氮素水平对植物光合作用的影响
唐辉
（浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室培育基地临安 311300）
摘要：从氮素对植物叶片叶绿体结构、叶绿体色素含量、光合参数、叶绿素荧光参数的影响，氮素水平与叶片含氮、磷量、叶片氮含量与叶绿素含量、光合速率与叶片氮含量之间的相关性分析,探讨氮素对植物光合作用的影响，介绍了植物氮素营养研究的进展。
关键字：氮素；光合速率；叶绿体；叶绿素
氮素是调控植物叶片光合能力的最有效因子之一，适量施用氮肥可增加叶片含氮量, 提高叶片的光合速率, 延缓叶片光合功能的衰老进程。氮素是调控植物叶片光合能力的最有效因子之一，影响了光合作用的各个环节，包括影响叶片叶绿素含量、光合速率、暗反应主要酶活性以及光呼吸等，直接或间接影响着光合作用。适量施用氮肥可增加叶片含氮量，提高叶片的光合速率，延缓叶片光合功能的衰老进程。Makino A等[1]研究发现叶片中超过一半的氮被分配到光合器官。Field等[2]、Sage等[3]、Walcroft等[4]的研究还发现植物的光合能力和单位叶面积上氮的含量是相关的。
1 对叶片叶绿体超微结构的影响
高等植物在捕获的光能超过其光合作用所需要的能量时，过多的能量会以非光化学猝灭（qN）形式耗散掉，以保护光合机构免遭破坏[5]叶片吸收的过剩光能还以体内分子氧吸收的形式得以消耗，这种形式的直接结果是导致各种活性氧分子(ROS)的大量产生[6]，并直接引起细胞膜系统的伤害及膜脂的过氧化，甚至导致细胞的死亡[7]。郭卫东等[8]研究的电镜结果直观地反映了这一变化历程，缺氮处理条件下，佛手叶片叶绿体内的基质区域肿大，片层结构疏松，片层间隙严重；极度缺氮处理中叶绿体结构进一步恶化，大部分的叶绿体出现肿胀，片层结构疏松，导致细胞质出现泡化，叶绿体外膜消解，片层结构紊乱并散乱地分布在胞质中。
2 对叶绿体色素含量的影响
氮素与光合作用具有密切关系，叶片氮含量影响叶片中光合色素含量和核酮糖1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）的含量和活性。因此，施氮会影响光合作用及与其相关的气体交换过程[9]。适度的施氮量能提高植物的叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）含量以及总叶绿素（Chl(a+b)）含量、Chla与Chlb的比值（Chla/b）和类胡萝卜素与总叶绿素的比值（Car/Chl(a+b)）[8,10,11]。沙培试验条件下，随供氮水平的提高，巴西橡胶树小苗叶绿素含量相应升高，差异均达显著水平[12]。冷华妮等[13]、汤继华等[14]研究表明，在一定范围内随氮水平的增加，植物的叶绿素相对含量均呈上升趋势。Wu等[15]采用沙培的方式，对水曲柳（Fraxinus americana）幼苗进行了氮素浓度（l、4、8、16mmol·L-1）的施氮试验表明，水曲柳Chla、Chlb以及Chl(a+b)含量在氮素浓度从1mmol·L-1增加到8mmol·L-1均逐渐增加，而氮素浓度超过8mmol·L-1均表现为下降。贾瑞丰等[9]、Tatsuro Nakaji等[16]、Brown K R等[17]研究表明，植物幼苗叶绿素a、b及总叶绿素含量随供氮量的增加而增加，光合气体交换参数随施氮量增加呈现出先上升后下降的趋势。同时，氮元素会导致植物体可溶性蛋白含量增加，进而导致核酮糖1,5-二磷酸羧化酶含量的增加及羧化能力的提高，从而导致光合速率提高，但养分供应过多则会抑制RuBP 羧化酶活性，因此，适宜的施氮量在一定程度上能提高植株的光合能力。
3 对光合参数的影响
关于氮素营养对植物光合速率的影响有不同的看法。沙培试验条件下，随供氮水平的提高，巴西橡胶树小苗光合速率相应升高，差异均达显著水平[12]。红厚壳幼苗的净光合速率Pn、气孔导度Gs、胞间CO2浓度Ci以及蒸腾速率Tr随供氮量的增加呈现出先增加后减小的趋势[9]。在氮肥充分供应条件下，品种之间的光合生理指标差异不显著；而在氮肥供应较低水平时，光合速率和蒸腾速率等生理指标显著降低，不同品种间存在显著差异，在缺氮情况下仍能维持相对较高的光合效率及持续期[18]。
4 对叶绿素荧光参数的影响
氮素营养还明显影响叶绿素荧光动力学参数，小黑麦旗叶最大荧光产量Fm开花后呈M 形曲线变化趋势，且随施氮量的增加而有所下降；旗叶最大光化学量子产量Fv/Fm均随施氮量的增加而升高；施氮处理旗叶非光化学淬灭qN低于无氮处理；旗叶光化学淬灭qP呈单峰曲线变化，且施氮处理明显高于无氮处理[19]。陈钢等[20]研究表明，氮浓度在16.67和20.83 mmol·L-1时，西瓜幼苗叶片的初始荧光（Fo）均达到最小值，PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）、PS Ⅱ实际光化学量子产量（ψPSⅡ）达到最大值，而PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）变化规律不明显。从整体变化看，非光化学猝灭（qN）值的变化幅度大于光化学猝灭（qP），且随着氮浓度的增加，qP先上升后下降，而qN的变化规律却与之相反。
5 叶片各种数据之间的相关性
5.1 氮素水平与叶片含氮、磷量的关系
氮素水平与叶片含氮量呈正相关。郭盛磊等[21]研究表明，供氮水平的差异显著影响了落叶松幼苗针叶的氮含量。随供氮水平从1mmol·L-1增加至16mmol·L-1，落叶松幼苗针叶的氮含量几乎呈线性增加。供氮水平也显著影响了针叶的磷含量，但与氮含量的变化趋势不同，随着供氮水平的增加，针叶的磷含量逐渐下降。
5.2 叶片氮含量与叶绿素含量的关系
植物叶片含氮量与叶绿素含量呈正相关。Evans[22]统计对海芋（Alocasia macrorrhiza）[23]、陆地棉（Gossypium hirsutum）[24]、菠菜（Spinacia oleracea）[25]、小麦（Triticum aestivum）[26]、藜（Chenopodium album）[27~28]等物种的叶片含氮量与叶绿素含量之间的相关性研究表明，植物叶片含氮量与叶片叶绿素含量呈正相关。
5.3 光合速率与叶片氮含量的关系
叶片的光合速率受着叶片氮含量的限制[22]，植物叶片的氮含量与光合能力有很强的正相关性[ 22,29~30]。郭盛磊等[21]研究表明，落叶松幼苗针叶的氮含量与其P max呈曲线相关，当叶氮含量超过24mg·g-1后P max开始下降。
6 展望
氮素营养对植物光合作用影响的生理机理已基本明确，这些研究主要集中在缺氮胁迫[3,6,8,14]，但是过量氮素对植物光合作用的影响机制的研究还相当欠缺。氮素营养对植物的影
响不单单是集中在光合作用上，还应集中在氮素营养对植物氮代谢、碳代谢、磷代谢等元素代谢途径、叶绿素合成代谢、呼吸作用、植物生长等方面上。同时，使用氮肥后，氮肥在土壤中的损失很大。氮素在土壤中的损失包括：氨的挥发损失；铵态氮经过硝化作用变为硝态氮引起的淋溶损失；氮肥的脱氮损失；微生物消耗氮素所造成的损失；氮素被土壤中的某些元素或有机物质结合，成为植物不能吸收的物质，造成损失。如何提高氮肥的使用率，将是下一步的研究重点。
7 结语
氮素对植物光合作用有重要影响，合理的氮肥供应课明显提高植物的光合速率。为了保证植物的光合速率，要求对植物合理施肥，不应为了追求产量而盲目的施加氮肥。植物对氮素的响应，不仅要考虑氮素营养对植物叶片含氮量及植物光合作用影响，而且要考虑氮素营养对其他代谢途径、主要化合物（如Rubisco、硝酸还原酶NR）的影响，同时，要加强氮素损失途径研究。为此，我们应根据土壤供氮特性对氮肥施用进行优化管理，并通过氮素营养速测技术对植株的营养状况进行监测和合理追肥，减少氮肥损失，使氮肥施用符合植物需氮规律，从而达到减少氮肥施用量，提高氮肥利用率，并提高植物产量和品质的目的。
参考文献：
[1] Makino A, Osmond B. Effects of nitrogen nutrition on nitrogen partitioning between chloroplast and
mitoehondria in pea and wheat[J]. Plant Physiol, 1991, 96: 355-362.
[2] Field C, Mooney H A. The photosynthesis nitrogen relationships in wild plants[J]. In:Gifinish,T.J.(Ed.), on
the Economy of Form and Function.Cambridge University Press, 1986.
[3] Sage R F, Pearcy R W. The nitrogen use efficiency of C3 and C4 plants. II. Leaf nitrogen effects on the gas
exchange characteristics of Chenopodium album L.and Amaranthus retroflams L. [J]. Plant Physiol, 1987, 84: 959-963.
[4] Walcroft A S, Whitehead D, Silvester W B. The response of photosynthetic model parametem to temperature
and nitrogen eoneentration in Pinus radiata D.Don[J]. Plant Cell Environ, 1997, 20: 1338-1348.
[5] Maxwell K, Johnson G N. Chlorophyll fluorescence-a practical guide[J]. Journal of Experimental Botany, 2000,
51: 659-668.
[6] Huang Z A, Jiang D A, Yang Y, et al. Effect of nitrogen deficiency on gas exchange, chlorophyll Fluorescence,
and antioxidant enzym es in leaves of rice plants[J]. Photosynthetica, 2004, 42: 357-364.
[7] Van Breusegen F, Vranova E, Dat J F, et al. The role of active oxygen species in plant signal transduction[J].
Plant Science, 2001, 161: 405-414．
[8] 郭卫东, 桑丹, 郑建树, 等. 缺氮对佛手气体交换、叶绿素荧光及叶绿体超微结构的影响[J]. 浙江大学学
报(农业与生命科学版), 2009, 35(3): 307-314.
[9] 贾瑞丰, 尹光天, 杨锦昌, 等. 不同氮素水平对红厚壳幼苗生长及光合特性的影响[J].林业科学研究,
2012, 25(1): 23-29.
[10] 邓斌, 曾德慧. 添加氮肥对沙地樟子松幼苗生物量分配与叶片生理特性的影响[J]. 生态学杂志, 2006,
25(11): 1312-1317.
[11] 赵甍, 王秀伟, 毛子军. 不同氮素浓度下CO2浓度、温度对蒙古栋(Quereus mongolica)幼苗叶绿素含量
的影响[J]. 植物研究, 2006, 26(3): 337-341.
[12] 罗雪华, 邹碧霞, 吴菊群,等.氮水平和形态配比对巴西橡胶树花药苗生长及氮代谢、光合作用的影响[J].
植物营养与肥料学报, 2011, 17(3): 693-701.
[13] 冷华妮, 陈益泰, 饶龙兵, 等. 黄秀凤枫香种源生物量NRA对供氮水平的响应差异[J]. 林业科学研究,
2009, 22(2): 190-195.
[14] 汤继华, 谢惠玲, 黄绍敏, 等. 缺氮条件下玉米自交系叶绿素含量与光合效率的变化[J]. 华北农学报,
2005, 20(5): 10-12.
[15] Wu C, Wang Z Q, Fan Z Q, et al. Effects of different concentrations and form ratios of nitrogen on
chlorophyll biosynthesis,photosynthesis,and biomass partitioning in Fraxinus Mand shurica seedlings. Acta Phytoecologica Sinica, 2003, 27: 771-779.
[16] Tatsuro Nakaji, Shuhei Takenaga, Mihoko Kuroha,T akeshi Izuta. Photosynthetic response of Pinus densiflora
seedlings to high nitrogen load[J]. Environmental Sciences, 2002, 9 (4): 269-282.
[17] Brown K R, Thompson W A, Camm E L. Effects of N addition rates on the productivity of Picea sitchensis,
Thuja plicata, and Tsuga heterophylla seedlings Ⅱ Photosynthesis, 13C discrimination and N partitioning in foliage[J]. Trees, 1996, 10: 198-205.
[18] 宋广林, 贺梅. 氮肥施用量对玉米光合特性及产量的影响[J]. 陕西农业科学, 2012, 3: 59-65.
[19] 吉彪, 李晶, 商文楠, 等. 氮素水平对小黑麦旗叶叶绿素荧光参数的影响[J]. 作物杂志, 2010, 3: 49-53.
[20] 陈钢, 黄翔, 张利红, 等. 不同氮素水平对西瓜幼苗生长及叶绿素荧光特性的影响[J]. 果树学报, 2011,
28(4): 657-661.
[21] 郭盛磊, 阎秀峰, 白冰, 于爽. 供氮水平对落叶松幼苗光合作用的影响[J]. 生态学报, 2005, 25(6):
1291-1298.
[22] Evans J R. Photosynthesis an d nitrogen relationship in leaves of C3 plants . Oecologia, 1989, 78: 9-19.
[23] Seemann JR, Sharkey TD, Wang JL, Osmond CB. Environmental effects on photosynthesis, nitrogen-use efficiency and metabolite pools in leaves of sun and shade plants[J]. Plant Physiol, 1987, 84: 796-802.
[24] Wong SC. Stomatal behaviour in relation to photosynthesis. Ph.D. thesis, Australian National University, Canberra, 1979.
[25]Evans JR, Terashima I. Effects of nitrogen nutrition on electron transport components and photosynthesis in spinach[J]. Aust J Plant Physiol, 1987, 14:59-68.
[26] Evans JR. Nitrogen and photosynthesis in the flag leaf of wheat (Triticum aestivum L.). Plant Physiol 1983, 72: 297-302.
[27] Sage RF, Pearcy RW. The nitrogen use efficiency of C3 and C4 plants. II. Leaf nitrogen effects on the gas exchange characteristics of Chenopodium album (L.) and Amaranthus retroflexus(L.)[J]. Plant Physiol, 1987, 84: 959-963. [28] Sage RF, Pearcy RW, Seemann JR. The nitrogen-use efficiency of Ca and C4 plants. III. Leaf nitrogen effects on the activity of carboxylating enzymes in Chenopodium album (L.) and Amaranthus retroflexus (L.)[J]. Plant Physiol , 1987, 85: 355-359.
[29] Evans J R. Developmental constraints on photosynthesis: effects of light and nutrition. In: Baker N R ed.
Photosynthesis and the Environment. Netherlands: Kluwer Academic Publisher, 1996. 281～304.
[30] Reich P B, Walters M B, Ellsworth D S, et al. Photosynthesis-nitrogen relations in Amazonian tree species Ⅰ.
Patterns among species and communities. Oecologia, 1994, 97: 73-81.
光合作用发现历史资料整理 一、传统史料---光合作用反应式的发现 1.过去，人们一直以为，小小的种子之所以能够长成参天大树，古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的物质完全依靠于土壤。 2. 1648年，一位荷兰科学家范·赫尔蒙特对此产生了怀疑，于是他设计了盆栽柳树称重实验，得出植物的重量主要不是来自土壤而是来自水的推论。虽然他没有认识到空气中的物质参与了有机物的形成，但从此拉开了光合作用的研究史。赫尔蒙特把90千克的土壤放在花盆中，然后种上2千克重的柳树，并经常浇水，5年过去了，柳树长到76千克重，而花盆中的土壤只少了60克。 3.早在1637年，我国明代科学家宋应星在《论气》一文中，已注意到空气和植物的关系，提出“人所食物皆为气所化，故复于气耳”。可惜因受当时科学技术水平的限制，未能用实验来证明这一精辟的论断。直到1727年，英国植物学家斯蒂芬·黑尔斯才提出植物生长时主要以空气为营养的观点。而最先用实验方法证明绿色植物从空气中吸收养分的是英国著名的化学家约瑟夫·普利斯特利。在1771年发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变“坏”了的空气。 4. 1779年,荷兰科学家英恩豪斯（Jan Ingenhousz）进一步证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用，而其他所有器官即使在白天也会使空气变坏。这些实验结果为后来人们认识植物绿色部分和光在植物光合作用中的重要性奠定了基础。 5.1872年，科学家塞尼比尔（J.Senebier）如何做实验证明光和CO2的必要性。 6.1804年，瑞士学者德·索苏尔研究了植物光合作用过程中吸收的二氧化碳与放出的氧之间的数量关系，结果发现植物制造的有机物和释放出的氧的总量，远远超过它们所吸收的二氧化碳的量。由于实验中只使用植物、空气和水，别无他物，因此，他断定植物在 进行光合作用合成有机物时不仅需要二氧化碳，水也必然是光合作用的原料。他认为是CO 2 O乃是植物体有机物之来源。此结论不仅证实了海尔蒙脱关于柳树生长过程中合成植物和H 2 体的物质主要来自水的推论，而且把人们对光合作用本质的认识提高到一个崭新的阶段。德·索叙尔实验告诉我们，定量分析法在科学研究中的重要性，
第２3课时光合作用的影响因素和原理的应用 ［目标导读］ 1.通过探究光照强弱对光合作用强度的影响实验，学会研究光合作用影响因素的方法。2.联系日常生活实际，思考影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。３.阅读教材，了解化能合成作用。 ［重难点击]影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。 一探究光照强弱对光合作用强度的影响 多种环境因素对光合作用有着重要的影响,其中光照的影响最为重要。 １.光合作用强度的表示方法 错误! 2．探究光照强弱对光合作用强度的影响 （1)实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强,单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多。 （2)实验流程 打出小圆形叶片(30片）:用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出（直径＝1ｃm) ↓ 抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2)等 ↓ 小圆形叶片沉水底:将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水 ↓的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底 强、中、弱三种光照处理：取３只小烧杯,分别倒入20 mL富含CO2的清水,各放入 10片小圆形叶片,用强、中、弱三种光照分别照射 ↓ 观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量 (3)实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明在一定范围内,随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。 3.结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系,请分析: (1)说出各点代表的生物学意义
①Ａ点：光照强度为零,只进行细胞呼吸。 ②B点：光合作用强度等于呼吸作用强度,为光补偿点。 ③C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光照强度,即光饱和点。 （2)说出各线段代表的生物学意义 ①ＯA段：呼吸作用强度。 ②AＢ段:随光照增强,光合作用增强,但仍比呼吸作用弱。 ③BＤ段：光合作用强度继续随光照强度的增强而增加，而且光合作用强度大于呼吸作用。 ④DE段:光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。 归纳提炼 1.除了光照强度对光合作用有一定影响外，光谱成分也对光合作用强度有影响。红光和蓝紫光有利于光合作用,绿光不适合光合作用。太阳光中各种色光均衡,对植物最有利。 2．光合作用速率或称光合作用强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积)在单位时间内进行光合作用生成有机物的量（通常用释放多少Ｏ2或消耗多少CO2来表示）。包括表观光合作用速率和真正光合作用速率,它们和光照强度的关系如下图： 活学活用 1.通过实验测得一片叶子在不同光照强度下ＣＯ2吸收和释放的情况如图1所示。图2所示细胞发生的情况与图1曲线中AB段(不包括Ａ、B两点)相符的一项是（) 问题导析(1)图１中A点细胞只进行细胞呼吸，与图２中的B图相对应。 (2)AＢ段呼吸作用强度大于光合作用强度,线粒体产生的二氧化碳除了供给叶绿体利用外,还有部分释放到细胞外,对应图2中的A图。
第三节《植物光合作用的实质》教案（苏教版 初一上） (4) 教学目标 1、知识方面：〔1〕讲明绿色植物的细胞在光下能够制造淀粉，同时开释氧气。 〔2〕讲明二氧化碳和水是绿色植物的细胞进行光合作用的原料。 〔3〕阐明绿色植物的光合作用。 2、能力方面：〔1〕通过探究绿叶在光下能否制造淀粉等实验，培养学生的观看 能力，实验能力和思维能力。 〔2〕通过对光合作用实验结果的分析，培养分析咨询题解决咨询 题、表述观点的能力。 〔3〕培养学生积极参与讨论并与他人协作精神。 3、情感方面：〔1〕通过实验探究的过程，培养学生严谨的科学态度，树立科学 实验的研究意识。 〔2〕通过对光合作用原理在农业上的应用，树立生物科学价值观。 重点、难点分析 光合作用是植物的重要生理功能之一，也是第6章的重点内容。因为：光合作用对自然界的物质循环主能量转化都具有极其重要的作用，在某种意义上讲，没有光合作用就没有丰富多彩的生物界。因此，探究光合作用的隐秘就成为最富吸引力的课题，它是贯穿本章教学内容的主线。在这部分内容的教学中，学生通过实验观看，分析结果，得出结论等环节，既培养了学生动手能力和思维能力，让学生初步学会一些科学研究方法。 教具预备： 盆栽天竺葵、黑纸片、曲不针、酒精、碘液、小烧杯、大烧杯、培养皿、酒精灯、三脚架、石棉网、镊子、试管夹、火柴、自来水。
教学过程设计 一、本课题的参考课时为二课时。 最好能两节课连排，其教学成效会更好。 二、第一课时： 〔一〕引言：早在1773－1796年间，科学家们做了许多科学实验，进行深入研究，发觉绿叶具有一个重要的生理功能，叫光合作用。那么，什么是光合作用？光合作用的原料、产物和进行的条件是什么？今天我们要像科学家发觉真理那样，亲自做实验来探究光合作用的隐秘。 〔二〕光合作用实验的教学设计 课本安排了三个实验，分不对光合作用的原料、条件和产物进行探究 【实验一】绿叶在光下制造淀粉的实验 这是一个在教师指导下，学生独立进行探究的动手实验。其目的不仅要使学生明确绿叶只有在光下才能制造淀粉，而且初步学到生物科学研究的一些差不多方法。例如研究同样的绿叶和同样的实验操作在有光和无光下的实验结果，这确实是单因子实验；研究叶片在遮光下的实验和绿叶在照光下的实验，确实是遮光实验的对比实验。 实验一的实验步骤可分为7步：〔1〕暗处理〔2〕部分遮光〔3〕照光〔4〕取下叶片〔5〕酒精脱色〔6〕滴加碘液〔7〕显色。 〔展现实验设计方案〕 1、把一盆生长旺盛的天竺葵放到黑暗处一昼夜。 2、把在黑暗处处理过的天竺葵植株上的叶片从上、下两面用小于叶片的黑纸片遮盖起来，放在阳光下照耀30min。 3、摘下叶片，去掉黑纸片，观看叶片的颜色有没有变化？把叶片放入盛有适量酒精的小烧杯里，水浴加热，观看叶片上颜色变化。 4、用自来水冲洗叶片，再向叶片滴加碘液。 5、稍停片刻，用自来水冲洗掉碘液，观看叶片的颜色变化。
CO2浓度对光合作用强度的影响 （1）曲线（一） ①在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度升 高而加快，但达到一定浓度后，再增大CO2浓度， 光合作用速率不再加快。 ② CO2补偿点：A点，外界CO2浓度很低时， 绿色植物叶不能利用外界的CO2制造有机物，只有当植物达到CO2补偿点后才利用外界的CO2合成有机物。 B点表示光合作用速率最大时的CO2浓度，即CO2饱和点，B点以后随着CO2浓度的升高，光合作用速率不再加快，此时限制光合作用速率的因素主要是光照强度。 ③若CO2浓度一定，光照强度减弱，A点B点移动趋势如下： 光照强度减弱，要达到光合作用强度与呼吸作用强度相等，需较高浓度CO2，故A点右移。由于光照强度减弱，光反应减弱而产生的[H]及ATP减少，影响了暗反应中CO2的还原，故CO2的固定减弱，所需CO2浓度随之减少，B点应左移。 ④若该曲线表示C3植物，则C4植物的A、B点移 动趋势如下：由于C4植物能固定较低浓度的CO2， 故A点左移，而光合作用速率最大时所需的CO2浓度 应降低，B点左移，曲线如图示中的虚线。 （2）曲线（二） a-b:CO2太低，农作物消耗光合产物；
b-c:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强； c-d:CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变； d-e:CO 2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气 孔关闭，抑制光合作用。 （3）曲线（三） 由于C4植物叶肉细胞中含有PEP羧化酶，对CO2的亲和 力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定 下来，故C4植物能利用较低的CO2进行光合作用，CO2的补偿点低，容易达到CO2饱和点。而C3植物的CO2的补偿点高，不易达到CO2饱和点。故在较低的CO2浓度下（通常大气中的CO2浓度很低，植株经常处于“饥饿状态”）C4比C3植物的光合作用强度强（即P点之前）。一般来说,C4植物由于“CO2泵”的存在,CO2补偿点和CO2饱和点均低于C3植物。 3．温度对光合作用强度的影响：它主要通过影响暗反应 中酶的催化效率来影响光合 作用的速率。在一定温度范 围内，随着温度的升高，光合速率随着增加，超过一定 的温度，光合速率不但不增大，反而降低。因温度太高，酶的活性降低。此外温度过高，蒸腾作用过强，导致气孔关闭，CO2供应减少，从而间接影响光合速率。 ①若Ⅲ表示呼吸速率，则Ⅰ、Ⅱ分别表示实际光合速率
七年级生物上册《3 6 3植物光合作用的实质》教案人教版七年级生物上册《3.6.3植物光合作用的实质》教案 1、知识与技能 a.说明绿色植物的细胞在光下能够制造淀粉，同时释放氧气。 b.说明二氧化碳和水是绿色植物的细胞进行光合作用的原料。 c.阐明绿色植物的光合作用。 d.通过本节实验，培养学生的动手能力、观察能力以及分析问题的能力。 a.说明绿色植物光合作用产生淀粉。 b.说明绿叶在光下制作淀粉的同时还释放出氧气。 c.说明二氧化碳和水是绿色植物进行光合作用的原料。 光合作用产生淀粉和释放出氧气的实验操作。
课前准备：把一盆生长旺盛的天竺葵放到黑暗处一昼夜。 师：同学们，今天我们学习第三节植物光合作用的实质，上新课前，请同学们思考一个问：题：叶片的哪些细胞含有叶绿体？ 回答：叶肉细胞和保卫细胞中含有叶绿体。 师：很好，叶绿体能进行光合作用，制造有机物，那我们如何去验证呢？下面我们一起来做实验证明。 实验指导： 1、剪取你所喜欢的形状的黑纸片（小于叶片），从上下两面将处理过的天竺葵叶片遮盖起来，然后放于光下照射30分钟。 2、摘下叶片，去掉黑纸片（观察叶片的颜色的变化），把黑纸片放入盛有适量酒精的小烧杯里，水浴加热，观察叶片的颜色变化。 3、用自来水冲洗叶片，再向叶片滴加碘液。 4、稍停片刻，用自来水冲洗碘液，观察叶片的颜色变化。
请同学们根据实验现象，思考讨论下列问题： 1、 ___要把天竺葵放到黑暗处一昼夜？ 2、水浴加热后，叶片变 ___颜色？ 3、加碘液后，叶片变 ___颜色？能否判断叶在光下制作的是什么物质？ 回答1：把天竺葵放到黑暗处一昼夜，将用于实验的'植物叶片中的淀粉除去。不至于影响实验想象。 师：很好，在黑暗处叶片不能再进行光合作用，叶片中原有的淀粉一部分通过叶脉运输到其它部位，还有一部分被呼吸作用消耗掉。 回答2：水浴加热后，叶片变为白色。 师： ___变为白颜色呢？ 回答：略。
影响光合作用的因素教学设计 一、教材分析 教材上关于光合作用这一部分内容只介绍了光合色素、光合作用的原理和应用、光合作用的过程和化能合成作用，而影响光合作用的因素以及这些因素是怎样影响光合作用的，并没有过多提及。但是，在实际应用中，这些与农业生产息息相关，在历年高考中也占据了十分重要的地位，所以，这一部分的内容是不可忽略的。 二、学情分析 这节课的授课对象是高一年级的学生，是在学习了光合作用的相关知识后的一个拓展内容。虽然他们刚刚进入高中，但是已经具备了一定的逻辑思考能力。而且经过前几节课的铺垫，对光合作用相关知识也已经有了一定的理论知识基础。 三、教学目标 1、掌握光合作用过程中，外界条件的变化对光合作用的进行有着怎样 的影响。 2、通过对影响因素的分析，培养学生良好的思维品质，初步学会科学 研究的一般方法，锻炼科学探究能力。 3、能够将所学知识与实际生活相联系，更好的应用于生产生活实践， 使学生认识到生物科学的价值，从而提高对生物的兴趣。 四、教学方法设计 板书和多媒体相结合，利用板书进行上节课有关光合作用过程的回顾，并引出本节课的内容。因为课程所需要的图像比较多，所以本节课以多媒体教学为主，板书为辅。 五、教学设计 通过上节课的学习，同学们已经了解了光合作用的大致过程，那么咱们首先来回顾一下这个过程（利用板书进行一个简单的复习） 根据光合作用的过程，我们可以看到二氧化碳和光照都会影响光合作用的进行，那么它们的变化会使光合作用有怎样的改变呢？我们今天一起来探讨一下。 在探讨光合作用的变化之前，咱们先来看几个概念（PPT给出）：呼吸速率、净光合速率、总（真正）光合速率，并用二氧化碳的释放、二氧化碳的吸收、氧气的释放、氧气的吸收、有机物的积累来表示上述三个概念。 了解以上几个概念，那么开始进行今天的主要内容： 1、光照强度与光合作用的关系 （1）
植物的光合作用教学设计 一、教学目标: 学习目标:学生能够通过对光合作用发现过程的学习，分析并掌握其原料、条件、产物、场所和理解光合作用的过程。 重点:掌握光合作用的原料、条件、产物、场所 难点：理解光合作用的过程 二、教学过程 导入: 师：出示 １、生态系统中，人们把植物称为什么?为什么？ 2、从柳苗生长之谜说起 生:结合所学知识思考并回答问题1,阅读资料思考柳苗生长之谜中的问题。 新课推进: 一、探究光在植物生长中的作用 师;出示 （一）思考题 １、实验前为什么要对实验材料进行黑暗处理? 2、实验选用的叶片，一部分被遮光,一部分不遮光，这两部分在实验中各有什么时候作用? 3、你怎样解释在酒精溶液的绿叶脱色而使酒精溶液变绿的实验现象？
４、用碘液染色后的叶片颜色发生怎样的变化，这种实验结果说明什么? (二）模拟实验动画：“探究光在植物生长中的作用” 生：结合查阅教材内容和观看实验过程的动画,独立思考和解决上述问题。 师:出示问题答案并纠正学生的误区。 （三）分析实验现象和结果 师：结合视屏过程引导生分析实验现象和结果。 生:完成P54表格。 二、植物光合作用及其场所 (一)、探究光合作用的场所 师：绿色植物是有机物的生产者,植物的绿色和光合作用有什么关系的?有机物的“加工厂”主要分布在植物体的哪一器官? 生:阅读教材P55德国科学家恩吉尔曼利用水绵探究植物光合作用场所实验过程,思考光合作用的产物和场所。 师:出示恩吉尔曼实验过程图片并讲解并补充讲解光合作用的原料为二氧化碳和水。 生：理解光合作用的场所在叶绿体并完成对Ｐ56胡萝卜、仙人掌、银边春藤可以进行光合作用的部位的辨别。 （二）观察叶片和叶绿体的结构 师：出示叶片结构和叶绿体结构图。 生:通过观察图片感受叶片和叶绿体结构。
初中生物《植物光合作用的实质》教学反思 身为一名刚到岗的教师，我们要在课堂教学中快速成长，教学反思能很好的记录下我们的课堂，那要怎么写好教学反思呢？以下是的初中生物《植物光合作用的实质》教学反思，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。 自我反思《植物光合作用的实质》一节，安排在七年级进行教学，确实有一定的难度，但鉴于他们有一定的接受能力，在老师的指导下，还是能顺利完成教学内容。对此，我根据本节知识点多的特点，分两个课时进行教学。 植物光合作用是植物获得自身生长发育所需营养物质的主要，同时光合作用，还有净化空气的作用；因此，光合作用不仅仅对植物的生长发育有着非常重要的作用，同时对生物界的其他生物也有着非常重要的意义。 在广阔浩瀚的生物圈中，绿色植物生产的有机物，不仅能满足自身生长的需要，而且是所有动物和人的最终食物，形形色色的生命依靠绿色植物而生生不息。那么，绿色植物是如何产生有机物的？通过本节的教学应使学生通过探究实验认识光合作用的原料、条件、场所和产物。
本节课力求通过富有吸引力的教学过程，使学生成为教学的主体，以达到新的课程标准要求。主要突出了两点： 一是通过探究性实验激发学生的兴趣和好奇心，引导学生积极主动地获取生物科学知识，领悟科学研究方法。组织学生课前自己设计检验绿叶在光下制造有机物的实验方案，自己选择实验材料，通过实施实验方案，对比实验结果，分析实验现象，可以训练学生的分析问题的能力。让学生寻找实验过程中需要弄清的不懂问题，并且课前自己查找资料解决问题，可以训练学生发现问题、提出问题、解决问题的能力。 二是通过教学过程对学生进行了有效的情感教育，使学生进一步增强了热爱自然、保护环境的意识，从而达到素质教育的目的。学生通过亲身体验很容易使学生树立起保护环境必须要“从现在做起，从我做起”的社会责任感。 教师处理教材时不能过于死板，要考虑本校学生实际而有所创新，使得学生理解起来较为轻松才行。时间不要太紧，不要使得教学内容只停留在浅层次而无法深入，无法培养学生举一返三利用所学知识解决实际问题的能力。
第六章绿色植物的光合作用和呼吸作用 第一节植物光合作用的发现 一、教材分析： 本节内容位于第六章第一节，共一课时。主要内容为绿色植物光合作用的发现历程探究和植物光合作用的概念及意义的教学。本节内容的学习为下一节植物的光合作用实质的学习奠定基础。 二、学生分析 学生学习了植物基本层次结构中的细胞组织器官，了解了植物的基本组成，但是对植物的生理活动不是很了解，许多同学在小学阶段大概了解植物的光合作用，有一定的知识背景，但是具体光合作用是如何被发现的，以及光合作用如何进行，学生没有掌握。因此学生带有一定的好奇心和求知欲去学习本节内容。对下一节的学习也很有帮助。 三、教学目标 知识目标： 1、举例说出绿色植物光合作用的发现过程 2、说出绿色植物光合作用过程 能力目标： 在学习前人探究学习的过程中锻炼自己的探究能力。小组合作学习锻炼学生的合作精神。收集材料，锻炼学生的收集资料的能力。 情感目标： 在了解绿色植物光合作用的过程中，培养学生的探究精神和敢于修正前人科学成果的精神。 四、教学重难点 重点：说出光合作用的发现过程 说出光合作用过程 难点：理解光合作用的过程 五、教学准备 学生准备：收集关于绿色植物光合作用的有光探究资料 教师准备：绿色植物光合作用发现的有关视频，挂图和课件 绿色植物光合作用探究的实验材料 六、教学过程： 教学阶段教师活动学生活动 导入1、〖引言〗“世界万物靠太阳”这句话对吗？ 对于植物来说太阳有什么样的作用呢？ 2、你了解光合作用吗？它是怎么被发现的 呢？具有怎样的过程呢？教师通过谚语，引 出本节课题。 1、对的，植物需要太阳进行 光合作用。 2、带着兴趣进入新课学习 一、绿色植物的光合作用发 现历程（一）范海尔蒙特实验1、教师出示PPT，展示出范海尔蒙特的实 验图，并呈现学生思考的问题。引导学生描 述实验过程，思考实验结论 2、对于范海尔蒙特的实验，大家有没有自 己想说的话？他的实验严谨吗？引导学生 思考实验的不足，自然过渡到下一个实验的 学习。 1、学生看图讲述实验过程， 思考讨论实验的结论。 2、学生对该实验进行思考， 意识到范海尔蒙特没有考虑 到阳光等其他因素。
1.影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ） （1）分析影响光合作用速率的内外因（从底物、条件和产物分析） （2）总结光合作用原理在农业生产方面的应用 分析影响光合作用的因素，我们要从光合作用的反应式出发，从反应物、产物和反应条件三个方面入手。 光合作用强度（光合速率）：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。 对坐标曲线分析采用：识轴→明点→析线 一、单因子变量对光合作用影响的曲线分析 1.光照强度 （1）原理：影响光反应阶段，制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应 （2）曲线 光补偿点：光合作用强度与呼吸作用强度相等时刻的光照强度。光照强度>光补偿点，植物才能生长。 光饱和点：光合作用强度达到饱和时的最低光照强度。 （3）应用：温室大棚适当提高光照强度可以提高光合作用速率。 判断光补偿点的移动 （1）光合作用增强，呼吸作用不变或减弱 若外因使光合速率大于呼吸速率，左移。 （2）光合作用不变或减弱，呼吸作用增强 若外因使光合速率小于呼吸速率，右移。
判断光饱和点的移动 植物出现光饱和点实质是强光下暗反应跟不上光反应从而限制了光合速率随着光强的增加而提高。影响暗反应的因素如CO2浓度、温度（影响酶的活性）、pH（影响酶的活性）会影响光饱和点。所以我们在分析时要抓住这一本质，如果外界因素使暗反应增强，则光饱和点右移，反之，则左移。 分析表中数据可知，若其他条件不变，当pH由9.0增大到10.0时水葫芦的光补偿点最可能（左移/右移/不移动）。光饱和点最可能（左移/右移/不移动）。 【例2】图甲表示某植物体在30℃恒温时的光合速率（以植物体对O2的吸收或释放量计算）与光照强度的关系。
影响光合作用的因素： 光合作用是在植物有机体的内部和外部的综合条件的适当配合下进行的。因此内外条件的改变也就一定会影响到光合作用的进程或光合作用强度的改变。影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养。 ①光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制如图。 光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培于阴湿的条件下，才能获得较高的产量。 植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用，总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。 ②温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如图所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。 ③CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点，即在此CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。环境中的CO2低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。如图所示。 ④必需矿质元素的供应：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。如氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离休叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。等等。 5、有氧呼吸和无氧呼吸的比较 有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段（糖酵解），是在细胞质基质中进行。在没有氧气的条件下，糖酵解过程的产物丙酮酸被[H]还原成酒精和CO2或乳酸等，在不同的生物体由于酶的不同，其还原的产物也不同。在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体继续被氧化分解。如图。由于无氧呼吸哪有机物是不彻底的，释放的能量很少，转移到A TP中的能量就更少，还有大量的能量贮藏在不彻底的氧化产物中，如酒精乳酸等。有氧呼吸在有氧气存在的条件下能把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和H2O，把有机物中的能量全部释放出来，约有44％的能量转移到ATP中。所以有氧呼吸为生命活动提供的能量比无氧呼吸多得多，在进化过程中绝大部分生物选择了有氧呼吸方式，但为了适应不利的环境条件还保留了无氧呼吸方式。 6、影响呼吸作用的因素： ①温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强
植物光合作用的实质教案1 七年级生物教案 教学目标 1、知识方面：⑴说明绿色植物的细胞在光下能够制造淀粉，同时释放氧气。 (2)说明二氧化碳和水是绿色植物的细胞进行光合作用的原料。 (3)阐明绿色植物的光合作用。 2、能力方面:(1)通过探究绿叶在光下能否制造淀粉等实验，培养学生的观察能力，实验能力和思维能力。 (2)通过对光合作用实验结果的分析，培养分析问题解决问题、表述观点的能力。 (3 )培养学生积极参与讨论并与他人协作精神。 3、情感方面:(1)通过实验探究的过程，培养学生严谨的科学态度，树立科学实验的研究意识。 (2)通过对光合作用原理在农业上的应用，树立生物科学价值观。 重点、难点分析
光合作用是植物的重要生理功能之一，也是第6章的重点内容。因为：光合作用对自然界的物质循环主能量转化都具有极其重要的作用，在某种意义上讲，没 有光合作用就没有丰富多彩的生物界。因此，探究光合作用的奥秘就成为最富吸引力 的课题，它是贯穿本章教学内容的主线。在这部分内容的教学中，学生通过实验观察，分析结果，得出结论等环节，既培养了学生动手能力和思维能力，让学生初步学会一些科学研究方法。 教具准备： 盆栽天竺葵、黑纸片、曲别针、酒精、碘液、小烧杯、大烧杯、培养皿、酒精灯、三脚架、石棉网、镊子、试管夹、火柴、自来水。 教学过程设计 一、本课题的参考课时为二课时。 最好能两节课连排，其教学效果会更好。 二、第一课时： （一）引言:早在1773- 间,科学家们做了许多科学实验，进行深入研究，发 现绿叶具有一个重要的生理功能，叫光合作用。那么，什么是光合作用？光合作用的原料、产物和进行的条件是什么？今天我们要像科学家发现真理那样，亲自做实验 来探究光合作用的奥秘。 （二）光合作用实验的教学设计
《植物光合作用的发现》教学设计 一、教材分析 植物光合作用的发现是苏教版七年级上册第六章第一节，共1课时。主要内容为绿色植物光合作用的发现历程探究和植物光合作用的概念及意义的教学。本节内容的学习为下一节植物的光合作用实质的学习奠定了坚实的基础。 二、学情分析 学生学习了植物基本层次结构中的细胞组织器官，了解了植物的基本组成，但是对植物的生理活动不是很了解，学生在小学阶段大概了解植物的光合作用，有一定的知识背景，但是具体光合作用是如何被发现的，以及光合作用如何进行，学生没有掌握。因此学生带有一定的好奇心和求知欲去学习本节内容。为学习下一节《植物的光合作用的场所》做了铺垫。 三、教学目标 知识与技能： 通过对经典实验的探究，认识科学家发现光合作用的过程；了解经典实验的方法及结论理解光合作用的原料、产物、场所、条件并归纳出光合作用的概念。 过程与方法： 在模拟和分析实验的过程中，体会前人设计实验的思维方法；经历科学探究的一般过程，分析解决实验中遇到的各种问题，初步培养学生设计实验的能力。 情感态度与价值观： 通过发现光合作用的经典实验，培养学生实事求是的科学态度和坚忍不拔的意志品格，并进行科学史的教育，使学生认识到科学发现过程的艰辛和科学研究方法的重要性。 通过了解光合作用对于人类的重大意义，培养学生爱护环境、爱护植物的情操。 教学重难点
重点： 通过实验探究，理解光合作用的原料、产物、场所、条件并归纳出光合作用的概念。 难点： 通过探究发现过程，建构光合作用概念。 教学方法：探究法、讨论法 四、教学准备 教师准备：绿色植物光合作用发现的有关图片和课件。 五、教学过程
光合作用发现史 1、早在两千多年前，古希腊著名哲学家亚里士多德认为，植物是由“土壤汁”构成的。这一观点一直沿用到18世纪中期。17 世纪上半叶，比利时学者海尔蒙特所做的柳树试验，使他自然而然地相信：柳树生长所需要的物质，来自于浇灌的水。这个结论首次提出了水参与植物有机物制造，但没有考虑到空气对植物体物质形成的作用。 2、我国明代学者宋应星、英国植物学家斯蒂芬.黑尔斯也曾指出：植物在生长时主要用空气当养分。但他们并未用实验证明这一判断。 3、1771年，英国科学家普利斯特利通过实验证实，植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。由于普里斯特利所做的这个出色的实验，人们把1771 年定为发现光合作用的年代。但是，他并没有发现光在植物更新空气中的作用，而是将空气的更新归因于植物的生长。当时有人重复他的实验，却得到完全相反的结论。因此这个实验引起人们的关注。 4、1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，得出结论：绿色植物只有在光下才能更新空气。直到1785年，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳。 5、1782年，瑞士牧师吉恩.谢尼伯证实了英格豪斯的发现，并指出植物“净化”空气的活性，除光合作用外，还取决于“所固定的空气”。 6、1804年，瑞士学者索热尔研究植物光合作用过程中，二氧化碳吸收量、有机物生成量、氧气释放量之间的数量关系。他发现，植物制造的有机物质总量和氧气释放量，远远超过二氧化碳吸收量。根据实验中除植物、空气和水以外，没有其他物质，他断定光合作用除吸收二氧化碳外，二氧化碳水也是光合作用的反应物。 7、1817年，法国的两位植物学家，佩利蒂欧和卡文陶从叶片中分离出叶绿素。后来有人证明叶绿素对于光能的吸收、传递和转化起着极为重要的作用。 8、1845年，德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。当时人们用下式表示光合作用： 绿色植物 CO2 + H2O + 光——→O2 + 有机物质+ 能量 9、1864 年，法国植物生理学家鲍辛高特根据阿伏伽德罗定律，精密地测定多种陆生植物，发现它们在进行光合作用时，放出的氧气和吸收的二氧化碳体积的比值接近1。 10、1864 年，德国著名植物生理学家朱利叶斯.萨克斯用实验成功地证明植物叶片在光合作用中形成淀粉。他先把绿叶放在黑暗中数小时，在这段时间内，由于叶片中的物质的输出和呼吸代谢的结果，使原先存在于叶片里的淀粉消失。然后把经黑暗处理的叶片一半曝光，另一半叶片仍然置于黑暗中，经过一定时间后，用碘蒸汽处理叶子，结果发现处于黑暗的一半叶片无颜色变化，而曝光的一半叶片显示出深蓝色。这是由于碘与淀粉形成淀粉-碘络合物的结果。 11、1880 年，德国科学家恩吉尔曼把装有水绵和嗜氧细菌悬浮液的载玻片置于没有空气的小室里，然后照光。通过显微镜观察发现，嗜氧细菌向被光照射到的水绵的叶绿体部位集中，从而证明了植物光合作用的放氧结构是叶绿体。在另一组实验中，他把一个棱镜放在光源与显微镜台之间，用光照射水绵，结果发现位于蓝、红光下的叶绿体周围细菌最多。藻中的叶绿素吸收蓝光和红光，恩吉尔曼得出结论：叶绿素是光合作用的接收光的色素。 12、1939 年，英国的希尔发现从破碎的叶子中分离出来的叶绿体，一旦加入人工电子受体（如高铁氰化钾），照光后便会释放出氧气，这就更直接证明了氧气是从叶绿体释放出来的。 13、1938年，美国的科学家鲁宾和卡门首先采用同位素示踪法研究氧气的来源，它们
影响光合作用的因素练习题 一、内部因素对光合作用速率的影响及应用 1．同一植物的不同生长发育阶段 曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是___________、_________、__________ 应用：根据植物在不同生长发育阶段__________速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。 2．同一叶片的不同生长发育时期 曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率______；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之______。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其___________消耗的有机物。 二、外界因素对光合作用速率的影响及应用 1．单因子因素 (1)光照强度 ①原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响____________阶段，制约________________________的产生，进而制约__________阶段。 ②图像分析：A点时只进行_________；AB段随着光照强度的增强，________强度也增强，但是仍然小于____________强度；B点时代谢特点为__________________；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度仍不断增强；
C点对应的光照强度为____________，限制C点的环境因素可能有_________________等。 ③完成填空后，在下面的四幅图中标出A点、AB段、B点和B点之后的氧气和二氧化碳转移方向。 ④应用分析：欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于____点对应的光照强度；适当提高_________可增加大棚作物产量。 (2)光照面积 ①图像分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点 为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是_____________________ ②OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后 不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断(BC段)。 ②应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封顶过早，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。 (3)CO2浓度 ①原理分析：CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响阶段，制约生
植物的光合作用 第一节光合作用的意义、特点与度量 一.光合作用的概念与意义 二.光合作用的过程与特点 1.过程:光反应(直接需光阶段) 暗反应(不直接需光阶段). 2.特点:氧化还原反应。H2O被氧化,CO2被还原,还原所需能量来源于阳光。 第二节叶绿体与光合色素 一.叶绿体 1.形态: 2.构造: 外:双层膜; 内:水溶性基质,基粒片层和基质片层: 3.叶绿体的成分 二.光合色素 (一)光合色素种类及其作用、地位 1.种类及含量:2类4种 叶绿素类(75%)：叶绿素a:叶绿素b=3:1 类胡萝卜素(25%):叶黄素:胡萝卜素= 2:1 2.不同色素在光合作用中的地位: (1)反应中心色素: 不但能够吸收光能，而且能进行光化学反应（能量转化）的色素。是少量的以特殊状态存在的叶绿素a。 (2)聚光色素(天线色素.辅助色素): 只能够吸收光能，但不能进行光化学反应的色素。吸收的光能要传给中心色素才能完成能量转化。 种类: (二)叶绿素的特点 1. 叶绿素的分子结构特点: 由Mg卟啉头部和叶绿醇尾部构成;头和尾不在一个平面上,呈90度。 卟啉头部亲水,叶醇尾部亲脂，决定了在类囊体膜上的排列。 2.化学特性: (1) 能发生皂化反应 (2)能发生Mg的取代反应:形成H代(去镁)或铜代叶绿素。 (3)溶解性: 3.光学特性: (1)有选择性吸收光谱:吸收红光和蓝紫光。 (2)有荧光现象:离体叶绿素，透射光呈绿色，反射光呈暗红色； (3)有磷光现象:中断光源后，用光学仪器可观察到微弱的发光现象。 (三)类胡萝卜素 1.结构特点:不饱和碳氢化合物. 2.吸光特性:吸收蓝紫光. 3.生理作用:
光照强度对光合作用影响的有关曲线分析 安徽省肥西三中韩德义 影响光合作用强度的环境因素有很多，如光照强度、二氧化碳浓度、温度、光的成分、水分、矿质元素等，本文就光合作用强度随光照强度的变化而变化的几个坐标图，进行简单地分析。 一、光照强度影响光合作用强度的曲线 由于绿色植物每时每刻都要进行细胞呼吸，所以在光下测定植物光合强度时，实际测得的数值应为光合作用与细胞呼吸的代数和（称为“表观光合作用强度”）。如下图： （一）光合作用量 在光照条件下，植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在着如下的关系： 1．光合作用实际产氧量（叶绿体产氧量）=实测植物氧气释放量+细胞呼吸耗氧量。 2．光合作用实际CO 2消耗量（叶绿体消耗CO 2 量）=实测植物CO 2 消耗量+细胞呼吸CO 2 释 放量。 3．光合作用葡萄糖净产量（葡萄糖积累量）=光合作用实际葡萄糖生产量（叶绿体产生或合成葡萄糖量）－细胞呼吸葡萄糖消耗量。 通常情况下，以下几种说法应分别代表不同的光合量。 ⑴表示净光合量（表观光合量） ①植物（叶片）“吸收”CO 2量或实验容器内CO 2 的减少量 ②植物（叶片）“释放”O 2量或实验容器内O 2 的增加量 ③植物（叶片）“积累”葡萄糖量或植物重量（有机物）增加量 ⑵表示总光合量（实际光合量） ①叶绿体“吸收”CO 2 量 ②叶绿体“释放”O 2 量 ③植物或叶绿体“产生”葡萄糖量 （二）图形分析： A点：表示植物处于黑暗处，植物不能进行光合作用只有细胞呼吸，此时，叶绿体不吸 收CO 2，植物释放的CO 2 =线粒体释放的CO 2 ，植物外观上表现为从外界吸收O 2 向外界释放CO 2 ， 如下图甲。 AB段：弱光下，植物的细胞呼吸作用＞光合作用，即线粒体所释放的CO 2 ，除一部分被 叶绿体捕获用于光合作用外，还有一些CO 2 将释放到外界，此时植物的外观表现为从外界吸收 O 2向外界释放CO 2 ，如图下乙。 B点：此为光补偿点，表示植物制造的有机物量恰好能够补偿呼吸消耗，即光合作用强 度=细胞呼吸强度，此时植物在外观上表现为既不吸收CO 2也不释放CO 2 ，既不吸收O 2 也不释
（ 。 第 3 单元 第 6 章 绿色植物的光合作用和呼吸作用 第一节 植物光合作用的发现 一、教学目标： 知识性目标： 1、说出绿色植物光合作用发现的过程。（重点） 2、说明绿色植物光合作用发现的意义。（重点） 3、说明绿色植物光合作用的概念及表达方式。 重点、难点） 技能目标： 尝试解释发现光合作用的实验的原理。（重点） 情感目标： 1、锻炼学生的逻辑思维能力，增强学生进行科学探的愿望。 2、进一步增强热爱生命的意识。 二、教学重点及难点： 难点：阐明发现光合作用的实验的原理。 三、教学准备： 1、搜集关于光合作用的应用知识。 2、FLASH ：（1）普利斯特莱实验；（2）光合作用。 四、教学过程： 教学内容 导入新课 教师活动 [引言]：我们中国有句谚 语“万物生长靠太阳” 请同学 们想一想，植物生长靠太阳 吗？植物靠太阳干什么？ [讲述]：人们对光合作用的研 究开始于 17 世纪。此后的几百 年间，人们一直坚持不懈地进 行研究。到 18 世纪 80 年代， 美国科学家因其在研究光合作 用方面的突出贡献，获得了诺 贝尔奖，光合作用被称为地球 上最重要的光化学反应。 [讲述]：关于光合作用的 发现过程，书上为我们介绍了 3 个经典的实验来解释。 学生活动 齐声回答：进行光合作 用。 了解光合作用的发现 史，激发探究的兴趣。
[材料一]：17世纪，范·海尔蒙特的实验。 [思考题]： １.你能描述该实验的过 程吗？ ２.计算：柳树增加的质量 是多少？而土减少的质量是多一、绿色植物光合作少？ 以4人为一组，进行自学材料一。 回答：柳树增加的质量是80公斤，土城少的质量是100克。 用的发现 1、光合作用 光合作用需要水 光合作用的发现 ３.柳树增重的原因是什 么？ ４.本实验的结论是什 么？ [讲述]：范·海尔蒙特第 一次企图用实验来回答植物营 养物质来源的问题。他在100kg 干燥的细粒土壤中，种了一棵 2.5kg重的柳树，然后往盆里浇 水，但不供给其他营养物质。 五年后，他发现柳树的重量为 82.5kg。土壤晒干后的重量仅 比原来少100g。因此范·海尔 蒙特说，植物是从水中而不是 从土壤中得到营养物质。 [材料二]：18世纪，普利 斯特莱的实验 。 [思想题]： １.请你描述实验一、二、 三。 2.本实验的结论是什 么？ [实验一]：密闭的钟罩下 的植物和燃烧的蜡烛是互利 的。植物能放出使蜡烛燃烧和 小老鼠存活的气体。 直观地发现柳树增重的 原因是水。 结论：植物是从水中而 不是从土壤中得到营养物 质。 以小组为单位进行自 学。 三组同学代表尝描述实 验一、二、三。