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第3课时影响光合作用的因素光合作用的应用,自主学习,凝练素养,自主学习读教材学基础,一、光合作用原理的应用请仔细阅读教材第104105页“光合作用原理的应用”,完成下面的问题。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。(2)表示方法:用一定时间内的数量来定量表示。,单位时间,糖类,原料消耗或产物生成,2.探究环境因素对光合作用强度的影响(1)影响因素,(2)探究光照强弱对光合作用的影响实验原理:,CO2,强弱,水分,温度,变量分析:,实验流程:,光照的强弱,光合作用强度,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(小圆形叶片中产生的O2越多,浮起的越多)。,多,中,少,判断(1)炎热的夏天,水绵光合作用旺盛,释放氧气增多,会发生漂浮在水面上的现象。()(2)光合作用强度可以用光合作用制造糖类的数量来表示。()(3)温度对光合作用强度的影响是通过影响酶的活性来实现的。(),二、化能合成作用请仔细阅读教材第105页“化能合成作用”,完成下面的问题。1.化能合成作用,无机物的氧化,制造有机物,(2)实例:硝化细菌,能利用氧化释放的化学能将_合成为糖类,供自身利用。,NH3、HNO2,CO2和H2O,2.自养生物和异养生物,无机物合成有机物,绿色植物,硝化细菌,现成的有机物,动物,主题一,凝练素养解难题提能力,环境因素对光合作用影响的分析,教师参考,问题引领:1.光合作用强度会随光照强度的增强或CO2浓度的增强而一直增强对吗?为何?,2.怎样合理应用影响光合作用的因素来提高农作物产量?,1.光照强度(1)曲线分析:A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,其单位时间内释放的CO2量,可表示此时的细胞呼吸速率。AB段:随光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少,因为有一部分用于光合作用。B点:细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合速率=细胞呼吸速率,B点为光补偿点。BC段:随着光照强度不断加强,光合速率不断增大,到C点以后不再加强了,C点为光饱和点。(2)应用:阴雨天适当补充光照;阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低(如上图虚线所示),因此间作套种时农作物的种类注意搭配。,2.CO2浓度(1)曲线分析:AB段:(在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快。B点:光合速率不再增加时的CO2浓度(B点叫CO2饱和点)。(2)应用:“正其行,通其风”;通过增施有机肥或增加CO2发生器等措施增大农田或温室中CO2浓度。,3.温度(1)曲线分析:B点是最适温度,此时光合作用最强,高于或低于此温度光合作用强度都会下降,因为温度会影响酶的活性。(2)应用:温室栽培时白天适当提高温度,以提高光合作用;夜间适当降低温度,以降低细胞呼吸,从而保证植物有机物的积累。此外,影响光合作用的因素除以上因素外,还包括水分、矿质元素等,水分是光合作用的原料之一,缺少时可使光合作用强度下降。矿质元素如Mg是叶绿素的组成成分,N是光合酶的组成成分,P是ATP分子的组成成分。,【典例1】(2016山西太原月考)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、水分等。据图分析下列有关这些因素的影响说法正确的是()A.由甲图可知,限制AB段光合作用速度的因素一直是光照强度和温度B.由甲图可知,强光照下因光反应阶段受到限制导致光合作用速度不再增加C.由乙图可知,CD段光合作用速度下降的原因是气孔关闭,二氧化碳供应不足,影响C3的还原D.综合两图可知,在光照强度为B、温度为30时,再适当提高温度,光合作用速度仍会提高,解析:甲图中限制AB段光合作用速度因素:曲线稳定以前是光照和温度,稳定以后是温度不是光照,A项错误;由甲图可知,强光照下光合作用速率不再增加的原因是暗反应阶段受到限制,B项错误;乙图CD段光合作用下降的原因是温度过高,导致酶活性下降,C项错误;结合乙图,光合作用速度的最适温度是C点对应的温度37.5,故甲图在光照强度为B、温度为30时,再适当提高温度,光合作用速度仍会提高,D项正确。答案:D,方法透析坐标曲线上限制因变量变化的因素分析(1)单曲线分析:曲线上升段或下降段的限制因素,主要是横轴对应的变量(自变量);曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。(2)多曲线分析:两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量(自变量),两曲线不重合部分的差异是由除自变量之外的其他因素所致。,备选例题,解析:(1)t0t1,处于黑暗环境中,植物只进行呼吸作用,故密闭容器内CO2浓度将增加。答案:(1)增加,(2017安徽宣城期末)在密闭容器内,受光照等环境因素的影响,某植物净光合速率的变化如图所示。请回答下列问题(不考虑O2浓度变化对呼吸速率的影响):(1)t0t1,密闭容器内CO2浓度将(填“增加”“不变”或“减少”)。,(2)在t2时,叶肉细胞内合成ATP的场所有。(3)t3t4,净光合速率下降的主要环境因素是。,解析:(2)在t2时,叶肉细胞内光合速率和呼吸速率相等,故合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(3)在t4时持续充入CO2,净光合速率加快。因此t3t4,净光合速率下降的主要环境因素是CO2浓度。答案:(2)细胞质基质、线粒体、叶绿体(3)CO2浓度,(4)在t4后的短时间内,叶绿体中ATP含量将(填“增加”“不变”或“减少”)。(5)t5t6,限制光合作用的主要环境因素是。,解析:(4)在t4后的短时间内,突然增加CO2浓度,CO2被C5固定形成的C3增加,C3还原时消耗的ATP增加,故短时间内叶绿体中ATP含量将减少。(5)在t6时,适当升高温度,净光合速率加快。因此t5t6,限制光合作用的主要环境因素是温度。答案:(4)减少(5)温度,【题组演练】1.(2017安徽宣城期末)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25、30,如图曲线表示该植物在30时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),从理论上讲,图中相应点的移动分别是()A.a点上移,b点左移,m值增加B.a点下移,b点左移,m值不变C.a点上移,b点右移,m值下降D.a点下移,b点不移,m值上升,A,解析:将温度调至25的条件下,光合作用增强,而呼吸作用减弱;在曲线中a点表示呼吸作用强度,b点表示光合速率等于呼吸速率,m表示净光合作用强度,所以a点上移,b点左移,m值增加。,2.(2017河北衡水期末)如图表示在适宜温度和一定CO2浓度条件下,光照强度对甲、乙两种绿色植物净光合速率的影响曲线。请回答下列问题:,(1)若甲植物吸收光能的色素被破坏,会使叶绿体中光反应产生的减少,进而影响暗反应中C3的还原,此时图中A点将向(填“左”或“右”)移动。,解析:影响光合作用的环境因素包括:光照强度、温度、二氧化碳浓度等;分析曲线图看出,本实验探究了光照强度对光合作用的影响,曲线中因变量为净光合速率,净光合速率=总光合速率-呼吸速率。(1)若甲植物吸收光能的色素被破坏,则吸收的光能减少,水的光解减少,会使叶绿体中光反应产生的ATP和H减少,进而影响暗反应中C3的还原,图中A点表示光合速率=呼吸速率的一点,甲植物吸收光能的色素被破坏光合作用减弱,需要增大光照强度才能和呼吸速率相等,所以A点应该右移。,答案:(1)ATP和H(不全不可)右,(2)植物光合作用在遇到一定限制因素时,其速率将受到影响。对于甲植物来说,图中限制和限制分别代表的主要外界因素最可能是.和。此时叶肉细胞中产生ATP的细胞结构是。,解析:(2)据图分析,对于甲植物来说,图中限制和限制分别代表的主要外界因素最可能是光照强度和CO2浓度。此时叶肉细胞既可以进行光合作用,也可以进行呼吸作用,所以产生ATP的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体。,答案:(2)光照强度CO2浓度细胞质基质、线粒体和叶绿体,(3)科研人员将绿色的甲植物放在温度适宜的密闭容器内,在不同的光照条件下,测定该容器内氧气量的变化如图所示。分析回答:B点时,叶片的光合速率(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。如果叶片的呼吸速率始终不变,则在515min内,小麦叶片光合作用的平均速率(用氧气产生量表示)是mol/min。,解析:(3)B点时,植物光合作用和呼吸作用同时进行,呼吸作用消耗光合作用产生的氧气,B点时容器内氧气量不再发生变化,说明光合作用产生的氧气正好被呼吸作用消耗掉,即呼吸速率等于光合速率。据图可知,05min,小麦叶片在暗室中只进行呼吸作用,所以呼吸作用每分钟消耗氧气量=(5-4)10-7mol5min=0.210-7mol/min;515min,小麦的净光合作用速率=(8-4)10-7mol10min=0.410-7mol/min;故515min小麦的平均光合作用速率=净光合作用速率+呼吸消耗=0.410-7mol/min+0.210-7mol/min=610-8mol/min。,答案:(3)等于610-8,主题二,光合作用和细胞呼吸的联系与区别,教师参考,问题引领:1.从物质代谢和能量代谢看,光合作用和细胞呼吸有何联系?,2.如何用O2、CO2和有机物三者表示出光合作用和细胞呼吸间的等量关系?,1.图示两者联系,2.表解两者区别,3.有关光合作用和细胞呼吸的计算(1)光合作用所需的CO2的两个来源细胞呼吸产生的;从周围空气中吸收的(如果是水生植物,则是从周围的水中吸收的)。(2)光合作用释放的O2的两个去向用于细胞呼吸;细胞呼吸用不完的,才释放到周围的空气中。(3)光合作用制造(生产、合成)的有机物的两个去向用于细胞呼吸消耗;细胞呼吸消耗不完的,才用于积累。等量关系总结如下:光合作用O2产生量=O2释放量+细胞呼吸耗氧量光合作用固定CO2量=CO2吸收量+细胞呼吸释放CO2量光合作用葡萄糖产生量=葡萄糖积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗葡萄糖量,【典例2】(2017宁夏育才中学月考)下图表示植物叶肉细胞的两个重要生理过程,下列叙述不正确的是()A.a、c过程产生H时也产生ATPB.甲、乙过程中的H产生的场所相同C.甲中的H用于还原C3D.乙中的H最终在线粒体内膜上被利用,解析:分析图示可知:a、b、c、d分别表示光反应中的水在光下分解、暗反应过程中的CO2固定和C3的还原、有氧呼吸的第一和第二阶段、有氧呼吸的第三阶段。综上分析,a、c过程产生H时也产生ATP;甲为光合作用,乙为有氧呼吸,因此甲、乙过程中H产生的场所不同;甲中的H即光反应产生的H可用于还原C3;乙中的H即有氧呼吸的第一和第二阶段产生的H最终在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段而被利用。答案:B,备选例题,(2017湖北武汉期末)将一植物放在密闭的玻璃罩内,置于室外进行培养,假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如图。下列有关说法不正确的是()A.图乙中的c点对应图甲中的C点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的B.图甲中的F点对应图乙中的h点,此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的C.到达图乙中的d点时,玻璃罩内CO2浓度最高,此时细胞内气体交换状态对应图丙中的D.经过这一昼夜之后,植物体的有机物含量会增加,A,解析:图甲中的C点表示玻璃罩内二氧化碳浓度达到最高,这时实际光合速率等于呼吸速率,这时线粒体释放的二氧化碳刚好全被叶绿体利用,细胞和个体既没有吸收二氧化碳,也没有释放。所以图甲中的C点应对应图乙中的d点和图丙中的;图甲中的F点表示玻璃罩内二氧化碳浓度达到最低,这时实际光合速率等于呼吸速率,应对应图乙中的h点和图丙中的;图乙中的d点时,玻璃罩内CO2浓度最高,此时细胞内气体交换状态对应图丙中的;从图甲和图乙可看出:经过这一昼夜之后,玻璃罩里的二氧化碳浓度下降,即被吸收了一部分,因此有有机物积累。,【题组演练】1.对于“H2OO2”和“O2H2O”这两个过程的分析不正确的是()A.前者可表示为光合作用的光反应阶段B.前者产生的O2中氧全部来自H2O中的氧C.后者可表示为有氧呼吸第二阶段D.后者O2中氧全部形成了H2O中的氧,C,解析:由水产生O2发生在光合作用的光反应阶段,而且O2全部来自水;由氧气到水的过程发生在有氧呼吸的第三阶段。,2.如图表示某种植物的叶肉细胞中的A、B两种细胞器及在这两种细胞器中所进行的生理活动之间的关系。下列说法正确的是()A.A细胞器内生理活动的强度小于B细胞器内生理活动的强度B.A、B两种细胞器都能产生ATP,产生的ATP都从细胞器中运出C.图示叶肉细胞中有有机物的积累,细胞能够正常生长D.改变光照强度一定会改变A细胞器中生理活动的强度,C,解析:由图所示植物细胞从外界吸收CO2并释放O2到外界,说明光合作用强度大于细胞呼吸强度,所以A叶绿体的生理活动强度大于B线粒体的强度;叶绿体基粒产生的ATP只供给叶绿体基质进行暗反应利用,所以A叶绿体产生的ATP不能从叶绿体中运出;当光照强度超过一定范围,光合强度不会随着光照强度的变化而变化。,3.(2017天津静海月考)如图为大棚中番茄叶肉细胞部分代谢过程示意图。请据图回答:(1)图中a是一种含有色素的单层膜结构细胞器,则细胞器a是,物质是。光照充足条件下理论上可以完成的过程有(用字母表示)。,解析:(1)由题意可知图中细胞器a是液泡,物质是葡萄糖在细胞质基质分解生成的丙酮酸和H。在光照充足的条件下,光合作用将大于呼吸作用,因此会有二氧化碳的吸收和氧气的释放,即c、d,同时呼吸作用照常进行与叶绿体之间有气体交换会发生e、f。答案:(1)液泡丙酮酸、Hc、d、e、f(b),(2)以测定CO2吸收速率与释放速率为指标,探究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如下表所示:,温度在2530间光合作用制造的有机物总量逐渐(填“增加”或“减少”)。假设细胞呼吸昼夜不变,植物在30时,一昼夜中给植物光照14h,则一昼夜净吸收CO2的量为mg。将该植物放在常温下暗处理2h,质量减少2mg,再用适当光照射2h,测其质量比暗处理前增加6mg,则该植物的实际光合速率是mg/h。,解析:(2)植物制造的有机物为光合作用总量,总光合速率=净光合速率+呼吸速率,根据表格中数据可知,25时总光合速率=3.7+2.3=6(mgh-1);30时总光合速率=3.5+3=6.5(mgh-1),故温度在2530间光合作用制造的有机物总量逐渐增加。假设呼吸速率不变,植物在30时,一昼夜中植物积累量为净光合量(可用CO2吸收量表示),净吸收的CO2量=3.514-310=19(mg)。将该植物放在常温下暗处理2h,质量减少2mg,再用适当光照射2h,测其质量比暗处理前增加6mg,则该植物的实际光合速率是(6+2+2)2=5(mg/h)。,答案:(2)增加195,图说教材：绿色植物光合作用与细胞呼吸的关系,植物叶肉细胞进行光合作用吸收CO2的同时,还进行细胞呼吸释放CO2。图1表示CO2的吸收量(释放量)与光照强度变化的关系。图2为不同光照强度下线粒体与叶绿体间的关系。,(1)总光合速率、净光合速率、呼吸速率三者之间具有以下数量关系:总光合速率=净光合速率+呼吸速率。(2)当光照强度为零时,叶肉细胞不能进行光合作用,只进行细胞呼吸,此时CO2的释放量代表叶肉细胞的呼吸速率,且细胞呼吸产生的CO2全部被排出细胞,故图1中的A点,对应于图2的B图。(3)当光照强度为图1的B点对应的强度时,植物叶肉细胞表现为既不吸收也不释放CO2,表明叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率,则细胞呼吸产生的CO2全部用于光合作用,故图1的B点对应于图2的C图。,(4)当光照强度处于图1的AB段对应的强度时,植物叶肉细胞表现为向外释放CO2,即呼吸速率大于光合速率,对应图2的A图;当光照强度处于图1的BC段对应的强度时,植物叶肉细胞表现为从外界吸收CO2,即光合速率大于呼吸速率,对应图2的D图。(5)当光照强度达到图1的C点对应的强度时,此时光合速率达到最大值,光照强度再增加,光合作用速率也不再增加。此时可通过调控温度,提高CO2浓度等措施来提高光合速率。,【跟踪训练】某校生物兴趣小组以玉米为实验材料,研究不同条件下光合作用和细胞呼吸速率(密闭装置),绘出图甲、乙和丙,图中光合速率与呼吸速率并不相等的点是()A.AB.BC.CD.D,A,解析:图甲中光照下CO2的吸收量表示植物的净光合作用,即真正光合作用-细胞呼吸,故A点表示有机物的积累量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等。图乙中,从0:00到6:00,温室里CO2浓度升高,B点为转折点,此时光合速率=呼吸速率;C点也为转折点,此时光合速率=呼吸速率。图丙中,曲线表示净光合作用,故D点时,光合速率=呼吸速率。,形成学科核心素养,(一)重要生物学概念1.光合作用强度的表示方法:一定时间内原料消耗量或产物生成量。2.光合作用强度的影响因素:光照、CO2浓度、温度、水分和矿质元素等。3.光照强度:直接影响光反应速率,光反应产物H与ATP的数量多少会影响暗反应速率,这是最主要的因素。4.温度:影响光合作用过程,特别是暗反应中酶的催化效率即酶的活性,从而影响光合作用强度。5.CO2浓度:CO2是暗反应的原料,CO2的浓度高低直接影响暗反应速率。6.硝化细菌能利用氧化NH3释放的化学能将CO2和H2O合成有机物。,(二)学科核心素养1.生命观念:调控环境因素,提高光合作用强度,使物质和能量更多地流向对人类有益的部分,形成物质与能量观。2.科学探究:严格控制自变量,设计实验、探究温度、光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响,探索出提高农作物光合作用强度的有效而实用的措施。3.社会责任:在农业生产上做好“轮作”“套种”等提高光合作用强度的有效措施的宣传与推广。,(三)网络构建请尝试构建本课时知识网络。,谢谢观赏！,
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