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光合作用原理的应用和化能合成作用,知识点一探究环境因素对光合作用强度的影响【实验认知】1.光合作用强度:(1)概念:植物在_内通过光合作用制造_的数量。,单位时间,糖类,(2)表示方法:单位时间内光合作用,有机物,CO2,O2,(3)影响因素:,水分,CO2,温度,强弱,2.实验原理:叶片含有空气,上浮叶片_充满细胞间隙,叶片上浮。,下沉,3.实验装置:,(1)变量分析:,(2)盛水玻璃柱的作用:吸收热量排除_等无关变量的影响。,台灯与烧杯之间的距离,叶片浮起的数量,温度,【过程体验】1.实验步骤:,打孔器,注射器,小圆形叶片内的气体,黑暗,水,二氧化碳,强、中、弱,小圆形叶片浮,起的数量,2.注意事项:(1)打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少。(2)用注射器排出小圆形叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。(3)该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的,打孔时要取叶片的相同部位。,【拓展深化】1.“实验法”测定光合速率与呼吸速率:(1)测定装置:,(2)测定方法及解读。测定呼吸速率。a.在小烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。b.玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用干扰。c.置于适宜温度环境中。d.红色液滴向左移动(单位时间内移动距离代表呼吸速率)。,测定净光合速率。a.在小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满足光合需求。b.必须给予较强光照处理,且温度适宜。c.红色液滴向右移动(单位时间内移动距离代表净光合速率)。,2.光合作用、细胞呼吸实验常用的研究方法:(1)“黑白瓶法”:用黑瓶(无光照的一组)测得的结果为呼吸作用强度值,用白瓶(有光照的一组)测得的结果为净光合作用强度值,综合两者即可得到真正光合作用强度值。,(2)梯度法:用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置,可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。,【典题通关】1.(2018福州高一检测)如图表示研究NaHCO3溶液浓度影响光合作用速率的实验,下列说法错误的是()导学号78404099,A.将整个装置放在光下,毛细刻度管内的红色液滴会向左移动B.将整个装置置于暗室,一段时间后检查红色液滴是否移动,可以证明光是光合作用的必要条件C.当NaHCO3溶液浓度不变时,在B内加入少量蠕虫(无氧呼吸),对红色液滴移动不产生明显影响D.为使对照更具说服力,烧杯A中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊尔藻,【解析】选B。将整个装置放在光下,伊尔藻在光下进行光合作用产生O2,烧杯B内气压增大,毛细刻度管内的红色液滴会向左移动,A正确;没有以光为变量的对照实验,无法证明光是光合作用的必要条件,B错误;当NaHCO3溶液浓度不变时,在B内加入少量蠕虫,蠕虫进行的是无氧呼吸(产生乳酸),不会引起装置中气体量的,变化,对红色液滴移动不产生明显影响,C正确;探究实验遵循单一变量原则,而无关变量要求相同且适宜,因此为使对照更具说服力,烧杯A中的蒸馏水应不含NaHCO3并放入等量的伊尔藻,D正确。,2.在如图所示的玻璃容器中,注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片,密闭后,设法减小液面上方的气体压强,会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器,又会发现叶片重新浮出液面。光照后叶片重新浮出液面的原因是导学号78404100(),A.叶片吸水膨胀,密度减小B.叶片进行光合作用所产生的O2附着在叶面上C.溶液内产生的CO2大量附着在叶面上D.NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大,【解析】选B。叶片浮出液面的原因是叶片进行光合作用,产生的气体(O2)存在于细胞间隙中,然后附着在叶面上,使得叶片浮出水面;溶液内不会产生过多的CO2,产生的CO2几乎全部供给了光合作用;NaHCO3溶液的作用是保持容器内CO2的浓度稳定。,【补偿训练】抽出叶片中的空气后,将叶片放入盛有新制的冷开水的三角瓶中,研究环境因子对光合作用的影响。下表4组中可以说明CO2对光合作用影响的是(),A.1号和4号B.2号和4号C.1号和3号D.3号和4号,【解析】选A。表格中1、4号的单一变量是CO2,无关变量相同且适宜;2、4号的单一变量是光照,1、3号的变量不唯一,3、4号的单一变量是温度,因此可以说明CO2对光合作用影响的是1号和4号。,知识点二影响光合作用的环境因素及其应用、化能合成作用【自主预习】1.光照强度对光合作用的影响:,(1)原理:主要影响光反应阶段_的产生,进而影响暗反应阶段。,ATP和H,(2)曲线分析:,细胞呼吸,细胞呼吸速率,小于,等于,大于,基本不变,(3)应用分析:欲使植物正常生长,则应使光照强度大于_点对应的光照强度。适当提高光照强度:如阴雨天适当补充光照,及时对大棚除霜消雾等。合理密植和间作套种:阴生植物的光补偿点和光饱和点低,因此间作套种农作物可以充分利用光照。,B,2.CO2浓度对光合作用的影响:(1)原理:CO2浓度通过影响_阶段,制约C3的生成进而影响光合作用强度。,暗反应,(2)曲线:,等于,不再增强,(3)应用。大气中的CO2浓度处于OA段时,植物无法进行光合作用。在农业生产中可通过“正其行,通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度,提高光合作用速率。,3.温度对光合作用的影响:(1)原理:通过影响_进而影响光合作用。(2)曲线:,酶活性,AB段:随着温度升高,光合作用_。B点:光合作用_温度。BC段:随着温度升高,光合作用_。温度过高时,酶失活,光合作用完全停止。,增强,最适,减弱,(3)应用。适时播种。温室栽培时白天适当提高温度,夜间适当降低温度。,4.水及矿质元素对光合作用的影响:(1)原理:N、Mg、Fe等是_合成的必需元素,若这些元素缺乏,会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,水还会影响气孔的开闭,从而影响_进入植物体。,叶绿素,CO2,(2)曲线:(3)应用。合理施肥;预防干旱,合理灌溉。,5.化能合成作用:(1)概念:利用体外环境中的某些_氧化时所释放的能量来制造_的合成作用。,无机物,有机物,(2)实例:,氨,水和二氧化碳,糖类,【核心突破】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:,(1)开始进行光合作用的点:b。(2)光合作用与细胞呼吸相等的点: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)光合作用强度与细胞呼吸强度相等的点:D、H。(2)该植物一昼夜表现为生长,其原因是点玻璃罩内CO2浓度低于A点玻璃罩内CO2浓度,这说明一昼夜密闭容器中CO2浓度减小,光合作用细胞呼吸,植物生长。,【易错提醒】(1)光的补偿点与CO2的饱和点不同:光的补偿点是指净光合作用为0时的点,实际光合作用补偿(抵消)了细胞呼吸,此时植物表现为不生长。CO2的饱和点是指光合作用达到最大值时所需的最低CO2浓度,外界条件变化时,CO2的饱和点会发生变化。,(2)影响光合作用的因素不只是环境因素,还有内部因素:如色素的种类、酶的数量等。(3)温度改变时,不管是光反应还是暗反应,均会受影响,但主要影响暗反应,因为参与暗反应的酶的种类和数量比参与光反应的多。,(4)光合作用不只是受到单一环境因素影响,而是受到多种因素的影响,如光照、CO2等因素会同时影响光合作用。,【拓展深化】1.多因子对光合速率影响曲线的分析:,(1)P点:限制光合速率的因子应为横坐标所表示的因子,随着该因子的不断加强,光合速率不断提高。(2)Q点:横坐标所表示的因子不再影响光合速率,要想提高光合速率,可适当提高图中的其他因子。,2.自养生物和异养生物:,无机物,有机物,绿色植物,硝化细菌,现成的有机物,【典题通关】1.(2018郑州高一检测)如图为依据某植物夏季一昼夜中CO2的释放量和吸收量所绘制的曲线图,下列说法正确的是导学号78404101(),A.bc段和de段光合作用速率都下降,下降的原因相同B.有机物积累最多的时间点是e点C.c点出现的原因是光照强度减弱造成的D.b、d两点都表示光合作用速率与呼吸作用速率相等的点,【解析】选B。bc段,中午温度过高,导致气孔关闭使暗反应下降,导致光合作用速率下降;de段,光照强度减弱,光合作用速率下降,即两阶段光合作用速率下降原因不同,A错误;e点时,光合作用速率与呼吸作用速率相等,e点后开始消耗有机物,故经过长时间的光合作用,e点所积累的有机物最多,B正确;c点出现的原因是温度过高,导致气孔关闭,CO2供应不足而不是光照强度减弱,C错误;b、d点时光合作用速率大于呼吸作用速率,D错误。,2.(2016全国卷改编)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题:导学号78404102,(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因素是_。(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高_(填“CO2浓度”或“光照强度”)。,(3)为了探究乙组植物光合作用强度随光照强度变化与甲组植物不同的原因只是由于环境因素还是环境因素导致遗传物质的改变引起的,科学家做了如下实验:播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度。预测实验结果,得出结论:,若得到的曲线与甲组的相同,则说明_。若得到的曲线与乙组的相同,则说明_。,【解题关键】(1)探究问题是只由环境因素还是环境因素导致遗传物质改变引起的,实验结论就是这两种情况。(2)b光照强度已经是甲组植物的光饱和点,因此光照强度不再是其影响因素。,【解析】(1)题图显示:光照强度低于a时,甲组植物的光合作用强度随光照强度的增加而增强,因此影响甲组植物光合作用的限制因素是光照强度。(2)b光照强度下,甲组植物的光合作用强度不再随光照强度的增加而增加,因此限制甲组植物光合作用的因素不再是光照强度,而是CO2浓度等。所以,要使甲组的光合作用强度,升高,可以考虑的措施是提高CO2浓度。(3)若要探究乙组植物光合作用强度随光照强度变化与甲组植物不同的原因只是由于环境因素还是环境因素导致遗传物质的改变引起的,只要把乙组植物放在甲组的条件下培养,观察实验结果即可得出结论,若得到的曲线与甲组的相同,则说明变化只是由于环境因素引起的;若得到的曲线仍与乙组的相同,则说明环境因素导致遗传物质的改变。,答案:(1)光照强度(2)CO2浓度(3)由环境因素低光照引起由环境因素导致遗传物质的改变引起,【互动探究】(1)图中曲线表示的光合作用强度是实际光合作用强度还是净光合作用强度?提示:净光合作用强度,因为测量的是单位时间、单位叶面积的CO2吸收量。,(2)根据甲、乙两组曲线,分析阴生植物与阳生植物相比对光照强度的利用有何不同?提示:阴生植物生长在光照较弱的地方,因此能够在较低的光照下就能达到光的补偿点,光的饱和点也较低。,【补偿训练】(2017山东学考真题)人们能在冬季吃上新鲜蔬菜得益于温室大棚技术的应用。图A表示蔬菜叶肉细胞内光合作用过程。、表示该过程的两个阶段,甲、乙代表物质;图B表示该植物吸收和释放CO2的量与光照强度的关系,a、b和c是曲线上的点。回答有关问题:,(1)与光合作用有关的色素分子存在于叶绿体的_上。纸层析法分离叶绿体中色素的原理是各种色素在层析液中的_不同,它们随层析液在滤纸条上扩散的速度不同,其中扩散速度最快的色素是_。,(2)图A中C3的还原需要_(填“甲”或“乙”)作还原剂。(3)图B中b点对应光照强度下,该植物光合作用产生的O2量_(填“大于”“等于”或“小于”)细胞呼吸消耗的O2量。,(4)若光照强度由0变为d,短时间内叶绿体中C3的含量会_(填“增加”“减少”或“不变”),ac段限制光合速率的主要环境因素是_。(5)菜农每天适时对大棚进行通风,可直接促进图A中_(填“”或“”)阶段的进行。,【解题探究】(1)图示信息:A图中物质甲为_,物质乙为_。(2)关键知识:光照条件下,植物同时进行_和_;若CO2释放量为0,则该植物光合作用强度_细胞呼吸强度。,H,ATP,光合作用,细胞呼吸,等于,【解析】(1)与光合作用有关的色素分子存在于叶绿体类囊体薄膜上;利用纸层析法分离叶绿体中色素的原理是各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的扩散快,其中胡萝卜素溶解度最大,扩散最快。(2)C3的还原需要光反应产生的H作还原剂,即物质甲。,(3)由曲线可知,b点CO2释放量为0,此时光合作用强度等于细胞呼吸强度,即该植物光合作用产生的O2量等于细胞呼吸消耗的O2量。(4)光照强度增加,则光反应产生的ATP和H增多,C3的消耗增强,而CO2供应不变,C3的生成不变,故叶绿体中C3的含量将减少;由曲线可知,ac段光合作用强度随光照强度增加而增强,则光照强度是限制光合速率变化的主要环境因素。,(5)对大棚进行通风,可增加大棚中的CO2浓度,促进暗反应,即阶段的进行,进而提高植物光合作用,实现提高产量的目的。答案:(1)类囊体薄膜溶解度胡萝卜素(2)甲(3)等于(4)减少光照强度(5),【互动探究】(1)上题图B中c点时,植物所吸收的CO2来自何处?提示:线粒体和外界环境。,(2)上题图B中,光照强度高于d时,光合作用速率基本不变,请解释其原因。提示:光照强度增加,光反应生成的ATP和H充足,但CO2供应不足,生成的C3不足,限制了光合速率增加。,【方法规律】坐标曲线解题模板在光合作用曲线题中的应用技巧,【备选要点】光合作用与细胞呼吸1.光合作用与细胞呼吸过程中H和ATP的来源和去向:,2.光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系:,
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