剪去兩角用毛細(xì)吸管吸取少量濾液，沿鉛筆線均勻畫出一條細(xì)線。待濾液干后，重畫一到兩次。在距這一端底部1cm處用鉛筆畫一條細(xì)的橫線濾紙條為什么要剪去兩角？畫濾液細(xì)線前為什么要先用鉛筆畫一橫線？畫濾液細(xì)線有什么注意事項(xiàng)？減小邊緣效應(yīng)，使色素在濾紙上擴(kuò)散均勻，便于觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提供一個(gè)參考線，幫助確定濾液細(xì)線的位置和長度。濾液細(xì)線要細(xì)、齊、直，使分離出的色素帶平整不重疊。（畫一條均勻的細(xì)線）濾紙條為什么要預(yù)先干燥處理？使層析液在濾紙上快速擴(kuò)散。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離色素的分離將適量層析液倒入試管，將濾紙條有濾液細(xì)線的一端朝下輕輕插入層析液，隨后用棉塞塞緊試管口。可用小燒杯代替試管，用培養(yǎng)皿蓋住小燒杯。觀察試管內(nèi)濾紙條上出現(xiàn)了幾條色素帶，以及每條色素帶的顏色和寬窄。將觀察結(jié)果記錄下來。分離色素時(shí)為什么不能讓濾液細(xì)線觸及層析液？防止濾液細(xì)線中的色素直接溶解到層析液中。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)結(jié)果顏色色素橙黃色胡蘿卜素黃色藍(lán)綠色葉黃素葉綠素a黃綠色葉綠素b討論：1.綠葉中的色素有幾種？2.在層析液中溶解度大??？3.色素含量比較？4.葉片為什么大都是綠色的？5.秋天葉片為什么會(huì)變黃？一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化【探究·實(shí)踐】綠葉中色素提取與分離綠葉中色素的提取和分離綠葉中的色素葉綠素(含量約占3/4)類胡蘿卜素(含量約占1/4)葉綠素a（藍(lán)綠色）葉綠素b（黃綠色）胡蘿卜素（橙黃色）葉黃素（黃色）為什么不同的色素表現(xiàn)為不同的顏色？色素的功能提示1：這4種色素吸收的光波長有差別，但是都可以用于光合作用，屬于光合色素。葉綠素主要吸收藍(lán)紫光和紅光類胡蘿卜素主要吸收藍(lán)紫光葉綠素類胡蘿卜素提示2：

位于植物液泡中的花青素也能吸收光能，但是不能用于光合作用，屬于非光合色素。提示3：植物細(xì)胞中的色素分為脂溶性色素（如葉綠素等）和水溶性色素（如花青素），兩類色素的提取方法不同。1.溫室大棚最好用什么玻璃？2.植物工廠常見的人工光源為什么是紅色、藍(lán)色和白色的光源？黃色豆芽和綠色豆芽

豆芽為什么有黃色和綠色之分？它們的培養(yǎng)條件有什么區(qū)別？韭菜和韭黃呢？1.光照：光是影響葉綠素合成的主要條件，一般植物在黑暗中不能合成葉綠素，因而葉片發(fā)黃。3.必需元素：2.溫度：溫度可影響與葉綠素合成有關(guān)的酶的活性。低溫時(shí)，葉綠素分子易被破壞，而類胡蘿卜素分子較為穩(wěn)定，使葉子變黃。葉綠素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg將導(dǎo)致葉綠素?zé)o法合成，葉變黃。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)

拓展：影響葉綠素合成的主要因素第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的場所——葉綠體一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化葉綠體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)形態(tài)：一般呈扁平的橢球形或球形結(jié)構(gòu)：堆疊外膜內(nèi)膜類囊體基?；|(zhì)葉綠體的結(jié)構(gòu)模式圖葉綠體的電鏡照片(色素分布在類囊體膜上)(與光合作用有關(guān)的酶分布在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中)

每個(gè)基粒都含有兩個(gè)以上的類囊體，多達(dá)100個(gè)以上。葉綠體內(nèi)有如此眾多的基粒和類囊體，及大地?cái)U(kuò)展了受光面積。據(jù)計(jì)算，1g菠菜葉片中的類囊體的總面積竟有60m2左右。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化葉綠體的功能第一個(gè)實(shí)驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)直接證明了什么？恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有什么巧妙之處？【答案】恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是：葉綠體能吸收光能用于光合作用釋放氧氣。【提示】1.實(shí)驗(yàn)材料選擇水綿和好氧細(xì)菌，水綿的葉綠體呈螺旋式帶狀，便于觀察，好氧細(xì)菌可確定釋放氧氣多的部位；2.沒有空氣的黑暗環(huán)境排除了氧氣和光的干擾；3.用極細(xì)的光束照射，葉綠體上有光照多和光照少的部位，相當(dāng)于一組對比實(shí)驗(yàn)；4.臨時(shí)裝片暴露在光下的實(shí)驗(yàn)再一次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，等等。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化葉綠體的功能第二個(gè)實(shí)驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光的區(qū)域，為什么？【答案】這是因?yàn)樗d葉綠體上的光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，在此波長光的照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣，適于好氧細(xì)菌在此區(qū)域分布。一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)光合作用的場所是葉綠體葉綠體能吸收光能用于光合作用釋放氧氣恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)(1881年)其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)（如有機(jī)物的合成部位在葉綠體）不能說明說明說明1954年科學(xué)家才確認(rèn)光合作用全過程均發(fā)生在葉綠體第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化思考.討論一捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化歸納.總結(jié)

在葉綠體內(nèi)部巨大的膜表面（類囊體膜）上，分布著許多吸收光能的色素分子；

在類囊體膜上和葉綠體基質(zhì)中，還有許多進(jìn)行光合作用所必需的酶。

葉綠體為什么能捕獲光能、進(jìn)行光合作用？（結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)）練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.基于對葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能的理解，判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)葉綠體中只有葉綠素吸收的光能才能用于光合作用。（

）(2)葉綠體的類囊體上有巨大的膜面積，有利于充分吸收光能。（

）(3)植物葉片之所以呈現(xiàn)綠色，是因?yàn)槿~片中的葉綠體吸收了綠光。（

）2.下列關(guān)于高等植物細(xì)胞內(nèi)色素的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A.所有植物細(xì)胞中都含有4種色素B.有些植物細(xì)胞的液泡中也含有色素C.葉綠素和類胡蘿卜素都可以吸收光能D.植物細(xì)胞內(nèi)的光合色素主要包括葉綠素和類胡蘿卜素兩大類×√×A第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化二、拓展應(yīng)用1.海洋中的藻類，習(xí)慣上依其顏色分為綠藻、褐藻和紅藻，它們在海水中的垂直分布大致依次是淺、中、深。這種現(xiàn)象與光能的捕獲有關(guān)嗎？【答案】有關(guān)，不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光，即紅藻反射出了紅光，綠藻反射出綠光，褐藻反射出黃色的光。水對紅、橙光的吸收比對藍(lán)、綠光的吸收要多，即到達(dá)深水層的光線是短波長的光，因此，吸收紅光和藍(lán)紫光較多的綠藻分布于海水的淺層，吸收藍(lán)紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。練習(xí)與應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化2.與傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相比，植物工廠生產(chǎn)蔬菜等食物有哪些優(yōu)勢？又面臨哪些困難？你對植物工廠的發(fā)展前景持什么觀點(diǎn)？請搜集資料，結(jié)合自己的思考寫一篇綜述性短文。【提示】與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比，植物工廠生產(chǎn)蔬菜可以精確控制植物的生長周期、生長環(huán)境、上市時(shí)間等，但同時(shí)面臨技術(shù)難度大、操控要求高、需要掌握各種不同蔬菜的生理特性等問題。綜述性短文只要證據(jù)確鑿、邏輯清晰、言之有理,就可以的。練習(xí)與應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理19世紀(jì)末，科學(xué)界普遍認(rèn)為1928年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲醛對植物有毒害作用，也不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖。CO2O2C+H2O甲醛HHOC(CH2O)糖類縮合O2C釋放---原理二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理說明水的光解產(chǎn)生氧氣。時(shí)間：1937年釋放出氧氣英國植物學(xué)家希爾（R.Hill）發(fā)現(xiàn)：結(jié)論：科學(xué)家：英國植物學(xué)家希爾（R.Hill）像這樣，離體葉綠體在適當(dāng)條件下發(fā)生水的光解、產(chǎn)生氧氣的化學(xué)反應(yīng)稱作希爾反應(yīng)。離體葉綠體懸浮液(有H2O無CO2)鐵鹽或其他氧化劑+光照---原理二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理英國植物學(xué)家希爾（R.Hill）思考：希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？---原理不能說明。提示：沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理美國科學(xué)家魯賓(S.Ruben)時(shí)間：1941年科學(xué)家：美國科學(xué)家魯賓和卡門美國科學(xué)家卡門(M.Kamen)實(shí)驗(yàn)：光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部來自水。結(jié)論：18O2光照下的小球藻懸液C18O2O2H2OCO2---原理同位素標(biāo)記法對比實(shí)驗(yàn)18O穩(wěn)定同位素？二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理美國科學(xué)家阿爾農(nóng)(D.Arono)科學(xué)家：美國科學(xué)家阿爾農(nóng)時(shí)間：1954年發(fā)現(xiàn)：在光照下，葉綠體可合成ATP。這一過程總是與水的光解相伴隨。1957年---原理推測：ATP的合成與希爾反應(yīng)可能的關(guān)系第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化H2OO2光反應(yīng)NADP+NADPHADP+PiATP類囊體基粒葉綠體基質(zhì)光合作用的過程H+光合作用的第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須在有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理?xiàng)l件：場所：光、色素、酶葉綠體類囊體薄膜物質(zhì)變化：水的光解：H2OO2+[H]光色素ATP的形成：ADP+Pi

ATP光、酶色素能量變化：用于暗反應(yīng)NADP＋＋H+＋2e→NADPH

光

光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP和NADPH中的化學(xué)能光反應(yīng)階段---原理二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理英國植物學(xué)家希爾（R.Hill）思考：希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？---原理不能說明。提示：沒有排除葉綠體中其他物質(zhì)的干擾，也沒有直接觀察到氧元素的轉(zhuǎn)移。能夠說明。提示：懸浮液中有H2O，沒有合成糖的另一種原料CO2，說明水的光解并非必須與糖的合成相聯(lián)系。二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理美國科學(xué)家卡爾文(M.Calvin)時(shí)間：20世紀(jì)40年代科學(xué)家：美國科學(xué)家卡爾文用14CO2供小球藻進(jìn)行光合作用，追蹤檢測放射性。實(shí)驗(yàn)：結(jié)果：最終探明了CO2中的碳是如何轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳。---原理同位素標(biāo)記法14C放射同位素？第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化H2OCO2O2(CH2O)暗反應(yīng)光反應(yīng)NADP+NADPHADP+PiATP2C3C5類囊體基粒葉綠體基質(zhì)光合作用的過程H+光合作用的第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)（碳反應(yīng)）階段。二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的原理暗反應(yīng)階段CO2的固定：CO2＋C52C3酶C3的還原：條件：場所：葉綠體基質(zhì)2C3

酶[H]、ATP、酶[H]、ATP3-磷酸甘油醛物質(zhì)變化：能量變化：ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷愔械幕瘜W(xué)能。說明：C5再生也屬于卡爾文循環(huán)（暗反應(yīng)）。C5糖類等酶C5：核酮糖-1

,5-二磷酸，即RuBPC3：三磷酸甘油酸---原理模擬題提示：3-磷酸甘油醛可以在葉綠體中合成淀粉，也能運(yùn)出葉綠體在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成蔗糖。模擬題經(jīng)常將葡萄糖視作光合作用的直接產(chǎn)物，實(shí)際上葡萄糖并不是光合作用的直接產(chǎn)物，但我們可以將光合產(chǎn)物換算成相當(dāng)于多少葡萄糖。二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化思考.討論1.光反應(yīng)和暗反應(yīng)在所需條件、進(jìn)行場所、發(fā)生的物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化等方面有什么區(qū)別？

2.光反應(yīng)和暗反應(yīng)在物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化方面存在什么聯(lián)系？【答案】物質(zhì)聯(lián)系：光反應(yīng)生成的ATP和NADPH供暗反應(yīng)C3的還原，而暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供了ADP、Pi和NADP+；能量聯(lián)系：光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了活躍的化學(xué)能，暗反應(yīng)將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。---原理思考與討論1：ATP（或NADPH）、ADP（或Pi、NADP+）在葉綠體的產(chǎn)生部位？消耗部位？運(yùn)動(dòng)方向？思考與討論2：CO2濃度降低時(shí)，葉綠體中C3、C5、ATP（或NADPH）、ADP（或Pi、NADP+）的含量變化？光照減弱呢？二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的定義光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。場所發(fā)生范圍能量來源原料產(chǎn)物產(chǎn)物能量去向發(fā)生范圍：綠色植物（主要）物質(zhì)變化：二氧化碳＋水→有機(jī)物＋氧氣能量變化：光能→有機(jī)物中的化學(xué)能知識(shí)歸納反應(yīng)式：CO2＋H2O

(CH2O)＋O2光能葉綠體藍(lán)細(xì)菌？二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化光合作用的定義光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過程。場所發(fā)生范圍能量來源原料產(chǎn)物產(chǎn)物能量去向發(fā)生范圍：綠色植物（主要）物質(zhì)變化：二氧化碳＋水→有機(jī)物＋氧氣能量變化：光能→有機(jī)物中的化學(xué)能知識(shí)歸納反應(yīng)式：6CO2＋12H2O

C6H12O6＋6O2＋6H2O光能葉綠體藍(lán)細(xì)菌？二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用問題：糧食問題仍然是當(dāng)今世界的難題之一，如何提高糧食的產(chǎn)量？提高產(chǎn)量提高光合作用強(qiáng)度延長光合作用時(shí)間增加光合作用面積是指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。合理密植夜間補(bǔ)光光？CO2？溫度？光合作用實(shí)際產(chǎn)生O2量？光合作用實(shí)際消耗CO2量？光合作用強(qiáng)度二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)原理

通過抽動(dòng)活塞的方式降低注射器內(nèi)氣壓，使常壓下隱匿于葉圓片中的氣泡變大，最后逃逸出來，而留下的空隙就會(huì)被水所占據(jù)，從而達(dá)到排除葉肉細(xì)胞間隙中空氣的目的。

材料用具打孔器，注射器，40W臺(tái)燈，燒杯，綠葉（如菠菜葉片）。方法步驟實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄抗庹諒?qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響見下頁

在水環(huán)境中，由于葉片光合作用產(chǎn)生的氧氣可附著在葉肉細(xì)胞的間隙或葉片的表面，使葉片的密度降低，造成葉片上浮。因此，可以通過比較不同光照條件下同一時(shí)間段內(nèi)小圓形葉片浮起的數(shù)量，以此來判斷葉片進(jìn)行光合作用的強(qiáng)度。二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響打孔材料處理

將小圓形葉片置于吸入清水的注射器中，排出注射器內(nèi)殘留空氣，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動(dòng)活塞，使小圓形葉片內(nèi)氣體逸出。(重復(fù)幾次)

將內(nèi)部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。葉片細(xì)胞間隙充滿水而全都沉到水底。

取生長旺盛的綠葉，用直徑為0.6cm的打孔器打出小圓形葉片30片。注意避開大的葉脈。抽氣備用二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響分組組裝

取3只小燒杯，分別倒入20mL富含CO2的清水。分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片。

事先可用口通過玻璃管向清水內(nèi)吹氣。也可用NaHCO3溶液提供CO2?？刂乒庹?/p>

用3盞40W臺(tái)燈分別向3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照。也可通過調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離來控制。觀察并記錄同一段時(shí)間內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量。（或圓形小葉片全部上浮所需的時(shí)間）二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響呼吸速率凈光合速率總光合速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低，如圖中藍(lán)色虛線所示。間作、套種農(nóng)作物，可合理利用光能。B’C’D1.光照強(qiáng)度凈光合速率：通常用光照條件下測得的O2的釋放量、CO2的吸收量、有機(jī)物的積累量表示?？偣夂纤俾?凈光合速率+呼吸速率：通常用O2的產(chǎn)生量、CO2的固定量、有機(jī)物的制造量表示。(無法直接測定)呼吸速率：通常用黑暗條件下測得的CO2的釋放量、O2的吸收量、有機(jī)物的消耗量表示。A’二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響呼吸速率凈光合速率總光合速率光補(bǔ)償點(diǎn)光飽和點(diǎn)應(yīng)用：陰生植物的呼吸速率、光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低，適應(yīng)生活在低光照環(huán)境中。間作、套種農(nóng)作物，可合理利用光能。B’C’D1.光照強(qiáng)度指的是在一種作物生長到后期時(shí)，種上另一種作物，共同生長的時(shí)間并不長。套種：指的是在一塊地上，同一時(shí)期按一定行數(shù)的比例間隔種植兩種以上的作物。間種：指的是前后兩季種植不同的作物，或在相鄰兩年內(nèi)種植不同的作物的復(fù)種方式。輪種：指的是將兩種或兩種以上，且生育季節(jié)相近的作物，按一定比例混合后，種在同一塊田地里?；旆N：A’只用葉肉細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)若用一棵植株進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？圓形小葉片上浮代表？NaHCO3濃度過低？過高？二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響2.日變化下圖是在夏季晴朗的白天，某種綠色植物葉片光合作用強(qiáng)度的曲線圖。分析曲線圖并回答問題。(1)7-10時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷增強(qiáng)的原因是_______________________________________________________________________________。(2)10-12時(shí)左右的光合作用強(qiáng)度明顯減弱的原因是_________________________________________________________________________。(3)14-17時(shí)的光合作用強(qiáng)度不斷下降的原因是_____________________________________________________________________________。(4)從圖中可以看出，限制光合作用的因素有__________________________________________________________________________。(5)依據(jù)本題提供的信息，提出提高綠色植物光合作用強(qiáng)度的一些措施。光照強(qiáng)度逐漸增大。此時(shí)溫度很高，導(dǎo)致氣孔大量關(guān)閉，CO2無法進(jìn)入葉片組織，致使光合作用暗反應(yīng)受到限制。光照強(qiáng)度不斷減弱。光照強(qiáng)度、溫度根據(jù)本題信息，可以利用溫室大棚控制光照強(qiáng)度、溫度的方式，如補(bǔ)光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強(qiáng)度。與B點(diǎn)相比，C點(diǎn)時(shí)C3的含量變化？在生產(chǎn)上的應(yīng)用：a、適當(dāng)提高光照強(qiáng)度；b、延長光照時(shí)間；c、溫室大棚用無色透明玻璃。與D點(diǎn)相比，E點(diǎn)時(shí)C3的含量變化？681012141618光合作用強(qiáng)度時(shí)ABCDE681012141618時(shí)CO2吸收量CO2釋放量abcdS1S2S3OPQR6121824密閉大棚內(nèi)CO2的濃度時(shí)2.日變化二光合作用原理和應(yīng)用探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響P點(diǎn)、Q點(diǎn)的含義？光合作用開始和結(jié)束的時(shí)間？R和O點(diǎn)的大小比較？縱坐標(biāo)的含義？a、b、c、d點(diǎn)的含義？一天中有機(jī)物最多和最少的點(diǎn)？有機(jī)物積累最快的點(diǎn)？縱坐標(biāo)的含義？”午休”現(xiàn)象發(fā)生的條件？與B點(diǎn)相比，C點(diǎn)C3的含量變化？與D點(diǎn)相比，E點(diǎn)C3的含量變化？若P點(diǎn)和Q點(diǎn)的溫度相同且不考慮CO2濃度對呼吸速率的影響，則二者的光照強(qiáng)度大??？二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用3.CO2濃度①曲線分析：圖1中A點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用速率等于呼吸作用速率時(shí)的CO2濃度，圖2中A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。c和c′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。CO2補(bǔ)償點(diǎn)CO2飽和點(diǎn)CO2飽和點(diǎn)CC'②應(yīng)用：

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”,

增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合作用速率。影響光合作用強(qiáng)度的因素二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用4.溫度①曲線分析：溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合作用速率。②應(yīng)用：

a.適時(shí)播種;b.溫室栽培中，白天可適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)降低溫度，適當(dāng)提高晝夜溫差，從而提高作物產(chǎn)量（有機(jī)物積累量）;c.植物“午休”原因之一。影響光合作用強(qiáng)度的因素真正光合速率凈光合速率呼吸速率15432速率溫度(℃)020304010二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用5.水及礦質(zhì)元素(1)水既是光合作用的原料；又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)；

水還會(huì)影響氣孔的開閉，從而影響進(jìn)入植物體。(2)N、Mg、Fe等是葉綠素合成的必需元素，若缺乏，會(huì)影

響葉綠素的合成，從而影響光合作用。應(yīng)用：合理灌溉，合理施肥。影響光合作用強(qiáng)度的因素光合速率必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)量葉齡光合速率幼葉成熟葉老葉二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用6.多因子變量Q點(diǎn)：橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速率的因子，影響因素主要為各曲線所表示的因子。曲線分析：P點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。影響光合作用強(qiáng)度的因素二光合作用原理和應(yīng)用第四節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化---應(yīng)用6.多因子變量應(yīng)用：溫室栽培時(shí)(1)在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度，進(jìn)一步提高光合速率；(2)當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加CO2濃度和光照強(qiáng)度以提高光合速率。影響光合作用強(qiáng)度的因素例1、（07.北京）科學(xué)家研究CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度對同一種植物光合作用強(qiáng)度的影響，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是（）

A．光照強(qiáng)度為a時(shí)，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同B．光照強(qiáng)度為b時(shí)，造成曲線1和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度不同C．光照強(qiáng)度為a～b，曲線I、Ⅱ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高D．光照強(qiáng)度為a~c，曲線I、Ⅲ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高二光合作用原理和應(yīng)用探究光合作用強(qiáng)度的影響因素D例2、（07.山東）以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是（）A.光照相同時(shí)間，35℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30℃時(shí)相等B.光照相同時(shí)間，在20℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多C.溫度高于25℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少D.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機(jī)物的量相等二光合作用原理和應(yīng)用探究光合作用強(qiáng)度的影響因素A例3、（06.四川）將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調(diào)節(jié)小室CO2濃度，在適宜光照強(qiáng)度下測定葉片光合作用的強(qiáng)度（以CO2吸收速率表示），測定結(jié)果如下圖。下列相關(guān)敘述，正確的是（）A.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)左移B.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)降低，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移C.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)，a點(diǎn)右移，b點(diǎn)右移D.如果光照強(qiáng)度適當(dāng)增強(qiáng)，a點(diǎn)左移，b點(diǎn)右移二光合作用原理和應(yīng)用探究光合作用強(qiáng)度的影響因素D二光合作用原理和應(yīng)用探究光合作用強(qiáng)度的影響因素例4．（2018全國Ⅲ卷·29）回答下列問題：（1）高等植物光合作用中捕獲光能的物質(zhì)分布在葉綠體的___________上，該物質(zhì)主要捕獲可見光中的_________。（2）植物的葉面積與產(chǎn)量關(guān)系密切，葉面積系數(shù)（單位土地面積上的葉面積總和）與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如圖所示，由圖可知：當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均_______。當(dāng)葉面積系數(shù)超過b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是__________________________。

（3）通常，與陽生植物相比，陰生植物光合作用吸收與呼吸作用放出的CO2量相等時(shí)所需要的光照強(qiáng)度________（填“高”或“低”）。類囊體膜藍(lán)紫光和紅光增加群體光合速率不變，但群體呼吸速率仍在增加，故群體干物質(zhì)積累速率降低低二光合作用原理和應(yīng)用光合速率的測定方法----裝置法學(xué)案P147在測細(xì)胞呼吸速率時(shí)，NaOH溶液可吸收容器中的CO2。在測凈光合速率時(shí)，NaHCO3溶液可提供CO2，保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。測定方法：

①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算呼吸速率。

②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算凈光合速率。

③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算真正光合速率。物理誤差的校正：

為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，即用等量的死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。二光合作用原理和應(yīng)用光合速率的測定方法----半葉法測定方法：

將植物對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)留在光下進(jìn)行光合作用(即不作處理)，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。一定時(shí)間后，在這兩部分葉片的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，分別烘干稱重，記為MA、MB，開始時(shí)二者相應(yīng)的有機(jī)物含量應(yīng)視為相等，記為M0，照光后的葉片重量大于暗處的葉片重量，超過部分即為光合作用產(chǎn)物的量，再通過計(jì)算可得出光合速率。計(jì)算公式：

凈光合量=MB-M0；呼吸量=M0-MA；總光合量=（MB-M0）+（M0-MA）=MB-MA二光合作用原理和應(yīng)用光合速率的測定方法----黑白瓶法例、一同學(xué)研究某湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸時(shí)，設(shè)計(jì)了如下操作：①取三個(gè)相同的透明玻璃瓶標(biāo)號(hào)a、b、c，并將a用不透光的黑布包扎起來；②用a、b、c三個(gè)