光合作用总结ppt课件.ppt

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1、光合作用总复习,享学课堂,“光合作用”小专题,自养型生物碳素同化的途径：绿色植物、蓝藻和光合细菌的光合作用硝化细菌等的化能合成作用。它们都属于自养型生物，生产者；两类都以CO2作为碳源，但能源不同。,一个梦想,生命之美不但在“形”，更在人的创新思维和梦想！,有朝一日，当我们搞清楚光合作用的全部机理，又能利用基因工程技术将光合作用的全套基因转入人的头发中，那时，只要在头上撒点水，再晒晒太阳，人的头发就能像叶片一样合成葡萄糖，葡萄糖再输入到人体的各个部分于是，人类就不再有饥饿，色、香、味、形俱佳的食物就成了满足人们味觉需要或精神享受的艺术品。,知识结构（流程图）,思考：光合作用的3大营养物质是什么

2、？它们从哪里来？其中对有机物贡献最大的是什么？,1.光合作用的定义和总反应式,光合作用是叶绿体吸收并利用光能，将 CO2 和H2O合成有机物质并释放O2，将光能转换成化学能的过程。【是否释放氧气，与供氢体有关】,CO2+2H2O (CH2O)+H2O+O2,光叶绿体,2.光合作用的意义,光合作用是“地球上最重要的化学反应”。为植物本身的物质代谢提供了基础。直接或间接地为动物和人类的生存提供了食物和能源。【C是构成生物体的最基本元素，占生物体干重的49。】地球上几乎所有生物都是利用光合作用固定的能量作为生命活动的能源。维持大气中 CO2和O2，含量的基本稳定。 总之，光合作用对地球上生物的生存、

3、繁荣和发展极其重要。,3.真核生物光合作用的场所,主要器官：叶细胞器：叶绿体（蓝细菌、光合细菌也能进行光合作用，但没有叶绿体）,椭圆球形的叶绿体有哪些结构与光合作用相适应？,在叶绿体基粒片层的薄膜上有与光合作用有关的色素。基粒片层使受光面积大大增加，堆叠能充分收集光能。组成基粒的基粒片层数目依不同植物或同一植物不同部位的细胞而有很大的变化。在叶绿体基粒片层的薄膜上和基质中有与光合作用有关的酶。,引起叶绿体的形态和分布发生改变的非生物因素主要是：水（水少则皱缩）；光照强度和方向,4.与光合作用有关的叶绿体色素,作用：吸收（红橙光和蓝紫光）、传递和转换光能。,叶片衰老或环境条件不良（干旱、高温、寒

4、冷等）时，叶绿素比类胡萝卜素更易被破坏而含量下降。外因上，合成叶绿素需光、N和Mg、适宜温度（酶活性）。叶绿素的不断合成与分解，可用标记的N来证明。液泡中的花青素吸收光能，但不能传递到叶绿素a。,吸收光谱的特点使绿色植物无论晴天（全光谱的光），还是阴天（蓝紫光）都能进行光合作用。,线粒体与叶绿体在代谢上的相互关系,线粒体为叶绿体提供 _；叶绿体为线粒体提供_。【暗反应所需的ATP必须来自于光反应，不能由线粒体提供】,典型的具有能量转换功能的膜：线粒体内膜; 叶绿体基粒片层膜; 细菌细胞膜等,讨论：净光合作用不同情况下的箭头及计算。,线粒体与叶绿体的比较,一、光合作用研究史, 赫尔蒙特的柳树试验

5、 普里斯特利的小鼠试验； 英格豪斯的小鼠试验 萨克斯的叶片遮光实验 鲁宾和卡门的放氧实验 卡尔文的暗反应循环实验,同位素标记法,1642年，比利时科学家赫尔蒙特,五年后,柳树增重74.47kg土壤减少0.06 kg,水分是建造植物体的唯一原料？,1779年，荷兰的科学家英格豪斯,结论：,光照是实验成功的必要条件,1864年，德国植物生理学家萨克斯,同一张叶片上做的对照实验实验组与对照组的确认选择同一叶片的优越性预先进行饥饿处理的目的结果与结论光合作用产生淀粉。,实验组,1939年，美国科学家鲁宾和卡门实验,（同位素示踪法） 【相互对照】, 如何设计对照实验？ 举例其它的相互对照实验。 如何计算

6、产物O2的质量（或含18O的比例）？,20世纪40年代，美国科学家卡尔文,CO2能转化成为光合产物淀粉。,同位素标记法研究光合作用暗反应的循环途径CO2转化成有机物的途径【卡尔文探求新的研究方法】1.选择14C跟踪光合作用过程的可行性： 14C和 12C化学性质相同， 14CO2同样能被用于光合作用； 14C衰变过程释放出射线，通过检测很容易探知其存在和数量。2.方法步骤： 将绿藻置于恒定光照和CO2条件下，使其光合作用达到稳定状态 将14CO2 在很短暂的时间内通入绿藻培养液【这样，光合作用中碳的代谢过程中间产物就会被14C标记】 在通入14CO2后的不同时间间隔，以80乙醇杀死绿藻细胞，以

7、中断酶反应，分离鉴定。,3.结果：随着不断缩短反应开始至加入乙醇停止反应的时间，发现一种 C3化合物是第一个可检测到的稳定物。顺序判断思路：中间产物含量变化总是先增后降，第一个中间产物出现得最早，前一中间产物与相接的中间产物总是前者先出现高峰 ，在同一时段前者降后者升。,研究代谢途径的实验方法：1.追踪代谢过程：起始物A B C 终产物2.扰乱代谢体系（加入代谢抑制剂）：类似于基因剔除和 遗传缺陷与中间产物积累。,叶片叶肉细胞叶绿体基粒片层（膜）,二、叶绿体知识结构,分布： 哪些细胞？大小、数目的影响因素？同一个体不同细胞中叶绿体数量？背阴地区的多于向阳地区的叶绿体数量、类囊体数目和叶绿素含量

8、？形状：椭圆球形（水绵？）结构：3膜3腔。与线粒体的区别？内含物：叶绿体色素（脂溶性、种类、颜色与吸收光谱，功能，分布）；酶（分布，功能）；DNA（遵循的遗传规律）。 功能：是植物进行光合作用的细胞器。,线粒体与叶绿体在代谢上的相互关系,典型的具有能量转换功能的膜： 线粒体内膜; 叶绿体基粒片层膜; 细菌细胞膜等,掌握总光合作用与净光合作用的关系，并计算。,线粒体与叶绿体,叶绿体色素与光合作用,叶绿体色素:元素与分子结构；分布；种类；含量与比例；颜色与吸收光谱；功能；色素提取和分离实验等,叶绿体色素吸收光谱：明暗带；光谱曲线。,某种色素的吸收光谱是其在各个波长处所吸收光的百分数。吸收光谱只能反

9、映该色素对不同波长光的吸收关系。光合作用的作用光谱表示在某些波长的光下的光合速率。作用光谱确定进行光合作用的有效波长。 吸收光谱 作用光谱 作用光谱与吸收光谱的相关性，反映色素对光合作用贡献的大小。,曲线之间的相关性,图中的“作用光谱”指不同波长光对光合作用的总影响，反映的是各种光合作用色素的共同作用结果，它与各种色素联合的“吸收光谱”一致，而与任何一种色素单独的吸收光谱都不同。叶绿素a的吸收光谱最接近，也说明叶绿素a在光合作用中起主要作用。植物进行光合作用时，下列哪些物质的变化趋势与图中作用光谱基本一致? AO2的释放量 BC3化合物的总量 CC5化合物的总量 D有机物的生成量,叶绿体色素与

10、叶色,叶片衰老或环境条件不良（干旱、高温、寒冷等）时，叶绿素比类胡萝卜素更易被破坏，其含量下降而使叶变黄。外因上，合成叶绿素需要光但少数如藻类等例外、N和Mg、适宜温度（酶活性）温度过高、过低都会影响。内因上，受控于遗传性。 叶绿素的不断合成与分解，可用标记的15N来证明。液泡中的花青素吸收光能，但不能传递到叶绿素a， 因此不能用于光合作用。,植物固体样品匀浆液的制作方法,切碎 研磨 过滤过滤时用滤纸/脱脂棉/纱布，依目的而定。,叶绿体色素提取和分离的操作过程及规范,原理仪器、试剂与作用提取、分离的过程、顺序？试剂的作用？滤液细线的标准？分离的关键？层析法的用途与举例,“叶绿体色素的提取和分离

11、”的拓展,1.本实验可用于：了解叶绿体色素的种类【即：色素带的数目】；大致的含量比例【即：色素带的宽窄】；有关物理性质：【但肉眼不能直接看到吸收光谱】颜色，溶解特性（色素带的位置反映其在层析液中的溶解度）。粗略比较不同材料的叶绿素含量：若一次实验，选用不同材料，如：不同植物的叶片，同一植物不同发育阶段的叶片，不同季节的叶片等，提取并分离色素。若要准确测定叶绿素的绝对含量，则还需特定仪器。,根据不同成分的移动速度（溶解度）不同进而分离的方法统称为层析。纸层析即用滤纸作载体，让不同成分分离开。,2.加入碳酸钙的目的是什么？设计实验验证之。研磨时，液泡破裂，释放出呈酸性的细胞液，H+会取代Mg2+，

12、使叶绿素成为褐色的去镁叶绿素。加入碳酸钙是为了调节pH,以保护叶绿素。实验方法步骤：【设计实验步骤的基本范式】 (1) 取两支试管并编号1、2，均加入2ml叶绿体色素提取液。 (2) 1号管作为对照组，2号管加入数滴5HCl,摇匀，置于黑暗中。 (3) 观察并比较溶液颜色变化，记录结果。,3.过滤获取色素滤液时，为什么用脱脂棉或单层尼龙布，而不用滤纸？色素分子较大，不容易透过滤纸；滤纸吸附能力强，会降低色素浓度；叶绿体色素是脂溶性的，根据相似相溶原理，用脱脂棉可减少色素的流失。,4.收集的叶绿体色素滤液为什么要避光保存，且及时使用？设计实验验证之。避光保存并及时使用，是为了防止光对叶绿素的破坏

13、作用（尤其是离开叶绿体基粒片层后）。验证光对叶绿素的破坏作用 ，尤其是离开基粒片层后 。实验方法步骤：（1）制备叶绿体色素提取液和叶绿体悬浮液。 【制备叶绿体悬浮液：研磨新鲜叶片，加等渗溶液，用纱布过滤】（2）取4支试管，编号1、2、3、4。第1、2号试管内各加5ml叶绿体悬浮液； 第3、4号试管内各加5ml叶绿体色素提取液。（3）将第1、3号试管放在强直射光下，另两支放在暗处。（4）相同时间后对比观察颜色变化。 【与2号管相比，1号管略退色；与4号管相比，3号管明显退色】（5）另取圆形滤纸层析分离的色谱一张，通过圆心裁成两半，一半放在强直射光下，另一半放在暗处。相同时间后对比观察色素带颜色变

14、化【光下的叶绿素带明显褪色，暗处的则基本不变。类胡萝卜素均基本不变】【上述实验为“验证”，则常态下（有光）为对照组，放在暗处的是实验组。若改为“探究”，则实验变量“光”处理的为实验组，黑暗中的成为对照组。】,滤纸条上没有色素带的原因？ 提取液用的是极性溶剂； 滤液细线没入层析液。色素带只有2条的原因？ 材料是白化苗的叶 （无叶绿素，只有两种类胡萝卜素）； 层析时间过短（叶绿素未扩散）; 滤液细线画得太粗（后3条不易区分）。色素带只有3条的原因？ 层析时间过短（叶绿素a、b未分开）； 层析时间过长（两条类胡萝卜素带在滤纸条顶端合并）； 滤液细线过粗，或滤液未干就重复划滤液细线 （使叶绿素a、b不

15、能分开）。,5.各种异常结果可能的原因分析:,色素带不整齐的原因？ 滤液细线不齐； 滤纸条没有作干燥处理； （使滤纸条上水分分布不均匀） 滤纸条贴及大试管壁； 滤纸条的末端未剪去两角； （使色素扩散起点不一致） 滤纸条没有一次性放平稳等。叶绿素带绿色很淡的原因？ 实验材料本身的绿色不浓； 研磨不充分或未加入石英砂； 提取液加入太多，使滤液过稀； 未分步加入提取液，使溶解的色素少； 未用脱脂棉过滤，而是用滤纸过滤； 没有重复划滤液细线或没有待滤液干燥后就重复划；叶绿素带颜色异常的原因？ 滤液放置过久而被氧化； 滤液置于光下较长时间； 未加入CaCO3或加入的量过少（呈褐色的去镁叶绿素）。,课堂练

16、习,在“叶绿体色素提取和分离”实验中，要将色素提取液避光保存，因为光对叶绿素有破坏作用。某同学认为叶绿素在离开叶绿体后更容易被光破坏。请设计实验以评价该同学的假设。材料用具：新鲜菠菜，无水酒精，研钵，若干试管等全套物品。（1）实验样品准备：制备叶绿体色素提取液：研钵中加入的提取用的溶剂是无水乙醇；使研磨迅速、充分的试剂是石英砂（SiO2）；使叶绿素免受酸破坏的试剂是CaCO3。制备叶绿体悬浮液：向盛有新鲜绿叶的研钵中加入（与细胞质基质等渗的溶液/无水酒精/石油醚），适当研磨后，用 （滤纸/脱脂棉/纱布）过滤，获得叶绿体悬浮液。（2）方法步骤：取4支试管，编号1、2、3、4。第1、2号试管内各加

17、5ml叶绿体悬浮液；第3、4号试管内各加5ml叶绿体色素提取液。将第1、3号试管放在强直射光下，另两支放在暗处。 相同时间后对比观察颜色变化。（3）支持该同学假设的结果应该是：与2号管相比，1号管略退色；与4号管相比，3号管明显退色。,三、光合作用过程,叶绿体不消耗O2,光合作用过程概览,再生,最终电子供体是水；最终电子受体是NADP+,光合作用过程概览（变形）,卡尔文循环中CO2的固定、C3化合物还原、C5化合物再生的3个阶段,光合作用小结,1. 光能在叶绿体中的转换过程,2. 光反应的最终产物有O2 、ATP和NADPH等。 O2，ATP和NADPH，Pi、ADP和NADP的移动方向是怎样

18、的？,总体上，光能不能直接用于合成有机物，必须以ATP和NADPH作为“能量货币”。,3. 光反应为暗反应提供ATP、NADPH，是暗反应的基础； （光反应产物O2不是暗反应所必需 ） 暗反应为光反应提供ADP和NADP+，制约光反应。,5. 光合作用产物糖的去向：大部分从叶绿体运输到细胞质基质中，转变成蔗糖，并运出； 一部分在叶绿体基质中形成淀粉； 一部分参与氨基酸、蛋白质、脂质的合成。,O2、ATP、NADPH,（CH2O）、H2O等 ADP+Pi、NADP+,光 能,ATP、NADPH,4. 光反应和暗反应分别生成了哪些产物？能量来源有何不同？,A光反应，B暗反应；,CH2O，DO2；,

19、EATP，FADPPi；,GNADPH，HNADP+；,ICO2，,J（CH2O）等,说出下图中AJ的过程或物质名称，并完成表格：,光合作用过程中存在的“循环”有哪些？这些周转循环有何意义?,意义：使光合作用中有关化学反应循环往复地进行.这体现出生命的简约性和高效性。,循环：ADP与ATP的相互转化 NADP+与NADPH的相互转化 卡尔文循环（C5+CO2C3C5）,暗反应循环过程中，需要叶绿体基质自身提供的物质基础有C5、多种酶。还需要基粒片层提供ATP、NADPH；叶绿体外提供CO2。,上述循环只有在光下才能发生。,思考,暗反应循环过程中，需要叶绿体基质自身提供的物质基础有哪些？还需要哪

20、些物质和能量的来源？,叶绿体基质自身提供的物质：,多种酶、C5化合物等,类囊体提供的物质：,ATP、NADPH,叶绿体外提供的物质：,CO2,NADPH在暗反应中的作用有哪些？,暗反应的循环可分为哪三个阶段？它们的具体变化是什么？,如何分析一定条件下的C3和C5浓度的变化？,基于暗反应的循环过程，分析各自的消耗和生成的相对速率,思考,为什么缺少CO2会使O2释放量减少？,减少CO2, C3生成量减少, ATP、NADPH积累,ADP、NADP不足,光反应速度减慢,O2释放量减少,暗反应生成的糖可被用于植物自身的哪些生命活动？细胞分裂、物质合成、矿质元素的吸收等,例1： 将二氧化碳中的氧用同位素

21、18O标记，然后用于光合作用实验，在以下那些产物中可以找到18O标记氧。A糖和水 B氧气和糖 C水和氧气 D糖、水和氧气解析: 联系光合作用总反应式来分析光合产物和反应物中各元素的来路和去向。例2： 对正在进行光合作用的某一植物，突然_，可发现其叶肉细胞内C5化合物的含量立即上升。 A停止光照 B降低CO2浓度 C升高CO2浓度 D停止光照并降低CO2浓度解析:叶肉细胞内C5是CO2的受体，它的形成与光反应有关，它的积累又与暗反应有关，C5的含量要在叶肉细胞内上升，必要条件是有利于光反应而不利于暗反应，A、C和D不合此条件。因为只有在光下CO2供给少时，CO2的受体C5才能积累。,例3 如何证

22、实CO2同化场所是在叶绿体的基质，而不是在叶绿体的被膜或类囊体的膜？解析:叶绿体的类囊体是光反应的场所，叶绿体基质是暗反应的场所。要证实CO2同化场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的被膜或类囊体的膜，首先要提取出完整的叶绿体，然后把叶绿体的基质和叶绿体的被膜或类囊体的膜分开，在基质和膜上分别检测光反应和暗反应活性，如果叶绿体的基质中有暗反应活性而无光反应活性的实验，就能证实CO2同化场所是在叶绿体的基质而不是在叶绿体的被膜或类囊体的膜。方法步骤：(1)在适宜的条件下，提取具有生理活性的完整叶绿体。(2)将提取的完整叶绿体放入低渗液中，让叶绿体被膜破裂，然后高速离心，上清液中含有叶绿体的基质，沉

23、淀为叶绿体的被膜和类囊体的膜。 (3)分别在上清液和沉淀中加入同化的14CO2底物，看在哪里能同化14CO2。【结果是只有上清液能进行CO2同化反应，生成含有14C-光合产物】(4)将上清液和沉淀电泳，看在哪里有同化CO2的酶类。【结果是只有上清液中含有同化CO2的酶类，而类囊体膜上没有】,例5. 光照下正常生长的某绿色植物，若光照突然停止，其它条件不变，则短时间内叶绿体中C3合成量的变化为（横坐标为时间，纵坐标为合成量）（ A ）,【若改“合成量”为“含量”，则B】 【 “含量” 分析，需综合考虑其消耗和生成的相对速率】【若改“光照突然停止”为“突然停止供应CO2 ”，则C3合成量0】,例4

24、. 在光合作用过程中，不属于暗反应的是 A. CO2与五碳化合物结合 B. 三碳化合物接受ATP释放的能量 C. H2O的氢传递给NADP+ D. NADPH的氢传递给三碳化合物,例6.叶绿体和线粒体都是非常重要的细胞器，下列叙述中错误的是 A两者都具有能量转换的功能 B两者都具有双层膜结构 C两者的基质成分与功能不同 D两者增加膜面积的方式相同例7.在正常情况下进行光合作用的某植物，当突然改变某条件后，即可发现其叶肉细胞内五碳化合物含量突然上升，则改变的条件是 A停止光照 B停止光照并降低CO2浓度 C升高CO2浓度 D降低CO2浓度 例8.下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，

25、该曲线是通过实测一片叶子在不同光照强度条件下的CO2 吸收和释放的情况。你认为下列四个选项中，能代表细胞中发生的情况与B点相符的是 (C),四、影响光合作用的因素,单因素的影响（理解基础问题）；双因素的相互影响和补偿作用；三因素的综合作用。,光合速率：单位叶面积/一定鲜重，单位时间，消耗CO2的量/释放O2的量/有机物含量的变化。【为何一般不用水含量变化来衡量植物的光合速率？由于植物体含水量高，光合作用利用的水只占体内总含水量的不足1，所以】,理解并记住典型模型（画图），利于解题。,影响光合作用的因素,真正（总）光合速率与净光合速率的关系式：真正（总）光合速率呼吸速率净光合速率真正=总=实际合

26、成葡萄糖=固定CO2=同化CO2 =产生O2净=表观=光下积累葡萄糖=环境中CO2减少=释放O2光合生产率（净同化率）指较长时间（一昼夜或一周）内，单位叶面积的干物质积累量。因此，光合生产率光合速率，因为光合生产率应除去黑暗下呼吸作用的消耗。即有机物净积累不一定等于净光合作用。一般测定光合速率都未考虑呼吸作用，结果是净光合速率。,高度关注：曲线图特征的描述、生理过程及计算、限制因子分析、特定条件下的图形变化规律和绘图等。,光合作用的进行受内外因素的影响，影响因素主要有。在适度范围内，提高光强、 CO 2 浓度、温度和叶片含氮量能促进光合作用。内外因素对光合作用的影响不是独立的，而是相互联系，相

27、互制约的。,叶龄与光合速率,随着幼叶的生长（AB），叶绿体的数量、基粒片层的数量、叶绿素的含量、酶含量逐渐增多、酶活性逐渐增强，光合速率逐渐增强；【嫩叶类囊体少、色素少、光合酶少且活性弱、气孔开度小，呼吸作用旺异养！】成熟叶（BC），光合速率达到最大并保持稳定；随叶片衰老（CD），叶绿素含量逐渐减少，光合速率逐渐降低。光合产物积累，叶片光合速率下降。因为： 反馈抑制（化学平衡原理） 【上午和下午光强相同时，下午的光合速率低】 淀粉粒遮光等。【例如：环割枝条，光合产物积累，叶片光合速率明显下降】,（一）光照与光合速率,光照是形成叶绿素的必要条件，也是光合作用的最终能源。光照直接决定 光反应 阶段

28、的ATP、NADPH 合成量，进而影响暗反应 阶段。光照因素中有光强、光质与光照时间光的波长影响光合作用，进而影响其生理和分布。光合作用的作用光谱与叶绿体色素的总吸收光谱相吻合。晴天直射阳光中红橙光的比率高，阴天及散射阳光中蓝紫光比率高。水层改变光强度和光质（藻类分层是对光照条件的适应）,光照强度与光合速率,曲线特征：在光强度较低时，光合速率随光强的增加呈正比增加【比例阶段】；光强进一步提高时，光合速率增加转慢【过渡阶段】 ；当达到某一光强时，光合速率达到最大并保持稳定【饱和阶段】 。 弱光下，增强光照能提高光合速率，但存在光饱和；光饱和时只有提高温度或CO2%才能增加光合速率。由此推理：光合

29、作用至少有两个步骤，其一需要光；另一个则与温度有相关。,a点表示：黑暗时的呼吸作用速率； b点（光补偿点）表示植物光合作用的速率与呼吸作用的速率相等时的光照强度. （b值低的植物较耐荫 ）【曲线向上平移呼吸量，使起点在O点，即得总光合曲线。】 c点（光饱和点）表示光合速率最大时所需要的最低光照强度。,A净光合速率,B真光合速率,a、b、c点在轴上,若植物在白天接受b强度光照，植物能否正常生长？为什么？,不能。植物在白天接受b强度的光照，植物光合作用形成的有机物和呼吸作用消耗的有机物相等，但晚上只进行呼吸作用。因此，从全天看，消耗大于积累，植物不能正常生长。要维持植物的生长，光照强度必须高于b点

30、。,0,限制直线上升段和饱和区的主要非生物因子和反应阶段？,上升段：光强度（弱光下，光反应受到限制） （斜率越大，表示利用弱光的能力越强）饱和区： CO2浓度（ CO2扩散速率）和温度（ CO2固定和C5再生的酶活性）（光饱和实质是暗反应跟不上光反应，限制了光合速率）,适当温度升高，或适当增加CO2浓度，a、b、 c点如何移动？画出曲线。, 适当升高温度， a点下移， b点右移， c点右移。适当增加CO2浓度， a点上移，b点左移， c点右移。【且最大光合速率也提高，反之亦然.但干旱、温度过高时（环境条件不适宜），c点和对应的光合速率都降低，b点升高。】,间种、套种对光合作用有什么优点？【在时

31、间和空间上充分利用光能，但必须考虑生长于底层的植物所接收的光强应高于该植物的光补偿点，虽然底层植物的光补偿点低。】合理密植为什么能提高农作物产量？【生理学、生态学原因】 因遮挡，植株下部叶片因受光少而光合减弱，甚至发黄；栽培过密 因通风不良，使上部叶片CO2供应不足，影响光合。 易倒伏，加重病虫危害而减产。轮种的好处：充分利用光能和土壤中的矿质元素；【生理上】 改变食物链，防止害虫爆发。 【生态上】,植物的光补偿点和光饱和点显示了植物叶片对弱光和强光的利用能力，代表了植物的需光特性和需光量，即可利用光的上下限。在以下方面有重要的参考价值： 选用适合的栽培作物品种， 正确选择间种、套作的作物，

32、林带树种搭配， 决定作物的密植程度 。,要提高产量，从光量需要方面可考虑如何降低作物的光补偿点，而提高光饱和点，以最大限度地利用日光能。,光合速率日变化的不同形式,温暖、晴朗、水分供应充足的天气，中午前后达到高峰（单峰曲线）。光强过强、气温过高，某些植物会出现“午休”现象。因为干热的中午，由于叶片蒸腾失水加剧，失水大于吸水，导致叶片萎蔫、气孔开度减小，CO2吸收减少，光合作用减弱；加之呼吸作用的增强，使净光合作用减少。光强相同时，一般下午的光合速率低于上午的，这是由于经上午光合作用后，光合产物的积累反馈抑制。特殊的单峰。严重干旱下，下午的峰消失。,桑叶光合速率随着土壤水分减少的日变化A.光合日

33、变化； B.土壤含水量图中数字为降雨后的天数,阳生植物与阴生植物 【依据:对光照强弱的需求】,阴生植物：冷杉、人参、三七等。只能在较弱光照条件下生长。【与弱光环境相适应，阴生植物叶薄而扁平，叶绿体大且多，基粒大，基粒片层多，叶绿素含量高（尤其是叶绿素a），有利于吸收和转换光能。（阴生植物也是观察叶绿体的形态和分布的好材料）。弱光下，光强是限制因子；斜率越大，表明利用弱光的能力越强。】 阴生植物并非光照越强生长越好；也并非光照越弱生长越好。根据不同植物对光照强弱的需求，可以将两种或多种农作物间行种植，提高光能的利用率。,阳生植物光合速率达到最大时所需光照强度大，阴生植物光合速率达到最大时所需光照

34、强度小。（阴生植物应种植在隐蔽的地方。阴生植物的光补偿点也低）,分析1：光强对阳生植物光合速率影响的曲线,横坐标含义（实验变量）的不同特殊点的含义?限制的主要生态因素和反应阶段？曲线上升段：原因、斜率大小代表的含义？ 影响斜率大小的内因？出现饱和的实质？,画曲线图：光强对阴生植物光合速率影响的曲线,（二）CO2浓度与光合速率,CO2影响光合速率，因为CO2是光合作用的原料。,.陆生植物光合作用所需的碳源， 主要是 大气 中的CO2，CO2主要通过 气孔 扩散进入叶片。气孔开度直接影响CO2的进入量而控制着光合作用。【光合速率与大气和叶绿体基质间的CO2浓度差成正比】根部也可吸收土壤中的CO2和

35、碳酸盐用于光合作用。.浸于水中的金鱼藻等水生植物，光合作用所需的碳源是溶于水的HCO3和CO2 ，它们通过 表皮细胞 直接进入叶片。,CO2浓度对光合作用速率的影响,曲线特征： 在CO2浓度较低时，光合速率随CO2浓度增加呈正比增加【比例阶段】； （CO2浓度很低时，植物不能积累/制造有机物，处于“CO2饥饿”的状态） CO2浓度进一步提高时，光合速率的增加转慢【过渡阶段】 ； 当达到某一CO2浓度时，光合速率达到最大并保持稳定【饱和阶段】.,饱和区段，CO2受体（C5化合物）的量成为限制因子，即C5的再生速率成为影响光合速率的因素。由于C5的再生受ATP和NADPH供应的影响，所以饱和阶段的

36、光合速率反映了光反应阶段的活性，光反应能力成为限制因素。,0,上升区段，限制光合作用速率的因素是CO2浓度。曲线斜率受暗反应酶的活性和含量的限制（正相关） 【 CO2浓度较低时的斜率越大，表示利用CO2的能力越强】,弱光下，要满足呼吸消耗，需较高的CO2浓度，CO2补偿点（ b点）右移。在温度升高、光照较弱、水分亏缺等条件下， CO2补偿点上升，光合速率下降。,大气中的CO2浓度约为0.03%，该浓度对白天光强下的光合作用速率有限制作用，因此温室栽培应提高CO2浓度。温室提高CO2浓度有哪些措施？大田栽培为什么强调“正行通风” ？,温室栽培提高CO2浓度的措施： 增施农家肥；【发挥土壤微生物的

37、分解作用】 【肥效长，提供CO2和较全面的矿质元素，改善土壤结构，提高土温】 使用CO2发生器、干冰(大气施肥)；【大田不可！】 适当燃烧； 温室可与养殖场相连等。增加CO2浓度，对CO2补偿点和饱和点高的植物效果更好。,大田“正行通风”：既能充分利用光能，又有利于空气流动以提供光合作用所需的CO2（尤其是中午前后光合强时）。,大田提高CO2浓度的措施：增施农家肥；深施NH4HCO3； “正行通风”；实施秸秆还田，促进土壤微生物分解作用。,分析2： CO2对C3植物光合速率影响的曲线,0,d,画曲线图：光强对C4植物光合速率影响的曲线,高温、强光和干旱条件下气孔关闭，但C4植物能利用叶肉细胞间

38、隙中少量的CO2进行光合作用，C3植物则不能。若已知植物A是C4植物，要判断B是C3还是C4，则在密闭钟罩内栽种A、B，给予高温、强光和干旱条件，一段时间后观察记录各自的生长情况。若两者生长状况相似，则B为C4植物；若B生长不良，则B为C3植物。,光强、CO2对光合速率影响的曲线比较：【先绘图】,叶片光合速率对细胞间隙CO2浓度响应示意图 曲线上四个点对应浓度分别为CO2补偿点(C)，空气浓度下细胞间隙的CO2浓度(n)，与空气浓度相同的细胞间隙CO2浓度(350lL-1左右)和CO2饱和点(S)。Pm为最大光合速率；CE为比例阶段曲线斜率，代表羧化效率；OA光下叶片向无CO2气体中的释放速率

39、，可代表光呼吸速率。,C3植物与C4植物CO2光合曲线 可以看出：C4植物的CO2补偿点低，在低CO2浓度下光合速率的增加比C3快，CO2的利用率高.,C4植物的CO2饱和点比C3植物低，在大气CO2浓度下就能达到饱和；而C3植物CO2饱和点不明显，光合速率在较高CO2浓度下还会随浓度上升而提高。C4植物CO2饱和点低的原因，可能与C4植物的气孔对CO2浓度敏感有关，即CO2浓度超过空气水平后，C4植物气孔开度就变小。另外，C4植物PEPC的Km低，对CO2亲和力高，有浓缩CO2机制，这些也是C4植物CO2饱和点低的原因。,（三）温度与光合速率,原理：温度将直接影响酶的活性，主要限制 暗反应阶

40、段的速率，尤其是强光、高CO2浓度下的影响比在低CO2浓度下的影响更大，因为高CO2浓度有利于暗反应的进行。【任何生理过程几乎都与温度有关，而植物自身调节温度的能力较弱，因此受环境温度影响大。注意：不同植物最适温度不同，与起源有关】 温度还会通过影响呼吸作用、气孔开闭或其他因素间接影响光合作用， 如高温下气孔关闭，呼吸作用显著增强。,温度偏高，净光合作用下降的原因：呼吸最适温度高于光合作用的；当光合作用不再升高时，呼吸作用仍继续升高。温度过高，也使酶活性降低。,昼夜温差与植物产量有着怎样的关系？ 白天适当提高温度，有利于提高植物光合作用的速率，夜间适当降低温度，有利于降低呼吸作用速率，从全天看

41、，增加了有机物的积累，有利于植物的生长，提高植物的产量。,热带雨林仅占地球表面积的3%，但估计它对全球光合作用的贡献超过20%。因此有人认为热带雨林是地球上给其他生物供应氧气的来源。然而，大多数专家认为热带雨林对全球氧气的产生并无贡献或贡献很小。请评论之。,热带雨林光合作用强，是生产力最大的生态系统，但温度高，呼吸作用消耗的氧气也多。所以，整体上看热带雨林对全球氧气的产生并无贡献或贡献很小。,产生光合作用热限的原因： 一是由于膜脂与酶蛋白的热变性，使光合器官损伤，叶绿体中的酶钝化； 二是由于高温刺激了光暗呼吸，使表观光合速率迅速下降昼夜温差对光合净同化率有很大的影响。白天温度高，日光充足，有利

42、于光合作用的进行；夜间温度较低，降低了呼吸消耗，因此，在一定温度范围内，昼夜温差大有利于光合积累。 在农业实践中要注意控制环境温度，避免高温与低温对光合作用的不利影响。 玻璃温室与塑料大棚具有保温与增温效应，能提高光合生产力，这已被普遍应用于冬春季的蔬菜栽培。,温度和CO2对光合速率的综合影响,（2）实验结果说明【结论】：温度影响光合速率，偏离最适温度，光合速率减慢高CO2浓度下，温度对光合速率的影响比在低CO2浓度下的更大。,（1）分析不同点代表的光合作用速率不同的主要原因： a与b；b与c；d与e；d与f。,（3）温度升高对两者的促进作用效果不同，主要原因是什么？低CO2浓度下，温度升高对

43、光合作用的促进被呼吸作用所抵消；高CO2浓度有利于暗反应的进行，且抑制了呼吸作用，温度成为光合作用的主要限制因子，因而表现出明显的温度促进作用。,光强和CO2对光合速率的综合影响,在不同光强下，CO2浓度对菜豆叶片光合速率的影响,不同光强下，CO2补偿点的变化是怎样的？不同光强下，曲线斜率的变化有什么规律？,光强限制ATP、NADPH合成量C5再生速率光合速率,CO2作为原料，直接影响暗反应C3化合物的合成量。,各种环境因素的综合影响,例题： 影响光合速率的重要环境因素有光照强度、温度和CO2浓度三种。请据图分析回答：,（1）试描述曲线的特征：,在一定的温度和CO2浓度范围内，光合速率随光照强

44、度的增大而增大；超过一定光强后，光合速率增加转慢；当达到某一光强时，光合速率达到最大并保持稳定。,（2）限制aa光合速率的因素是_。,温度和CO2浓度,（3）b点光合速率大于e点，主要原因是_。,CO2供应充足,（5）仙人掌类植物在热带森林不能生长，原因是_。,光照不足,（4）图中点_显示，适当提高温度，有利于光合作用的进行，主要是因为_阶段的反应速度加快。,a与c（b与d）,暗反应,启示：环境不适宜，往往降低光饱和点和光饱和时的光合速率，并提高光补偿点。根据曲线，可推知光合作用至少有需要光和与温度相关的两大步。如果给出曲线，要能画出曲线、。 【光的补偿点、饱和点、最大光合速率的变化趋势要正确

45、。】,例题：各种内外因素的综合影响（05上海）,下图表示当影响光合作用的因素X、Y和Z变化时，光合作用合成量和光强度的关系。（1）图中X1、X2、X3的差异是由于某种原因二氧化碳和温度影响了光合作用的暗反应所导致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加为X1，最常采取的简便而有效的措施是施放干冰，增加二氧化碳浓度（或燃烧柴草）；或适当升温,（2）图中Y1、Y2、Y3的差异是由于光波长（或光质）影响了光合作用的光反应所致。,（3）图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中光反应和暗反应反应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长和现蕾开花期的曲线依次是Z3、Z2、Z1。,

46、分析：较低光强下的斜率反映了光反应还是暗反应的能力？较强光强下的最大值反映了光反应还是暗反应的能力？如果光反应、暗反应能力都不相同，原因可能是：相同实验材料，光质与温度或CO2%都有差异；实验材料不同，内在的光反应和暗反应潜能都不同。,归纳判断限制因素的一般规律： 首先明确横轴实验变量是什么。 1. 如果横轴是光照（强度或光质），则： 斜率反映了光反应能力，最大值反映了暗反应能力； 2. 横轴是温度或CO2% ，则： 斜率反映了暗反应能力，最大值反映了光反应能力。仔细观察曲线的斜率和最大值的异同特征。 1. 如果斜率和最大值有一项相同，则可视为相同实验材料， 斜率相同，最大值不同，则影响最大值

47、的是与横轴相反的反应阶段。 斜率不同，最大值相同，则影响斜率的是与横轴对应的反应阶段。 2. 如果斜率和最大值都不相同，原因可能是： 相同实验材料，光反应和暗反应都有差异； 实验材料不同，内在的光反应和暗反应潜能都不同。,下图表示在不同光强下CO2浓度对菜豆叶片光合速率的影响。,（2）描述在350lx光强下光合速率随CO2浓度变化的趋势： CO2浓度在0400mg/L范围内，光合速率与CO2浓度成正比；继续提高CO2浓度到500mg/L，光合速率增加转慢并得到最大，CO2浓度超过500mg/L，光合速率保持稳定。CO2浓度在0400mg/L范围内，限制曲线A光合速率的主要因素是 CO2浓度，因

48、为该因素直接影响 暗反应中C3化合物的合成量；CO2浓度大于500mg/L时，限制曲线B光合速率的主要阶段是光反应阶段。限制P点光合速率的因素是 CO2浓度和光强。,（1）本实验的实验变量是CO2浓度和光强，观测指标是CO2吸收量。,不同光强下CO2浓度对菜豆叶片光合速率影响的数据记录表,（3）请为本实验列数据记录表。,（四）矿质元素直接或间接影响光合作用,【主要思路：叶绿体结构、光合作用物质基础和过程与该元素有关吗？】提高作物产量的根本途径：改善植物的光合性能。生产中合理施肥增产，是靠调节光合作用而间接实现的。,必需矿质元素的供应不能过量，否则会出现倒伏等现象！,直接：是NADPH、ATP的

49、组成成分（有利于光反应的进行）； 是磷脂的组成成分，维持叶绿体的结构和功能； 间接：促进幼苗的发育和花的开放，使果实、种子的成 熟提早 。,磷：,镁：,是构成叶绿素的必需成分（螯合在卟啉环的头部）。【Mg元素的含量与光合速率呈正相关】,钾：,光合作用合成糖以及糖类等物质的运输需要K+（但不参与有机物的组成，因为K在植物体内是以离子形式存在的）。所以，对于淀粉类及营养器官，适量施用K肥，能使茎秆健壮，促进淀粉的形成。,（五）水间接影响光合作用,水分虽然是光合作用的原料之一，但植物吸收的水分，仅很少一部分（1以下）用于光合作用，因此水分缺乏使光合速率下降主要是间接原因。【根据反应式，反应物水对葡萄

50、糖的贡献？】【也因此不用水含量的变化来恒量光合速率】水分亏缺主要通过影响以下几方面，间接影响光合作用强度： 气孔关闭（叶内 CO2供应减少“午休”的主要原因） 产物运输（缺水使光合产物因运输减慢、糖积累，反馈抑制光合作用） 光合面积（抑制叶片生长，因萎蔫而使叶面积减小）。 光合机构受损（破坏叶绿体）【避免或减轻“午休”的措施：适时（提前）灌溉，选用抗旱品种等。主要原因是中午土壤温度高，中午灌溉将会因土壤温度降低而影响根的呼吸作用，对植物的生长不利！ 】水分过多也会影响光合作用：土壤水分过多通气状况不良根系活力下降间接影响光合作用。,水分亏缺降低光合速率,水间接影响光合作用,气孔开闭快速而可逆，