届一轮复习人教版光合作用Ⅱ教案.docx
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届一轮复习人教版光合作用Ⅱ教案
第4讲 光合作用(Ⅱ)
考点一|影响光合作用的环境因素及应用
1.光合作用强度
(1)含义:
植物在单位时间单位面积内,通过光合作用制造糖类的数量。
(2)两种表示方法
①一定时间内原料的消耗量。
②一定时间内产物的生成量。
2.影响光合作用强度的因素
(1)空气中CO2浓度。
(2)土壤中水分的多少,温度的高低。
(3)光照的长短与强弱,光的成分。
判断下列有关外界因素对光合作用影响叙述的正误。
(1)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。
(√)
(2)延长光照时间能提高光合作用强度。
(×)
【提示】 延长光照时间只能提高光合作用的量,不能提高光合作用强度。
(3)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。
(×)
【提示】 植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。
(4)停止供水,植物光合速率下降,这是由于水是光合作用的原料,又是光合产物在植物体内运输的主要介质。
(√)
1.说明光照强度、CO2浓度、温度影响光合作用强度的原理。
【提示】 光照强度通过影响植物的光反应,进而影响光合速率,CO2浓度是通过影响暗反应制约光合速率;温度是通过影响酶的活性来影响光合作用。
2.大棚生产中,为什么多施有机肥能够提高作物的产量?
【提示】 有机肥中的有机物被微生物分解产生了CO2和无机盐,能够增加大棚中的CO2浓度并为作物提供矿质营养。
3.解读光照强度对光合作用强度影响的曲线
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);
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)。
4.解读CO2浓度对光合作用强度影响的曲线
图1中A点表示CO2补偿点,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。
5.解读温度对光合作用强度影响的曲线
光合作用是在酶催化下进行的,温度直接影响酶的活性。
一般植物在10~35℃下正常进行光合作用,其中AB段(10~35℃)随温度的升高而逐渐加强,B点(35℃)以上由于光合酶活性下降,光合作用开始下降,50℃左右光合作用停止。
6.举例说明光照强度、温度、CO2浓度影响光合速率的应用
【提示】
(1)光照强度:
温室生产中,适当增强光照强度,以提高光合速率,使作物增产。
(2)温度:
温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合速率;晚上适当降低温室内温度,以降低细胞呼吸速率,保证植物有机物的积累。
(3)CO2浓度:
大田要“正其行,通其风”,多施有机肥;温室内可适当补充CO2,即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。
视角1考查光照强度、CO2浓度对光合作用的影响
1.(2017·高考押题卷)如图表示在适宜温度和一定CO2浓度条件下,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。
(1)在绿色植物细胞中,吸收光能的色素分布在叶绿体的______________。
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________减少,进而影响暗反应中C3的还原,此时图中A点将向________(填“左”或“右”)移动。
(2)植物光合作用在遇到一定限制因素时,其速率将受到影响。
对于甲植物来说,图中限制Ⅰ和限制Ⅱ分别代表的主要外界因素最可能是__________和____________。
(3)自然条件下,影响图中B点上下移动的主要外界因素是______________。
甲植物从A点对应的光照强度突然转移至C点对应的光照强度下,短时间内叶绿体中C5含量将________(填“增加”或“减少”)。
【解析】
(1)在绿色植物细胞中,吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。
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ATP和[H]减少,进而影响暗反应中C3的还原,此时光合速率下降而呼吸速率不变,故A点(光合速率等于呼吸速率)将向右移动。
(2)根据题意,图中限制Ⅰ最可能是光照强度,因为此阶段甲植物净光合速率随光照强度增加而增加;限制Ⅱ不再是光照强度,最可能是CO2浓度。
(3)B点可代表甲植物的呼吸作用强度。
自然条件下,影响B点上下移动的主要外界因素是温度。
甲植物从A点对应的光照强度下突然转移至C点对应的光照强度下,即光照强度增加,光反应为暗反应提供的[H]和ATP增加,短时间内叶绿体中C3含量相对减少,C5含量将增加。
【答案】
(1)类囊体薄膜上 ATP和[H](NADPH) 右
(2)光照强度 CO2浓度 (3)温度 增加
(1)当在P点时,限制光合速率的因素应为横坐标表示的因子,随其因子的不断加强,光合速率不断提高。
(2)当在Q点时,横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子,要想提高光合速率,可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
2.(2017·湖北八校联考)取生长旺盛的绿叶,用直径为1cm打孔器打出小圆片若干(注意避开大叶脉),抽出小叶圆片内的气体,并在黑暗处用清水处理使小叶圆片细胞间隙充满水,然后平均分装到盛有等量的不同浓度的富含CO2溶液的小烧杯中,置于光温恒定且适宜的条件下,测得各组小叶圆片上浮至液面所需平均时间,将记录结果绘制成曲线如图1。
图1图2
(1)与a浓度相比,b浓度时小叶圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上[H]的生成速率____________(填“快”“相等”或“慢”),此时小圆片的叶肉细胞中能产生ATP的细胞器有________。
(2)当CO2浓度大于c时,随着CO2浓度的增大,小叶圆片中有机物的积累速率________(填“加快”“不变”或“减慢”)。
(3)另取若干相同的小叶圆片分别置于溶液CO2浓度为a的小烧杯中,选用40W的台灯作为光源,通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验(实验温度保持相同且适宜),根据实验结果绘制成图2曲线(X1>0)。
①该实验的目的是____________________________________________。
②限制B点净光合速率的主要外界因素是__________________________,C点的含义是______________时光源与小烧杯之间的距离。
【解析】
(1)小叶圆片上浮的越快,表明光合速率越快,因此,b浓度时小叶圆片叶肉细胞类囊体膜上[H]的生成速率比a浓度时快。
小叶圆片的叶肉细胞光合作用和细胞呼吸同时进行。
(2)CO2浓度大于C时,光合速率减慢。
(3)光源与小烧杯之间的距离越近,小圆片接受的光越强,距离越远,接受的光越弱。
AB段小圆片接受的光较强,限制光合速率的主要外界因素是CO2浓度。
C点O2释放量为0,表明净光速率为0。
【答案】
(1)快 叶绿体、线粒体
(2)减慢 (3)①探究光照强度对光合作用速率的影响
②CO2浓度 小圆片光合作用速率等于呼吸作用速率
外界因素对光合作用影响的实质
影响因素
产生影响
影响过程
光照强度
影响水的光解产生[H]
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
视角2考查其他因素对光合作用的影响
3.(2017·潍坊期末)探究在适合生长的氮浓度范围内,不同氮素水平对青花菜叶片光合作用的影响,实验结果如下表所示:
氮素水平(mmol·L-1)
叶绿素含量(μg·cm-2)
净光合速率(μmol·m-2·s-1)
气孔导度(mmol·m-2·s-1)
胞间CO2浓度(μL·L-1)
5(低氮)
86
19.4
0.68
308
10(中氮)
99
20.7
0.84
304
15(偏高)
103
21.4
0.85
301
20(高氮)
103
22.0
0.84
295
请回答:
(1)表中净光合速率是采用叶龄一致的叶片,在____________相同的实验条件下,测得的单位时间、单位叶面积________________的吸收量。
(2)光合作用过程中,叶绿素主要吸收______________光,光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为__________,还有一部分转移到____________中。
(3)从表中可知,随着氮素水平的增高,叶片净光合速率逐渐____________,气孔导度____________(填“限制”或“不限制”)净光合速率的变化。
(4)高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高,而叶绿素含量相同,推断其主要原因可能是参与光合作用的酶____________。
(5)为使实验数据更可靠,在控制好无关变量的基础上,应针对每个氮素水平条件下设置____________。
【解析】
(1)由题意知,该系列实验的自变量是不同的氮素水平,因变量是青花菜叶片光合作用速率,因此要控制无关变量叶龄、光照强度、CO2浓度、温度等相同且适宜;净光合作用速率可以用CO2的吸收量、O2的释放量或有机物的积累量来表示。
(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光;光合作用的光反应阶段,光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为O2和[H]即水的光解,另一部分转移到ATP中。
(3)从表中可知,随着氮素水平的增高,叶片净光合作用速率逐渐提高;在中氮、偏高、高氮三种情况下,气孔导度大体相同,而净光合作用速率有所提高,所以说气孔导度不限制净光合作用速率的变化。
(4)由于高氮组和偏高组的叶绿素含量相同,但高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高,推断其主要原因可能是参与光合作用的酶数量较多(或活性较强)。
(5)为使实验数据更可靠,在控制好无关变量的基础上,应针对每个氮素水平条件下设置多个重复实验。
【答案】
(1)光照强度、CO2浓度、温度 CO2
(2)红光和蓝紫 O2和[H] ATP
(3)提高 不限制
(4)数量较多(或活性较强)
(5)(至少有3个平行)重复实验
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
光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物
有机物
有机物
无机物
能量变化
光能―→稳定的
化学能(储能)
稳定的化学能―→ATP中活跃的化学能、热能(放能)
实质
合成有机物,储存能量
分解有机物、释放能量,供细胞利用
场所
叶绿体
活细胞(主要在线粒体)
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
2.光合作用与有氧呼吸的联系
(1)物质方面
C:
CO2
C6H12O6
丙酮酸
CO2
O:
H2O
O2
H2O
H:
H2O
[H]
C6H12O6
[H]
H2O
(2)能量方面
光能
ATP中活跃化学能
C6H12O6中稳定的
化学能
3.光合速率和呼吸速率
(1)净光合速率和总光合速率的关系:
总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
凡是进行光合作用的植物,同时也在进行着呼吸作用。
在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下,C点时,OA段代表植物呼吸速率,OD段代表植物净光合速率,OA+OD表示总光合速率,故总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
图中B点既不吸收也不释放二氧化碳,表示总光合速率=呼吸速率,净光合速率为_0_。
在考题中,常需根据图表中的信息找出净光合速率和呼吸速率,进而推出总光合速率。
(2)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,则为总光合速率,若是负值则为净光合速率。
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,制造量为总光合速率。
1.判断下列有关光合作用和细胞呼吸说法的正误。
(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。
(×)
【提示】 CO2固定的场所是叶绿体基质,CO2产生的场所是线粒体基质。
(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。
(×)
【提示】 C6H12O6的分解发生在细胞质基质和线粒体中。
(3)光合作用过程中光能转变成化学能,细胞呼吸过程中C6H12O6中的化学能转变成ATP中的化学能。
(×)
【提示】 呼吸作用中C6H12O6中的部分化学能转化成了热能。
(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。
(×)
【提示】 适宜光照下,植物固定的CO2总量等于植物吸收CO2的量与细胞呼吸产生CO2的量之和。
2.如图为某绿色植物叶肉细胞中的部分代谢示意图,其中A-D表示生理过程,①-⑦表示物质,请据图回答下列问题:
(1)图中A表示____________过程,D表示____________过程。
(2)物质④表示____________;⑥表示____________
(3)若突然停止光照,短时间内③/②的比值会________(填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】
(1)光反应 有氧呼吸第一阶段
(2)丙酮酸 氧气 (3)上升
1.探究光合作用和有氧呼吸中[H]、ATP来源和去路
比较项目
来源
去路
[H]
光合作用
光反应中水的光解
作为暗反应阶段的还原剂,用于还原C3合成有机物等
有氧呼吸
第一、二阶段产生
用于第三阶段与氧气结合产生水,同时释放大量能量
ATP
光合作用
在光反应阶段合成ATP,其合成所需能量来自色素吸收、转换的太阳能
用于暗反应阶段C3还原时的能量之需,以稳定的化学能形式储存在有机物中
有氧呼吸
第一、二、三阶段均产生,其中第三阶段产生最多,能量来自有机物的分解
作为能量直接用于各项生命活动
2.探究光合作用与细胞呼吸之间的气体变化
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,只进行细胞呼吸;
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。
视角1综合考查光合作用和细胞呼吸的过程
1.(2017·潍坊联考)如图表示光照下叶肉细胞中A、B两种细胞器间的气体交换,下列有关叙述正确的是( )
A.在黑暗中A将停止生理作用
B.A结构能产生ATP,B结构不能产生ATP
C.植物正常生长时,B结构产生的O2全部被A结构利用
D.白天适当升温,夜晚适当降温能增加农作物的产量
D [无光照时,植物仍能进行呼吸作用产生CO2;A结构为线粒体,B结构为叶绿体,A、B结构都能产生ATP;植物正常生长时,B结构产生的O2除被A结构利用,还有一部分释放到外界环境中。
]
2.(2017·潍坊检测)能量在生态系统中的变化形式如图所示。
请根据所学知识回答下列问题:
(1)图中过程①主要通过生产者的________实现,将光能首先转化成________________,再转化为________________,对于真核生物,第一次能量转化发生的场所是________________。
(2)②过程主要通过____________________实现,此生理过程释放的能量除以热能的形式散失外,其余少部分储存在________中。
此物质合成过程往往与细胞内的________(填“吸能”或“放能”)反应相联系。
(3)以上过程发生于白天的是________,发生于夜间的是________。
(填写图中序号)
【答案】
(1)光合作用 ATP中活跃的化学能 有机物中稳定的化学能 叶绿体类囊体薄膜
(2)各营养级生物的呼吸作用 ATP 放能
(3)①② ②
视角2考查光合速率和呼吸速率的计算
3.下图为从植物的同一叶片上陆续取下面积、厚薄相同的叶圆片,称其干重。
假定在整个实验过程中温度不变,叶片内有机物不向其他部位转移。
以下分析正确的是( )
A.三个叶圆片的质量大小关系一定是z>x>y
B.叶圆片Z在4小时内的有机物积累量为(z-x-2y)g
C.叶圆片Z在后2小时内的有机物制造量为(z+x-2y)g
D.整个实验过程中呼吸速率可表示为(x-y)g/4h
C [本题以实验为载体考查光合作用与细胞呼吸的综合。
在上午10时移走的叶圆片的质量为xg,上午10时移动整个装置于黑暗中,中午12时移走的叶圆片质量为yg,在2小时黑暗中,叶圆片只进行细胞呼吸,叶圆片的细胞呼吸量为x-y。
下午14时移走的叶圆片质量为zg,因此在下午2小时叶圆片同时进行光合作用和细胞呼吸,下午2小时叶圆片的净光合量为z-y。
三个叶圆片质量关系为x>y,z>y,但z和x的大小没法比较。
叶圆片Z在4小时内的有机物积累量为(z-x)g。
叶圆片Z在后2小时内的有机物制造量为叶圆片的总光合量,叶圆片Z在后2小时内总光合量等于2小时叶圆片的净光合量+2小时叶圆片的细胞呼吸量,为(z-y+x-y)g=(z+x-2y)g。
整个实验过程中呼吸速率可表示为(x-y)g/2h。
]
4.(2017·云南名校模拟)下表是某生物小组研究光照对植物光合作用影响的实验装置图、实验条件及各实验组玻璃罩内的CO2含量变化,实验过程中室温恒定且适宜,BCD三组中植物生理状况相似,ACD三组中小鼠均健康且生理状况相似。
请分析回答:
组别
A
B
C
D
实验装
置图
实验条件
黑暗
黑暗
光照为
3klx
光照为
6klx
CO2
含量变化
(mg·h-1)
+3
+6
+3
?
(1)B组植物叶肉细胞中能产生ATP的结构有______________________________________________________________。
(2)C组植物光合作用1h固定了________mgCO2。
此状态下钟罩C内的植物能不能正常生长?
答:
____________________________________。
(3)D组钟罩内的CO2含量变化可能________(填“>”“<”或“=”)+3mg·h-1。
(4)C组中给植物提供H
O,最先在小鼠的________(填物质名称)中检测出放射性标记(不考虑蒸腾作用释放的H2O),该物质产生于________(填细胞结构)。
【解析】
(1)B组植物处于黑暗条件下,叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体。
(2)C组植物和小鼠细胞呼吸会产生6+3mgCO2,小室中CO2增加3mg,因此植物光合作用1h固定了6mgCO2。
此时,植物光合作用固定的CO2量与细胞呼吸产生的CO2量相等,因此植物不能正常生长。
(3)D组实验的光照为6klx,光照强度大于C组的3klx,植物的光合作用加快,固定的CO2增多,因此,D组钟罩内的CO2含量变化应<+3mg·h-1。
(4)C组中给植物提供H
O,在光合作用中水的光解先会在氧气中有放射性,氧气参与小鼠的有氧呼吸形成水。
氧气与[H]结合生成水,发生在线粒体中。
【答案】
(1)细胞质基质、线粒体
(2)6 不能 (3)<(4)水 线粒体
咬文嚼字确定光合速率的“总”与“净”
项目
表示方法
净光合速率
CO2吸收量、O2释放量、
C6H12O6积累量
真正光合速率
CO2固定量、O2产生量、
C6H12O6制造量
呼吸速率(遮光条件下测得)
CO2释放量、O2吸收量、
C6H12O6消耗量
光合作用和细胞呼吸的实验探究综合
1.实验法测定光合速率与呼吸速率
(1)测定装置
(2)测定方法及解读
①测定呼吸速率
a.装置烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液用于吸收CO2。
b.玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用的干扰。
c.置于适宜温度环境中。
d.红色液滴向左移动(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。
②测定净光合速率
a.装置烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液,用于保证容器内CO2浓度恒定,满足光合作用需求。
b.必须给予较强光照处理,且温度适宜。
c.红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。
2.光合作用、细胞呼吸实验的常用研究方法
(1)“黑白瓶法”:
用黑瓶(无光照的一组)测得呼吸作用强度值,用白瓶(有光照的一组)测得净光合作用强度值,综合两者即可得到真光合作用强度值。
(2)“半叶法”:
测定时,叶片一半遮光,一半曝光,分别测定两半叶的干物质重量,进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。
(3)梯度法:
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置,可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
(2017·黄冈检测)某同学为探究光照强度和光合作用速率的关系,取几株有5个叶片、株高相近的西红柿植株,分别放在密闭的玻璃容器内。
实验开始先测定CO2浓度,12小时后,再测定CO2浓度,且以7种不同光照强度进行实验。
实验装置如下图,实验结果见表格。
序号
温度
℃
光照强度(%)
开始时CO2浓度(%)
12h后CO2浓度(%)
植物叶片数
1
25
0
0.35
0.368
5
2
25
10
0.35
0.342
5
3
25
20
0.35
0.306
5
4
25
40
0.35
0.289
5
5
25
60
0.35
0.282
5
6
25
80
0.35
0.280
5
7
25
95
0.35
0.279
5
(1)该同学的实验目的是________________________。
实验上表自变量是________,无关变量是________________________等。
(至少回答2点)
(2)表中序号1的目的是________。
序号2至7,实验前后CO2浓度的变化值来表示________________________________________。
(3)若实验中7种光照强度各都只用1株植物,则该同学在实验设计时,遵循了________原则和________原则。
【解析】
(1)根据表格分析可知,实验的单一变量(自变量)是光照强度,因变量是12h后CO2浓度,而温度、开始时的CO2浓度,植物叶片数和高度等在7组实验中都相同,属于无关变量。
根据自变量可知该实验目的是研究光照强度与光合作用速率的关系。
(2)表中序号1的光照强度是0,不能发生光合作用,只有呼吸作用,目的是作为空白对照,以便分析结果。
序号2至7,实验前后CO2浓度的变化值为光合作用与呼吸作用的差值,即表示西红柿植株的净光合速率。
(3)该实验遵循了实验的单一变量原则和对照性原则。
【答案】
(1)研究光照强度与光合作用速率的关系 光照强度 温度、开始时CO2浓度、植物叶片数和高度
(2)作为空白对照,以便分析结果(答“对照”即可) 西红柿植株的净光合速率
(3)单一变量 对照(性)(顺序可交换)
[跟踪练习]
1.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。
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
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