2024版高考生物一轮复习第3单元第10课影响光合作用的因素及应用学案.docx
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1、第三单元细胞的能量供应和利用第10课影响光合作用的因素及应用 学业质量水平要求1分析影响光合作用因素的曲线模型,理解环境因素对光合作用的影响。(科学思维)2通过探究环境因素对光合作用速率影响的实验,培养实验设计和分析的能力。(科学探究)3应用影响光合作用的环境因素知识,指导农业生产。(社会责任)考点一影响光合作用的因素及应用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,制约ATP和NADPH的产生,进而制约暗反应。(2)曲线分析。曲线上各点的含义。A点光照强度为0,只进行细胞呼吸,AB段光合作用强度小于细胞呼吸强度B点光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)
2、BD段光合作用强度大于细胞呼吸强度C点光饱和点(光照强度达到C点后,光合作用强度不再随着光照强度的增大而加强)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。2CO2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,制约C3的生成来影响光合作用强度。(2)曲线分析。图中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,而图中的B点表示CO2饱和点,由图可知,在一定范围内,光合作用速率随CO2浓度增加而增大。(3)应用。大田要“正其行,通其风”,多施有
3、机肥。温室内可通过放干冰,使用CO2生成器,施用农家肥,与猪舍、鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。3温度对光合作用的影响及应用(1)原理:温度通过影响酶的活性影响光合作用强度。(2)曲线分析。光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响,但光合作用相关酶对温度反应更为敏感。(3)应用:温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用强度;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸强度,保证植物有机物的积累。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,又是生物体内各种化学反应的介质,如植物缺水会导致萎蔫,使光合速率下降。水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体内。(2)曲
4、线分析。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处光合作用强度暂时降低,是因为温度高,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,矿质元素缺乏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;但当超过一定浓度后,会因土壤溶液的浓度过高,植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降。(3)应用:合理施肥、补充土壤中的矿质元素。1干旱初期
5、植物光合速率降低主要是因为光反应原料水不足。()2农业生产中的“正其行,通其风”,目的是提高CO2浓度来提高光合作用强度。()3温度越高,酶活性越高,光合作用强度越大。()4光合作用中的产物和反应物中没有N、P等元素,因此土壤中的N、P等无机盐的含量对光合作用无影响。()5当光照强度达到光饱和点时,要使光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高CO2浓度。()6光照越弱,阴生植物光合作用越强;光照越强,阳生植物光合作用越强。()7生长于较弱光照条件下的植物,当提高CO2浓度时,其光合速率未随之增加,主要限制因素是光反应。()8延长光照时间能提高光合作用强度。()【教材细节命题】1(必修1 P106
6、“拓展应用”T1)北方夏季中午时,光照强度很强,植物出现“午休”现象的原因是光照强度过强,温度升高,导致气孔关闭,细胞CO2供应不足,光合作用减弱。2(必修1 P108 “复习与提高”T6)哈密瓜盛产于新疆的哈密地区。在哈密地区农作物生长季节里,阳光充沛、昼夜温差大。分析回答:(1)从影响哈密瓜生长的环境因素分析,哈密瓜特别甜的原因是白天温度高,光照强,哈密瓜光合作用强,制造的有机物较多;夜间温度低,哈密瓜细胞呼吸较弱,消耗的有机物较少,一昼夜积累的有机物较多。(2)如果你的家乡想种哈密瓜并使瓜甜,仅从光合作用的角度分析,你认为应当采取的措施有增加光照强度、延长光照时间等。3(必修1 P105
7、正文)大棚种植使用有机肥有利于增产,请从影响光合作用因素的角度分析其原理:有机肥在被微生物分解的时候会产生无机盐并释放CO2,增加了土壤中无机盐含量和大棚中的CO2浓度,从而促进光合作用。1影响光合作用强度的因素(1)外因:光照强度、温度、CO2浓度等。影响因素产生的影响影响过程光照强度影响水光解产生NADPH的过程,影响ATP的形成主要是光反应阶段CO2浓度影响C3的合成主要是暗反应阶段温度影响光合作用酶的活性主要是暗反应阶段(2)内因:酶的活性和数量、色素的种类和数量、五碳化合物的含量等。2多因素对光合作用强度的影响(1)构建数学模型。(2)模型解读。P点之前,限制光合速率的因素应为横坐标
8、所表示的因子,依次为光照强度、光照强度和温度。Q点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素,此时的主要影响因素依次为温度、CO2浓度和光照强度。3光合作用曲线中的“关键点”移动(1)CO2(或光)补偿点和饱和点的移动方向: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最低CO2浓度(或光照强度),位于横轴上。呼吸速率增加,其他条件不变时,CO2(或光)补偿点B应右移,反之左移。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,反之左移。若改变某一外界因素(如温度),使光合作用与呼吸作用均受影响
9、,则补偿点移动要视具体情况而定。例如,提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率增加值,则B点右移,反之左移。若外界因素改变,导致植物最大光合速率减小,达到最大光合速率所需的CO2浓度(或光照强度)也会降低,C点左移,反之右移。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。(2)其他点的移动也要分情况。例如,呼吸速率基本不变,相关条件的改变使光合速率下降时,曲线上的A点不动,D点向左下方移动,反之,向右上方移动。考向1|单因子对光合作用的影响及应用1某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半,但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。下
10、列叙述错误的是()A光照强度低于P时,突变型的光反应强度低于野生型B光照强度高于P时,突变型的暗反应强度高于野生型C光照强度低于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D光照强度高于P时,限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度D解析:光合作用的光反应与暗反应相互制约,相互影响。由题图可知,在P点前野生型光合速率高于突变型,则野生型的光反应强度高于突变型,A正确;P点后突变型的光合作用强度高于野生型,则突变型暗反应速率高于野生型,B正确;P点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点,光照强度小于光饱和点时,限制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,限制光合速率的主
11、要环境因素是CO2浓度,C正确,D错误。【易错提醒】关于环境因素影响光合速率的两点提醒温度改变对光合作用的影响当温度改变时,不管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都比参与光反应的多CO2浓度对光合作用的影响CO2浓度很低时,光合作用不能进行,但CO2浓度过高时,会抑制植物的细胞呼吸,进而影响光合作用2(2020全国卷)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。回答下列问题:(1)中耕是指作物生长期中,在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施,该栽培措施对作物的作用有_(答出2点即可)。(2)农田施肥的
12、同时,往往需要适当浇水,此时浇水的原因是_(答出1点即可)。(3)农业生产常采用间作(同一生长期内,在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物,在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑,最适合进行间作的两种作物是_,选择这两种作物的理由是_。作物ABCD株高/cm1706559165光饱和点/(molm-2s-1)1 2001 180560623解析:(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素及光的竞争,使能量更多地流向农作物;松土可以使土壤中O2含量增多,有利于根细胞进行有氧呼吸,进
13、而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,因而农田施肥的同时适当浇水,以使肥料中的矿质元素溶解在水中;另外,浇水还可以降低土壤溶液的浓度,防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源,间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足,应选择光饱和点较高的作物(作物A);株高较低的作物获取的光照较少,应选择光饱和点较低的作物(作物C)。答案:(1)减少杂草对水分、无机盐和光的竞争;增加土壤中氧气含量,促进根系的呼吸作用(2)肥料中的无机盐只有溶解在水中才能被作物根系吸收(3)A和C作物A光饱和点高且株高较高,可利用上层较强
14、光照进行光合作用;作物C光饱和点低且株高较矮,与作物A间作后,能利用下层的弱光进行光合作用考向2|多因子对光合作用的影响及应用3(2022北京卷)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出()A低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高B在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高CCO2浓度为200 LL-1时,温度对光合速率影响小D10 条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高D解析:由题图可知,当CO2浓度一定时,光合速率会随着温度的升高而升高,达到最适温度时,光合速率达到最高值,后随着温度的继续升高而降低,A正确。分析
15、题图可知,当CO2浓度为200 LL-1时,最适温度为25 左右;当CO2浓度为370 LL-1时,最适温度为30 左右;当CO2浓度为1 000 LL-1时,最适温度超过30 ,可以表明在一定范围内,CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高,B正确。分析题图可知,当CO2浓度为200 LL-1时,光合速率随温度的升高而变化程度不大,而CO2浓度为其他数值时,光合速率随着温度的升高变化程度较大,所以表明CO2浓度为200 LL-1时,温度对光合速率影响小,C正确。分析题图可知,10 条件下,CO2浓度为时,光合速率有显著提高,而在3701 000 LL-1时,光合速率无明显的提高趋势,所以题图
16、不能表明10 条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高,D错误。4(2023广东广州模拟)如下图表示在适宜的光照强度、温度和水分等条件下,某实验小组所测得的甲、乙两种植株叶片O2生成速率与CO2浓度的关系,下列说法正确的是()A若将纵轴改为“CO2的吸收速率”,坐标系的生物学意义不变B若将甲、乙植株置于同一玻璃钟罩内甲植株将先于乙植株死亡C适当提高温度,a点将左移,b点将右移Da点时,甲植株叶肉细胞的光合速率与呼吸速率相等B解析:若将纵轴改为“CO2的吸收速率”表示净光合速率,而O2的生成速率表示总光合速率,故坐标系的生物学意义改变,A错误;由于甲植物能够进行光合作用的CO2浓度高于乙植株
17、,故若将甲、乙植株置于同一玻璃钟罩内甲植株将先于乙植株死亡,B正确;适当提高温度,则温度将不再是光合作用的最适温度,与光合速率有关酶的活性会下降,则a点将右移,C错误;a点时,甲植株叶片总光合速率为零,且光合速率大于呼吸速率,D错误。【技巧总结】多因素对光合作用影响的曲线分析方法解答受多因素影响的光合作用曲线题时,找出曲线的限制因素是关键。具体方法是对纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化,将多因素转变为单一因素,从而确定限制因素。当曲线上标有条件时,说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。若题干中描述了曲线的获得前提,例如是在最适温度下测得的,则应该考虑温度以外的影响因素。考点二(探
18、究实践)探究光照强度对光合作用强度的影响1实验原理叶片含有空气,上浮叶片下沉充满细胞间隙,叶片上浮。2实验步骤(1)取材:取生长旺盛的绿叶,用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片(避开大的叶脉)。(2)排气:将圆形小叶片置于注射器内。注射器内吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞,使圆形小叶片内的气体逸出。这一步骤可能需要重复23次。处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水,所以全部沉到水底。(3)沉水:将处理过的圆形小叶片,放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。(4)分组:取3只小烧杯,分别倒入富含CO2的清水(可以事先通过吹气的方法补充CO2,也可以
19、用质量分数为1%2%的NaHCO3溶液来提供CO2)。(5)光照:向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,然后分别置于强、中、弱三种光照下。实验中,可用5 W的LED灯作为光源,利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度。(6)观察并记录:同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量。1制备圆形小叶片,用打孔器打孔时,不必避开大的叶脉。()2在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中,光照越强,相同时间内叶片浮起的数量越多。()3在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中,使用的圆形小叶片应先排出里面的气体。()4在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中,能直接测定出其真光合作用速率。()5在探究光照强度
20、对光合作用强度的影响实验中,往水中吹气是为了增加水中的溶解氧。()6将排气后的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。()1实验装置分析(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)中间盛水的玻璃柱的作用:吸收灯光的热量,避免光照对烧杯内水温产生影响。(3)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者是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。2实验结果分析(1)在黑暗情况下,植物叶片只进行细胞呼吸,吸收氧气,产生的二氧化碳较易溶于水,所以叶片沉在水底。细胞生理状态如下图:(2)在弱光下,此时的光合作用
21、小于或等于细胞呼吸,叶片中仍然没有足够的氧气,叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如下图:(3)在中、强光下,光合作用大于细胞呼吸,叶片中会有足够的氧气产生,从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分,使叶片浮起来。细胞生理状态如下图:3圆形小叶片上浮实验中的三点注意(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2量大于有氧呼吸消耗的O2量,不能片面认为只是光合作用产生了O2。(2)打孔时要避开大的叶脉,因为叶脉中没有叶绿体,而且会延长圆形小叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。(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。考向1|光合作用相关的探究实验1在如下图所示的玻璃容器中,注入一
22、定浓度的溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片。密闭后,设法减小液面上方的气体压强,会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器,又会发现叶片重新浮出液面。以下分析正确的是()A改变温度,不影响叶片开始上浮所需的时间B改变光照强度,不影响叶片开始上浮所需的时间C改变NaHCO3溶液的浓度,不影响叶片开始上浮所需的时间D若将装置置于黑暗中,上浮的叶片又会下沉D解析:改变温度和改变光照强度,都会改变光合作用强度,进而影响叶片开始上浮所需的时间,A、B错误;改变NaHCO3溶液的浓度,即改变二氧化碳的浓度,会影响光合作用强度,进而影响叶片开始上浮所需的时间,C错误;若将装置置于黑暗中,叶片只能进行呼吸作用消耗叶肉细
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