高中生物（新人教版必修1）教案：5.4《能量之源——光和光合作用》第4课时

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【考纲】1.叶绿体色素的提取和分离 b 2.光合作用以及对它的认识过程 C 3.影响光合作用速率的环境因素 C 3.在两个相同密闭、透明玻璃室内各放置一盆相似的甲、乙两种植物幼苗，在充足的水分、光照和适宜的温度等条件下，用红外线测量仪定时测量玻璃内的CO2含量，结果如下表(假设实验期间光照、水分和温度等条件恒定不变)。下列有关分析，错误的是 A.0-25min，甲和乙光合作用强度都逐渐减少 B.0-25min，CO2含量逐渐降低是有氧呼吸减弱的结果C.0-25min，影响光合速率的主要因素是CO2含量 D.表中数据说明，乙比甲固定CO2的能力更强4.下图表示的是光照强度与光合作用强度之间关系的曲线，该曲线是通过实测一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况。能代表细胞中发生的情况与曲线中AB段（不包括A、B两点）相符的一项是5.在下列四项中，A、B为不同材料叶绿体中色素的层析结果(示意图)，C、D为不同条件下水稻光合作用强度的变化曲线，其中正确的是6.科学家研究C02浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图所示。请据图判断下列叙述不正确的是A.光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是C02浓度不同 B.光照强度为b时，造成曲线I和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同 C.光照强度为a～b，曲线I、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高 D.光照强度为a～c，曲线I、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高7.如图表示植物细胞内的代谢过程，下列叙述不正确的是 A. X、Y物质分别代表三碳化合物和丙酮酸B. ①④过程可以产生H］，②过程需要消耗H］C. ①过程发生在线粒体基质中，②过程发生在叶绿体基质中 D. ①②③④四个过程中既没有消耗氧气，也没有产生氧气8.某同学利用如图的装置研究CO2和光照强度对大豆幼苗光合作用的综合影响。实验时，用生长发育状况良好且叶片表面积一致的大豆幼苗在室温为25℃时进行；通过缓冲溶液调节密闭空间中CO2的浓度，使其保持符合实验要求的相对恒定；通过调节白炽灯的亮度而改变实验的光照强度。实验进行1 h后，精确测量各组实验装置的液滴移动数值并记录于下表中。分析图表回答下列问题： (6)为了防止小室内气体的物理性膨胀或收缩所造成的误差，必须要设置对照组，并对实验结果进行矫正。对照组密闭空间内应放置 。8．（1）二氧化碳浓度 （2）光照强度800lux,CO2浓度0.05% （3）暗反应 （4）1000 （6）同样大小的死大豆幼苗、缓冲液 （5）用生长发育情况良好且叶片表面积相同的大豆幼苗植株分别放在题图所示的且已经分别是10、20、30、40、50℃的恒温装置中，将装置中释放CO2的缓冲液改为吸收CO2的氢氧化钠溶液，将装置置于黑暗中，在各自的恒温条件下进行实验。1h后精确测量各组装置中液滴移动数值并记录于表中。【教学后记】 【教学过程】（九）光合作用和呼吸作用的关系1.光合作用与呼吸作用的区别和联系光合作用呼吸作用物质变化无机物→有机物有机物→无机物代谢类型合成作用（同化作用）分解作用（异化作用）能量变化光能→化学能稳定的化学能→活跃的化学能+ 热能实质合成有机物（同化作用)，储存能量分解有机物(异化作用），释放能量，产生ATP场所叶绿体、光合细菌活细胞（主要是线粒体）条件只在光下进行有光、无光都进行联系①光合作用为细胞呼吸提供物质和能量基础，细胞呼吸为光合作用提供原料②光合作用> 呼吸作用，植物就积累物质和能量，表现为生长。③光合作用释放出O2后，促进生物由无氧呼吸→有氧呼吸④共同维持自然界的碳循环光能→ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能→ 热能 ATP中活跃的化学能→各项生命活动2.和ATP的来源、去路的比较来源去路光合作用光反应中水的光解（叶绿体基粒）用于暗反应中C3的还原（基质），形成有机物（CH2O)有氧呼吸葡萄糖的分解 （细胞质基质）丙酮酸和水的分解 （线粒体）第三阶段与O2结合生成水，同时释放大量能量（线粒体）ATP光合作用太阳光能 （叶绿体基粒）只用于暗反应中C3的还原（基质）有氧呼吸葡萄糖分解释放的化学能（细胞质基质、线粒体）用于除光合作用外的各项生命活动注意：①光反应中（还原型辅酶II：NADPH)产生的和细胞呼吸(还原型辅酶I:NADH）产生的并不是同一种物质。还原氢只能写成或NADH、NADPH②细胞呼吸是ATP分子高能磷酸键中能量的主要来源。3.植物呼吸作用与光合作用强度关系（1）光合作用速率：通常以一定时间内CO2等原料的消耗量或O2、（CH2O)等产物的生成量来表示。①净光合速率：用有光条件下实验装置中O2增加量、CO2减少量或有机物增加量来表示。②真正光合速率：常用O2产生量、CO2固定量、有机物的产生量(制造量）来表示，真正（实际）光速率=净光合速率 + 呼吸速率说明：在有光的条件下，光合作用和呼吸作用同时进行，测得的数据为净光合速率。③表观光合速率的测定方法：A.NaHCO3溶液（CO2缓冲液）作用：保证容器内CO2浓度的恒定，满足绿色植物光合作用的需求。B.植物净光合速率指标:单位时间内液滴右移的体积即光合速率 。C.条件：整个装置必须在光下例：光合作用与细胞呼吸是植物体内两种重要的代谢过程。提高光合速率对于解决世界上的粮食问题具有重要的意义，科学家通过对有关酶及相关基因的研究，在野生植物体内找到了影响光合速率的主要基因并进行了相关实验，得到了某种转基因作物。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题，设计了如下装置。请你分析并回答下列有关问题。（1）用此装置测量植物的真正的光合作用速率，可以用_细胞呼吸消耗的氧气量+释放的氧气量_来表示。（2）第一步：测定植物的细胞呼吸强度，方法步骤：①甲装置的D中放入_ NaOH溶掖_，乙装置的D中放入_等量的NaOH溶液_；②将装置甲、乙的玻璃钟罩_遮光处理_，放在温度等相同的环境中；③30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。（3）第二步：测定植物的净光合作用强度，方法步骤是：①_甲、乙两装置的D中都放入NaOH溶液，装置乙作对照组_ ；② 将装置甲、乙放在光照充足、温度等相同的环境中_ ；③_观察、记录红墨水滴移动情况_ 。 实验数据：实验操作30分钟后，记录甲装置红墨水滴移动情况：实验装置实验30分钟后红墨水滴移动情况测定植物呼吸速率甲装置 左 （填左移或右移）1.5厘米乙装置右移0.5厘米测定植物净光合速率甲装置 右 （填左移或右移）4.5厘米乙装置右移0.5厘米（5）假设红墨水滴每移动1 cm，植物体内的葡萄糖增加或减少1 g。那么该植物的细胞呼吸速率（分解葡萄糖速率）是_4_g／h。白天光照15小时，一昼夜葡萄糖的积累量是_84_g。（不考虑昼夜温差影响）（2）呼吸速率：将植物置于黑暗中，可用黑暗实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。说明：绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的例：探究酵母菌呼吸方式类型（底物为葡萄糖）归纳：A.装置1液滴左移，2不动，只进行有氧呼吸；说明：单位时间内有色液滴左移的体积即为有氧呼吸速率。B.装置1不动，2液滴右移，只进行无氧呼吸；C.装置1左移，2右移，同时进行有眼呼吸和无氧呼吸 ；D.装置1、2液滴均不动，说明既不进行有氧呼吸，也不进行无氧呼吸，酵母菌可能死亡说明：①此图也可用来探究萌发种子的呼吸类型，但种子要消毒处理，原因：防止微生物的呼吸作用对实验的干扰； 若实验对象为绿色植物，则需在黑暗条件下进行。 ②为使试验结果精确，排除实验误差还应设置装置三，以校正环境因素中的无关变量对实验的干扰：将装置1或2中萌发酵母菌培养液换成等量的煮沸杀死的酵母菌培养液。③进行结果和结论的描述时应“先结果后结论”，而不是先结论后结果（3）二者联系I.细胞图：A.黑暗状况时：植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用，叶片从外界吸收O2，释放CO2，如图甲。B.弱光情况下：同时进行光合作用和呼吸作用①细胞呼吸速率 ﹥ 光合作用速率，叶绿体产生的全部O2供给线粒体利用；线粒体产生的CO2除供给叶绿体利用外，其余释放到叶片外，如图乙。②中性光照：细胞呼吸速率 = 光合作用速率，叶绿体产生的O2供给线粒体进行细胞呼吸；线粒体产生的CO2供给叶绿体进行光合作用，叶片与外界不进行气体交换，如图丙。C.较强光照时：同时进行光合作用和呼吸作用光合作用速率 ﹥ 细胞呼吸速率，叶绿体产生的O2除供给线粒体利用外，多于的释放到叶片外；叶绿体需要的CO2来源处线粒体产生CO2外，其余从外界吸收，如图丁。注意：一昼夜有机物的积累量（用CO2量表示）=白天从外界吸收的CO2量-晚上呼吸释放的CO2量II.曲线图：A.光照强度为0时，此时只进行呼吸作用，释放的CO2量表示此时的呼吸强度，也可测定实验容器内O2减少量或有机物减少量。(数值为呼吸速率)B.①当光照强度在(O-光补偿点）之间时，随光照强度增加，光合速率逐渐增强，但光合速率呼吸速率， 测得的容器中的CO2吸收量（O2增加量、有机物的有机物的增加量）代表净光合速率（或表观光合速率），而植物真正（实际、总）光合速率=净光合速率+呼吸速率光合作用氧气产生量=氧气释放量+细胞呼吸耗氧量光合作用CO2固定量=CO2吸收量+细胞呼吸CO2释放量光合作用有机物产生量=有机物积累量（增重部分）+细胞呼吸有机物消耗量注意：表观光合速率常用O2释放量、CO2吸收量、有机物积累量等来表示。真正光合速率常用O2产生量、CO2固定量、有机物的产生量(制造量）来表示。例:将一新鲜叶片放在特殊的装置内，给予不同强度的光照（其他条件保持不变），测得氧气释放速率如下表所示：下列对该数据的分析，错误的是光照强度（klx）0 2468101214O2(uL/cm2叶面.min)-0.200.20.40.81.21.21.2A.该叶片呼吸作用吸收O2的速率是0.2 uL/cm2叶面．min B.当光照强度为２klx 时，光合作用释放O2与呼吸作用吸收O2的速率基本相等C.当光照强度为８klx 时，光合作用产生O2的速率为0.8uL/cm2叶面·MinD.当光照强度超过10 klx,光合作用速率不再提高.④表观光合速率和真正光合速率的判定方法：a.若为坐标曲线形式，当光照强度为零时，CO吸收值为0，则为真正光合速率；若是负值则为表观光合速率。b.若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净(表观)光合速率。C.一定时间内CO2固定量、O2产生量、有机物的产生量(制造量）一般为真正光合速率， 一定时间内CO2吸收量、O2释放量、 有机物积累量一般为表观光合速率。例.下图甲表示春季晴天某密闭大棚内一昼夜CO2浓度的变化，图乙为棚内植物不同时间吸收CO2的速率，假若一昼夜6时日出，18时日落。请据图回答下列问题：（假设无光照时，环境温度保持不变）（1）植物细胞内与大棚内CO2浓度变化有关的两种细胞器是_线粒体_和_叶绿体_（2）一昼夜中CO2浓度最高和最低的时间点分别是a时和b时，此时间点的含义是________________________________________________________（3）一昼夜中植物进行光合作用的时间段是_______；积累有机物最多的时间点是____（4）在植株正常生长情况下，理论上你认为甲图中的A点CO2的浓度应____D点（填等于、大于或小于）（5）若10时的气温与夜间相同，则棚内植物在10时的光照下，1h光合作用利用的CO2量为＿＿＿。（6）假设一昼夜12时光照最强，请在乙图中补画出12时至24时的CO2吸收速率曲线。（3）光照强度在光补偿点以上，植物才能正常生长。阴生植物的光补偿点和光饱和点比阳生植物低。（画图）（4）光（CO2)补偿点的移动规律若改变某一因素（如光照、CO2浓度），使光合作用增强（降低），而呼吸作用不受影响，则光(CO2)补偿点左移（右移），反之，右移；若改变某一因素（如温度）使呼吸速率增大（减小），而光合作用不受影响，则光(CO2)补偿点应右移（左移）反之，左移。例.将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室 CO2浓度，在适宜光照强度下测定叶片光合作用的强度（以 CO2吸收速率表示），测定结果如下图。叙述正确的是A.如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移 B.如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C.如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移 D.如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移光合速率、光能利用率与光合作用效率①光合速率：光合作用的指标，通常以每小时每平方分米叶面积吸收CO2毫克数表示。②光能利用率：指植物光合作用所积累的有机物所含能量占照射在同一地面上的日光能量的比率。提高的途径有延长光合时间、增加光合面积，提高光合作用效率。③光合作用效率：植物通过光合作用制造有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值，提高的途径有光照强弱的控制、CO2的供应，必须矿质元素的供应。【二次备课】组别适宜温度（℃）液滴左移（mm）110220330440550