版高中生物人教版必修一学案543 影响光合作用的因素和化能合成作用 Word版含答案.docx

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版高中生物人教版必修一学案543影响光合作用的因素和化能合成作用Word版含答案

第3课时　影响光合作用的因素和化能合成作用

学习目标

1．理解环境因素对光合作用的影响（重难点）。

2.理解光合作用原理的应用（重难点）。

3.简述化能合成作用。

|基础知识|

一、探究光照强度对光合作用的影响

1．光合作用强度

（1）概念：

植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

（2）影响因素和衡量指标：

2．探究光照强弱对光合作用强度的影响

（1）实验步骤：

实验步骤

操作提示

取材

用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片30片（直径＝1cm）

抽气

用注射器（内有清水、小圆形叶片）抽出叶片内气体

沉水

将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底

分组

取3只小烧杯，分别倒入20mL富含二氧化碳的清水

光照

分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片，然后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照

观察记录

同一时间段内，各装置中小圆形叶片浮起的数量

（2）实验结果及结论：

①实验结果：

项目

烧杯

小圆形叶片

加富含CO2的清水

光照强度

叶片浮起的数量

甲

10片

20mL

强

最多

乙

10片

20mL

中

较少

丙

10片

20mL

弱

最少

②实验结论：

在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度逐渐增强。

（同一时间段内产生的氧气越多，浮起的叶片越多）

二、影响光合作用的因素及化能合成作用

1．其他因素对光合作用强度的影响

除光照强度之外，影响光合作用的因素还包括CO2浓度、温度、水分等。

2．化能合成作用

（1）概念：

利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制作有机物的合成作用。

（2）实例：

硝化细菌能利用氨氧化释放的化学能将二氧化碳和水合成为糖类，供自身利用。

|自查自纠|

1．光照是通过影响光反应来影响光合速率的（　　）

2．在一定范围内，随着光照强度的增大，光合速率也逐渐增大（　　）

3．光照强度影响光合作用但光质不影响（　　）

4．温度只影响暗反应过程，因为只有暗反应需要酶的催化（　　）

5．CO2浓度是通过影响暗反应过程来影响光合作用的（　　）

6．水分既是光合作用的原料，也是化学反应的介质（　　）

7．只有真核生物才能制造有机物（　　）

8．化能合成作用不消耗能量（　　）

答案　1.√　2.√　3.×　4.×　5.√　6.√　7.×　8.×

|图解图说|

★光照强度是影响光合作用的主要因素。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

★大棚中增加CO2浓度提高作物光合作用。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

★缺水时气孔关闭，影响CO2进入叶肉细胞，同时也影响了淀粉的水解，导致光合产物输出缓慢，使光合速率下降。

________________________________________________________________________

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探究点一　光照强度对光合作用的影响

1．探究光照强度对光合作用强度的影响

（1）分析实验中叶片下沉和进行光照后叶片又上浮的原因：

①叶片下沉的原因：

叶片中的气体被抽出。

②光照后上浮的原因：

叶片通过光合作用产生了氧气。

（2）实验中观察的指标（因变量）：

单位时间内叶片浮起的数量。

2．光照强度对光合作用强度的影响

下图为光照强度与绿色植物光合作用强度的关系曲线，分析该图并回答下列问题：

（1）图中A、B、C点代表的意义，并在下图中画出CO2和O2的运动方向：

提示　A点：

只进行细胞呼吸（或呼吸强度）。

B点：

光合速率等于呼吸速率（或净光合速率为0）时的光照强度，也叫光补偿点。

C点：

光合速率达到最大时的最低光照强度，也叫光饱和点。

图答案：

（2）分析A→B、B→C'区间细胞呼吸和光合作用的强度大小。

A→B：

光合强度小于呼吸强度。

B→C'：

光合强度大于呼吸强度。

（3）C'点前后限制光合作用的主要因素

C'点之前：

光照强度。

C'点之后：

主要是CO2和温度。

光照强度对净光合作用的影响原理与探究结论

（1）影响原理

①呼吸作用强度不受光照强度的影响。

②在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而逐渐增强，当光照强度达到一定值后，继续增强光照强度，光合作用强度不再改变。

（2）探究结论

①在一定光照强度范围内，同一时间段中，各组小圆形叶片浮起的数量与光照强度呈正相关。

②在一定光照强度范围内，每组叶片全部浮起所需要的时间与光照强度呈负相关。

【典例1】通过实验测得一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况如下图所示。

乙图表示的是叶肉细胞与外界及线粒体和叶绿体间的气体交换情况。

下列相关叙述中错误的是（　　）

A．如果植物缺乏Mg元素，则甲图中的B点向右移动

B．甲图中C点前的限制因素是光照强度，C点后的限制因素主要是CO2和温度

C．甲图中还可以用O2的吸收量和释放量表示纵坐标的含义，且曲线保持不变

D．乙图中所示细胞发生的情况与甲图中A点、AB段、B点、BC段相符的依次是②①③④

解析　植物缺乏Mg后，叶绿素合成受影响，则吸收光能的能力降低，因此光合速率要与呼吸速率相等，应增加光照强度，所以B点向右移，A正确；C点是光饱和点，该点前随着光照强度的改变，代谢强度改变，说明光照强度是限制光合速率的因素，而C点之后，随着光照强度的改变光合作用速率不再改变，说明光照强度不再是限制因素，限制因素是横坐标表示的因素以外的因素——CO2和温度，B正确；如果甲图中的纵坐标改成氧气的吸收量或释放量，则曲线正好是以横坐标为轴的对称曲线，C错误；A点时只进行细胞呼吸，不进行光合作用，应与②相符。

AB段细胞呼吸强度大于光合强度，应与①相符。

B点时，光合强度与呼吸强度相等，应与③相符。

BC段与C点之后，光合强度大于呼吸强度，与④图相符，D正确。

答案　C

（1）光补偿点与光饱和点的移动规律

规律

（2）光合作用限制因素的分析

在达到饱和点前，限制因素就是横坐标表示的因素；达到饱和点后，限制因素是横坐标表示的因素以外的因素。

另外，需要注意的是，题干中如果有“最适温度”一信息，则温度不再是限制因素。

【跟踪训练】

1．如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述中不正确的是（　　）

A．A点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体

B．B点植物的光合作用强度与细胞呼吸强度相等

C．当植物缺镁时，B点将右移

D．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℃，如果该图表示该植物处于25℃环境中，则将温度提高到30℃时，A点上移，B点左移

解析　A点植物只进行细胞呼吸，产生ATP的细胞器只有线粒体；植物缺镁时，若要使光合作用强度保持不变，则需增加光照强度，因此B点将右移；将温度提高到30℃时，细胞呼吸加强，光合作用减弱，因此，A点上移，B点右移。

答案　D

探究点二　光合作用和细胞呼吸的关系

1．光合作用与有氧呼吸的联系

（1）光合作用和有氧呼吸过程中都产生[H]，它们的来源和用途分别是怎样的？

提示　光合作用过程产生的[H]来自水，用于暗反应过程中C3的还原；有氧呼吸的第一、二阶段产生[H]，来自葡萄糖和水，用于第三阶段与O2结合成水。

（2）光合作用和有氧呼吸分别在哪个阶段产生ATP？

分别有什么用途？

提示　光合作用的光反应阶段产生ATP，用于暗反应阶段C3的还原；有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，用于各项生命活动。

2.实际光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系

真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：

①光合作用产生的O2量＝实测的O2释放量＋细胞呼吸消耗的O2量。

②光合作用固定的CO2量＝实测的CO2吸收量＋细胞呼吸释放的CO2量。

③光合作用产生的葡萄糖量＝葡萄糖的积累量（增重部分）＋细胞呼吸消耗的葡萄糖量。

3．利用装置图法测定植物光合速率与呼吸速率

（1）装置中溶液的作用：

在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。

（2）测定方法

①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。

②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。

③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。

（3）物理误差的校正：

为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。

【典例2】以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。

下列分析正确的是（　　）

A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等

B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的量最多

C．温度高于25℃时，光合作用制造的有机物的量开始减少

D．其他条件不变，光照强度适当增强时，两曲线的交点将向左下方移动

解析　分析题意与图像可知，图中的虚线代表净光合作用，实线代表呼吸作用。

在光照下，光合作用制造的有机物总量（真光合作用量）＝呼吸作用消耗的有机物量（呼吸量）＋有机物的净积累量（净光合作用量），即某温度下图中实线所对应的量加上虚线所对应的量就是真光合作用量。

读取图中20℃、25℃、30℃、35℃等温度下对应的CO2的吸收量与释放量，根据上面的等式关系可以推断出：

光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量与30℃时相等；光照相同时间，在25℃条件下植物积累的有机物的量最多；温度高于25℃时，有机物的净积累量开始减少；两曲线的交点表示某温度时，有机物的净积累量与呼吸作用消耗的有机物的量相等，当其他条件不变，光照强度适当增强时，净光合作用量增大，两曲线的交点将向右上方移动。

答案　A

净光合速率和总光合速率的判定方法

（1）有“释放量”、“吸收量”或“积累量”等词语时，则为净光合速率；如果有“消耗量”、“同化量”、“制造量”、“生产量”等词语时，则为实际光合速率。

（2）若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，即曲线的起点是坐标原点，则该曲线表示总（真）光合速率；若CO2吸收值为负值，即曲线的起点在原点之下，则该曲线表示净光合速率。

（3）若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。

【跟踪训练】

2．下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是（　　）

A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的

B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物

C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同

D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等

解析　从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。

有氧呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应，A错误；光反应过程中产生的ATP用于还原三碳化合物，B错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体蛋白但不消耗ATP，D错误。

答案　C

知识脉络

要点晨背

1.在一定范围内，随着光照强度的增大，光合速率逐渐增大，当达到光饱和点后，光合速率不再增加。

2.人工增加光照以延长光照时间，可以增加光合产量。

3.在一定范围内，随着CO2浓度的增加，光合速率逐渐增加，当达到一定浓度后，光合速率不再增加。

4.农田中保持良好的通风，使用农家肥都可以提高CO2浓度，从而增加光合产量。

5.白天适当提高温度，以增大光合强度，夜晚适当降低温度，以降低呼吸强度，都有利于作物的生长。

1．下列关于光照与光合速率之间的关系的叙述，正确的一项是（　　）

A．阴生植物的光合速率与光照强度成反比

B．光照越强，光合速率越高

C．适宜的光照可以提高阴生植物光合速率

D．阴生植物在光照条件下，光合速率为零

解析　阴生植物相对于阳生植物而言，达到最大光合速率所需的光照强度较低一些；阴生植物的光合速率随着光照强度增大而增加，达到一定强度后光合速率不再增加。

答案　C

2．（2016·佛山高一检测）某细菌生活在富含Fe2＋的水中，它能将Fe2＋氧化成Fe3＋，并能利用该过程所产生的能量来生产有机物，这种制造有机物的方式是（　　）

A．光合作用　　B．呼吸作用C化能合成作用　　D．氧化作用

解析　据题干可知，该细菌能将Fe2＋氧化成Fe3＋，并能利用该过程所产生的能量来生产有机物，这种制造有机物的方式为化能合成作用。

答案　C

3．如何使作物最大限度地利用太阳光能以进行光合作用是现代化农业生产中提高作物产量的根本问题。

下列措施不能够有效提高光能利用效率的是（　　）

A．阴雨天气提高温室中的CO2浓度

B．将玉米与大豆混合种植

C．为农作物补充镁元素，保证叶绿素的含量

D．合理灌溉，使植株保持挺拔

解析　阴雨天气，光照强度减弱，这种情况下补充CO2达不到提高光能利用率的目的；玉米与大豆套种可以充分利用光能，进而达到提高光能利用率的目的；充足的叶绿素可以保证对光的最大吸收；植株挺拔，叶片充分展开，有利于对光的吸收。

答案　A

4．（2016·长沙高一检测）下列关于硝化细菌的描述中，错误的是（　　）

A．其细胞内没有叶绿素　　B．细胞内有线粒体

C．自身能合成有机物　　D．属自养型生物

解析　硝化细菌为原核细胞，其细胞内没有叶绿素，属于化能自养型，不含线粒体；硝化细菌自身能将二氧化碳合成有机物；硝化细菌属于自养型生物。

答案　B