生物 第5章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源—光与光合作用 第3课时 影响光合作用的因素 光合作用的应用 新人教版必修1.ppt
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1、第第3 3课时影响光合作用的因素光合作用课时影响光合作用的因素光合作用的应用的应用自主学习自主学习凝练素养凝练素养自主学习自主学习 读教材读教材学基础学基础一、光合作用原理的应用一、光合作用原理的应用请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第104104105105页页“光合作用原理的应用光合作用原理的应用”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.1.光合作用强度光合作用强度(1)(1)概念概念:植物在植物在 内通过光合作用制造内通过光合作用制造 的数量。的数量。(2)(2)表示方法表示方法:用一定时间内用一定时间内 的数量来定量表示。的数量来定量表示。单位时间单位时间糖类糖类原料消耗或产物生成原料消耗或
2、产物生成2.2.探究环境因素对光合作用强度的影响探究环境因素对光合作用强度的影响(1)(1)影响因素影响因素(2)(2)探究光照强弱对光合作用的影响探究光照强弱对光合作用的影响实验原理实验原理:COCO2 2 强弱强弱 水分水分温度温度变量分析变量分析:自自变变量量设设置方法置方法因因变变量量观观察指察指标标_通通过过台灯距离台灯距离实验实验材料的材料的远远近来近来设设置置_观测单观测单位位时间时间内被抽去空气内被抽去空气的小的小圆圆形叶片形叶片上浮的数量上浮的数量实验流程实验流程:光照的强弱光照的强弱光合作用强度光合作用强度项项目目烧烧杯杯小小圆圆形叶片形叶片加富含加富含COCO2 2的清水
3、的清水光照光照强强度度叶片浮叶片浮起数量起数量甲甲1010片片20 20 mLmL强强_乙乙1010片片20 20 mLmL中中_丙丙1010片片20 20 mLmL弱弱_实验结论实验结论:在一定范围内在一定范围内,随着光照强度不断增强随着光照强度不断增强,光合作用强度也不光合作用强度也不断增强断增强(小圆形叶片中产生的小圆形叶片中产生的O O2 2越多越多,浮起的越多浮起的越多)。多多中中少少判断判断(1)(1)炎热的夏天炎热的夏天,水绵光合作用旺盛水绵光合作用旺盛,释放氧气增多释放氧气增多,会发生漂浮在水面上的会发生漂浮在水面上的现象。现象。()(2)(2)光合作用强度可以用光合作用制造糖
4、类的数量来表示。光合作用强度可以用光合作用制造糖类的数量来表示。()(3)(3)温度对光合作用强度的影响是通过影响酶的活性来实现的。温度对光合作用强度的影响是通过影响酶的活性来实现的。()二、化能合成作用二、化能合成作用请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第105105页页“化能合成作用化能合成作用”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.1.化能合成作用化能合成作用无机物的氧化无机物的氧化 制造有机物制造有机物(2)(2)实例实例:硝化细菌硝化细菌,能利用氧化能利用氧化 释放的化学能将释放的化学能将_合合成为糖类成为糖类,供自身利用。供自身利用。NHNH3 3、HNOHNO2 2COCO2 2和和H
5、 H2 2O O2.2.自养生物和异养生物自养生物和异养生物类类型型概念概念代表生物代表生物自养自养生物生物能将能将 的生物的生物光能自养生物光能自养生物:_:_化能自养生物化能自养生物:_:_异养异养生物生物只能利用只能利用环环境中境中_来来维维持自身生持自身生命活命活动动的生物的生物人、人、真菌以及大多、真菌以及大多数数细细菌菌无机物合成有机物无机物合成有机物绿色植物绿色植物硝化细菌硝化细菌现成的有机物现成的有机物动物动物主题一主题一凝练素养凝练素养 解难题解难题提能力提能力环境因素对光合作用影响的分析环境因素对光合作用影响的分析教师参考教师参考问题引领问题引领:1.1.光合作用强度会随光
6、照强度的增强或光合作用强度会随光照强度的增强或COCO2 2浓度的增强而一直增强对吗浓度的增强而一直增强对吗?为何为何?2.2.怎样合理应用影响光合作用的因素来提高农作物产量怎样合理应用影响光合作用的因素来提高农作物产量?1.1.光照强度光照强度(1)(1)曲线分析曲线分析:A:A点点:光照强度为光照强度为0,0,此时只进行细胞呼吸此时只进行细胞呼吸,其单位时间内释其单位时间内释放的放的COCO2 2量量,可表示此时的细胞呼吸速率。可表示此时的细胞呼吸速率。ABAB段段:随光照强度加强随光照强度加强,光合作用逐渐加强光合作用逐渐加强,CO,CO2 2的释的释放量逐渐减少放量逐渐减少,因为有一部
7、分用于光合作用。因为有一部分用于光合作用。B B点点:细胞呼吸释放的细胞呼吸释放的COCO2 2全部用于光合作用全部用于光合作用,即光合速率即光合速率=细胞呼吸速率细胞呼吸速率,B,B点为光补偿点。点为光补偿点。BCBC段段:随着光照强度不断加强随着光照强度不断加强,光合速率不断增大光合速率不断增大,到到C C点以后不再加强了点以后不再加强了,C,C点为光饱和点。点为光饱和点。(2)(2)应用应用:阴雨天适当补充光照阴雨天适当补充光照;阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低(如上图虚线所示如上图虚线所示),),因此间作套种时农作物的种类注意搭配。因此间作套种时农作
8、物的种类注意搭配。2.CO2.CO2 2浓度浓度(1)(1)曲线分析曲线分析:AB:AB段段:(:(在一定范围内在一定范围内)光合速率随光合速率随COCO2 2浓度的增大而加快。浓度的增大而加快。B B点点:光合速率不再增加时的光合速率不再增加时的COCO2 2浓度浓度(B(B点叫点叫COCO2 2饱和点饱和点)。(2)(2)应用应用:“:“正其行正其行,通其风通其风”;”;通过增施有机肥或增加通过增施有机肥或增加COCO2 2发生器等措施增发生器等措施增大农田或温室中大农田或温室中COCO2 2浓度。浓度。3.3.温度温度(1)(1)曲线分析曲线分析:B:B点是最适温度点是最适温度,此时光合
9、作用最强此时光合作用最强,高于或低于此温度光合高于或低于此温度光合作用强度都会下降作用强度都会下降,因为温度会影响酶的活性。因为温度会影响酶的活性。(2)(2)应用应用:温室栽培时白天适当提高温度温室栽培时白天适当提高温度,以提高光合作用以提高光合作用;夜间适当降低温夜间适当降低温度度,以降低细胞呼吸以降低细胞呼吸,从而保证植物有机物的积累。从而保证植物有机物的积累。此外此外,影响光合作用的因素除以上因素外影响光合作用的因素除以上因素外,还包括水分、矿质元素等还包括水分、矿质元素等,水分水分是光合作用的原料之一是光合作用的原料之一,缺少时可使光合作用强度下降。矿质元素如缺少时可使光合作用强度下
10、降。矿质元素如MgMg是是叶绿素的组成成分叶绿素的组成成分,N,N是光合酶的组成成分是光合酶的组成成分,P,P是是ATPATP分子的组成成分。分子的组成成分。【典例典例1 1】(2016(2016山西太原月考山西太原月考)影响光合作用强度的因素主要有光照强影响光合作用强度的因素主要有光照强度、度、COCO2 2浓度、温度和矿质营养、水分等。据图分析下列有关这些因素的影浓度、温度和矿质营养、水分等。据图分析下列有关这些因素的影响说法正确的是响说法正确的是()A.A.由甲图可知由甲图可知,限制限制ABAB段光合作用速度的因素一直是光照强度和温度段光合作用速度的因素一直是光照强度和温度B.B.由甲图
11、可知由甲图可知,强光照下因光反应阶段受到限制导致光合作用速度不再增加强光照下因光反应阶段受到限制导致光合作用速度不再增加C.C.由乙图可知由乙图可知,CD,CD段光合作用速度下降的原因是气孔关闭段光合作用速度下降的原因是气孔关闭,二氧化碳供应不二氧化碳供应不足足,影响影响C C3 3的还原的还原D.D.综合两图可知综合两图可知,在光照强度为在光照强度为B B、温度为、温度为30 30 时时,再适当提高温度再适当提高温度,光合作光合作用速度仍会提高用速度仍会提高解析解析:甲图中限制甲图中限制ABAB段光合作用速度因素段光合作用速度因素:曲线稳定以前是光照和温度曲线稳定以前是光照和温度,稳定以后稳
12、定以后是温度不是光照是温度不是光照,A,A项错误项错误;由甲图可知由甲图可知,强光照下光合作用速率不再增加的原因是强光照下光合作用速率不再增加的原因是暗反应阶段受到限制暗反应阶段受到限制,B,B项错误项错误;乙图乙图CDCD段光合作用下降的原因是温度过高段光合作用下降的原因是温度过高,导致酶导致酶活性下降活性下降,C,C项错误项错误;结合乙图结合乙图,光合作用速度的最适温度是光合作用速度的最适温度是C C点对应的温度点对应的温度37.5 37.5,故甲图在光照强度为故甲图在光照强度为B B、温度为、温度为30 30 时时,再适当提高温度再适当提高温度,光合作用速度仍会光合作用速度仍会提高提高,
13、D,D项正确。项正确。答案答案:D D方法透析方法透析 坐标曲线上限制因变量变化的因素分析坐标曲线上限制因变量变化的因素分析(1)(1)单曲线分析单曲线分析:曲线上升段或下降段的限制因素曲线上升段或下降段的限制因素,主要是横轴对应的变量主要是横轴对应的变量(自变量自变量););曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。(2)(2)多曲线分析多曲线分析:两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量(自变量自变量),),两曲线不两曲线不重合部分的差异是由除自变量之外的其他因素所致。重合部分
14、的差异是由除自变量之外的其他因素所致。备选例题备选例题解析解析:(1)t(1)t0 0tt1 1,处于黑暗环境中处于黑暗环境中,植物只进行呼吸作用植物只进行呼吸作用,故密闭容器内故密闭容器内COCO2 2浓度将增加。浓度将增加。答案答案:(1)(1)增加增加(2017(2017安徽宣城期末安徽宣城期末)在密闭容器内在密闭容器内,受光照等环境因素的影响受光照等环境因素的影响,某植物某植物净光合速率的变化如图所示。请回答下列问题净光合速率的变化如图所示。请回答下列问题(不考虑不考虑O O2 2浓度变化对呼吸浓度变化对呼吸速率的影响速率的影响):):(1)t(1)t0 0tt1 1,密闭容器内密闭容
15、器内COCO2 2浓度将浓度将(填填“增加增加”“”“不变不变”或或“减少减少”)。(2)(2)在在t t2 2时时,叶肉细胞内合成叶肉细胞内合成ATPATP的场所有的场所有。(3)t(3)t3 3tt4 4,净光合速率下降的主要环境因素是净光合速率下降的主要环境因素是 。解析解析:(2)(2)在在t t2 2时时,叶肉细胞内光合速率和呼吸速率相等叶肉细胞内光合速率和呼吸速率相等,故合成故合成ATPATP的场的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。(3)(3)在在t t4 4时持续充入时持续充入COCO2 2,净光合速率加快。因此净光合速率加快。因此t t3 3tt
16、4 4,净光合速率下降净光合速率下降的主要环境因素是的主要环境因素是COCO2 2浓度。浓度。答案答案:(2)(2)细胞质基质、线粒体、叶绿体细胞质基质、线粒体、叶绿体(3)CO(3)CO2 2浓度浓度(4)(4)在在t t4 4后的短时间内后的短时间内,叶绿体中叶绿体中ATPATP含量将含量将 (填填“增加增加”“”“不变不变”或或“减少减少”)”)。(5)t(5)t5 5tt6 6,限制光合作用的主要环境因素是限制光合作用的主要环境因素是。解析解析:(4)(4)在在t t4 4后的短时间内后的短时间内,突然增加突然增加COCO2 2浓度浓度,CO,CO2 2被被C C5 5固定形成的固定形
17、成的C C3 3增增加加,C,C3 3还原时消耗的还原时消耗的ATPATP增加增加,故短时间内叶绿体中故短时间内叶绿体中ATPATP含量将减少。含量将减少。(5)(5)在在t t6 6时时,适当升高温度适当升高温度,净光合速率加快。因此净光合速率加快。因此t t5 5tt6 6,限制光合作用限制光合作用的主要环境因素是温度。的主要环境因素是温度。答案答案:(4)(4)减少减少(5)(5)温度温度【题组演练题组演练】1.1.(2017(2017安徽宣城期末安徽宣城期末)已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是是25 25、30,30,如图曲线表示该植
18、物在如图曲线表示该植物在30 30 时光合作用强度与光照强度时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到的关系。若将温度调节到25 25 的条件下的条件下(原光照强度和原光照强度和COCO2 2浓度不变浓度不变),),从从理论上讲理论上讲,图中相应点的移动分别是图中相应点的移动分别是()A.aA.a点上移点上移,b,b点左移点左移,m,m值增加值增加B.aB.a点下移点下移,b,b点左移点左移,m,m值不变值不变C.aC.a点上移点上移,b,b点右移点右移,m,m值下降值下降D.aD.a点下移点下移,b,b点不移点不移,m,m值上升值上升A A解析解析:将温度调至将温度调至25 25 的条件
19、下的条件下,光合作用增强光合作用增强,而呼吸作用减弱而呼吸作用减弱;在曲在曲线中线中a a点表示呼吸作用强度点表示呼吸作用强度,b,b点表示光合速率等于呼吸速率点表示光合速率等于呼吸速率,m,m表示净光表示净光合作用强度合作用强度,所以所以a a点上移点上移,b,b点左移点左移,m,m值增加。值增加。2.2.(2017(2017河北衡水期末河北衡水期末)如图表示在适宜温度和一定如图表示在适宜温度和一定COCO2 2浓度条件下浓度条件下,光照光照强度对甲、乙两种绿色植物净光合速率的影响曲线。请回答下列问题强度对甲、乙两种绿色植物净光合速率的影响曲线。请回答下列问题:(1)(1)若甲植物吸收光能的
20、色素被破坏若甲植物吸收光能的色素被破坏,会使叶绿体中光反应产生的会使叶绿体中光反应产生的 减减少少,进而影响暗反应中进而影响暗反应中C C3 3的还原的还原,此时图中此时图中A A点将向点将向 (填填“左左”或或“右右”)移动。移动。解析解析:影响光合作用的环境因素包括影响光合作用的环境因素包括:光照强度、温度、二氧化碳浓度等光照强度、温度、二氧化碳浓度等;分析曲分析曲线图看出线图看出,本实验探究了光照强度对光合作用的影响本实验探究了光照强度对光合作用的影响,曲线中因变量为净光合速曲线中因变量为净光合速率率,净光合速率净光合速率=总光合速率总光合速率-呼吸速率。呼吸速率。(1)(1)若甲植物吸
21、收光能的色素被破坏若甲植物吸收光能的色素被破坏,则吸收的光能减少则吸收的光能减少,水的光解减少水的光解减少,会使叶会使叶绿体中光反应产生的绿体中光反应产生的 ATPATP和和HH减少减少,进而影响暗反应中进而影响暗反应中C C3 3的还原的还原,图中图中A A点表示光点表示光合速率合速率=呼吸速率的一点呼吸速率的一点,甲植物吸收光能的色素被破坏光合作用减弱甲植物吸收光能的色素被破坏光合作用减弱,需要增大需要增大光照强度才能和呼吸速率相等光照强度才能和呼吸速率相等,所以所以A A点应该右移。点应该右移。答案答案:(1)ATP(1)ATP和和H(H(不全不可不全不可)右右(2)(2)植物光合作用在
22、遇到一定限制因素时植物光合作用在遇到一定限制因素时,其速率将受到影响。对于甲植物其速率将受到影响。对于甲植物来说来说,图中限制图中限制和限制和限制分别代表的主要外界因素最可能是分别代表的主要外界因素最可能是.和和 。此时叶肉细胞中产生。此时叶肉细胞中产生ATPATP的细胞结构是的细胞结构是 。解析解析:(2)(2)据图分析据图分析,对于甲植物来说对于甲植物来说,图中限制图中限制和限制和限制分别代表的主分别代表的主要外界因素最可能是光照强度和要外界因素最可能是光照强度和COCO2 2浓度。此时叶肉细胞既可以进行光合浓度。此时叶肉细胞既可以进行光合作用作用,也可以进行呼吸作用也可以进行呼吸作用,所
23、以产生所以产生ATPATP的细胞结构有细胞质基质、线的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体。粒体和叶绿体。答案答案:(2)(2)光照强度光照强度 CO CO2 2浓度浓度 细胞质基质、线粒体和叶绿体细胞质基质、线粒体和叶绿体(3)(3)科研人员将绿色的甲植物放在温度适宜的密闭容器内科研人员将绿色的甲植物放在温度适宜的密闭容器内,在不同的光照条在不同的光照条件下件下,测定该容器内氧气量的变化如图所示。分析回答测定该容器内氧气量的变化如图所示。分析回答:B B点时点时,叶片的光合速率叶片的光合速率(填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)呼吸速呼吸速率。如果叶片的呼吸速率始终不变率。如果
24、叶片的呼吸速率始终不变,则在则在5 515 min 15 min 内内,小麦叶片光合作用小麦叶片光合作用的平均速率的平均速率(用氧气产生量表示用氧气产生量表示)是是mol/minmol/min。解解析析:(3)B(3)B点点时时,植植物物光光合合作作用用和和呼呼吸吸作作用用同同时时进进行行,呼呼吸吸作作用用消消耗耗光光合合作作用用产产生生的的氧氧气气,B,B点点时时容容器器内内氧氧气气量量不不再再发发生生变变化化,说说明明光光合合作作用用产产生生的的氧氧气气正正好好被被呼呼吸吸作作用用消消耗耗掉掉,即即呼呼吸吸速速率率等等于于光光合合速速率率。据据图图可可知知,0,05 5 min,min,小
25、小麦麦叶叶片片在在暗暗室室中中只只进进行行呼呼吸吸作作用用,所所以以呼呼吸吸作作用用每每分分钟钟消消耗耗氧氧气气量量=(5-4)10=(5-4)10-7-7mol5 mol5 min=0.210min=0.210-7-7mol/min;5mol/min;515 15 min,min,小小麦麦的的净净光光合合作作用用速速率率=(8-4)10=(8-4)10-7-7mol10 mol10 min=0.410min=0.410-7-7mol/min;mol/min;故故5 515 15 minmin小小麦麦的的平平均均光光合合作作用用速速率率=净净光光合合作作用用速速率率+呼呼吸吸消消耗耗=0.41
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