光合作用

四、光合作用的过程光反应暗反应光反应：H2O的光解ATP合成暗反应：CO2固定C3还原ATP水解卡尔文循环（三羧酸循环）2.光合作用反应式：CO2＋H2O（CH2O）＋O2光能叶绿体6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O+6O2光能叶绿体物质变化：能量转化：无机物转化成有机物并储存能量。实质：CO2和H2O转化成糖类等有机物。光能→ATP中活跃的化学能→糖类等有机物中稳定的化学能。3.改变叶绿体的条件C3、C5、[H]、ATP、（CH2O）变化1）突然停止光照，[H]↓、ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓2）突然停止CO2，[H]↑、ATP↑，ADP↓，C3↓，C5↑3）突然增强光照，[H]↑、ATP↑，ADP↓，C3↓，C5↑4）突然增加CO2，[H]↓、ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓1）突然停止光照，[H]↓、ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓影响光合作用强度的因素？CO2+H2O（CH2O）+O2光能叶绿体(色素、酶）①Mg、N等矿质元素；②酶的活性受温度等影响。光照强度、光质、光照时间；气体反应物①作为反应物和反应的媒介；②水分→气孔关闭→CO2供应影响光合作用强度的因素？内因：外因：光（强度、光质）CO2浓度温度矿质元素水分酶的种类、数量叶绿体的数量、色素的数量AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2C释放量CO2两种表示方法有什么区别呢？1.光光合速率0光照强度A光的三要素：光照强度光质光照时间①纵坐标代表实际光合速率（强度）还是净光合速率（强度）？如何判断曲线图中纵坐标代表的是总的还是净值？②ABC点各代表的意义？③如果图中曲线表示的是阳生植物，那么阴生植物的曲线应当怎样？AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2阳生植物阴生植物A：呼吸强度；B：光补偿点；C：光饱和点C释放量CO2净光合速率呼吸速率实际光合速率（总值）净光合速率光合速率（强度）阴生植物的光补偿点、光饱和点阳生植物＜净值=总值（实际值）－呼吸消耗值1.光①不过原点的曲线代表的是净值；②题干交代“测定”的值——一定是净值AB光照强度0吸收量mg/dm2·hCO2C释放量CO2S1S2S3呼吸消耗量：净积累量：总光合作用量：DEOA与OD围成的面积（S1+S3）AC与AE围成的面积—呼吸消耗（S2—S1）净值+呼吸消耗量（S2+S3）对应训练：(07年高考山东卷)以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是()A.光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等B.光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等A制造的、产生的——值测定的、积累的——值总净应用：控制好光强措施：①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上；②根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。对应例题：下图为四种植物（ⅠⅡⅢⅣ）在不同光照强度下光合作用速率的曲线，其中最适于在荫蔽条件下生长的植物是（）A、ⅠB、ⅡC、ⅢD、ⅣD2.CO2浓度A:进行光合作用所需最低外界CO2浓度B:CO2饱和点光合速率0外界CO2浓度ABA:呼吸作用强度C:CO2补偿点S:CO2饱和点应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度措施：①多施有机肥或农家肥；②大田生产“正其行，通其风”，即为提高CO2浓度、增加产量；③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。3.温度应用措施：（1）大田中适时播种（2）温室栽培植物时，冬天适当增温，夏天适当降温；白天调到最适温度或适当提高温度，晚上适当降温；阴雨天白天适当降温，维持昼夜温差。（3）适时浇水，使气孔开放，加强蒸腾，降低植物体温度。生活在寒带地区的植物能否正常进行光合作用？。能请判断图中曲线哪条代表的是光合作用、呼吸作用？净光合速率曲线怎样绘制？4.矿质元素矿质元素矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质。如缺少N，就影响蛋白质（酶）的合成；缺少P就会影响ATP、NADP+的合成；缺少Mg就会影响叶绿素的合成。K既使茎秆健壮抗倒伏，同时又促进淀粉的形成和向储存器官（块茎）的运输。应用措施：合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。5.水分水分①水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒介；②水分是植物蒸腾的对象。缺水→气孔关闭→CO2进入受阻→间接影响光合作用应用措施：合理灌溉。植物夏季为何“午休”？对应例题：导致植物夏季中午光合作用“午休”的直接原因是（）A.温度过高，蒸腾过强，缺乏光反应原料水B.温度过高，酶活性降低C.气孔关闭,缺乏CO2D.呼吸作用过强,无有机物积累C6.叶龄OA段——幼叶。随幼叶的不断生长，叶面积增大，叶绿体增多，叶绿素含量增加，光合速率增加。AB段——壮叶。叶片面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态，光合速率稳定。BC段——老叶。随叶龄的增加，叶绿素被破坏，光合速率也随之下降。应用措施：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。可降低其呼吸作用消耗有机物。7.光合面积（叶面指数）OA段——随叶面积的增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。超过A点，光合作用不再增强，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段——干物质量随光合作用增强而增加。B点以后干物质的量不再增加，原因是光合总量不变，但呼吸消耗量增大，所以干物质积累量不断降低如BC段。应用措施：叶面积指数不能超过点，否则植物将入不敷出，无法生活下去。DD①增加光合作用面积，如合理密植、间作和套种；②适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免陡长，封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。就是在前一季作物生长后期，播种下一季作物。是一种解决前、后季作物之间季节矛盾的复种方式。如在小麦成熟之前，在垄间播种棉花。名词解释间作：在一块田地上同时、间隔种植两种作物。如在同时间隔播种玉米和谷子。增大了光合作用面积；增加了单位土地面积上光合作用时间，提高了光能利用率；同时还有利于不同作物对不同矿质元素的充分吸收；避免了同种作物长时间种植易患某种病虫害的可能。套种：意义：光能利用率一般是指单位土地面积上，农作物光合作用合成的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能之比。光能利用率1、延长光合作用时间，如暗处补充光照；一年种2季改为种3季。2、增加光合作用的面积。如合理密植、间作套种等。3、控制光强、光质、CO2、温度、矿质元素、水分等。提高光能利用率措施：内因：外因：基因决定酶种类数量不同光（强度、光质）CO2浓度温度矿质元素水分【光合时间、光合面积（叶面指数）】不同植物光合作用不同；不同部位（叶）光合作用不同；不同叶龄的叶光合作用不同。影响光合作用因素总结多因子影响图象含义P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示的其他因子多因子应用温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2，进一步提高光合速率。当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率呼吸速率、净光合速率的测定：①测量什么?、。②烧杯中装、。③条件？、。呼吸速率光合速率NaOH黑暗NaHCO3光下④测呼吸速率原理测光合速率原理黑暗处，只进行呼吸作用消耗O2，产生的CO2被NaOH吸收气压下降，液滴左移液滴左移的距离（体积）即为O2的消耗量也即呼吸速率光下，光合作用＞呼吸作用光合作用产生的O2多于呼吸作用吸收的O2，而CO2维持稳定气压增大，液滴右移液滴右移的距离（体积）即为O2的产生量也即净光合速率项目物种355mol·mol-1的CO2539mol·mol-1的CO2不施磷肥施磷肥/20kg·hm-2·a-1不施磷肥施磷肥/20kg·hm-2·a-1净光合速度/mol·m-2·s-1欧州蕨2.1813.73.625.81石楠1.3746.75.4315.62蒸腾比率/mol·mol-1欧州蕨1.4062.32.223.86石楠0.2570.660.712.10*蒸腾比率：植物消耗1摩尔水，通过光合作用固定的CO2微摩尔数。A、CO2浓度升高和施磷肥都能促进两种植物的光合作用，施磷肥的效果更明显B、两种CO2浓度下，施磷肥对石楠光合作用的促进作用都大于欧洲蕨C、由试验结果可推测，干旱对欧洲蕨光合作用的影响大于石楠D、两种植物光合作用的最适CO2浓度都高于355mol·mol-1（09四川卷）大气中CO2浓度升高引起的温室效应，可能改变土壤水分状况和矿质元素含量。为探究有关生态因子的变化对植物的影响，有人用同一环境中生长的两种植物，在温度、光照和水分等适宜条件下做了模拟试验，测得数据如表。下列相关分析，不正确的是（）C光合作用及呼吸作用在提高作物产量方面的主要应用途径措施或方法延长光照时间补充光照增大光合作用面积间作、合理密植提高光合作用效率控制适宜光强、提高CO2浓度(如通风)、合理施肥(供应适量必需矿质元素)提高净光合作用速率维持适当昼夜温差(白天适当升温，晚上适当降温)(2)光合速率与呼吸速率的关系①绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。②绿色植物组织在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。③真正光合速率、净光合速率、呼吸速率的关系：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率④三者的常用表示方法：真正光合速率O2产生(生成)速率CO2固定速率有机物产生(制造、生成)速率净光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率6．(2010·浙江理综，29，Ⅰ)试管苗的光合作用能力较弱，需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验，实验在适宜温度下进行，图甲和图乙表示其中的两个实验结果。请回答：(1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的。据图分析，试管苗在不加蔗糖的培养基中和更高。(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内CO2浓度变化曲线。图中b～c段CO2浓度升高缓慢是因为，c～d段CO2浓度急剧下降是因为试管苗。若d点时打开培养瓶塞，试管苗的光合速率__________________________。(3)根据上述实验结果推知，采用无糖培养基、和可缩短试管苗的适应过程。光合速率光饱和点CO2浓度过高使细胞呼吸减弱进行光合作用吸收了CO2提高适当提高CO2浓度适当提高光照强度解析：(1)图甲中自变量有两个：一是光照强度大小，二是是否加蔗糖。因变量是光合速率，指真正光合速率。相比之下，不加蔗糖的试管苗光合速率和光饱和点较高。(2)b～c段没有光合作用，只有呼吸作用，CO2浓度上升缓慢肯定是呼吸速率慢，温度和CO2都会影响呼吸速率，温度不变，只能考虑CO2浓度过高。c～d段CO2浓度急剧下降说明试管苗光合速率远远大于呼吸速率。d点CO2浓度低于大气，CO2浓度已成为限制因素，该点光合速率等于呼吸速率，打开瓶塞，提高CO2浓度，光合速率提高。(3)本实验的核心是改变植物组织培养条件，提高光合速率，从而缩短试管苗的适应过程。影响光合作用的外界因素有：光照长短与强度、光的成分、温度、水分、无机盐等，从本题的变量来看只能考虑无糖培养基、适当提高CO2浓度和适当提高光照强度，其他因素都是适宜的、相等的、不是变量，不予考虑。三、实验与探究能力7．(2010·福建理综，26，Ⅰ)东海原甲藻(简称甲藻)是我国东海引发赤潮的藻种之一，研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息。(一)某研究小组探究pH对甲藻光合作用的影响，设计了以下实验：将生长旺盛的甲藻