2021版浙江新高考选考生物一轮复习教师用书:第9讲 光合作用与细胞呼吸的异同及环境因素对光合速率的影响 .doc
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1、第9讲光合作用与细胞呼吸的异同及环境因素对光合速率的影响 知识内容考试要求知识内容考试要求1环境因素对光合速率的影响c3.活动:探究环境因素对光合作用的影响c2光合作用与细胞呼吸的异同b光合作用与细胞呼吸的异同1光合作用与细胞呼吸的区别项目光合作用细胞呼吸范围植物的绿色细胞;少数原核生物所有活细胞场所植物细胞的叶绿体蓝细菌的质膜细胞溶胶和线粒体好氧细菌的质膜物质转化无机物(CO2和H2O)转化为有机物分解有机物产生CO2和H2O或其他小分子能量变化光能ATP和NADPH中活跃的化学能有机物中稳定的化学能有机物中稳定的化学能ATP中活跃的化学能热能实质合成有机物,贮存能量分解有机物,释放能量代谢
2、类型同化作用(或合成作用)异化作用(或分解作用)2.光合作用与需氧呼吸的联系(1)物质方面:C:CO2C6H12O6C3H4O3CO2。O:H2OO2H2O。H:H2ONADPHC6H12O6NADHH2O。(2)能量方面:光能ATP中活跃的化学能C6H12O6中稳定的化学能NADPH、NADH与ATP来源、去路的比较来源去路NADPH光合作用光反应中水的光解作为碳反应阶段的还原剂,用于还原三碳酸NADH需氧呼吸、厌氧呼吸需氧呼吸第一阶段、第二阶段及厌氧呼吸第一阶段产生需氧呼吸用于第三阶段还原氧气产生水,同时释放大量能量;厌氧呼吸用于第二阶段还原丙酮酸生成相应产物ATP光合作用在光反应阶段合成
3、ATP,其合成所需能量来自色素吸收转化的太阳能用于碳反应阶段三碳酸还原,其中活跃的化学能最终以稳定的化学能形式贮存在有机物中需氧呼吸、厌氧呼吸需氧呼吸第一、二、三阶段均产生,其中第三阶段产生最多,其中的能量来自有机物的分解;厌氧呼吸第一阶段产生分解释放的能量直接用于各项生命活动题组冲关1(2020浙江杭四中高三月考)下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图。下列叙述正确的是()A过程只在线粒体中进行,过程只在叶绿体中进行B过程产生的能量全部贮存在ATP中C过程产生的C6H12O6中的氧全部来自H2OD过程和中均能产生还原氢,二者还原的物质不同解析:选D。分析示意图,过程应为需氧呼吸,它发生的场所是
4、细胞溶胶和线粒体,过程应为光合作用,它发生的场所是真核细胞的叶绿体、原核细胞的光合膜,A错误;过程产生的能量一部分贮存在ATP中,还有一部分以热能的形式散失,B错误;过程产生的C6H12O6中的氧全部来自CO2,C错误;需氧呼吸的糖酵解和柠檬酸循环都能产生还原氢,光合作用的光反应阶段也能产生NADPH,但过程产生的还原氢用于还原O2,过程产生的NADPH用于还原三碳酸,D正确。2(2020浙江宁波十校联考)下图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程,下列叙述正确的是()A过程中类胡萝卜素主要吸收的是红光和蓝紫光B过程只发生在叶绿体基质,过程只发生在线粒体C过程释放的能量大部分储存于ATP中D过
5、程一般与吸能反应相联系解析:选D。过程中叶绿素主要吸收的是红光和蓝紫光,类胡萝卜素主要吸收的是蓝紫光,A错误;过程只发生在叶绿体基质,过程是有机物氧化分解释放能量的过程,发生在细胞溶胶、线粒体,B错误;过程释放的能量大部分以热能形式散失,少部分储存于ATP中,C错误;过程ATP水解释放能量,所以一般与吸能反应相联系,D正确。环境因素对光合速率的影响1光合速率(1)概念:指一定量的植物如一定的叶面积在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、消耗多少二氧化碳),又称光合强度。(2)表示方法:释放氧气量、消耗二氧化碳量。2影响光合速率的环境因素(1)光强度。光合速率随光强度的增加而增加,但在强度
6、达到全日照之前,光合作用已达到光饱和点时的速率,即光强度再增加光合速率也不会增加。因为在光饱和点的光强度下,光合作用的光反应已达到最快的速率,所以光强度再增加也不能使光合速率增加。(2)温度。光合作用也有一个最适温度,和呼吸作用有最适温度一样,温度通过影响光合作用过程中酶的活性来影响光合速率。(3)二氧化碳浓度。CO2 是光合作用的原料,空气中CO2 浓度的增加会使光合速率加快。(1)光合作用中温度主要影响暗反应阶段()(2)光合作用、呼吸作用都受到温度的影响,其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高()(3)农田种植作物一年两茬,可延长光合作用时间()(4)栽种矮秆、叶直而小的作物,能增加种植密
7、度,有利于增大光合作用面积()(5)温室条件下,通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收()(6)夏季晴天光照最强时,小麦光合速率最高()(7)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降,原因是光反应强度升高,碳反应强度降低()(必修1 P96图326改编)据图分析多因素对光合作用的影响。注:a.高CO2浓度,b.中CO2浓度,c.低CO2浓度。高光强,中光强,低光强。(1)三图在P点之前限制光合速率的因素分别是_。(2)三图在Q点之后横坐标所表示的因子_(填“是”或“不是”)影响光合速率的主要因素,理由是_。(3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处?_。
8、答案:(1)光强度、光强度和温度(2)不是此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光强度(3)有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素,增加了土壤的肥力,另外还释放出热量和CO2,增加了大棚内的温度和CO2浓度,有利于光合作用的进行 考法1影响光合作用的因素归纳与分析(1)单因子变量对光合作用速率的影响光强度(如图)a曲线分析:图中B点为光补偿点,C点为光饱和点,光强度主要影响光反应阶段,制约ATP和NADPH的产生,进而制约碳反应。b应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,如图中虚线所示。间作套种农作物,可合理利用光能。CO2浓度a曲线分析:图1中A点表示CO2补偿点,
9、即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度,图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B点都表示CO2饱和点。b应用:在农业生产上可以通过“正其行,通其风”,增施农家肥等增大CO2浓度,提高光合作用速率。温度a曲线分析:温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。b应用:冬季,温室栽培可适当提高温度;晚上可适当降低温度,以降低细胞呼吸消耗有机物。(2)多因子变量对光合作用速率的影响曲线分析aP点:限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。bQ点:横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子,影响因素主要为各曲线所表示的因子。应用:温
10、室栽培时,在一定光强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加CO2,进一步提高光合速率,当温度适宜时,可适当增加光强度和CO2浓度以提高光合速率。(1)误以为只要光强度变大,真正光合速率就变大。光合作用中植物的光合速率是光反应和碳反应平衡的结果,所以在光强度小、二氧化碳浓度低的条件下,增大光强度,光合速率不会提高。(2)误以为影响光合作用速率的因素只有光强度、二氧化碳浓度和温度。影响光合作用的因素很多,如色素含量和酶的数量。(3)误以为0 下植物都能进行光合作用。有些植物如热带植物,在0 下光合作用会完全停止。(4)误以为仙人掌能在森林中正常生长。仙人掌是喜光植
11、物,在森林中无法得到充足的光照,所以不能正常生长。 题组冲关1(2020浙江“教育绿色评价联盟”联考)将生长发育状况相同的某经济作物分为两组,组用遮光网处理以降低光强度,组不做处理,分别测定净光合速率的日变化情况,结果如图所示。下列叙述正确的是()Aac段植物叶肉细胞产生氢的场所有细胞溶胶、线粒体和叶绿体Bf点较e点叶绿体内的ATP含量较低C组植物在实验时间内a点时体内的有机物积累量最少Dd点时两组植物的真正光合速率相同解析:选A。分析曲线可知,组植株ac段净光合速率为负值,光合作用的速率小于呼吸作用的速率,且净光合速率逐渐增加,说明此时既进行光合作用又进行呼吸作用,叶肉细胞内合成H的场所有细
12、胞溶胶、线粒体、叶绿体;分析曲线可知,f点由于光合午休现象,二氧化碳进入细胞间隙的量减少,三碳化合物的量少,碳反应减慢,消耗的ATP减少,叶绿体内ATP的含量高;分析曲线可知,组植株ac段净光合速率为负值,光合作用的速率小于呼吸作用的速率,c点净光合速率为0,表示光合作用的速率与呼吸作用的速率相等,c点之前光合作用小于呼吸作用,有机物在减少,到c点时不再减少,此时体内有机物总量最少;分析题图可知,d点时两种条件下的净光合速率相等,但细胞呼吸强度未知,因此无法比较真正光合速率。2(2020浙江省“七彩阳光”联考)在春末晴朗的白天,研究人员测定了某大棚蔬菜在不同条件下的净光合速率(光合速率呼吸速率
13、),结果见下图(假设塑料大棚外环境条件相同;植株大小一致、生长正常,栽培管理条件相同。)下列叙述错误的是()A在曲线a中,与11时相比,13时植株叶绿体内RuBP的相对含量较高B在9时和17时分别摘取全天盖膜植株上部成熟叶片脱色后用碘蒸气处理,9时所取叶片蓝色较深C曲线b的峰值低于曲线a,其两个主要环境因素是光强度和环境中CO2浓度D1618时,曲线b高于曲线a,主要原因是此时段棚内温度较高解析:选B。在曲线a中,与11时相比13时处于正午,太阳光强,为减少水分的散失,气孔关闭CO2进入量减少,光合作用减弱即实际光合作用强度与呼吸作用强度之差变小(不考虑温度对呼吸作用和光合作用的影响),CO2
14、含量减少影响了光合作用的暗反应(减弱),CO2减少消耗的RuBP少,所以RuBP相对含量增加,A正确;图中曲线的净光合作用一直是大于0的,所以曲线最后积累的有机物比前面多,即17时比9时积累的有机物多,因此用碘蒸气处理,17时所取叶片蓝色较深,B错误;曲线b的峰值低于曲线a,其两个主要环境因素是光强度和环境中CO2浓度,C正确;1618时,曲线b高于曲线a,主要原因是此时段棚内温度较高,D正确。 考法2三率问题分析(1)表观光合速率、真正光合速率和呼吸速率的区别表观光合速率与真正光合速率:在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中O2 的增加量、CO2 的减少量或有机物的增加量,
15、可表示为表观光合速率,而植物的真正光合速率表观光合速率呼吸速率。呼吸速率:将植物置于黑暗环境中,实验容器中CO2 的增加量、O2 的减少量或有机物的减少量,可表示植物的呼吸速率。(2)光合速率与呼吸速率的关系绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数据为呼吸速率(A点)。绿色组织在有光条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为表观光合速率。真正光合速率表观光合速率呼吸速率。各点(段)光合作用和呼吸作用分析A点AB段B点B点后(3)植物三率的判定根据坐标曲线判定:当光强度为0时,若CO2吸收值为负值,该值绝对值代表呼吸速率,该曲线代表净光合速率,当光强度为0时,若CO2吸收值
16、为0,该曲线代表真正光合速率。根据关键词判定检测指标呼吸速率净光合速率真正(总)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量题组冲关3(2020温州一模)为研究草甘膦(一种除草剂)对入侵植物加拿大一枝黄花的防治效果以及对本土植物白茅的影响,某研究团队对加拿大一枝黄花和白茅在单种与混种两种情况下,施以不同浓度的草甘膦,并测定各组的净光合速率(净光合速率真正光合速率呼吸速率),结果如下(其中P组净光合速率为0)。据图分析,下列叙述错误的是()A0.6 mL/L的草甘膦对单种与混种白茅净光合速率的下降量相同BP组白茅产
17、生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞溶胶C实验中,受草甘膦影响较小的是混种的加拿大一枝黄花D据实验结果推测,草甘膦可能会降低这两种植物的光饱和点解析:选A。据图分析,单种与混种左右两侧单位不同,下降的数量也不同,A错误;P组白茅光合作用与呼吸作用都可以产生ATP,产生ATP的场所有叶绿体、线粒体和细胞溶胶,B正确;图中,受草甘膦影响较小的是混种的加拿大一枝黄花,C正确;据图分析可知,草甘膦作用下两种植物的净光合速率都下降,故草甘膦可能会降低这两种植物的光饱和点,D正确。 考法3光合作用与细胞呼吸计算问题的探究植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时,存在如下关系:光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)实
18、测植物氧气释放量细胞呼吸耗氧量。光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)实测植物CO2吸收量细胞呼吸CO2释放量。光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)细胞呼吸葡萄糖消耗量。题组冲关4(2020浙江十校联盟联考)将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中,保持适宜的pH和温度,改变其他条件,测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度,结果如图所示。下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是()A黑暗条件下绿藻的呼吸速率为2 mol/minB光照开始后溶解氧增加缓慢,限制因素可能是CO2浓度或温度C第7分钟3磷酸甘油酸含量瞬间增加D912分钟光反应产生O2的速率大于呼
19、吸作用消耗O2的速率解析:选C。据图分析,黑暗条件下4分钟内只能进行呼吸作用,溶解氧减少了21020010 mol,则呼吸速率1042.5 mol/min,A错误;根据提供信息已知,实验中温度是适宜的,所以光照开始后溶解氧增加缓慢,限制因素可能是CO2浓度,B错误;第7分钟,添加了一定浓度的CO2,则二氧化碳固定加快,导致3磷酸甘油酸含量瞬间增加,C正确;912分钟溶解氧几乎不变,说明光反应产生O2的速率与呼吸作用消耗O2的速率相等,D错误。活动:探究环境因素对光合作用的影响1实验原理(1)光合速率通常以一定量的植物在单位时间内有机物的积累量、CO2的吸收量、O2的释放量即表观光合速率来衡量。
20、(2)影响光合作用的主要环境因素:温度、CO2浓度、光强度。2实验步骤(1)实验假设:一定范围内,光合速率随光强度的增加而增强。(2)实验过程组装下图装置三套,编号为甲、乙、丙。分别向三支试管内加入等量的小球藻和5%的NaHCO3溶液。记录有色液滴的起始位置。取三只100 W聚光灯,分别置于距甲、乙、丙10 cm、20 cm、50 cm处,一段时间后,记录液滴位置。1变量分析(1)自变量:光强度,通过100 W聚光灯与实验装置的距离远近控制。(2)因变量:光合速率,通过单位时间内O2的释放量测定,以单位时间内有色液滴的移动距离作为检测指标。(3)无关变量:各组实验植物(如金鱼藻、小球藻)的数量
21、相同,温度、CO2浓度相同。2实验拓展(1)设置温度作为自变量:用上述装置探究温度对光合速率的影响,可通过将试管分别置于装有不同温度水的烧杯中控制自变量温度。(2)设置CO2浓度作为自变量:用上述装置探究CO2浓度对光合作用的影响,可通过往试管内分别加入不同浓度的NaHCO3溶液来控制自变量CO2浓度。题组冲关1 (2020浙江1月选考)某同学进行“探究环境因素对光合作用的影响”的活动,以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH试纸、100 W聚光灯、大烧杯和不同颜色的玻璃纸等为材料用具。回答下列问题:(1)选用无色、绿色、红色和蓝色的4种玻璃纸分别罩住聚光灯,用于探究_。在相同时间内,用_玻璃纸罩住
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