密闭容器中光合作用
光合作用
卡尔文将小球藻放置在含有未标记的CO2的密闭容器中，然后注入14C 标记的CO2，培养相当短的时间后，将小球藻浸入热的乙醇杀死，提取产物进行分析。
发现14C 标记的CO2在几秒钟之内就转变成三磷酸甘油酸(C3) 。
而在时间较长的光合作用后，卡尔文又找到了含有放射性的C5和C6这个实验证明了光合作用中由CO2转化的第一个产物是什么？ 三磷酸甘油酸(C3在实验中，卡尔文发现在光照下C3和C5很快达到饱和并保持稳定。
但当把灯关掉后，C3的浓度急速升高，同时C5的浓度急速降低。
如果在光照下突然中断二氧化碳的供应，则C5就积累起来，C3就消失。
今天你如何分析这种现象的产生？在小麦体内该反应发生的场所在哪里？ 需要什么条件？CO2的受体是什么?最初的产物是几碳化合物？1．光合作用的总反应式及各元素去向2．光合作用的过程C3植物：光合作用时CO2中的C 直接转移到C3里的植物，叫做C3植物。
例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物 C4植物：光合作用时CO2中的C 首先转移到C4里，然后再转移到C3中的植物。
例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。
苋菜粟( 谷子,小米)C3植物维管束鞘细胞不含叶绿体。
叶肉细胞都含有叶绿体C4植物（花环式）维管束鞘细胞比较大，含有没有基粒的叶绿体，数量多，个体大。
叶肉细胞含正常的叶绿体。
N A D P HN A D P+A T P A D P +P i由上图可见：C4植物的光合作用中的C4途径发生在叶肉细胞的叶绿体内，C3途径发生在维管束鞘细胞的叶绿体内，两者共同完成CO2的固定。
C4途径的意义：同C3植物相比，C4植物大大提高了固定CO2的能力四、影响光合作用的因素：光照温度CO2矿质元素水等例：温度和CO2对光合作用强度的影响曲线 图 思考甲乙两图中的AB 曲线分别表示C3、C5中的哪一种？你能想出哪些措施提高农作物的产量？培育优良品种 降低呼吸消耗 防治害虫 提高光能的利用率物质甲123456时间（min)时间（min)物质的量乙AB提高农作物的光能利用率光能利用率: 在单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能的比。
专题6 光合作用(讲解部分)
2.实验方法及原理
项目 提取
分离
方法 用④ 无水乙醇 或丙酮提取 纸层析法
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原理 叶绿体中的色素不溶于水,溶于 有机溶剂 叶绿体色素在⑤ 层析液 中 的溶解度不同,色素随层析液在 滤纸条上的扩散速度不同
3.实验流程
步骤
提
研
取
磨
色
素
过 滤
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操作要点
说明
(1)无水乙醇:作为 ⑥ 提取 液,可溶解绿 叶中的色素 (2)二氧化硅:有助于研 磨得更充分 (3)碳酸钙:⑦ 防止研 磨中叶绿素被破坏
通过影响④ 酶 的 活性进而影响光合作 用(主要制约暗反应)
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a.大田中适时播种; b.温室中,增加昼夜温 差,保证植物有机物的 积累
2.多因子变量对光合速率的影响
图像
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含义 应用
P点前,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;Q点时,横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,影响因素为坐 标图中所标示出的其他因子
二、叶绿体 1.结构:
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2.功能:进行光合作用的场所。 3.与功能相适应的结构特点:吸收光能的色素分布于② 类囊体薄膜 上; 与光合作用有关的酶分布在③ 类囊体薄膜和叶绿体基质 中。
考点二 光合作用的原理与应用
一、光合作用的过程 1.过程图解
栏目索引
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2.过程分析 (1)光反应为暗反应提供了① [H]和ATP ,其转移方向是从② 类囊体 膜 到③ 叶绿体基质 。 (2)能量变化:光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能。 (3)若环境中的CO2含量减少,则叶绿体中C3的含量将④ 降低 ,C5的含量 将⑤ 升高 ,[H]和ATP的含量将⑥ 升高 。
光合作用的探究历程和过程
光合作用的探究历程和过程光合作用是地球上所有生物体中最重要的能量转换过程之一、它将太阳能转化为植物等光合生物能量的过程，同时还产生了氧气。
在光合作用的探究历程中，有两位科学家提供了重要的贡献，他们分别是英国化学家约瑟夫·普利斯特利(Joseph Priestley)和荷兰医生雅各布斯·伯兰特(Jacobus van't Hoff)。
约瑟夫·普利斯特利是第一个发现植物产生氧气的人。
在1771年，他进行了一些实验，在一个密闭的容器中放置了一段草和一只小鼠。
他发现，当阳光照射到容器中，小鼠能够继续存活，但当阳光被遮住时，小鼠却窒息死亡。
这个实验验证了植物在光照下产生氧气。
荷兰科学家雅各布斯·伯兰特则进一步研究了光合作用的过程和原理。
他在1890年提出了一个重要的理论，称为光合作用定律。
该定律描述了光合作用的过程中发生的化学反应，其中光能被植物中的叶绿素吸收，然后通过光合作用转化为化学能，同时产生氧气。
光合作用是一个复杂的过程，可以分为两个阶段：光反应和暗反应。
光反应发生在叶绿体的葉綠體内。
当光照射到叶绿体时，葉綠體中的叶绿素会吸收光能，然后将其转化为化学能。
在光反应中，水分子被分解成氧气和氢离子，这个过程称为光解水。
同时，光能被转化为化学能的同时，也会产生一种叫做ATP(三磷酸腺苷)的能量分子。
ATP是细胞内储存和转移能量的主要分子。
光反应完成后，暗反应开始进行。
暗反应不需要阳光，它发生在葉綠體质粒(m stroma)中。
在暗反应中，二氧化碳和氢离子通过一系列反应被转化为葡萄糖。
这个过程称为碳固定。
光反应中产生的ATP和氢离子提供了能量和电子给暗反应使用。
近年来，科学家们对光合作用的研究也在持续进行。
他们试图了解更多关于光合作用的细节，如叶绿素的吸收光谱、光反应和暗反应中其他信号传导和调节机制，以及如何利用光合作用提高农作物产量等。
这些研究对人类的生活和环境保护都有着重要的意义。
光合作用的过程和影响因素
能是
()
A．促进叶绿体中 CO2 的固定
B．促进叶绿体中 ATP 的合成
C．抑制叶绿体中[H]的形成
D．抑制叶绿体中有机物的输出
解析
6．(2019·山西大学附属中学模拟)如图 表示某植物叶片暗反应中 C3 和 C5 微摩尔浓度的变化趋势，该植物在 Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶 段改变的环境条件是降低光照强 度或者降低 CO2 浓度中的某一项。下列分析正确的是 ( ) A．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的 ATP B．图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C．Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中[H]和 ATP 的积累 D．Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低
4．(2014·全国卷Ⅰ)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑
布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的
现象是
()
A．O2 的产生停止
B．CO2 的固定加快
C．ATP/ADP 比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降
解析：黑暗处理后，光反应停止，O2 的产生也停止。ATP 和
NADPH 是光反应的产物，同时也是暗反应的原料，黑暗处理后，
2．理清光合作用中元素去向
(1)反应式(以生成 C6H12O6 为例)
叶绿体 6CO2＋12H2O ―光―能→ C6H12O6＋6O2＋6H2O
(2)同位素标记元素转移途径
H：
3H2O
光反应 ――→
[3H]
暗反应 ――→
C3H2O
C： 14CO2 C―O―2的――固→定 14C3 ―C―3的―还―原→ 14CH2O
(2)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能
转变为热能和 ATP
光合作用(二)光合作用的过程和影响因素2018
影响光合作用强度的因素
1、光照强度 2、二氧化碳浓度 3、温度 4、必需矿质元素 5、水分的供应 6、多因子对光合速率的影响
光照强度
指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的
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能量来度量，单位勒克斯（Lx）。品
光合作用强度
指光合作用的强弱，也称“光合强度”、“光合
速率”。可以通过测定一段时间内原料消耗或产物生
成的数量来定量的表示。
探究光照强度对光合作用强度的影响
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探究光照强度对光合作用强度的影响
实验对象： 叶圆片
自变量： 光照强度
因变量： 光合作用强度 可观测指标为叶圆片上浮的数量
无关变量：
叶圆片的数量和大小、温度、CO2浓度（可 用玻璃管向烧杯中的水吹气相同时间）等
对照类型： 相互对照
实验结果：
不同光照条件下浮起的叶片数 10厘米 20厘米 30厘米
10分钟
30分钟
60分钟
实验结论：
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光 合作用强度也不断增强。
光照强度
图乙曲线分析： A点：光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量
变式一
（6）DE段和FG段的形成原因分别是 光照减弱。
CO2减少、
（7）E点为正午时温度过高，蒸腾作用过强导致
气现孔象关。闭E点，时从能而否影进响行了光C合O2作的用吸？收造能成的。“午休”
（8）如果将植物置于某密闭透光的玻璃罩内，
则 G 点CO2浓度最低 ， C 点CO2浓度最高
(2012·山东理综，2)夏季晴朗的一天，甲乙两 株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化 如右图所示。下列说法正确的是( D ) A．甲植株在a点开始进行光合作用 B．乙植株在e点有机物积累量最多 C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同 D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气 孔无法关闭
专题06 光合作用(解析版)
专题06 光合作用1.(2022·北京高考)2. 光合作用强度受环境因素的影响。
车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。
据图分析不能得出（ ）A. 低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高B. 在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C. CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小D. 10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高【答案】D【解析】【分析】由题图分析可得：（1）图中所展现有两个影响光合速率的因素：一个是CO2的浓度，另一个是温度。
（2）当温度相同时，光合速率会随着CO2的浓度升高而增大；当CO2的浓度相同时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小。
（3）当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃。
【详解】A、分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确；B、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370μL·L-1时，最适温度为30℃；当CO2浓度为1000μL·L-1时，最适温度接近40℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确；C、分析题图可知，当CO2浓度为200μL·L-1时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200μL·L-1时，温度对光合速率影响小，C正确；D、分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200μL·L-1至370μL·L-1时，光合速率有显著提高，而370μL·L-1至1000μL·L-1时，光合速率无明显的提高趋势，而且370μL·L-1时与1000μL·L-1时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。
高考生物高频考点：1.光合作用与细胞呼吸的综合应用
(1)白天叶肉细胞产生 ATP 的场所有__________________。光合 作 用 所 需 的 CO2 来 源 于 苹 果 酸 脱 羧 和 ________________ 释放 的 CO2。
(2)气孔白天关闭、晚上打开是这类植物适应干旱环境的一种方 式 ， 这 种 方 式 既 能 防 止 ________________________ ， 又 能 保 证 ______________正常进行。
5．自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析 (1)自然环境中一昼夜植物光合作用曲线(a 点温度最低)。
①开始进行光合作用的点：b。 ②光合作用与呼吸作用相等的点：c、e。 ③开始积累有机物的点：c。 ④有机物积累量最大的点：e。
(2)密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线。
①光合作用强度与呼吸作用强度相等的点：D、H。 ②该植物一昼夜表现为生长，其原因是 I 点 CO2 浓度低于 A 点 CO2 浓度，说明一昼夜密闭容器中 CO2 浓度减小，即植物光合作用> 呼吸作用，植物生长。
2．(2021·北京卷)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时 间后，测定 HT 植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下 的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
B 解析：光合速率＝光照后与暗处理前重量变化＋2×暗处理 后重量变化，经过计算可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃、30 ℃的光合 速率依次是：3＋1＋1＝5(mg/h)、3＋2＋2＝7(mg/h)、3＋3＋3＝ 9(mg/h)、1＋1＋1＝3(mg/h)，故给出的实验条件下 29 ℃时光合速 率最快，植物光合作用的最适温度是 29 ℃，A、D 错误；结合表中 数据可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃、30 ℃的呼吸速率依次是：1 mg/h、 2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，故 29 ℃时植物呼吸速率最快，植物呼 吸作用消耗有机物最多，B 正确；净光合速率＝光照后与暗处理前重 量变化＋暗处理后重量变化，经过计算可知，27 ℃、28 ℃、29 ℃ 的净光合速率依次是：4 mg/h、5 mg/h 和 6 mg/h，C 错误。
光合速率的测量方法
光合速率的测量方法光合速率是指单位时间内光合作用下光能转化为化学能的速度，是植物生长和养分吸收的重要指标之一。
测量光合速率的方法很多，主要包括密闭法、气体分析法、放射性同位素标记法和荧光测量法等。
下面将详细介绍这些方法及其原理。
密闭法是一种比较常用的测量光合速率的方法，其基本原理是通过测量植物在密闭环境中消耗或释放的氧气（O2）或二氧化碳（CO2）来确定光合速率。
在实验中，一般会用密闭容器将植物样品封闭起来，然后利用气体分析仪测量容器中氧气或二氧化碳的浓度变化，从而计算光合速率。
此方法的优点是简单易行，但需要严格控制环境条件，如光照强度、温度和湿度等，才能获得准确的测量结果。
气体分析法是另一种常用的测量光合速率的方法，其原理是通过测量光合作用中释放或吸收的氧气或二氧化碳来确定光合速率。
在实验中，植物样品会放置在容器中，然后利用气体分析仪测量容器中氧气或二氧化碳的浓度变化，并根据浓度变化计算光合速率。
与密闭法相比，气体分析法不需要封闭整个系统，易于操作，并且可以实时监测光合速率的变化。
放射性同位素标记法是一种较为精确的测量光合速率的方法，其原理是利用放射性同位素标记光合产物来跟踪光合作用的过程。
具体操作中，可以将CO2或H2O 中的放射性同位素标记后输入到植物中，标记的同位素会随光合作用的进行被固定在有机物中，然后通过测量有机物中的同位素浓度变化来计算光合速率。
这种方法的优点是非常准确可靠，可以同时测量不同物质的光合速率，但使用放射性同位素存在较高的风险和技术要求。
荧光测量法是一种新型的测量光合速率的方法，它利用叶绿体中叶绿素的荧光特性来间接测量光合速率。
荧光测量法通过测量叶绿素荧光在不同光照强度下的变化来确定光合速率。
当光照强度较强时，荧光强度会降低，而光合速率会增加，反之亦然。
这种方法简单易行，可以实时监测光合速率的变化，并且不需要复杂的仪器和试剂，因此具有广泛的应用前景。
除了以上介绍的方法外，还有一些其他的测量光合速率的方法，如光谱测量法、光合膜片测量法等。
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植物有机物总量最大： H 一天中有无有机物积累? 有 A﹥I, 有机物总量增加
点。
A﹤I , 有机物总量减少 A﹦I，有机物总量不变 玻璃罩内O2浓度最大： H 点。
在下面坐标上画出玻璃罩内 CO2含量变化？
பைடு நூலகம்
CO2 吸收 量
O
CO2 释放 量
一天内
ab段表示进行
作用
一天中有机物积累最多的点是：
制造有机物的时间段是：
相对密闭环境中，一昼夜CO2含量变化曲线
AD段：V呼 > V光
消耗>产生
DF段：V呼 < V光，FH段：V呼 < V光， 消耗<产生
HI段：V呼 > V光， 消耗>产生 D点： V呼 = V光 H点： V呼 = V光 有机物积累的区段是： DH ，有机物消耗的区段是：AI （用曲线上的点表示）
相对密闭环境中，一昼夜CO2含量变化曲线