光与光合作用Ⅱ学案.docx
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光与光合作用Ⅱ学案
.考点一 影响光合作用的因素
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________的数量。
(2)两种表示方法
①一定时间内原料的__________。
②一定时间内产物的__________。
2.影响光合作用强度的因素
(1)空气中________________。
(2)土壤中水分的________,温度的________。
(3)光照的________与________,光的成分。
[诊断与思考]
1.判断下列说法的正误
(1)与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短( )
(2)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( )
(3)延长光照时间能提高光合作用强度( )
(4)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用( )
2.说出光照强度、CO2浓度、温度影响光合作用强度的原理。
3.解读光照强度影响光合作用强度的曲线
A点
____________________________________
AB段
____________________________________
B点
____________________________________
BC段
____________________________________
C点
____________________________________
4.解读CO2浓度影响光合作用强度的曲线
A点
____________________________________
A′点
____________________________________
B和B′点
____________________________________
AB段和
A′B′段
____________________________________
5.解读温度影响光合作用强度的曲线
AB段
____________________________________
B点
____________________________________
BC段
____________________________________
6.举例说明光照强度、温度、CO2浓度对光合速率的应用。
题组一 光照强度、CO2浓度、温度等因素对光合作用强度的影响
1.下图表示光照强度和CO2浓度对某植物光合作用强度的影响。
下列有关叙述错误的是( )
A.曲线中a点转向b点时,叶绿体中C3浓度降低
B.曲线中d点转向b点时,叶绿体中C5浓度升高
C.ab段影响光合速率的主要因素是光照强度
D.bc段影响光合速率的限制性因素可能是温度等其他条件
2.下图为某植物光合作用速率与环境因素之间的关系,请据图回答下列问题:
(1)图甲表示在光照弱的情况下,光合作用随________________________________的增加成正比增加,这种情况下,可以认为此时主要影响光合作用的________阶段。
(2)从图甲可见,光照强度超过某一强度时,光合作用速率不再增加,且有稳定发展的趋势,这种变化主要决定于__________,此时光合作用的____________阶段受到限制。
(3)图乙中C点表示光照强度为B时,植物生长的______________,出现CD段的原因是________________________________。
(4)请在图甲中绘制50℃时植物光合作用速度变化的曲线。
(5)根据图甲,在图乙绘制光照强度为A时,不同温度下光合作用速率变化曲线。
题组二 其他因素对光合速率的影响
3.(2015·北京海淀期中)如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,则据图判断不正确的是( )
A.在水分充足时桑叶没能出现“午休”现象
B.曲线Ⅱ双峰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
4.(2014·四川,6)将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率如图所示(注:
光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度)。
据图分析,下列叙述正确的是( )
A.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D.大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
5.(2013·北京,29)为研究棉花去棉铃(果实)后对叶片光合作用的影响,研究者选取至少具有10个棉铃的植株,去除不同比例棉铃,3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。
结果如图所示:
(1)光合作用暗反应利用光反应产生的ATP和______,在________________中将CO2转化为三碳糖,进而形成淀粉和蔗糖。
(2)由图1可知,随着去除棉铃百分率的提高,叶片光合速率________。
本实验中对照组(空白对照组)植株的CO2固定速率相对值是________。
(3)由图2可知,去除棉铃后,植株叶片中____________增加。
已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用,因此去除棉铃后,叶片光合产物利用量减少,________________降低,进而在叶片中积累。
(4)综合上述结果可推测,叶片中光合产物的积累会______光合作用。
(5)一种验证上述推测的方法为:
去除植株上的棉铃并对部分叶片遮光处理,使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官,检测______________叶片的光合产物含量和光合速率。
与只去除棉铃植株的叶片相比,若检测结果是________________________________,则支持上述推测。
1.多因子对光合速率影响的分析
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影响光合速率,要想提高光合速率,可适当提高图中的其他因子。
2.关于环境因素影响光合作用强度的两点提醒
(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。
(2)CO2浓度对光合作用强度的影响:
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,进而影响光合作用强度。
考点二 光合作用与细胞呼吸的关系及综合应用
1.光合作用与有氧呼吸的区别
项目
光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物合成________
有机物被分解成________
能量变化
光能→____________
稳定的化学能→_________________________
实质
________________
分解有机物、释放能量,供细胞利用
场所
主要是叶绿体
_______________________________
条件
______________
时刻都能进行
2.光合作用与有氧呼吸的联系
(1)物质方面
(2)能量方面
3.在不同的光照条件下,光合速率与呼吸速率的计算
(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示____________。
(2)绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数值表示________________。
(3)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__________+细胞呼吸消耗的O2量。
②光合作用固定的CO2量=实测的CO2__________+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____________+细胞呼吸消耗的葡萄糖量。
[诊断与思考]
1.判断下列说法的正误
(1)在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是类囊体薄膜和线粒体内膜( )
(2)CO2的固定过程发生在叶绿体中,C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中( )
(3)光合作用过程中光能转变成化学能,细胞呼吸过程中化学能转变成热能和ATP( )
(4)净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长( )
(5)适宜光照下,植物吸收CO2的总量等于固定的CO2的总量( )
2.探究光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源、去向
项目
光合作用
有氧呼吸
[H]
来源
______________
__________________
去向
______________
__________________
ATP
来源
______________
__________________
去向
______________
______________
__________________
__________________
3.下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示,据图判断生理过程。
图①:
表示黑暗中,只进行____________;图②:
表示细胞呼吸速率________光合作用速率;
图③:
表示细胞呼吸速率________光合作用速率;图④:
表示细胞呼吸速率________光合作用速率。
4.叶绿体吸收CO2的量属于真光合作用还是净光合作用?
题组一 光合作用与细胞呼吸的过程判断
1.(2014·天津,2)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( )
(CH2O)+O2
CO2+H2O+能量
A.过程①只在线粒体中进行,过程②只在叶绿体中进行
B.过程①产生的能量全部储存在ATP中
C.过程②产生的(CH2O)中的氧全部来自H2O
D.过程①和②中均能产生[H],二者还原的物质不同
2.(2015·人大附中月考)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
题组二 以叶绿体和线粒体为载体分析光合作用和细胞呼吸
3.(2015·潍坊质检)如图为某植物细胞部分结构示意图,据图分析,下列四项叙述中,正确的是( )
A.a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程
B.e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程
C.以C18O2作原料进行光合作用,在较强光照下,测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d
D.以H
O作原料进行光合作用,在较强呼吸作用下,测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b
4.如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。
下列有关叙述正确的是( )
A.图1、2中的两种生物膜依次存在于线粒体和叶绿体中
B.图1中的[H]来自水,图2中的[H]来自丙酮酸
C.两种生物膜除产生上述物质外,还均可产生ATP
D.影响图1、2中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光照
题组三 总光合速率、净光合速率与呼吸速率的判断及相关计算
5.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
6.植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。
如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下,测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。
下列有关说法不正确的是( )
A.在a点所示条件下,该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位是线粒体
B.该植物叶片的呼吸速率是5mgCO2/(100cm2叶·小时)
C.在一昼夜中,将该植物叶片置于c点所示光照强度条件下11小时,其余时间置于黑暗中,则每100cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45mg
D.已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25℃和30℃。
若将温度提高到30℃的条件下(原光照强度和CO2浓度不变),则图中b点将右移,c点将下移
7.如图表示在不同温度下,测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果,据图分析回答问题:
(1)由图分析可知,该植物的呼吸速率可表示为______,光合速率可表示为________。
在13~16℃之间,随着温度的升高,呼吸作用强度________(增强、减弱、不变),实际光合作用的强度________(增强、减弱、不变)。
(2)恒定在上述________℃温度下,维持10小时光照,10小时黑暗,该植物叶片增重最多,增重了________mg。
题组四 光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动
8.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃,如图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。
若温度降到25℃(原光照强度和二氧化碳浓度不变),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
9.如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下,甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。
下列分析正确的是( )
A.CO2浓度大于a时,甲才能进行光合作用
B.适当增加光照强度,a点将左移
C.CO2浓度为b时,甲、乙总光合作用强度相等
D.甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
题组五 以图、表、曲线为载体综合分析光合作用与细胞呼吸
10.图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为A、B、C、D时,单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。
图乙表示蓝藻光合速率与光照强度的关系,下列说法正确的是( )
A.图甲中,光照强度为B时,光合速率等于呼吸速率
B.图甲中,光照强度为D时,单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2
C.图乙中,当光照强度为X时,细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D.图乙中,限制E、F、G点光合作用速率的因素主要是光照强度
11.将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理1h,测其重量变化,立即光照1h,再测其重量变化。
结果如下表:
组别
1
2
3
4
温度(℃)
25
27
29
31
暗处理后质量变化(mg)
-1
-2
-3
-1
光照后与暗处理前质量变化(mg)
+3
+3
+3
+1
分析表中数据可判定( )
A.光照的1h时间内,第4组合成葡萄糖总量为2mg
B.光照的1h时间内,第1、2、3组释放的氧气量相等
C.光照的1h时间内,四组光合作用强度均大于呼吸强度
D.呼吸酶的最适温度是29℃
题组六 光合速率与呼吸速率的常用测定方法
12.某转基因作物有很强的光合作用能力。
某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题,设计了如图所示装置。
请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验,并分析回答有关问题:
(1)先测定植物的呼吸作用强度,方法步骤如下:
①甲、乙两装置的D中都放入______________,装置乙作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理,放在温度等相同且适宜的环境中。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度,方法步骤如下:
①甲、乙两装置的D中放入____________________________________________________。
②把甲、乙装置放在___________________________________________________________。
③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30分钟后,记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表:
实验30分钟后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
______(填“左”或“右”)移1.5cm
乙装置
右移0.5cm
测定植物净光合作用强度
甲装置
________(填“左”或“右”)移4.5cm
乙装置
右移0.5cm
(4)假设红墨水滴每移动1cm,植物体内的葡萄糖增加或减少1g,那么该植物的呼吸速率是__________g/h;白天光照15h,一昼夜葡萄糖的积累量是__________g(不考虑昼夜温差的影响)。
13.取某种植物生长状态一致的新鲜叶片,用打孔器将叶片打出若干圆片,圆片平均分成甲、乙、丙三组。
甲组立即烘干处理并测得圆片干重为A,乙组保持湿润且置于一个黑暗密闭装置内,丙组保持湿润且置于一个密闭装置内并给予适宜强度的光照。
乙组和丙组其他条件一致,一小时后,测得乙装置内圆片干重为B,丙装置内圆片干重为C。
下列叙述正确的是( )
A.C-A为圆片叶肉细胞一小时内的真正光合速率
B.C-B为圆片叶肉细胞一小时内的净光合速率
C.A-B为圆片叶肉细胞一小时内的呼吸速率
D.实验过程中,乙组圆片叶肉细胞呼吸速率保持恒定
14.用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙,同时从某池塘水深0.5m处的同一位置取满水样,立即测定甲瓶中的氧气含量,并将乙、丙瓶密封后沉回原处。
一昼夜后取出玻璃瓶,分别测定两瓶中的氧气含量,结果如下(不考虑化能合成作用)。
有关分析合理的是( )
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
4.9mg
5.6mg
3.8mg
A.丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜
B.在一昼夜内,丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1mg
C.在一昼夜后,乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D.在一昼夜内,乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1mg
1.净光合速率和总光合速率的判定方法
(1)若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收值为0,则该曲线表示总(真)光合速率,若CO2吸收值为负值,则该曲线表示净光合速率。
(2)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。
(3)有机物积累量为净光合速率,制造量为总(真)光合速率。
2.光合作用与细胞呼吸相关计算的两种妙法
(1)“半叶法”——测光合作用有机物的生产量
例如:
某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定,如图所示。
“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光,另一部分(B)不做处理,并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理)阻止两部分的物质和能量转移。
在适宜光照下照射6小时后,在A、B的对应部位截取同等面积的叶片,烘干称重,分别记为MA、MB,获得相应数据,则可计算出该叶片的光合作用强度,其单位是mg/(dm2·h)。
若M=MB-MA,则M表示B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。
(2)“黑白瓶”中有关光合作用与细胞呼吸的计算方法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题,其中“黑瓶”不透光,测定的是有氧呼吸量;“白瓶”给予光照,测定的是净光合作用量,可分为有初始值与没有初始值两种情况,规律如下:
规律①:
有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量;二者之和为总光合作用量。
规律②:
没有初始值的情况下,白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
3.光合作用、细胞呼吸曲线中关键点的移动
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浓度(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。
4.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)测定原理
①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。
②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
(3)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。
(4)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。
知识网络 答题语句
网络构建
要语强记
1.光照强度:
直接影响光反应的速率,光反应产物[H]和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。
2.温度:
影响光合作用过程,特别是影响暗反应中酶的催化效率,从而影响光合速率。
3.CO2浓度:
是暗反应的原料,CO2浓度高低直接影响光合速率。
4.矿质元素:
直接或间接影响光合作用。
例如镁是叶绿素的组成成分,氮对酶的含量有影响,磷是ATP的组成成分。
5.光合速率与呼吸速率的关系:
(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。
(2)绿色植物组织在有光的条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数值表示净光合速率。
(3)真光合速率=净光合速率+呼吸速率。
探究高考 明确考向
1.(2014·安徽,29Ⅰ)某课题小组研究红光与蓝光对花生幼苗光合作用的影响,实验结果如图所示。
(注:
气孔导度越大,气孔开放程度越高)
(1)与15d幼苗相比,30d幼苗的叶片净光合速率____________。
与对照组相比,________光处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高,据图分析,其原因是____________________
(2)叶肉细胞间隙CO2至少需要跨________层磷脂双分子层才能到达CO2固定的部位。
(3)某同学测定30d幼苗的叶片叶绿素含量,获得红光处理组的3个重复实验数据分别为2.1mg·g-1、3.9mg·g-1和4.1mg·g-1。
为提
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