人教高中生物必修一第五章第四节-光合作用速率的测定方法

第3课时光合作用原理的应用[学习目标] 1.设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。

2.关注光合作用原理的应用。

1．光合作用的强度(1)概念：简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

(2)意义：直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。

2．探究光照强度对光合作用强度的影响的实验3．影响光合作用强度的环境因素(1)确定依据：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料——水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。

因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。

(2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。

叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。

此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。

4．化能合成作用(1)概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。

(2)实例 硝化细菌⎩⎪⎨⎪⎧ 能量来源：将氨氧化成硝酸释放的能量反应物：水和二氧化碳产物：糖类判断正误(1)植物的光合作用和细胞呼吸总是同时进行( )(2)能进行光合作用的生物是自养生物( )(3)自养生物都是利用光能把无机物转变成有机物( )答案 (1)× (2)√ (3)×解析 (1)植物细胞在黑暗条件下只能进行细胞呼吸，不能进行光合作用。

(3)自养生物可以是光能自养，也可能是化能自养，都能把无机物转变成有机物。

任务：探究光照强度对光合作用强度的影响1．本实验的自变量是什么？如何控制？提示 自变量是光照强弱。

通过调节光源与实验装置的距离来控制。

2．本实验的因变量是什么？检测指标是什么？提示 因变量是光合作用强度。

检测指标是相同时间内圆形小叶片浮起的数量。

3．水中圆形小叶片在强、中、弱不同光照条件下，分别呈现上浮、沉到水底的状况，原因及叶肉细胞的气体交换图分析如下：(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉到水底。

植物的光合作用与光合速率测定简介：光合作用是植物通过光能转化为化学能的过程，是绿色植物维持生命所必需的关键过程。

光合作用的速率通常用光合速率来表示，可以通过测定氧气的释放或二氧化碳的吸收来间接测定光合速率。

本文将介绍光合作用的基本原理和光合速率的测定方法。

一、光合作用的基本原理1. 光合作用的定义：光合作用是指植物通过叶绿素吸收光能，将二氧化碳和水转化为有机物质，并释放出氧气的化学反应过程。

2. 光合作用的方程式：光合作用可以用化学方程式表示：6 CO2 + 6 H2O + 光能→ C6H12O6 + 6 O2其中，光能被光合色素吸收，转化为化学能。

3. 光合作用的光合色素：光合色素是催化光合作用的关键分子，其中最主要的是叶绿素。

叶绿素通过吸收蓝光和红光的能量，进行能量转化。

二、光合速率测定的方法1. 测定氧气释放法：利用测量植物在光照下释放的氧气量来间接反映光合速率。

实验中，将一片光照下的叶片置于水中，倒置于水中的试管中，封住试管口，将试管倒置后放置于光照下，等待一段时间后，观察氧气气泡的产生和释放速率。

2. 测定二氧化碳吸收法：利用测量光合作用过程中，植物对二氧化碳的吸收量来间接反映光合速率。

实验中，通过一定装置将待测叶片与空气隔离，并测量空气中二氧化碳浓度的变化。

根据二氧化碳浓度的降低程度，可以计算出光合速率。

3. 光合速率的影响因素：光合速率受到光照强度、温度、二氧化碳浓度和水分等因素的影响。

在实验中可以控制这些因素，并通过改变其中一个因素来观察光合速率的变化。

结论：光合作用是植物维持生命所必需的重要过程，光合速率的测定可以通过氧气释放法和二氧化碳吸收法来进行。

通过实验可以发现，光合速率受到多种因素的影响，为进一步探究光合速率的变化规律提供了基础。

参考文献：1. Campbell N, Reece J, Urry L, et al. Biology[M]. 2010.2. Raven PH, Evert RF, Eichhorn SE. Biology of Plants[M]. 2005.。

能量之源--光与光合作用一、教材分析本节是人教版高中生物必修1：《分子与细胞》第5章第4节的内容。

在此前章节中，我们已经学习了细胞中的有机物、细胞的结构和细胞器等知识。

这为本节知识的学习打下基础。

绿色植物通过光合作用合成有机物，为地球上多姿多彩的生命提供了氧气和养料。

因此，光合作用是细胞能量代谢中的重要学习内容，在高中生物知识体系中占有重要地位。

二、教学目标1、知识与能力阐述光合作用的基本过程分析影响光合作用的因素2、过程与方法通过探究活动不断提升获取信息、理解信息、分析、推理、评价及实验探究的能力3、情感态度价值观通过对光合作用影响因素的分析，形成把理论付诸实践，用知识服务社会的意识三、重难点1、重点植物光合作用的基本过程2、难点对影响光合作用因素的分析四、教法学法教师提供问题情境，引导学生自主思考后，小组成员讨论完善。

小组代表展学，其他成员补充完善。

注意利用典型例题即时强化巩固。

五、教学过程（一）导入1、据估计，地球上的自养植物一年中通过光合作用合成约4--5千亿吨有机物。

2、这些有机物中所含能量相当于10，000，000亿千瓦时的电能。

3、三峡电站2012年的发电量为1000亿千瓦时。

（通过数据，吸引学生兴趣，突出光合作用的重要性，引起学生对本节知识的重视）（二）光合作用的定义绿色植物通过_____，利用_____，把_________________转化成储存能量的_______，并释放出_______的过程。

播放flash动画，展示“光合作用的过程”（学生通过动画在头脑中形成整体印象，为分析过程打下基础）（三）光合作用的过程学生完成导学案“探究一光合作用的过程”相应内容1．完善光合作用的图解2．辨析光反应和暗反应过程光反应暗反应图解条件场所物质转化能量转化联系小组代表展示学习成果，其他成员进行补充、完善课后作业：结合光合作用的基本过程分析C3、C5、ATP、[H]在不同条件下的含量变化。

光合速率的测定方法湖南邵东三中杨连进光合作用是高考的重点内容，如何提高光合作用总产量，是科研人员一直要解决的与人类社会和生活息息相关的生物学问题，而提高光合作用总产量的关键是提高光合作用速率(简称光合速率)。

光合速率指单位时间、单位叶面积的CO2的吸收量或者是O2的释放量；也可以用单位时间、单位叶面积干物质积累数表示。

通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳毫克数表示（mg/ dm2·h），一般测定光合速率的方法都没有考虑叶子的呼吸作用，所以测定的结果实际是光合作用速率减去呼吸作用速率的差数，叫做表观光合速率或净光合速率。

若能测出其呼吸速率,把它加到表观光合速率上去,则可测得真正光合速率，真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。

光合速率常见的测定方法有哪些呢？光合速率又是如何计算的呢？请看以下几种光合速率的测定方法。

1.―改良半叶法‖---测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质产生总量植物进行光合作用形成有机物，而有机物的积累可使叶片单位面积的干物重增加，但是，叶片在光下积累光合产物的同时，还会通过输导组织将同化物运出，从而使测得的干重积累值偏低。

为了消除这一偏差，必须将待测叶片的一半遮黑，测量相同时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值，作为同化物输出量（和呼吸消耗量）的估测值。

这就是经典的―半叶法‖测定光合速率的基本原理。

测定时须选择对称性良好、厚薄均匀一致的两组叶片，一组叶片用于测量干重的初始值，另一组（半叶遮黑的）叶片用于测定干重的终了值，不但手续烦琐，而且误差较大。

―改良半叶法‖采用烫伤、环割或化学试剂处理等方法来损伤叶柄韧皮部活细胞，以防止光合产物从叶中输出（这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐向叶片的输送），仅用一组叶片，且无须将一半叶片遮黑，既简化了手续，又提高了测定的准确性。

实验可在晴天上午7~8点钟开始。

预先在田间选定有代表性的叶片（如叶片在植株上的部位、年龄、受光条件等应尽量一致）10张，挂牌编号。

光合感化速度的测定办法一.“半叶法”-测光合感化有机物的临盆量.即单位时光.单位叶面积干物资的量【例1】某研讨小组用番茄进行光合感化试验,采取“半叶法”对番茄叶片的光合感化强度进行测定.其道理是：将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理（见图1）,并采取恰当的办法（可先在叶柄基部用热水或热白腊液烫伤,或用呼吸克制剂处理）阻拦两部分的物资和能量转移.在合适光照下照耀6h后,在A.B的对应部位截取一致面积的叶片.烘干称重,分离记为M A—M B,获得响应数据,则可盘算出该叶片的光合感化强度,其单位是mg (dm2·h).问题：若M=M B—M A,则M暗示____.【解析】如图l所示,A部分遮光,这半片叶片虽不克不及进行光合感化,但仍可照常进行呼吸感化.另一半B部分叶片既能进行光合感化,又可以进行呼吸感化.设初始质量为a,呼吸感化消费质量为b,净光合质量为b,则：M A=a—b,M B=a+c,所以：M=M B -M A=c+b,即M暗示总光合感化质量.如许,真正光合速度（单位：mg/dm2．h）就是M值除以时光再除以叶面积.【答案]B叶片被截取部分在6h内光合感化合成的有机物总量二.气体体积变更法—一测光合感化O2产生（或CO2消费）的体积【例2】某生物兴致小组设计了如图2所示的装配进行光合速度的测试试验（疏忽温度对气体膨胀的影响）.(1)测定植物的呼吸感化强度：在该装配的小烧杯中放入合适浓度的NaOH溶液适量;将玻璃钟罩遮光处理,放在合适温度的情况中;th跋文录红墨水滴移动的偏向和刻度,得X值.(2)测定植物的净光合感化强度：在该装配的小烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液适量;将装配放在光照充足.温度合适的情况中;1h 跋文录红墨水滴移动的偏向和刻度,得Y值.请你猜测在植物发展期红墨水滴最可能移动的偏向并剖析原因,并将成果填入表中：【解析】(1)测定植物的呼吸感化强度时,将玻璃钟罩遮光处理,绿色植物只进行呼吸感化.植物进行有氧呼吸消费O2,而释放的CO2气体被装配中烧杯里的NaOH溶液接收,导致装配内气体体积减小,压强减小.红色液滴向左移动,向左移动的距离X就代表植物进行有氧呼吸消费的O2量,即有氧呼吸产生的CO2量.(2)测定植物的净光合感化强度：装配的烧杯中放入的NaHCO3缓冲溶液可保持装配中的CO2浓度;将装配放在光照充足.温度合适的情况中.又处在植物的发展期,其光合感化强度超出呼吸感化强度,表示为表不雅光合感化释放O2,致使装配内气体量增长,红色液滴向右移动,向右移动的距离Y就代表表不雅光合感化释放的O2量,也就是表不雅光合感化接收的CO2量.故,根据试验道理：真正光合速度=呼吸速度+表不雅光合速度,就可以盘算出光合速度.【答案】a．向左移动c．将玻璃钟罩遮光处理,绿色植物只进行呼吸感化,植物进行有氧呼吸消费O2,而释放的CO2气体被装配中烧杯里的NaOH溶液接收,导致装配内气体压强减小,红色液滴向左移动b．向右移动d．装配的烧杯中放入的NaHCO3缓冲溶液可保持装配中的CO2浓度;将装配放在光照充足.温度合适的情况中,在植物的发展期,光合感化强度超出呼吸感化强度,表示为表不雅光合感化释放O2,致装配内气体量增长,红色液滴向右移动三.诟谇瓶法——测溶氧量的变更【例3】某研讨小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样,分装于6对诟谇瓶中,从残剩的水样中测得原初消融氧的含量为10 mg/L,白瓶为透明玻璃瓶．黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶.将它们分离置于6种不合的光照前提下,分离在肇端和1h后以温克碘量法测定各组造就瓶中O2的含量,记载数据如表所示：(1)黑瓶中消融氧的含量降低为3 mg/L的原因是.该瓶中所有生物细胞呼吸消费的O2量为mg/L·h.(2)当光照强度为c时,白瓶中植物光合感化产生的O2量为mg/L·h.(3)光照强度至少为（填字母）时,该水层产氧量才干保持生物正常生涯耗氧量所需.【解析】诟谇瓶法经常应用于水中生物光合速度的测定.白瓶是透光瓶,里面可进行光合感化和呼吸感化;黑瓶是不透光瓶,只能进行呼吸感化.在雷同前提下造就一准时光,黑瓶中所测得的数据可以得知正常的呼吸耗氧量,白瓶中含氧量的变更可以肯定表不雅光合感化量,然后就可以盘算出总的光合感化量.(l)黑瓶中消融氧的含量降低为3 mg/L的原因是：黑瓶不透光,植物不克不及进行光合感化产生O2,个中的生物呼吸消费O2,该瓶中所有生物细胞呼吸消费的O2量为：原初消融氧-lh后含氧量,即10 - 3-7 (mg/L·h).(2)当光照强度为c时,表不雅光合速度的大小为：1h后氧含量一原初消融氧,即24 - 10=14 (mg/L·h).呼吸速度为10—3=7 (mg/L·h).真正光合速度为14+7=21 (mg/L·h).(3)阴郁时,诟谇瓶都是 3 mg/L·h.解释水中生物呼吸速度为10—3=7 (mg/L·h).所以光照强度至少为a时,净光合速度为10—3=7 (mg/L·h),才干保持该水层中生物正常生涯耗氧量所需.【答案】(1)黑瓶中植物不克不及进行光合感化产生O2,生物呼吸消费O2 7 (2) 21 (3)a四.小叶片浮起数量法——定性比较光合感化强度的大小【例4]探讨光照强弱对光合感化强度的影响,操纵进程如表所示：本试验除经由过程不雅察雷同时光内叶片上浮数量的若干来反应光合感化速度的大小,还可以经由过程3个烧杯中上浮雷同叶片数量所用时光的长短进行描写,但该试验办法只能比较大小,无法测出具体的量变.【答案】①台灯与试验装配间的距离②A五.红外线CO2传感器——测量装配中CO2浓度的变更因为CO2对红外线有较强的接收才能,CO2的若干与红外线的降低量之间有必定的线性关系,是以CO2含量的变更即可敏锐地反应在检测仪上,经常应用红外线CO2传感器来测量CO2浓度的变更.【例5】为测定光合感化速度,将一植物幼苗放人大锥形瓶中,瓶中安顿一个CO2传感器来监测不合前提下瓶中CO2浓度的变更,如图3所示.雷同温度下,在一段时光内测得成果绘制成曲线,如图4所示.请据图答复：(1)在60-120 min时光段内,叶肉细胞光合感化强度的变更趋向为,来由是____.(2)在60-120 min时光段,瓶内CO2浓度降低的原因是____.此时光段该植物光合速度为 ppm/min.【解析】(1)在60-120min时光段内,叶肉细胞光合感化强度的变更趋向为逐渐降低,来由是CO2的浓度逐渐降低.(2)在60-120 min时光段,瓶内CO2浓度降低的原因是：植物的光合感化强度大于呼吸感化强度,CO2不竭削减.用瓶中安顿的CO2传感器来监测瓶中CO2浓度,60 min内的变更是1500 - 500-1000 (ppm)．该数值是60 min内净光合感化消费的CO2量.在0-60 min时光段,瓶内CO2浓度上升的原因是：植物在阴郁前提下只进行呼吸感化,60 min内植物呼吸释放CO2量是l500 -1000=500 (ppm).所以,此时光段该植物光合速度为(1000+500) /60=25 (ppm/min).【答案】(1)逐渐降低CO2的浓度逐渐降低 (2)植物光合感化强度大于呼吸感化强度25。

新教师教学课例研究光合作用是人教版高中生物必修一第五章第四节的内容，它是高中生物中的主干知识和历年高考命题的热点，高考考纲的要求是：（1）光合作用的过程（2）影响光合作用的环境因素（3）叶绿体中色素的提取和分离实验。

对影响光合作用的环境因素的考查大多以表格或坐标曲线图的形式出现，学生解决这类题的难点主要是无法准确的判断题干中的总光合作用强度，净光合作用强度和呼吸作用强度。

为了帮助学生更好的理解这三个量，在复习过程中我选择了通过植物光合作用速率的测定并把实验结果绘制成坐标曲线图的方式进行突破，同时使学生明确：光合作用速率的衡量指标是单位时间内单位面积叶片的二氧化碳变化量、氧气变化量、有机物的变化量，而这三个量的变化不仅和光合作用有关也和呼吸作用有关，因此，结合细胞内的气体代谢图分析可知，在植物光合作用速率的测定过程中，单位时间内单位面积叶片的二氧化碳变化量、氧气变化量、有机物的变化量均只能代表呼吸作用和光合作用的综合结果，也就是植物（叶片）与环境之间的二氧化碳或氧气的吸收量或释放量，即净光合作用强度。

通过这种方式处理效果是肯定的。

在本文中我对植物光合作用的测定方法总结如下：一、叶圆片上浮法叶片在正常情况下，组织细胞间隙间充满空气，可采取真空渗入法，即排除间隙内的空气，充以水分，使叶片沉于水中，然后在光合作用的过程中，利用不断产生的氧气在细胞间隙中的积累，致使下沉的叶片又不断上浮，通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用时间长短来衡量光合作用的强度。

1.在黑暗环境下，叶片只进行呼吸作用，不进行光合作用，产生的二氧化碳溶于水，叶片沉在水底。

2.在弱光下，叶片既进行光合作用也进行呼吸作用，而且光合作用强度小于呼吸作用强度，所以叶片细胞间隙间中仍然没有氧气积累，所以叶片沉在水底。

3.在较强光照条件下，叶片既进行光合作用也进行呼吸作用，而且光合作用强度大于呼吸作用强度，所以叶片细胞间隙间中有氧气积累并释放到细胞外，所以叶片上浮。