人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用第3课时学案

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用第3课时学案
第3课时　光合作用原理的应用1．光合作用强度(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)表示方法单位时间内光合作用eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(制造有机物的量,固定CO2的量,产生O2的量))2．影响光合作用的因素(1)光合作用的原料——水、CO2。影响CO2供应的因素：环境中CO2浓度和叶片气孔开闭情况等。(2)动力——光能。影响能量供应的因素：光照强度、光的波长等。(3)场所——叶绿体。影响叶绿体的形成和结构的因素：无机营养和病虫害。(4)酶：影响酶活性的因素，如温度。3．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。(2)实例：硝化细菌能利用NH3氧化释放的化学能将CO2和H2O合成糖类，供自身利用。判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度和光照强度等外界因素。 (　　)2．光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。 (　　)3．温度对光合作用强度的影响主要是影响酶的活性。 (　　)4．真正光合速率常用单位面积、单位时间O2产生量，CO2固定量或有机物产生量表示。 (　　)提示：1．√　2．√　3．√　4．√　光合作用的影响因素及在生产实践中的应用1．光照强度(1)原理：主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生，进而影响暗反应阶段。(2)曲线分析(3)应用：①阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。②注意间作套种时农作物的种类搭配。2．CO2浓度(1)原理：CO2浓度通过影响暗反应阶段，制约C3的生成进而影响光合作用强度。(2)曲线(3)应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。3．温度(1)原理：通过影响酶活性进而影响光合作用。(2)曲线：①AB段：随着温度升高，光合作用强度增强。②B点：光合作用最适温度下的光合作用强度。③BC段：随着温度升高，光合作用强度减弱。④温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。(3)应用：温室栽培时白天适当提高温度，夜间适当降低温度。4．水及无机营养对光合作用的影响(1)原理①N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。②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CO2进入植物体。(2)应用①合理施肥；②预防干旱，合理灌溉。5．多因子变量对光合作用的影响(1)曲线分析P点：限制光合速率的因素主要应为横坐标所表示的因子，随着此因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的因子，限制因素主要为各曲线所表示的因子。(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，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浓度以提高光合速率。影响光合作用的因素除了环境因素还有内因(1)与植物自身的遗传特性有关。(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。1．如表是某科研小组研究光合作用强度时所得到的部分结果，请结合图1和图2，判断相关分析正确的是(　　)图1　　　　　　　　图2A．若改变的条件为温度，且P>K，则M>NB．若改变的条件为温度，且M>N，则P>KC．若改变的条件为CO2浓度，且M>N，则P>KD．若改变的条件为CO2浓度，且P>K，则M>ND　[据图可知，当温度超过最适温度时，随温度增大，酶的活性减弱，导致光合作用强度减弱，故若改变的条件为温度，且P>K，则M>N或MN，P>K或PN处于CO2浓度饱和点之后时，则光合作用强度不变即P＝K，当M>N处于CO2浓度饱和点之前时，则光合作用强度随CO2浓度增大而增强，即P>K，C错误；据C项分析，若改变的条件为CO2浓度，且P>K，则说明一定是在CO2浓度饱和点之前提高了CO2浓度，即M>N，D正确。]2．某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。(2)CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是___________________________。(3)当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________(填“大于”“等于”或“小于”)光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑______这一因素的影响，并采取相应措施。[解析]　(1)根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下(曲线A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。(2)由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的NADPH和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。(3)当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2量。(4)据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。[答案]　(1)0　A、B和C　(2)光强　(3)大于　(4)光强影响光合作用主要因素的判断光合速率主要受光照强度和环境CO2浓度的影响。当实验自变量为光照强度时，在光饱和点以前，影响光合速率的主要环境因素是光照强度；当光照强度大于光饱和点时，影响光合速率的主要环境因素是CO2浓度。当实验自变量为CO2浓度时，CO2浓度小于CO2饱和点时，影响光合速率的主要环境因素为CO2浓度；当CO2浓度高于CO2饱和点时，影响光合速率的主要环境因素是光照强度。　植物的光补偿点和饱和点移动问题1．细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。2．补偿点(B点)的移动(1)细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(2)细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。3．饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。3．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图表示该植物在25 ℃时光合强度与光照强度的关系。若将温度提高到30 ℃的条件下(其他条件不变)，从理论上讲，图中相应点的移动应该是(　　)A．a点上移，b点左移，m点上移B．a点不移，b点左移，m点不移C．a点下移，b点右移，m点下移D．a点下移，b点不移，m点上移C　[温度由25 ℃升高到30 ℃，对于呼吸作用而言，达到最适温度，呼吸速率增大；对于光合作用而言，超过最适温度，光合速率下降。因此，a点因呼吸作用加强而往下移。b点为光补偿点，一方面呼吸作用加强，需较强的光照强度才能产生与呼吸作用消耗量相当的有机物，另一方面光合速率下降，产生有机物的速率也下降，也需较强的光照强度才能产生与原来等量的有机物，所以b点右移；因温度超过光合作用最适温度，酶活性下降，光合作用强度降低，m点下移，故选C。]4．图甲中试管A与试管B敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气产生量的影响，试管A的结果如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　)甲　　　　　　　　乙A．Q点的O2净释放量为零，是因为此点光合作用强度为零B．P点为负值的原因是细胞呼吸消耗氧气；适当降低温度，P点将下降C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移C　[Q点时净光合速率为0，光合作用强度不为0，A错误；P点对应的数值的绝对值代表呼吸速率，若适当降低温度，呼吸速率可能上升或下降，则P点会下移或上移，B错误；装置B中缺镁影响叶绿素的合成，小球藻光合速率低，Q点应右移，C正确；CO2浓度降低，光合速率下降，R点应向左下移动，D错误。]光补偿点和光饱和点移动的规律蝴蝶兰是一种深受人们喜爱的观赏花卉，原生长于热带雨林地区。夜晚蝴蝶兰叶片吸收CO2并将其转化为苹果酸储存起来；白天，苹果酸在酶的催化下分解生成CO2用于光合作用。通过材料分析知，蝴蝶兰原生长在热带雨林地区，由此知其白天气孔易关闭，因此可形成科学思维的学科思想。(1)蝴蝶兰适于在热带高温环境中生长，其光合作用所利用的CO2的来源有哪些？(科学思维)提示：苹果酸分解和细胞呼吸。(2)为了研究增施CO2对蝴蝶兰生长与开花的影响，可以通过哪些方面进行检测？(科学思维)提示：用植株叶面积或株高或植株重量来表示生长状况；开花时间早晚、开花的数量、开花的时间长短可作为开花情况的指标。[课堂小结]1．利用温室大棚栽培蔬菜、瓜果等农作物已成为现代农业的基本模式。下列是温室大棚栽培经常采取的措施，其中不是通过增强光合作用速率实现的是(　　)A．给农作物增施氮肥B．大棚栽培的农作物通过增施农家肥料补充CO2C．给农作物补充适宜强度的人工光照D．夜间适当降低农作物的环境温度D　[给农作物增施氮肥能增强光合作用速率；大棚栽培的农作物通过增施农家肥料补充CO2，为光合作用提供原料，从而增强了光合作用速率；给农作物补充适宜强度的人工光照也是通过增强光合作用速率来实现增产的；夜间适当降低农作物的环境温度，导致酶活性降低，从而减少细胞呼吸对有机物的消耗，最终达到增产的目的，可见该措施是通过减弱细胞呼吸速率而实现增产的。]2．下图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合速率的影响。下列有关叙述错误的是(　　)A．曲线中a点转向b点时，叶绿体中C3浓度降低B．曲线中d点转向b点时，叶绿体中C5浓度升高C．ab段影响光合速率的主要因素是光照强度D．bc段影响光合速率的限制性因素可能是温度等其他条件B　[a点转向b点时，光反应增强能提供更多的NADPH和ATP用于C3的还原，故C3浓度会下降；d点转向b点时CO2浓度增加，会有更多的C5用于CO2的固定，故C5浓度会下降；ab段表示随光照强度的增大，光合速率增加，故光照是影响光合速率的主要因素；bc段光照强度已经饱和，温度等成为光合速率的影响因素。]3．用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离体叶绿体，进行如下图所示的实验，下列叙述不正确的是(　　)A．离体的叶绿体中能合成糖类B．碳酸氢钠所起的作用是提供二氧化碳C．烧杯中的液体改为氢氧化钠会导致该实验无糖类产生D．灯与锥形瓶之间的距离不影响光合作用的强度D　[灯与锥形瓶之间的距离表示不同的光照强度，光照强度影响光合作用的强度。]4．如图表示某植物的一个叶肉细胞及其相关生理过程示意图，下列说法中不正确的是(　　)A．图中的叶肉细胞呼吸释放的CO2量大于光合作用固定的CO2量B．M中NADPH的运动方向是从叶绿体的类囊体到叶绿体的基质C．M、N都能产生ATPD．真核细胞中都含有M、N，原核细胞中都不含M、ND　[M是叶绿体，N是线粒体，蛔虫细胞中不含线粒体，根尖细胞不含叶绿体。]5．为提高甜椒产量，科研人员对温室栽培甜椒的光合作用特性进行了研究。请回答问题：(1)温室内易形成弱光环境。弱光下，光反应阶段产生的ATP和________较少，影响暗(碳)反应阶段中________的还原，使糖类等有机物的合成减少。必要时，可根据光合作用的特性进行人工补光。(2)科研人员选择6月晴朗的一天，测定甜椒植株上部、中部和下部叶片的光合速率，结果如图。①据图可知，各部分叶片在________时光合速率均达到最大值，________部叶片的光合速率最高。②光合速率差异可能与不同部位叶片光合色素含量有关。为比较光合色素含量的差异，先称取________，再分别加入等量的________和少量的二氧化硅、碳酸钙等研磨、过滤，获得色素提取液，测定光合色素含量。③在大田种植的条件下，甜椒有明显的“光合午休”现象，这是由于中午部分气孔关闭，进入叶片内的________量减少，光合速率下降。由于人工调节了温室内的____________等条件，温室种植的甜椒很少出现“光合午休”现象，从而实现增产效果。[解析]　(1)弱光下，光反应减弱，此阶段产生的ATP和NADPH减少，影响暗(碳)反应阶段C3的还原过程，使得糖类等有机物的合成减少。(2)①据图分析可知，10：00时，各部位的叶片的光合速率均达到最大值，原因是10：00左右光照较强，上部叶片采光较好，光合速率最高。②比较不同部位叶片光合色素含量需要先称取等量的上部、中部和下部叶片，用无水乙醇作为溶剂进行提取。③大田种植的条件下，中午光照较强，温度较高，植物为避免水分过度散失，部分气孔关闭，导致进入叶片内的二氧化碳量减少，光合速率下降。人工调节温室内的温度和光照等条件，可以减少光合午休现象，实现增产效果。[答案]　(1)NADPH　C3　(2)①10：00　上　②上部、中部和下部叶片　无水乙醇　③CO2　温度和光照课标内容要求核心素养对接实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。1．科学思维——模型构建：理解影响光合作用的各种因素并构建模型。2．科学探究——根据实验目的，设计实验探究光合作用的影响因素，会分析相关的实验装置。3．社会责任——能够根据光合作用原理指导生产实践。A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，CO2释放量表示细胞呼吸速率AB段开始进行光合作用，随光照强度增加，光合作用速率逐渐增加，但光合作用速率小于细胞呼吸速率B点光合作用速率等于细胞呼吸速率，此时光照强度为光的补偿点BC段光合作用速率大于细胞呼吸速率，随光照强度增加，光合作用速率逐渐增加C点光照强度增加，光合作用速率基本不变，此时的光照强度(C′)为光的饱和点C点以后此阶段限制光合作用速率的环境因素为温度、CO2浓度等关键点ACO2的补偿点：光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度A′进行光合作用所需的最低CO2浓度B和B′CO2饱和点走势分析图1和图2一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增大而增强，但当CO2达到一定的浓度时，光合作用强度不再增强改变的条件MN测定的光合作用强度PK知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵1．光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物中NADPH与ATP的数量会影响暗反应速率，这是最主要的因素。2．温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。3．CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2的浓度直接影响暗反应速率。4．水分：水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合速率下降。5．无机营养：Mg是叶绿素的组成成分，P是ATP分子的组成成分。