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1、影 响 光 合 作 用 的 因 素第1课时CO2H2O+(CH2O)+O2光能叶绿体光照强度、光质、光照时间气体浓度色素含量受Mg、N等矿质元素影响酶的活性受温度等影响作为反应物和反应的媒介水分气孔关闭CO2供应三、影响光合作用的因素1.影响光合作用的因素内因2.影响光合作用的因素外因温度pH光照强度、光质、时间、面积浇水Mg2+等矿质元素CO2的浓度施肥光照、温度、CO2浓度、矿质元素、水等(1)光 A.光照强度参考案例实验中相关问题的理解:光照强弱是如何控制的光合作用强度是如何测定或体现的参考案例:探究光照强弱对光合作用强度的影响 消耗原有的O2细胞产生O2,浮力增大为光合作用提供原料台灯
2、与实验装置间的距离或灯泡瓦数实验结果:在一定范围内,随着光照增强,使叶片浮起数量增多。说明一定范围内,随着光照强度的增强,光合作用不断增强。叶圆片上浮法定性检测O2释放速率 本方法通过利用真空技术排出叶肉细胞间隙中的空气,充以水分,使叶片沉于水中;在光合作用过程中,植物吸收CO2放出O2,由于O2在水中的溶解度很小而在细胞间积累,结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短),即能比较光合作用强度的大小。光合作用强度/光合速率的表示方法:单位时间内原料消耗量或产物生成量。单位时间内CO2的消耗量、有机物的产量、O2的产生量。例.(2021江苏南京
3、一模)利用装置甲,在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片,抽出空气,进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是()A.从图乙可看出,F植物适合在较强光照下生长B.光照强度为1 klx时,装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时,液滴不移动C.光照强度为3 klx时,E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等D.光照强度为6 klx时,装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短DA.光照强度光合速率AO光照强度光饱和点 光照强度直接影响光反应速度及产物量,进而影响暗反应。在一定范围内,光合作用的速率随光照强度的增强而加快;但光照强度增
4、加到一定强度,光合作用速率不再加快。光照强度光合速率OBCA呼吸速率净光合速率光照强度CO2释放CO2吸收A点:光合作用为0,只有呼吸作用;OA 表示呼吸速率的大小影响A点上下移动的因素有:温度、O2浓度等AB段:光合速率增强,呼吸速率不变,但呼吸速率大于光合速率;B点:曲线上:光合速率等于呼吸速率;横轴上:光补偿点BC段:光合速率增强,呼吸速率不变,但呼吸速率小于光合速率;C点:光合速率不再增加(光饱和点),限制因素:内因?外因?真正光合速率A.光照强度B.光质(波长)C.光照时间:在生产上应用:a.适当提高光照强度b.阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,故可以间作,合理利用光能。c
5、.延长光合作用时间(例:一年种植多季水稻)d.对温室大棚用无色透明玻璃e.遇连阴天,温室适当补充光照 在一定范围内,延长光照时间,光合产物越多。大棚种植:大田作物:措施夜间、阴天适当补光增加复种指数(2)CO2浓度CO2浓度光合速率A1.A、B、C三点分别表示?其对应限制光合作用的因素?A植物进行光合作用的最小CO2浓度(CO2含量很低时,绿色植物不能制造有机物。)BCO2补偿点,此时光合速率呼吸速率CCO2饱和点,此时光合速率达最大值CO2浓度CO2浓度除CO2浓度外的其他因素:光照强度、温度、色素及酶、水等因素。真光合作用CO2浓度0BCCO2吸收CO2放出A 净光合作用应用:大田作物:温
6、室作物:通过“正其行,通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度,提高光合作用强度。通过通风换气、增施农家肥、与禽畜舍相通、使用CO2发生器等措施增大CO2浓度。思考:冬天育秧施用有机肥利于秧苗生长,分析原因?释放CO2提供矿质元素释放热量(2)CO2浓度补充:C4途径 vs C3途径 vs CAM途径1C3途径:也称卡尔文循环,整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束,在叶绿体基质中进行,可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见C3植物有大麦、小麦、大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。2C4途径:研究玉米的叶片结构发现,玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列。叶肉细胞中的叶绿体有
7、类囊体能进行光反应,同时,CO2被整合到四碳化合物中,随后四碳化合物进入维管束鞘细胞,维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体,在维管束鞘细胞中,四碳化合物释放出的CO2参与卡尔文循环,进而生成有机物。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”,它提高了C4植物固定CO2的能力,使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力,并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。3CAM途径:CAM植物夜间吸进CO2,淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下,CO2与PEP结合,生成草酰乙酸,进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间
8、淀粉减少,苹果酸增加,细胞液pH下降。而白天气孔关闭,苹果酸转移到细胞质中脱羧,放出CO2,进入C3途径合成淀粉;形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖,最后合成淀粉或者转移到线粒体,进一步氧化释放CO2,又可进入C3途径。从而表现出白天淀粉增加,苹果酸减少,细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。C4植物的CO2补偿点很低;在低CO2环境中存活率高;C4植物在高温下能利用储存的CO2进行光合作用(没有午休现象);景天科植物可在晚上吸收储存CO2;【归纳总结】C3植物、C4植物和CAM植物的比较特征 C3植物 C4植物 CAM植物与CO2结合的物质 RuBP(C5)PEP PEPCO2固定的最初产物 C3C4草酰乙酸CO2固定的时间 白天 白天 夜晚和白天光反应的场所叶肉细胞类囊体薄膜叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜卡尔文循环的场所叶肉细胞的叶绿体基质维管束鞘细胞的叶绿体基质叶肉细胞的叶绿体基质有无光合午休 有 无 无 C3途径是碳同化的基本途径,C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用,最终还是通过C3途径合成有机物。