新教材高考生物一轮复习第3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

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探究不同环境因素对光合作用的影响。
1.利用坐标曲线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.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.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。
4.(2022湖南卷,不定项选择题)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.叶绿体内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
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,光合固定的CO2量仍大于呼吸释放的CO2量,B项错误。叶绿体内膜上没有光合色素,C项错误。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。
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,叶绿体基质中消耗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,叶片气孔关闭,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
题图丙中,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CO2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
题图中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
题图4中“光照下CO2吸收量”为植物的净光合量(植物有机物积累量),“黑暗中CO2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】 (2023浙江卷)植物工厂是一种新兴的农业生产模式,可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示,不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下:CK组(白光)、A组(红光∶蓝光=1∶2)、B组(红光∶蓝光=3∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1),每组输出的功率相同。
回答下列问题。(1)光为生菜的光合作用提供　　　　　　　　,又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求,若营养液中的离子浓度过高,根细胞会因　　　　　　　作用失水造成生菜萎蔫。 (2)由图乙可知,A、B、C组的干重都比CK组高,原因是  　。 由图甲、图乙可知,选用红、蓝光配比为　　　　　　,最有利于生菜产量的提高,原因是　  　。 (3)进一步探究在不同温度条件下,增施CO2对生菜光合速率的影响,结果如图丙所示。由图可知,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳,判断依据是  　。 植物工厂利用秸秆发酵生产沼气,冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度,还可以　　　　　　　　　　,使光合速率进一步提高,从农业生态工程角度分析,优点还有　  　。 
核心素养考查点剖析:本题综合考查光合作用的原理及影响因素,较好地考查了“生命观念、科学思维、科学探究”等学科素养。答案:(1)能量　渗透(2)与CK组相比,A、B、C组使用的是不同配比的红光和蓝光,不同程度地增加了生菜体内的叶绿素和氮含量,促进了植物对光能的吸收和利用,光合作用速率增大,植物干重增加　3∶2　B组植物叶绿素和氮含量比A组、C组高,植物的光合速率大,积累的有机物多(3)在25 ℃时,提高CO2浓度光合速率增加幅度最大　适当升高温度　可减少环境污染,实现能量多级利用和物质循环再生
解析:(2)由题图甲可知,与CK组相比,A、B、C组使用的是不同配比的红光和蓝光,不同程度地增加了生菜体内的叶绿素和氮含量,促进了植物对光能的吸收和利用,植物光合速率增大,干重增加。由题图乙可知,红光∶蓝光=3∶2时,最有利于生菜产量的提高。原因是B组植物叶绿素和氮含量比A组、C组高,植物的光合速率大,积累的有机物多。(3)由题图丙可知,在25 ℃时,提高CO2浓度光合速率增加幅度最大,因此,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气,冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度,还可以适当升高温度,使与光合作用有关的酶活性升高,从而使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析,优点还有可减少环境污染,实现能量多级利用和物质循环再生等。
典题训练1.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[H]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
由题意“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[H]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。
2.(2022山东卷)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