适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第14讲光合作用的影响因素及其应用课件新人教版

这是一份适用于新教材2024版高考生物一轮总复习第3单元细胞的代谢第14讲光合作用的影响因素及其应用课件新人教版，共56页。PPT课件主要包含了素养目标，内容索引，强基础·增分策略，提能力·精准突破，练高考·衍生训练，实验流程，注意事项，③应用，②曲线分析，考向探究等内容，欢迎下载使用。
1 强基础·增分策略
一、探究环境因素对光合作用强度的影响1.实验原理
2.实验变量分析(1)自变量的设置:　光照强度　是自变量,通过调整　台灯与烧杯　之间的距离来调节　光照强度　的大小。 (2)因变量是　光合作用强度　,可通过观测　单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用的时间长短　来衡量光合作用的强弱。 
易错辨析(1)延长光照时间能够提高光合作用强度。(　×　)(2)探究光照强度对光合作用强度影响的实验中使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。(　√　)(3)为确保溶液中CO2含量充足,圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。(　√　)(4)实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。(　×　)
二、影响光合作用的因素及应用1.环境因素对光合作用的影响及应用(1)光照强度对光合作用的影响及应用①原理:光照强度影响　光反应阶段中ATP及NADPH　的产生,进而影响暗反应。 
②曲线分析(实线表示阳生植物,虚线表示阴生植物)
③应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。
(2)CO2浓度对光合作用的影响及应用①原理:CO2浓度通过影响　暗反应阶段C3的生成　影响光合作用强度。 ②曲线分析
图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点,而图2中的A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度;两图中的B点和B'点都表示CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
(3)温度对光合作用的影响及应用①原理:温度通过影响　光合酶的活性　影响光合作用强度。 ②曲线分析
(4)水对光合作用的影响及应用①原理:水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,如植物缺水将导致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。
图1表明在农业生产中,可根据作物的需水规律,合理灌溉。图2曲线上E点处光合作用强度暂时降低,是因为温度较高,植物部分气孔关闭,影响了CO2的供应。③应用:预防干旱,合理灌溉。
(5)矿质元素对光合作用的影响及应用①原理:矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分,缺乏矿质元素会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP、磷脂的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等。②曲线分析在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度;但当矿质元素超过一定含量后,土壤溶液的浓度过高,植物会因渗透失水而使光合作用强度下降。③应用:合理施肥、补充土壤中的矿质元素。
2.影响光合作用强度的内部因素及应用(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同),以阴生植物、阳生植物为例,如下图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(3)叶面积指数(光合面积)
旁栏边角(必修1 P106“拓展应用”1)下图是在夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题。 (1)7~10时的光合作用强度不断增强的原因是　　　　　　　　　　。 (2)10~12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是　　　　　　　　。 (3)14~17时的光合作用强度不断下降的原因是　　　　　　　　　。 (4)依据本题提供的信息,提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
提示:(1)光照强度逐渐增大(2)此时温度很高,导致气孔大量关闭,CO2无法进入叶片组织,致使光合作用暗反应受到限制(3)光照强度不断减弱(4)可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式,如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等,提高绿色植物光合作用强度
2 提能力·精准突破
考向1 实验原理和实验过程分析1.(2022海南模拟)如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置,氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是(　　)
A.NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2B.单色光照射时,相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多C.氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量D.拆去滤光片,改变光照强度,并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点答案:C解析:氧气传感器测到的O2量是金鱼藻净光合作用产生的O2量,即总光合作用产生的O2量与细胞呼吸消耗的O2量的差值,C项错误。
考向2 实验结果分析2.(2022长沙模拟)某同学将新鲜金鱼藻置于盛有NaHCO3溶液的烧杯中,改变灯泡与烧杯的距离,测定得到如图所示结果。下列叙述正确的是(　　)A.本实验的目的是探究CO2浓度对光合速率的影响B.15~45 cm之间,气泡产生速率代表净光合速率C.小于60 cm时,限制光合速率的主要因素是CO2浓度D.60 cm时,光线太弱导致光合作用完全停止答案:B解析:本实验改变灯泡与烧杯的距离,改变的是光照强度,所以本实验的目的是探究光照强度对光合速率的影响,当距离小于60 cm时,限制光合速率的主要因素是光照强度,A、C两项错误;在60 cm时,光线太弱,导致光合作用减弱,但光合作用没有完全停止,D项错误。
3.(2022武汉模拟)某生物兴趣小组的同学在20 ℃和相同的光照强度条件下,以菠菜叶为实验材料,用不同浓度的NaHCO3溶液控制CO2浓度,进行了“探究CO2浓度对光合作用影响”的实验,获得如图所示的实验结果(叶圆片大小相同,实验前叶圆片细胞间隙中的气体已抽出;NaHCO3溶液浓度变化对溶液pH的影响忽略不计)。请回答下列问题。
(1)该小组同学在进行上述正式实验前,先将NaHCO3溶液浓度梯度设置为0、1%、2%、3%、4%,每组放入20片叶圆片,其他条件均与上述正式实验相同, 2 min时得到的结果如下表。
该实验是预实验,其目的是　　　　　　　　　　　　　。 4 min后,除蒸馏水组叶圆片未见上浮外,其他组叶圆片均有上浮。NaHCO3溶液在常温下能分解产生CO2,有人认为叶圆片上浮是由CO2气泡附着引起的。为此实验小组另设计了一个对照实验,最好选择上表中浓度为　　　　　　　　的NaHCO3溶液进行对照,将20片叶圆片放到溶液中后进行遮光处理;若结果为　　　　　　　　　　　　　　　　,则说明NaHCO3溶液产生的CO2不足以引起叶圆片的上浮。 
(2)由曲线图可以看出,20 ℃条件下,NaHCO3溶液浓度为　　　　　　　　时最有利于叶圆片进行光合作用,在此浓度下若适当增加光照强度,则4 min时上浮的叶圆片数量可能会　　　　　　　　　　。当NaHCO3溶液浓度大于1%时,上浮的叶圆片数量减少,其原因可能是　　　　　　　　　　　　　。 (3)在进行正式实验时,若要使得到的曲线更光滑,变化趋势更细致,则应进行的操作是　　　　　　　　　　　　　。 
答案:(1)检验实验的科学性和可行性,并确定正式实验时NaHCO3溶液浓度的大致范围　4%　4 min后未见叶圆片上浮　(2)1%　增加　随着NaHCO3溶液浓度升高,部分叶圆片细胞渗透失水过多,光合速率随之下降　(3)缩小NaHCO3溶液浓度梯度,重复实验
解析:(1)预实验是为正式实验探索条件,检验实验的科学性和可行性,并确定正式实验时NaHCO3溶液浓度的大致范围。根据表格数据可知,当NaHCO3溶液为4%时,2 min时上浮叶圆片数量为0,因此选择题表中浓度为4%的NaHCO3溶液进行对照实验,因为遮光处理,植物不进行光合作用,不产生O2。若4 min后未见叶圆片上浮,则说明NaHCO3溶液产生的CO2不足以引起叶圆片的上浮。(2)根据曲线可知,20 ℃条件下,当NaHCO3溶液浓度为1%时,上浮叶圆片数量最多,最有利于叶圆片进行光合作用。在此浓度下若适当增加光照强度,光合作用增强,则4 min时上浮的叶圆片数量可能会增加。当NaHCO3溶液浓度大于1%时,随着NaHCO3溶液浓度升高,部分叶圆片细胞渗透失水过多,光合速率随之下降,因此上浮的叶圆片数量减少。(3)当把NaHCO3溶液浓度梯度缩小,重复实验,可以使得到的曲线更光滑,变化趋势更细致。
拓展提升影响光合作用的实验步骤模型举例
光合作用曲线中的“关键点”移动
注意: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。(3)D点:代表最大光合速率,若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。
(1)A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。(2)B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变)
考向1 内部因素对光合作用的影响1.(2022顺德模拟)如图所示为某植物叶片衰老过程中的生理变化。据图分析,下列叙述错误的是(　　)
A.衰老过程中,光合速率下降的唯一限制因素是叶绿素含量降低B.叶片衰老过程中叶片在不断积累有机物C.落叶可利用少量的叶绿素进行光合作用继续合成有机物D.叶片衰老过程中叶绿体的解体早于线粒体的解体
答案:A解析:在叶片衰老过程中,叶绿素含量先上升后下降,但光合作用速率持续下降,所以应有其他条件影响光合作用,A项错误;如题图所示,叶片衰老过程中,虽然光合速率一直在下降,但是光合速率始终大于呼吸速率,即植物积累有机物,有机物质量持续增加,B项正确;落叶后,叶片的光合速率并没有降为零,说明落叶可利用少量的叶绿素进行光合作用继续合成有机物,C项正确;据题图可知,叶片衰老过程中,叶绿素含量先稍有上升但随后急剧下降,光合速率一直处于下降状态,而呼吸速率基本不变,说明叶绿体结构的解体先于线粒体结构的解体,D项正确。
2.(2022山东模拟)在单位时间里,生产者所固定的全部太阳辐射能量,叫作总初级生产量;总初级生产量扣除生产者自身的呼吸量,剩下的就是净初级生产量。如图表示一个森林生态系统中森林地上部分总初级生产量、净初级生产量的变化情况。图中横坐标表示叶面积指数(单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数),纵坐标表示最大光合量。下列叙述正确的是(　　)A.当叶面积指数达到8时,森林的净初级生产量达到了最大值B.当叶面积指数达到4~6时,对森林进行合理开采利用最合理C.当叶面积指数达到8时,限制a曲线上升的因素是CO2浓度D.最大光合量时的叶面积吸收了大部分的太阳辐射能量
答案:B解析:由图可知,当叶面积指数达到5左右时,森林的净初级生产量达到了最大值,A项错误;当叶面积指数达到4~6时,净初级生产量最大,对森林进行合理开采利用最合理,B项正确;当叶面积指数达到8时,限制a曲线上升的因素是光照强度,C项错误;由于叶面积指数增大,最大光合量时的叶面积吸收了少部分的太阳辐射能量,D项错误。
考向2 借助补偿点和饱和点移动分析,考查科学思维3.红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下,光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图,下列叙述正确的是(　　) A.当光照强度为a时,持续光照一昼夜后人参干重增加B.光照强度大于d时,可能是温度限制了红松P/R值的增大C.若适当增施含镁的肥料,一段时间后人参的a点右移D.光照强度为c时,红松和人参的光合速率有可能不同
答案:D解析:光照强度为a时,人参的光合作用速率与呼吸速率的比值为1,即光合速率等于呼吸速率,净光合等于零,没有有机物的积累,持续光照一昼夜后人参干重不会增加,A项错误;光照强度在d点时红松P/R值达到最大,此后随着光照强度的增加,光合速率也不再增加,即在d点之后,限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度,不是温度,因为图示曲线是在最适温度条件下获得的,B项错误;适当增施含镁的肥料,可以增加人参叶肉细胞中叶绿素的含量,进而促进光反应以提高光合速率,在较低的光照强度下就可达到与呼吸速率相等的状态,即一段时间后人参的a点左移,C项错误;光照强度为c时,红松和人参的P/R值相等,由于红松是阳生植物,而人参为阴生植物,二者的呼吸速率有差别,因此判断二者的光合速率有可能不同,D项正确。
考向3 多因子变量对光合作用的影响4.如图是科研小组在探究环境因素对某植物完整幼苗光合作用影响时所得的实验结果。下列说法正确的是(　　)
A.环境中CO2浓度为A点时,叶肉细胞中产生ATP的细胞器只有线粒体B.环境中的CO2浓度为N点时,叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率C.限制BC段光合作用的主要环境因素是光照强度和CO2浓度D.在相同的CO2浓度下,D点有机物的积累速率大于C点
答案:D解析:环境中CO2浓度为A点时,CO2浓度为0,但光照强度不为0,光合作用光反应仍能进行,光反应可以产生ATP,所以叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体,A项错误;环境中的CO2浓度为N点时,植物对于外界环境CO2的吸收量为0,说明此时植物的细胞呼吸强度等于光合作用强度,但所有植物细胞都进行细胞呼吸产生CO2,而只有植物的叶肉细胞能够固定CO2进行光合作用,因此,对于叶肉细胞,此时光合速率大于呼吸速率,B项错误;由图可知,BC段此时随CO2浓度增加,但植物对于外界环境CO2的吸收量并没有增加,即光合速率没有提高,故限制BC段光合作用的主要环境因素是光照强度,C项错误;据图分析,在相同的CO2浓度下,D点的光照强度大于C点,此时D点的光合速率大于C点,而两者呼吸速率相同,所以D点有机物的积累量大于C点,D项正确。
5.为研究环境因素对某植株光合作用的影响,进行了相关实验结果如下图所示。据图分析,下列叙述正确的是(　　)
A.轻度遮阴、CO2浓度0.03%条件下,该植株的CO2固定速率随温度升高而减小B.本实验中该植株光合作用最适的一组是“全光照、CO2浓度1%、30 ℃”C.轻度遮阴、CO2浓度0.03%、20 ℃条件下该植株叶肉细胞CO2吸收速率等于0D.全光照、20℃条件下该植株在CO2浓度为1%时较浓度为0.03%时产生C3的速率大
答案:D解析:在CO2浓度为0.03%、轻度遮阴条件下,在一定范围内植株的CO2固定速率随温度升高而减小,但超过一定范围后随着温度的升高而增大,A项错误;曲线纵轴的CO2吸收速率表示净光合速率,而CO2固定速率表示总光合速率,与黑暗条件下的曲线对比,全光照、CO2浓度为1%和35 ℃时,总光合速率最大,B项错误;轻度遮阴、CO2浓度0.03%、20 ℃条件下,该植株的净光合速率为0,但由于植株中存在不能进行光合作用的非绿色细胞,因此叶肉细胞的净光合速率大于0,即叶肉细胞的CO2吸收速率大于0,C项错误。
拓展提升多因子变量对光合速率的影响
3 练高考·衍生训练
角度1 影响光合作用的因素1.(2022湖南高考改编)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因不可能是(　　)A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C.类囊体膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降答案:B
解析:夏季,10时左右某植物光合作用强度达到峰值,12时左右由于温度过高,光合作用强度明显减弱,这时叶片的蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少,导致有机物积累减少,A项正确;12时左右温度较高,无论是光合酶还是呼吸酶,活性均受影响,光合作用固定的CO2量仍大于细胞呼吸释放的CO2量,B项错误;类囊体膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低,C项正确;由于光照过强,光反应产物NADPH和ATP积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力下降,D项正确。
2.(2021北京高考)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是(　　) A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能D.HT植株表现出对高温环境的适应性答案:B
解析:由图可知,CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值接近,A项不符合题意;CO2吸收速率代表净光合速率,而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。由图可知35 ℃时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较,B项符合题意;由图可知,50 ℃时HT植株的净光合速率大于零,说明能积累有机物,而CT植株的净光合速率不大于零,说明不能积累有机物,C项不符合题意;由图可知,在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零,能积累有机物进行生长发育,体现了HT植株对高温环境较适应,D项不符合题意。
角度衍生(1)[2021福建高考]“茂林之下无丰草,大块之间无美苗”可体现光照对植物生长的影响。(　√　)(2)[2021湖南高考]合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度。(　√　)(3)在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降。(　√　)
角度2 影响光合作用的因素的实验设计与分析3.(2022山东高考)强光条件下,植物吸收的光能若超过光合作用的利用量,过剩的光能可导致植物光合作用强度下降,出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制,将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理,如表所示,其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射,实验结果如图所示。
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收,分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时,随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是　　　　　　。 (2)强光照射后短时间内,苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加,但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加,可能的原因有　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　(答出2种原因即可);氧气的产生速率继续增加的原因是　　　　　　　　　　　。 (3)据图分析,与甲组相比,乙组加入BR后光抑制　　　　(填“增强”或“减弱”);乙组与丙组相比,说明BR可能通过　　　　　　　　　发挥作用。 
答案:(1)蓝紫色　(2)NADPH、ATP等的浓度不再增加　CO2的浓度有限(或其他合理答案,两空答案顺序可颠倒)　光能的吸收速率继续增加,使水的光解速率继续增加　(3)减弱　 促进光反应关键蛋白的合成