新教材高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第4讲影响光合作用强度的内外因素课件新人教版

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探究不同环境因素对光合作用的影响。
1.利用曲线坐标图理解环境因素对光合作用速率的影响。2.以物质合成与分解为纽带,系统复习细胞呼吸、光合作用的过程及其影响因素等。3.运用图文结合法掌握细胞呼吸、光合作用的场所和物质变化。4.利用分类法归纳与细胞呼吸和光合作用有关的实验设计。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.光合作用强度(1)含义:植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
2.影响光合作用强度的环境因素影响光合作用强度的环境因素有CO2、水分、光照的长短与强弱及光的成分、温度等。
知识落实1.(2020河北定州检测)下列关于提高农作物产量的措施,不合理的是(　　)A.蔬菜大棚采用蓝紫色的薄膜,有利于提高农作物的光合效率B.施用农家肥有利于土壤微生物的代谢,可为农作物提供更多的CO2C.维持蔬菜大棚中适当的昼夜温差,可减少有机物消耗,提高产量D.合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率
绿色植物主要吸收红光和蓝紫光,但也吸收其他颜色的光,蓝紫色薄膜只能透过蓝紫光,所以蔬菜大棚采用蓝紫色的薄膜,不利于提高农作物的光合效率,A项不合理。农家肥含有较多的有机物,施用农家肥有利于土壤微生物的代谢,通过微生物的呼吸作用可为农作物提供更多的CO2,B项合理。适当的昼夜温差可以使夜晚有机物消耗减少,C项合理。合理密植有利于提高农作物对光、水、肥等资源的利用率,D项合理。
2.下图表示叶片的光合作用强度与植物周围空气中CO2含量的关系。图示中,CE段是增大光照强度后测得的曲线。下列有关叙述正确的是(　　)A.植物体鲜重增加量是光合作用强度的重要指标B.出现BC段的限制因素主要是温度C.叶绿体内A点时的C3含量大于B点D.在E点后再次增大光照强度,曲线有可能为EG段
植物增加的鲜重主要是水分,不能代表光合作用强度,A项错误。CE段增大光照强度,光合作用强度增加,说明出现BC段的限制因素主要是光照强度,B项错误。AB段CO2含量增加,B点C3含量大于A点,C项错误。在一定范围内光合作用强度随着光照强度的增大而增加,但超过一定范围之后,光合作用强度的增加幅度减小,当达到某一光照强度后,光合作用强度就不再增加,这种现象称为光饱和现象。在E点后再次增大光照强度,曲线有可能为EG段,D项正确。
3.某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下列相关叙述错误的是(　　)A.光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型B.光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型C.光照强度低于P时,限制突变型光合作用强度的主要环境因素是光照强度D.光照强度高于P时,限制突变型光合作用强度的主要环境因素是CO2含量
突变型水稻中叶绿素含量约为野生型的一半,光照强度低于P点时,突变型的光反应强度低于野生型,A项正确。突变型水稻固定CO2酶的活性显著高于野生型,光照强度高于P点时,突变型水稻暗反应强度高于野生型,B项正确。光照强度低于P时,野生型光合作用强度高于突变型,说明限制因素为光反应强度,或者说是光照强度,C项正确。光照强度高于P时,野生型光合作用强度低于突变型,说明CO2的固定受影响,限制野生型光合作用强度的主要环境因素是CO2含量,D项错误。
4.下图为研究水分与光照强度对铁皮石斛可溶性糖含量的影响得到的结果。下列叙述错误的是(　　)A.本实验的自变量为光照强度和土壤含水量B.光照强度通过影响光合作用来影响可溶性糖的含量C.可溶性糖含量随土壤含水量的降低而升高D.葡萄糖、果糖和麦芽糖在斐林试剂的作用下均可产生砖红色沉淀
由题图可知,本实验的自变量为土壤含水量和光照强度,A项正确。光照强度为影响光合作用的因素,可溶性糖为光合作用的产物,因此光照强度可通过影响光合作用来影响可溶性糖的含量,B项正确。由题图可知,在三个光照强度下,随着土壤含水量的降低,可溶性糖含量均升高,但题图中仅有土壤含水量为100%、70%、40%时的实验结果,当土壤含水量小于40%时,可溶性糖的含量未知,因此不能得出可溶性糖含量随土壤含水量的降低而升高的结论,C项错误。葡萄糖、果糖和麦芽糖均为还原糖,在斐林试剂的作用下均可产生砖红色沉淀,D项正确。
典型例题下图表示环境因素对绿色植物光合速率的影响。据图分析,下列说法正确的是(　　)A.在缺镁的环境中,两种CO2体积分数条件下光合作用速率都会下降B.B点光照强度下将CO2体积分数提高到1%,短时间内细胞中C3含量下降C.A点与B点光合作用速率不同的原因是光照强度和CO2体积分数的不同D.A点叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体基质中均可产生ATP
在缺镁的环境中,叶绿素含量下降,两种CO2体积分数条件下光合作用速率都会下降,A项正确。B点光照强度下将CO2体积分数提高到1%,CO2固定加快,短时间内细胞中C3含量增加, B项错误。A点与B点光照强度相同,CO2体积分数不同是导致A、B两点光合作用速率不同的主要原因,C项错误。A点叶肉细胞同时进行光合作用和有氧呼吸,叶绿体基质消耗ATP ,D项错误。
整合构建1.内部因素(1)光合速率与植物自身的遗传特性(如植物品种不同)有关。阴生植物和阳生植物的光合速率与光照强度的关系,如下图所示。(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数、叶绿素含量及酶等也会影响光合作用,如下图所示。
2.外部因素(1)单因子变量对光合作用的影响
(2)多因子变量对光合速率的影响①曲线分析P点:限制光合速率的因素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。Q点:横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素,要想提高光合速率,可适当提高图中的其他因子。②应用温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加与光合作用有关的酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加CO2含量,进一步提高光合速率。当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2含量以提高光合速率。
知识延伸关于环境因素影响光合作用强度的2点提醒(1)温度改变对光合作用强度的影响:当温度改变时,不论是光反应还是暗反应都会受影响,但主要是影响暗反应,因为参与暗反应的酶的种类和数量比参与光反应的多。(2)CO2含量对光合作用强度的影响:CO2含量很低时,光合作用不能进行;但CO2含量过高时,会抑制植物的细胞呼吸,进而影响光合作用强度。
训练突破1.下图为桑叶光合速率随土壤水分减少的日变化曲线图,图中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若光照强度的日变化相同,据图判断,下列叙述错误的是(　　)A.在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象B.曲线Ⅱ双峰的形成与光照强度的变化有关C.导致曲线Ⅲ日变化的主要因素是土壤含水量D.适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度
曲线Ⅰ为降雨后第2天(水分充足)测得的数据,没有出现“午休”现象,A项正确。曲线Ⅱ和曲线Ⅲ分别是降雨后第8天和第15天测得的数据,此时土壤含水量减少,都出现了“午休”现象,即中午温度高,为降低蒸腾作用,气孔关闭,导致出现这种现象的主要因素是光照强度,而导致曲线Ⅲ光合速率较低的主要因素是土壤含水量,B项正确,C项错误。根据三条曲线可知,适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”程度,D项正确。
2.下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况,除各图中所示因素外,其他因素均控制在最适范围内。下列分析错误的是(　　)A.图甲中A点的内在限制因素可能是叶绿体中酶的数量或色素的含量B.图乙中D点与C点相比,相同时间内叶肉细胞中C3与C5的生成量都多C.图丙中,随着温度的升高,曲线走势将稳定不变D.图中M点、N点的限制因素是光照强度,P点的限制因素是温度
图丙中,温度影响酶的活性,超过最适温度,曲线走势将下降。
典型例题(2021山东邹城月考)已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃,下图表示30 ℃时光合作用与光照强度的关系。若温度降到25 ℃(原光照强度和二氧化碳含量不变),理论上图中相应点A、B、D的移动方向分别是(　　)A.下移、右移、上移B.下移、左移、下移C.上移、左移、上移D.上移、右移、上移
图中A、B、D三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。由题干可知,当温度从30 ℃降到25 ℃时,细胞呼吸强度降低,A点上移。光合作用强度增强,所以光饱和点(D点)时吸收的CO2增多,D点上移。B点表示光合作用强度=细胞呼吸强度,在25 ℃时细胞呼吸强度降低,光合作用强度增强,在除光照强度外其他条件不变的情况下要使光合作用强度仍然与细胞呼吸强度相等,需降低光照强度,即B点左移。
整合构建光合作用曲线中关键点移动方向的判断CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向:一般有左移、右移之分,其中CO2(或光)补偿点B是曲线与横轴的交点,CO2(或光)饱和点C则是最大光合速率对应的CO2含量(或光照强度),位于横轴上。(1)呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点B应右移;反之,则左移。(2)呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,CO2(或光)补偿点B应右移;反之,则左移。(3)阴生植物与阳生植物相比,CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
知识延伸光补偿点若用图形表示,可归纳为如下几种。四幅图中所有的A点及图乙中的B点均表示光补偿点。
训练突破1.研究人员在相同且适宜的温度条件下分别测定了两个作物品种S1、S2的光饱和点(光饱和点是达到最大光合速率所需的最小光照强度)。当增大环境中CO2含量后,测得S1的光饱和点没有显著改变,S2的光饱和点显著提高。下列叙述错误的是(　　)A.S1的光饱和点不变,可能是原条件下光反应产生的NADPH和ATP不足B.S1的光饱和点不变,可能是原条件下CO2含量未达到饱和C.S2的光饱和点提高,可能是原条件下光反应产生的NADPH和ATP未达到饱和D.S2的光饱和点提高,可能是原条件下CO2含量不足
达到光饱和点时限制光合作用强度的主要环境因素是温度或CO2含量,增加环境中CO2含量后,测得S1的光饱和点没有显著改变,可能的原因是原条件下光反应产生的NADPH和ATP不足,A项正确。S1的光饱和点不变,可能是原条件下CO2含量已经达到饱和,B项错误。增大CO2含量后,暗反应速率提高,需要消耗更多光反应产生的NADPH和ATP,因此增大环境中CO2含量后,S2的光饱和点提高,可能是原条件下光反应产生的NADPH和ATP未达到饱和,C项正确。S2的光饱和点提高,可能是原条件下CO2含量不足,还没有达到CO2饱和点,D项正确。
2.图1~4表示环境因素对植物光合作用的影响。下列有关描述错误的是(　　)A.图1中,若光照强度适当增强,则A点左移,B点右移B.图2中,若CO2的体积分数适当增大,则A点左移,B点右移C.图3中,与B点相比,A点时叶绿体中C3含量相对较多D.图4中,当温度高于25 ℃时,光合作用制造的有机物的量开始减少
图4中“光照下CO2的吸收量”为植物的净光合量(植物有机物积累量),“黑暗中CO2的释放量”为植物的呼吸量,故当温度高于25 ℃时,植物光合作用积累的有机物的量开始减少,而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。
高考真题剖析【例题】 (2018全国Ⅰ卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如右图所示。回答下列问题。(1)当光照强度大于a时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物是　　　　　。 (2)甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是　　　。判断的依据是　    　。 (3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是　　　　　　。 (4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的　　　　　(填“O2”或“CO2”)不足。 
核心素养考查点剖析:本题以植物净光合速率随光照强度的变化曲线为载体,综合考查获取信息及运用所学知识分析曲线图的能力,主要考查了“科学思维”这一核心素养。答案:(1)甲(2)甲　光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙植物大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙植物大(3)乙(4)CO2
解析:(1)根据曲线的走势以及曲线的起点可知,甲植物的细胞呼吸速率大于乙植物。光照强度大于a时,甲植物的净光合速率大于乙植物,所以甲植物的实际光合速率也远大于乙植物,所以甲植物对光能的利用率要高于乙植物。(2)当种植密度过大时,单株获取的光能减少。光照强度降低同等程度的情况下,对甲植物单株的影响要大于乙植物,所以,如果种植密度过大,净光合速率下降幅度较大的是甲植物。(3)无论是光补偿点还是光饱和点,甲植物都高于乙植物,所以乙植物更适合在光照强度较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午12:00气温太高,叶片的大多数气孔关闭,导致外界的CO2不能通过气孔进入叶片,从而导致光合速率明显下降。
典题训练1.(2020浙江卷)将某植物叶片分离得到的叶绿体,分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中,测量其光合速率,结果如右图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是(　　)A.测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率B.若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体,则测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,光合速率偏大C.若该植物较长时间处于遮阴环境,则叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似D.若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中AB段对应的关系相似
测得的植物叶片的光合速率是叶片的总光合速率减去叶片的呼吸速率,而分离得到的叶绿体的光合速率,就是总光合速率,A项正确。破碎叶绿体的叶绿素释放出来后被破坏,导致消耗的二氧化碳减少,测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比,光合速率偏小,B项错误。若该植物较长时间处于遮阴环境,光照不足,光反应减弱,影响暗反应速率,蔗糖合成一直较少,C项错误。若该植物处于开花期,人为摘除花朵,叶片光合作用产生的蔗糖不能运到花瓣,在叶片中积累,光合速率下降,叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似,D项错误。
2.(2018江苏卷)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率。下列假设条件中能使图中结果成立的是(　　)A.横坐标是CO2含量,甲表示较高温度,乙表示较低温度B.横坐标是温度,甲表示较高CO2含量,乙表示较低CO2含量C.横坐标是光波长,甲表示较高温度,乙表示较低温度D.横坐标是光照强度,甲表示较高CO2含量,乙表示较低CO2含量
在一定范围内净光合速率随CO2含量增大而增大,达到一定程度时不再随之变化,温度通过影响酶活性来影响光合作用,在一定范围内净光合速率随温度升高而增大,超过最适温度后随温度升高而下降,A项不符合题意。在一定范围内净光合速率随温度升高而增大,超过最适温度后随温度升高而下降,横坐标不能表示温度,B项不符合题意。色素主要吸收红光和蓝紫光,横坐标不能表示光波长,C项不符合题意。在一定范围内净光合速率随光照强度增大而增大,达到一定程度后不再随之变化;在一定范围内净光合速率随CO2含量增大而增大,达到一定程度后不再随之变化,所以甲可表示较高CO2含量,乙表示较低CO2含量,D项符合题意。
3.各取未转基因的水稻(W)和转Z基因的水稻(T)数株,分组后分别喷施蒸馏水、寡霉素和NaHSO3,24 h后进行干旱胁迫处理(胁迫指对植物生长和发育不利的环境因素),测得未胁迫和胁迫8 h时的光合速率如下图所示。已知寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列叙述正确的是(　　)A.寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体外膜上NADPH的传递B.寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体的基质C.转Z基因提高了光合作用的效率,且增强了寡霉素对光合速率的抑制作用D.喷施NaHSO3促进了光合作用,且减缓了干旱胁迫引起的光合速率的下降
由寡霉素抑制光合作用和细胞呼吸中ATP合成酶的活性可知,寡霉素在细胞呼吸过程中抑制线粒体内膜上NADPH的传递,A项错误。ATP产生于光合作用中的光反应,寡霉素在光合作用过程中的作用部位是叶绿体中的类囊体薄膜,B项错误。由(W+H2O)与(T+H2O)的实验结果可知,转Z基因可提高光合作用的效率;由(W+寡霉素)与(T+寡霉素)的实验结果可知,转Z基因可以减缓寡霉素对光合速率的抑制作用,C项错误。由(W+H2O)(W+寡霉素)与(W+NaHSO3)的实验结果可知,喷施NaHSO3能够促进光合作用,且能减缓干旱胁迫引起的光合速率的下降,D项正确。