高中生物 5.4能量之源-光與光合作用課件 新人教版必修1.ppt
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1、第四節(jié)能量之源光與光合作用,教學目標,1.說出綠葉中色素的種類和作用。 2.說出葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能。 3.說明光合作用以及對它的認識過程。 4.嘗試探究影響光合作用強度的環(huán)境因素。 5.說出光合作用原理的應(yīng)用。 6.簡述化能合成作用。,重點難點,1.教學重點 (1)綠葉中色素的種類和作用。 (2)光合作用的發(fā)現(xiàn)及研究歷史。 (3)光合作用的光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程及相互關(guān)系。 (4)影響光合作用強度的環(huán)境因素。 2.教學難點 (1)光反應(yīng)和暗反應(yīng)的過程。 (2)探究影響光合作用強度的環(huán)境因素。,有些蔬菜大棚用紅色或藍色的塑料薄膜代替普通塑料薄膜,有的溫室內(nèi)懸掛發(fā)紅色或藍色的燈管。 1.用這種方法有什
2、么好處?這樣做對光合作用有影響嗎? 2.為什么是用紅色或藍色的呢?用綠色的可以嗎?,問題探討,能量最終來源于光能。,光能轉(zhuǎn)化為化學能被細胞所吸收的過程 稱為光合作用。,葉綠體中的色素對植物起著非常重要的作用。葉綠體中含有哪些色素呢?,,實驗:綠葉中色素的提取和分離,一、實驗原理 提取色素的原理是什么?(1min) 分離色素的原理是什么?(1min) 二、實驗步驟 用自己的話對于實驗的過程進行描述(3min),實驗原理:,1.提取:色素能溶解在丙酮或酒精等有機 溶劑中,所以可用無水乙醇提取色素。,2.分離: 各種色素都能溶解層析液中,且溶解度不同,溶解度大,擴散速度快 溶解度小,擴散速度慢,實
3、驗:綠葉中色素的提取和分離,實驗步驟:,1.研磨,,材料:5g新鮮綠葉,藥品,,SiO2使研磨充分,CaCO3 防止色素被破壞,10ml無水乙醇溶解色素,,,實驗:綠葉中色素的提取和分離,(一).提取色素,2.過濾:將研磨液迅速倒入玻璃漏斗(基部放置單層尼龍布 ),獲取綠色濾液,及時用棉塞將試管口封嚴。,單層尼龍布,過濾葉脈及 二氧化硅等,防止乙醇揮發(fā),,,(二).制備濾紙條,畫鉛筆細線,將干燥的定性濾紙剪成稍小于試管長與直徑的濾紙條,將一端減去兩角,并在距這一端1厘米處用鉛筆畫一條細線。,,剪角的目的:防止兩側(cè)色素擴散快,色素帶不整齊,,(三).畫濾液細線,用毛細吸管(我們使用的是蓋玻片)
4、吸取少量濾液,沿鉛筆線均勻劃出一條細線,,,要求:細、齊、直。,待濾液干后,重復(fù)1-2次,,目的:積累更多色素,使色素分離效果更明顯。,(四)分離色素:紙層析法,層析液不能觸 及濾液細線,,,,,,胡蘿卜素,葉黃素,葉綠素a,葉綠素b,溶解度大,擴散速度快 溶解度小,擴散速度慢,2. 色素分離,實驗結(jié)果:,,討論:1.濾紙條上有幾條不同顏色的色帶?其排序怎樣?寬窄如何?這說明了什么?,我們學習過葉綠體是通過里面的色素吸收光能的,是否所有的光都能吸收呢?還有,葉綠體的色素成分又是怎樣的呢?,光合作用利用的是光能,那是不是所有的光能都能被利用呢?,光是輻射能的一種形式,光有著不同的波長,光靠光波
5、進行傳遞。我們眼睛能看到的稱為可見光,其波長為390-760nm。,小實驗,一個三棱鏡可以將光線折射為七彩的光譜,這就是所謂的可見光譜,它包括七種顏色,分別是:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫,積極思考,恩 格爾曼實驗的結(jié)果,分析:這一巧妙的實驗說明了什么?,好氧型細菌,,水綿,光合色素,吸收可見的太陽光,,,類胡蘿卜素主要吸收藍紫光,葉綠素主要吸收紅光和藍紫光,,,實驗表明:葉綠素a和b在藍光和紅光部分都有很高的吸收峰,葉綠體中的胡蘿卜素和葉黃素主要吸收藍紫光。,,類胡蘿卜素,,,1 /4,3 /4,二、綠葉中色素的種類和作用,,主要吸收藍紫光,主要吸收紅光和藍紫光,1.為什么大多植物的葉片是綠色
6、的?,想一想:,2.為什么許多植物到了秋天葉子會變黃?,3.楓葉為什么是紅色的?,楓葉的顏色不是由于葉綠體中的色素,是由于液泡中的花青素的作用,1研磨綠葉時要加入碳酸鈣,其目的是 ( ) A使各種色素溶解在丙酮中 B使研磨充分 C防止色素分子被破壞 D加速研磨,2對“葉綠體中色素的提取和分離”實驗中,下列描述正確的是 ( ) A將5g新鮮完整的菠菜葉,放入研缽中,加入丙酮、石英砂、CaCO3以后,迅速研磨 B用毛細吸管吸取少量濾液;沿鉛筆線處小心均勻地劃出一條濾液細線,并連續(xù)迅速地重復(fù)劃23次 C把劃好細線的濾紙條插入層析液中,并不斷搖晃,以求加快色素在濾紙條上的擴散 D色素分子是
7、有機物,不溶于水,所以研磨過程中加入無水乙醇是為了溶解色素,C,D,3下圖所示“葉綠體中色素的提取和分離”實驗的裝置正確的是 ( ) 4紙層析法分離葉綠體色素時,濾紙上最下端的色素名稱和顏色分別是 ( ) A橙黃色的胡蘿卜素 B黃色的葉黃素 C藍綠色的葉綠素a D黃綠色的葉綠素b,B,D,這些捕獲光能的色素存在于細胞中的什么部位呢?,三、葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能,(一)葉綠體的結(jié)構(gòu),,色素 酶,,,基粒:,由兩個以上的類囊體堆疊而成,類囊體薄膜上含有色素和酶,基質(zhì):,含多種光合作用所必需的酶,,速記,捕獲光能的色素的種類有哪些?這些色素對光的吸收有何差別? 實驗:提取葉綠素和分離葉綠素的
8、原理是什么?二氧化硅,碳酸鈣,無水乙醇的作用分別是? 簡述實驗的過程。 葉綠體的結(jié)構(gòu)包括哪幾部分?色素分布在哪里?和光合作用有關(guān)的酶分布在哪里? 葉綠體的功能是什么?,2.提示:是的。不同顏色的藻類吸收不同波長的光。藻類本身的顏色是反射出來的光,即紅藻反射出了紅光,綠藻反射出綠光,褐藻反射出黃色的光。水層對光波中的紅、橙部分吸收顯著多于對藍、綠部分的吸收,即到達深水層的光線是相對富含短波長的光,所以吸收紅光和藍紫光較多的綠藻分布于海水的淺層,吸收藍紫光和綠光較多的紅藻分布于海水深的地方。,二、光合作用的原理,第二課時,探究光合作用,科學家們用了200多年的 時間,經(jīng)過無數(shù)次的實驗。目前,對光合
9、作用更深層次的探索還在進行?,F(xiàn)在我們就沿著科學家們探尋的足跡,去體驗他們認識問題的思維過程和科學探索的樂趣。,光合作用的探究歷程,,,,,,,,美國,古代,古希臘,亞里士多德,土壤減少的重量等于植物增加的重量,17世紀,比利時,海爾蒙特,植物增重來自水,1771年,英國,普利斯特利,植物可以更新空氣,1779年,荷蘭,英格豪斯,植物只有在光下綠色部分可以更新空氣(500多次實驗),1785年,由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成,綠葉在光下放出氧氣,1864年,德國,薩克斯,光合作用能產(chǎn)生淀粉,1880年,恩格爾曼,在光下葉綠體放出氧氣,1939年,美國,魯賓和卡門,氧氣來自于水,1940年,美國,卡爾文,C
10、O2的碳轉(zhuǎn)化成有機物中的碳,,17世紀比利時的海爾蒙特實驗,五年后,,結(jié)論:植物增重來自水分,+74.7kg,0.057kg,通過實驗,海爾蒙特推翻了亞里士多德的錯誤觀點,那他的實驗結(jié)論完全正確嗎?,從柳樹生活環(huán)境的角度分析,還應(yīng)考慮什么因素?,光、空氣,,1771年,英國的科學家普利斯特利實驗,思考:,1.該實驗裝置中玻璃罩有什么作用? 2.第一組實驗中蠟燭熄滅、老鼠的死亡說明了什么?加入了植物后的實驗說明了什么? 3.前后實驗的對比可以得出什么結(jié)論? 4.普利斯特利的實驗看似簡單,但后人做時很多時候不能成功,這是為什么呢 ?,,1779年,荷蘭科學家英格豪斯做了500多次植物更新空氣的實驗
11、發(fā)現(xiàn)了其中的秘密。,1、只有在光下植物才 能更新空氣。,2、植物體只有綠葉在 光 下才能更新空氣。,,植物究竟更新了空氣中的什么成分?,直到1785年,由于發(fā)現(xiàn)了空氣的組成,人們才明確:在光下放出的是氧氣,吸收的是二氧化碳,,1864年,德國植物學家薩克斯實驗,天竺葵,在暗處放置2-3天,1864年薩克斯的實驗,,,,,,,,1864年,薩克斯(德)的實驗,(置于暗處幾小時) 思考:目的是什么?,,為了使綠葉中原有的有機物消耗殆盡,1864年,(德)薩克斯的實驗,綠色葉片中光合作用中產(chǎn)生了淀粉,,1880年,美國科學家恩格爾曼實驗,思考,1:為什么選用水綿做為實驗材料? 水綿的葉綠體呈螺
12、旋式帶狀,便于觀察。 2:實驗一為什么要在黑暗且沒有空氣的環(huán)境中進行? 排除氧氣和光的干擾 3:為什么先用極細光束照射水綿?而后又讓水綿完全暴露在光下的目的是? 在葉綠體上形成光照多和光照少的部位,相當于一組對比實驗。 與在黑暗處形成對照,再次驗證實驗結(jié)果 4:本實驗還有什么巧妙之處? 用好氧細菌可以確定釋放氧氣的多少。,,魯賓和卡門做的同位素標記實驗,光合作用產(chǎn)生的氧氣全部來自于水, 而不是來自CO2,這一實驗證實了:,,,20世紀40年代,美國的科學家卡爾文發(fā)現(xiàn)了卡爾文循環(huán),探明了二氧化碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中碳的途徑,卡爾文循環(huán),光合作用的全過程,供氫,供能,還原,多種酶參加催化,(
13、CH2O),,,2C3,C5,固定,,CO2,,,,,光反應(yīng)過程,暗反應(yīng)過程,(在類囊體的薄膜上進行),(在葉綠體的基質(zhì)中進行),思考:1.暗反應(yīng)為什么稱之為“暗”反應(yīng)? 2.當光合作用的光反應(yīng)過程被人為阻斷,你認為暗反應(yīng)會停止嗎?反過來,當暗反應(yīng)過程被人為阻斷,你認為光反應(yīng)會怎樣變化? 3.暗反應(yīng)在光下能不能進行?,光反應(yīng),水的光解:,ATP的形成:,,光合作用,暗反應(yīng),,C O 2的固定:,C3的還原:,,C 5,光反應(yīng)和暗反應(yīng)的比較,場所,條件,物質(zhì)變化,能量變化,光反應(yīng),暗反應(yīng),聯(lián)系,,,,,,,,,,,,類囊體薄膜,葉綠體基質(zhì)中,光、色素、酶、水、ADP 、Pi,H、ATP、酶
14、、 CO2 、C5,光能ATP中活躍的化學能,ATP中活躍的化學能 有機物中穩(wěn)定的化學能,1、光反應(yīng)為暗反應(yīng)準備了還原H和能量ATP;,2、暗反應(yīng)為光反應(yīng)補充消耗掉的ADP和Pi;,3、暗反應(yīng)雖不直接受光影響,但受光反應(yīng)階段H和ATP限制。,酶,CO2中C的轉(zhuǎn)移途徑: H2O中H轉(zhuǎn)移途徑:,CO2,,C3,,(CH2O),H2O,,H,,(CH2O),綠色植物通過 吸收 ,將CO2和H2O合成為 并釋放出 ,同時也將太陽能轉(zhuǎn)化為 儲存在 和其他有機物中,這一過程稱為光合作用。,2、什么是光合作用?,3、總反應(yīng)式:,CO2+H2O,,葉綠體,光能,糖類,(CH2O)+O2,葉
15、綠體,光能,有機物,O2,化學能,糖類,4、光合作用的實質(zhì),5、光合作用的意義是什么?,物質(zhì)轉(zhuǎn)化:CO2 + H2O (CH2O)+ O2 能量轉(zhuǎn)化:光能 ATP (CH2O),,,,活躍的化學能,穩(wěn)定的化學能,1.葉綠體四種色素 (1)在濾紙中從上到下的順序: (2)各色素的顏色,主要吸收什么光? (3)色素分布在:類囊體薄膜上 2.光合作用的過程 (1)光反應(yīng)的產(chǎn)物:O2、H、ATP,其中 H ATP提供暗反應(yīng)所需。,解題規(guī)律總結(jié),解題規(guī)律總結(jié),(2)光反應(yīng)與暗反應(yīng)關(guān)系: 光反應(yīng)要在類囊體膜上有光的條件下進行, 為暗反應(yīng) 提供H和ATP 暗反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中有光或無光下都能進行
16、,消耗了光反應(yīng)的產(chǎn)物,促進光反應(yīng)的進行,3、光合作用量變分析公式: (1)如果停止光照: (2)如果停止二氧化碳:,,ATP減少,ADP增多,C3增多,C5減少,,C5增多,C3減少,ATP增多,ADP減少,(1)葉綠素a和葉綠素b的顏色分別是_____和______。 (2)葉綠素吸收光能進行光反應(yīng),產(chǎn)物是___、___和___ (3)把14CO2加入含葉綠素的細胞中,14C的轉(zhuǎn)移途徑是 ___。 A.二氧化碳三碳化合物淀粉葡萄糖 B.二氧化碳三碳化合物葡萄糖淀粉 C.二氧化碳五碳化合物葡萄糖淀粉 D.二氧化碳五碳化合物淀粉葡萄糖,藍綠色 黃綠色,O2 H ATP,
17、B,1、請按時間先后順序排列下列事件 ( ) 德國科學家薩克斯證明了綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉 美國科學家魯賓和卡門用同位素標記法證明光合作用釋放的氧氣全部來自參加反應(yīng)的水 英國科學家普里斯特利指出植物可以更新空氣 美國科學家恩吉爾曼用水綿做實驗證明氧是由葉綠體釋放出來的,葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所 A. B. C. D.,C,課堂鞏固練習,2、1864年,德國科學家薩克斯把綠葉放在暗處幾小時,然后將其一半曝光,一半遮光,過一段時間后,用碘蒸氣處理葉片,發(fā)現(xiàn)只有曝光的那一半葉片呈深藍色,這個實驗證明光合作用( ) 需要光合作用 需要光 需要葉綠素 放出氧 制造淀粉 A、
18、B、 C、 D、,C,3、下圖是利用小球藻進行光合作用實驗的示意圖,圖中A物質(zhì)和B物質(zhì)的相對分子質(zhì)量比是( ) A12B21 C89D98,C,6、在光合作用中,糖類是在 中形成的,氧氣是在 中形成的,ATP是在 中形成的,CO2是在 固定的。,5、光合作用的實質(zhì)是:把 和 轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物, 把 轉(zhuǎn)變成 ,貯藏在有機物中。,二氧化碳,水,光能,化學能,暗反應(yīng),光反應(yīng),暗反應(yīng),光反應(yīng),4光合作用過程的正確順序是( ) 二氧化碳的固定 氧氣的釋放 葉綠素吸收光能 水的光解 三碳化合物被還原 A. B. C. D.,D,4 能量之源光與光合
19、作用,,影響光合作用的主要外界因素: 1)光照的強弱 2)CO2 的濃度 3)溫度的高低 4)礦質(zhì)元素的供應(yīng),光合作用原理的應(yīng)用,影響光合作用的因素及在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用 (1)光對光合作用的影響,光照時間長,光合作用時間長,有利于植物的生長發(fā)育。,光照時間,植物的光合作用強度在一定范圍內(nèi)隨著光照強度的增加而增加,但光照強度達到一定時,光合作用的強度不再隨著光照強度的增加而增加,光照強度,葉綠體中色素的吸收光波主要在紅光和藍紫光。,光的波長,,1、光照強度,其他條件不變(溫度,CO2濃度),光照:光是光合作用的能量來源,光照強度直接影響光合速率。,,,,,,,,,6,10,12,15,18,
20、,,,,,,,,,,,7,8,9,11,13,14,16,17,A,B,C,D,E,光合作用的強度,時,(1)為什么7-10時光合作用強度不斷增強?,(2)為什么12時左右光合作用強度明顯減弱?,(3)為什么14-17時光合作用強度不斷下降?,在一定溫度和二氧化碳供應(yīng)充足的情況下, 光合作用的強度隨光照加強而增強的。,溫度很高,蒸騰作用很強,氣孔大量關(guān)閉,二氧化碳供應(yīng)減少,導(dǎo)致光合作用強度明顯減弱,光照強度不斷減弱,夏季晴朗的白天某種綠色植物葉片光合作用強度曲線圖,,生產(chǎn)上使田間通風良好,供應(yīng)充足的CO2,在一定范圍內(nèi),植物光合作用強度隨著CO2濃度的增加而增加,但達到一定濃度后,光合作用強度
21、不再增加。,(3)CO2濃度,生產(chǎn)上白天升溫,增強光合作用,晚上降低室溫,抑制呼吸作用,以積累有機物。,溫度低,光合速率低。隨著溫度升高,光合速率加快,溫度過高時會影響酶的活性,光合速率降低。與溫度影響酶的活性一致。,(2)溫度,(4)礦質(zhì)元素離子(無機鹽離子)(影響葉綠素的形成和酶的形成) 例如:N,P,K,Mg等,,2、CO2濃度(其他條件不變),CO2濃度為B時,光合強度最大,O,增加CO2可以提高光合效率,但是無限制地在全球范圍內(nèi)提高CO2濃度,會產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”,CO2是光合作用的兩種原料之一,小 結(jié),提高農(nóng)作物光合速率的方法有: 1、控制光照; 2、控制溫度; 3、提供適量的必需
22、礦質(zhì)元素; 4、提供適量的二氧化碳;,例1:一株盆栽植物放在特定裝置內(nèi),保持適宜 溫度,當持續(xù)光照,提供一定濃度CO2一 段時間后,突然停止光照,立即測定,葉 綠素內(nèi)C3和C5的含量,預(yù)測在停止光照 前后,兩種化合物的變化 _____________。,C3增加,C5減少,如果停止CO2的供應(yīng)呢?C3和C5如何變化? ________________。,C5增加,C3減少,為提高溫室中農(nóng)作物的產(chǎn)量,在長時間大霧籠罩的天氣,最好應(yīng)采取的措施是( ) A蓋上黑色塑料薄膜 B適當降低溫室溫度 C適當提高溫室溫度 D充入大量的O2,B,生長旺盛的葉片,剪成5mm見方的小塊,抽去葉內(nèi)
23、氣體,做下列處理(見圖),這四個處理中,沉入底部的葉片小塊最先浮起的是( )。,A,能夠利用體外環(huán)境中的某些無機物氧化時所釋放的能量來制造有機物的合成作用,例如:硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等少數(shù)種類的細菌,化能合成作用,自養(yǎng)生物:,以CO2和H2O(無機物)為原料合成糖類(有機物) 糖類中儲存著的能量。,異養(yǎng)生物:,只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機物來維持自身的生命活動。,所需的能量來源不同(光能、化學能),例如人、動物、真菌及大多數(shù)的細菌。,一、光合作用的場所-----葉綠體 葉綠體中色素的種類、顏色及作用 二、光合作用的過程 1.光反應(yīng):,,水的光解,ATP的合成,2.暗反應(yīng),,二氧化碳的固定,二氧
24、化碳的還原,四、光合作用的實質(zhì) 1.物質(zhì)的轉(zhuǎn)化 2.能量的轉(zhuǎn)化 五、光合作用的意義與應(yīng)用,三、光合作用的概念和總反應(yīng)式,光合作用,根據(jù)下圖生物體新陳代謝的圖解回答有關(guān)問題:,(1)寫出圖中數(shù)字所代表的各項生理過程的名稱: _________,___________,________, ________。 (2)能進行或的生物屬于_____型生物, 如_________和_________。,光合作用,化能合成作用,無氧呼吸,有氧呼吸,自養(yǎng),綠色植物,硝化細菌,下圖表示氧氣濃度對培養(yǎng)液中的草履蟲、乳酸菌和酵母菌 呼吸作用的影響,呼吸曲線a、b、c分別代表了( ),A酵母菌、乳酸菌、草履蟲 B
25、酵母菌、草履蟲、乳酸菌 C乳酸菌、酵母菌、草履蟲 D草履蟲、乳酸菌、酵母菌,B,若用呼吸酶抑制劑處理小腸絨毛上皮,則明顯影響其細胞吸收哪組物質(zhì)( ) A.氧氣、甘油 B脂肪酸、水 C.葡萄糖、水 D.鉀離子、氨基酸 在光合作用中,不需要酶參與的過程是( ) A.CO2的固定 B.葉綠素吸收光能 C.三碳化合物的還原 D.ATP的形成,D,,B,下列關(guān)于光合作用和呼吸作用的敘述,不正確的是 ( ) A光合作用和呼吸作用總是同時進行 B光合作用形成的糖類能在呼吸作用中被利用 C光合作用產(chǎn)生的ATP主要用于呼吸作用 D光合作用與呼吸作用分別在葉肉細胞和根細胞中進行,C,光合作
26、用暗反應(yīng)階段中直接利用的物質(zhì)是( ) AO2和C3化合物 B葉綠體色素 CH20和O2 D氫H和ATP,D,下列關(guān)于光合作用強度的敘述,正確的是( ) A葉片從幼到老光合作用強度不變 B森林或農(nóng)田中植株上部葉片和下部葉片光合作用強度有差異 C光合作用強度是由基因決定的,因此是固定不變的 D在相同光照條件下,各種植物的光合作用強度相同,B,光合作用的過程可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個階段,下列說法正確的是( ) A葉綠體的類囊體膜上進行光反應(yīng)和暗反應(yīng) B葉綠體的類囊體膜上進行暗反應(yīng),不進行光反應(yīng) C葉綠體基質(zhì)中可進行光反應(yīng)和暗反應(yīng) D葉綠體基質(zhì)中進行暗反應(yīng),不進行光反應(yīng),D,
27、一定時間,綠色植物在一定強度的___的照射下,放出的氧最多( ) A白光 B紅光和藍紫光 C藍紫光和綠光 D紅光和綠光,A,將一株植物培養(yǎng)在H218O中并進行光照,過一段時間后18O存在于( ) A光合作用生成的水中 B僅在周圍的水蒸氣中 C僅在植物釋放的氧氣中 D植物釋放的氧氣和周圍的水蒸氣中,D,將置于陽光下的盆栽植物移至黑暗處,則細胞內(nèi)三碳化合物與葡萄糖的生成量的變化是 A C3增加,葡萄糖減少( ) BC3與葡萄糖都減少 C C3與葡萄糖都增加 DC3突然減少,葡萄糖突然增加,A,下 圖是光合作用過程圖解,請分析后回答下列問題:,圖中B是 ,它來自于 的分解。 圖中C是它被傳遞到葉綠體的 部位,用于 圖中D是,在葉綠體中合成D所需的能量來自 圖中的H表示, H為I提供,,,,光,H2O,,,,,,B,A,C,D,E+Pi,,F,G,CO2,,J,,,,H,I,2,水,H,基質(zhì),C3的還原,ATP,色素吸收的光能,光反應(yīng),H和ATP,當 突然停止光照時,F(xiàn) G 。(填增加或減少),,增加,減少,
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