1、第2課時(shí)光合作用原理的應(yīng)用一、探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響1.光合作用強(qiáng)度:(1)概念:植物在_內(nèi)通過(guò)光合作用制造_的數(shù)量。單位時(shí)間糖類(2)表示方法:(3)下列哪些是能夠?qū)夂献饔脧?qiáng)度造成影響的外界因素_?？諝庵卸趸嫉臐舛葴囟鹊母叩屯寥乐兴值亩嗌俟獾某煞置傅幕钚怨庹盏膹?qiáng)弱2.實(shí)驗(yàn)原理:(1)利用LED臺(tái)燈離實(shí)驗(yàn)裝置的距離不同,產(chǎn)生不同的_。(2)根據(jù)_,判斷不同光照強(qiáng)度下光合作用強(qiáng)度的大小。光照強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量3.實(shí)驗(yàn)步驟:二、化能合成作用1.概念:利用體外環(huán)境中的某些_氧化時(shí)所釋放的能量來(lái)制造_。2.實(shí)例:硝化細(xì)菌能利用_氧化釋放的化學(xué)能將_合成糖類,供自身利用

2、。無(wú)機(jī)物有機(jī)物NH3CO2和H2O三、光合作用影響因素1.光照強(qiáng)度:(1)原理:主要影響光反應(yīng)階段_的產(chǎn)生,進(jìn)而影響暗反應(yīng)階段。ATP和NADPH(2)曲線分析:A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0,此時(shí)只進(jìn)行_,CO2釋放量表示_AB段開(kāi)始進(jìn)行光合作用,隨光照強(qiáng)度增加,光合作用速率逐漸增加,但光合作用速率_細(xì)胞呼吸速率B點(diǎn)光合作用速率_細(xì)胞呼吸速率,此時(shí)光照強(qiáng)度為光的補(bǔ)償點(diǎn)細(xì)胞呼吸細(xì)胞呼吸速率小于等于BC段光合作用速率_細(xì)胞呼吸速率,隨光照強(qiáng)度增加,光合作用速率逐漸增加C點(diǎn)光照強(qiáng)度增加,光合作用速率_,此時(shí)的光照強(qiáng)度(C)為光的飽和點(diǎn)C點(diǎn)以后此階段限制光合作用速率的環(huán)境因素為溫度、CO2濃度等大于基本不變2.C

3、O2濃度:(1)原理:CO2濃度通過(guò)影響_階段,制約C3的生成進(jìn)而影響光合作用強(qiáng)度。暗反應(yīng)(2)曲線:關(guān)鍵點(diǎn)ACO2的補(bǔ)償點(diǎn):光合速率_呼吸速率時(shí)的CO2濃度A進(jìn)行光合作用所需的最低CO2濃度B和BCO2飽和點(diǎn)走勢(shì)分析圖1和圖2一定范圍內(nèi),光合作用強(qiáng)度隨CO2濃度的增大而增強(qiáng),但當(dāng)CO2達(dá)到一定的濃度時(shí),光合作用強(qiáng)度_等于不再增強(qiáng)3.溫度:(1)原理:通過(guò)影響_進(jìn)而影響光合作用。(2)曲線:酶活性AB段:隨著溫度升高,光合作用強(qiáng)度_。B點(diǎn):光合作用_溫度下的光合作用強(qiáng)度。BC段:隨著溫度升高,光合作用強(qiáng)度_。溫度過(guò)高時(shí),酶失活,光合作用完全停止。增強(qiáng)最適減弱4.水及礦質(zhì)元素對(duì)光合作用的影響:(

4、1)原理:N、Mg、Fe等是_合成的必需元素,若這些元素缺乏,會(huì)影響葉綠素的合成從而影響光合作用。水既是光合作用的原料,又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì),水還會(huì)影響氣孔的開(kāi)閉,從而影響_進(jìn)入植物體。葉綠素CO2(2)曲線:5.影響因素在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用(連線):【激疑】夏季晴朗的中午,植物的光合作用強(qiáng)度不是最大,而是相對(duì)降低,這一現(xiàn)象稱為植物的“午休”。試解釋出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因。 提示:夏季晴朗的中午,溫度較高,植物蒸騰作用旺盛,植物失水較多,導(dǎo)致氣孔關(guān)閉,影響二氧化碳的吸收,從而使光合作用強(qiáng)度降低。 知識(shí)點(diǎn)一探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響測(cè)定光合速率與呼吸速率的裝置:(1)測(cè)定裝置:(2)測(cè)定方

5、法及解讀。測(cè)定呼吸速率。a.在小燒杯中放入適宜濃度NaOH溶液用于吸收CO2。b.玻璃鐘罩遮光處理,以排除光合作用干擾。c.置于適宜溫度環(huán)境中。d.紅色液滴向左移動(dòng)(單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離代表呼吸速率)。測(cè)定凈光合速率。a.在小燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液,用于保證容器內(nèi)CO2濃度恒定,滿足光合作用的需求。b.必須給予較強(qiáng)光照處理,且溫度適宜。c.紅色液滴向右移動(dòng)(單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離代表凈光合速率)?！舅伎加懻摗繄D示裝置中液滴的移動(dòng)可能是由于環(huán)境因素所導(dǎo)致,排除這一無(wú)關(guān)變量,應(yīng)在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上如何設(shè)計(jì)?(科學(xué)探究)提示:可增加一組實(shí)驗(yàn),其他設(shè)計(jì)同原實(shí)驗(yàn),只是去掉綠色植物。 【素養(yǎng)案例】為探究光

6、照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響,某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置若干組,在25 條件下進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)A.在無(wú)光條件下,液滴向左移動(dòng)B.在有光條件下,液滴向右移動(dòng)C.在有光條件下,液滴向右移動(dòng)的距離代表光合速率D.隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng),液滴向右移動(dòng)的距離逐漸增大【解題導(dǎo)引】(1)找出關(guān)鍵點(diǎn):CO2緩沖液可以維持密閉裝置內(nèi)一定的二氧化碳濃度,即密閉裝置內(nèi)氣體體積的變化不是由二氧化碳的產(chǎn)生或消耗引起的。(2)分清兩個(gè)關(guān)系:光合作用與細(xì)胞呼吸的大小。 【解析】選A。由于CO2緩沖液維持裝置中的CO2含量不變,所以引起裝置中氣壓變化的原因是O2的變化。無(wú)光條件下綠色植物只進(jìn)行

7、細(xì)胞呼吸,消耗O2,液滴左移,A項(xiàng)正確。有光條件下,綠色植物既進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗O2,又進(jìn)行光合作用產(chǎn)生O2,若光合作用細(xì)胞呼吸,液滴右移;若光合作用=細(xì)胞呼吸,液滴不移動(dòng);若光合作用細(xì)胞呼吸,液滴左移,B項(xiàng)錯(cuò)誤。在有光條件下,液滴向右移動(dòng)的距離代表凈光合速率,C項(xiàng)錯(cuò)誤。在達(dá)到光飽和點(diǎn)之前隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng),液滴向右移動(dòng)的距離逐漸增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤?！痉椒ㄒ?guī)律】光合作用、細(xì)胞呼吸實(shí)驗(yàn)常用的研究方法(1)“黑白瓶法”:用黑瓶(無(wú)光照的一組)測(cè)得的結(jié)果為呼吸作用強(qiáng)度值,用白瓶(有光照的一組)測(cè)得的結(jié)果為凈光合作用強(qiáng)度值,綜合兩者即可得到真正光合作用強(qiáng)度值。(2)梯度法:用一系列不同光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃

8、度的裝置,可探究光照強(qiáng)度、溫度或CO2濃度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響?！舅仞B(yǎng)遷移】用等體積的三個(gè)玻璃瓶甲、乙、丙,同時(shí)從某池塘水深0.5 m 處的同一位置取滿水樣,立即測(cè)定甲瓶中的氧氣含量,并將乙、丙瓶密封后沉回原處。一晝夜后取出玻璃瓶,分別測(cè)定兩瓶中的氧氣含量,結(jié)果如表(不考慮化能合成作用)。有關(guān)分析合理的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào) 透光玻璃瓶甲透光玻璃瓶乙不透光玻璃瓶丙4.9 mg5.6 mg3.8 mgA.丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生H的場(chǎng)所是線粒體內(nèi)膜B.在一晝夜內(nèi),丙瓶生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量約為1.1 mgC.在一晝夜后,乙瓶水樣的pH比丙瓶的低D.在一晝夜內(nèi),乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量

9、約為1.1 mg【解析】選B。本實(shí)驗(yàn)中氧氣含量甲瓶-丙瓶=1.1 mg,可表示一晝夜內(nèi)丙瓶中生物細(xì)胞呼吸消耗的氧氣量,乙瓶-甲瓶=0.7 mg,可表示一晝夜乙瓶中生物凈產(chǎn)生的氧氣量,因此乙瓶中生產(chǎn)者實(shí)際光合作用釋放的氧氣量=1.1 mg+0.7 mg=1.8 mg,B正確、D錯(cuò)誤。丙瓶中浮游植物的細(xì)胞產(chǎn)生H的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì),A錯(cuò)誤。一晝夜后,乙瓶水樣中的CO2含量下降,因此其pH上升,而丙瓶中只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,CO2含量上升,pH下降,乙瓶水樣的pH比丙瓶的高,C錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】取某種植物生長(zhǎng)狀態(tài)一致的新鮮葉片,用打孔器將葉片打出若干圓片,圓片平均分成甲、乙、丙三組。甲組立即烘干

10、處理并測(cè)得圓片干重為a,乙組保持濕潤(rùn)且置于一個(gè)黑暗密閉裝置內(nèi),丙組保持濕潤(rùn)且置于一個(gè)密閉裝置內(nèi)并給予適宜強(qiáng)度的光照。乙組和丙組其他條件一致,一小時(shí)后,測(cè)得乙裝置內(nèi)圓片干重為b,丙裝置內(nèi)圓片干重為c。下列敘述正確的是() A.c-a為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的真正光合速率B.c-b為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的凈光合速率C.a-b為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的呼吸速率D.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,乙組圓片葉肉細(xì)胞呼吸速率保持恒定 【解析】選C。c-a為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的凈光合速率;c-b為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的真正光合速率;a-b為圓片葉肉細(xì)胞一小時(shí)內(nèi)的呼吸速率;乙裝置隨著O2濃度下降,葉肉細(xì)胞呼吸速率也下降。知識(shí)點(diǎn)二光

11、合作用影響因素綜合分析1.開(kāi)放環(huán)境中光合作用晝夜變化曲線分析: (1)曲線分析:MN和PQ夜晚植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸;植物體內(nèi)有機(jī)物的總量減少,環(huán)境中CO2量增加,O2量減少NP光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行NA和EP清晨和傍晚光照較弱,光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度;植物體內(nèi)有機(jī)物的總量減少,環(huán)境中CO2量增加,O2量減少A點(diǎn)和E點(diǎn)光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,CO2的吸收和釋放達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡;植物體內(nèi)有機(jī)物的總量不變,環(huán)境中CO2量不變,O2量不變AE光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度;植物體內(nèi)有機(jī)物的總量增加;環(huán)境中CO2量減少,O2量增加C點(diǎn)葉片表皮氣孔部分關(guān)閉,光合作用強(qiáng)度下降E點(diǎn)光合作用產(chǎn)物的積累量

12、最大(2)一晝夜有機(jī)物的積累量的計(jì)算方法(用CO2表示):一晝夜有機(jī)物的積累量=白天從外界吸收的CO2量-晚上呼吸作用釋放的CO2量,即S3-(S1+S4)。2.密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度與時(shí)間的關(guān)系曲線:(1)曲線分析:AB段無(wú)光照,植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸BC段溫度降低,細(xì)胞呼吸減弱CD段4時(shí)后,微弱光照,開(kāi)始進(jìn)行光合作用,但光合作用強(qiáng)度細(xì)胞呼吸強(qiáng)度H點(diǎn)光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度HI段光照繼續(xù)減弱,光合作用強(qiáng)度細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,植物生長(zhǎng)若I點(diǎn)高于A點(diǎn)說(shuō)明光合作用強(qiáng)度細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,植物體內(nèi)有機(jī)物總量減少,植物不能生長(zhǎng)若I點(diǎn)等于A點(diǎn)說(shuō)明光合作用強(qiáng)度=細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,植物體內(nèi)有機(jī)物總量不變,植物不生長(zhǎng)【思考討論

13、】1.各種環(huán)境因素同時(shí)對(duì)植物的光合作用產(chǎn)生影響,試分析冬季早晨和夏季早晨限制光合作用的因素分別是什么。(科學(xué)思維)提示:冬季早晨溫度較低,溫度是限制光合作用的主要因素;夏季早晨溫度較高,光照較弱,光照是限制光合作用的主要因素。 2.大棚生產(chǎn)中,為什么多施加有機(jī)肥能夠提高作物的產(chǎn)量?(科學(xué)思維)提示:有機(jī)肥中的有機(jī)物被微生物分解產(chǎn)生二氧化碳和無(wú)機(jī)鹽,二氧化碳能夠增加大棚中的二氧化碳濃度,無(wú)機(jī)鹽為作物提供礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)?！舅仞B(yǎng)案例】(2018全國(guó)卷)為了研究某種樹(shù)木樹(shù)冠上下層葉片光合作用的特性,某同學(xué)選取來(lái)自樹(shù)冠不同層的A、B兩種葉片,分別測(cè)定其凈光合速率,結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答問(wèn)題:世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)(1

14、)從圖可知,A葉片是樹(shù)冠_(填“上層”或“下層”)的葉片,判斷依據(jù)是_。(2)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí),A葉片的凈光合速率開(kāi)始下降,但測(cè)得放氧速率不變,則凈光合速率降低的主要原因是光合作用的_反應(yīng)受到抑制。(3)若要比較A、B兩種新鮮葉片中葉綠素的含量,在提取葉綠素的過(guò)程中,常用的有機(jī)溶劑是_?！窘忸}導(dǎo)引】解答本題需明確以下兩點(diǎn):(1)明確題干兩圖的區(qū)別,比較光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)的大小。(2)明確光合作用過(guò)程及影響光合作用的外界因素。 【解析】(1)題干兩圖橫坐標(biāo)都是光照強(qiáng)度,縱坐標(biāo)都是凈光合速率。A葉片的細(xì)胞呼吸弱,光補(bǔ)償點(diǎn)低,光飽和點(diǎn)低,適應(yīng)弱光環(huán)境,判斷為下層葉片。(2)放氧速率不變,說(shuō)明光

15、反應(yīng)速率不變,凈光合速率下降的主要原因是暗反應(yīng)受到抑制。(3)綠葉中的色素易溶于有機(jī)溶劑,常用無(wú)水乙醇提取。答案:(1)下層A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度低于B葉片(2)暗(3)無(wú)水乙醇【方法規(guī)律】植物“三率”的判定(1)根據(jù)坐標(biāo)曲線判定:當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí),若CO2吸收值為負(fù)值,該值絕對(duì)值代表呼吸速率,該曲線代表凈光合速率。當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí),若CO2吸收值為0,該曲線代表真正光合速率。 (2)根據(jù)關(guān)鍵詞判定:檢測(cè)指標(biāo)呼吸速率凈光合速率真正(總) 光合速率CO2釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量有機(jī)物消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量【素養(yǎng)探究】情

16、境遷移為了探究生長(zhǎng)條件對(duì)植物光合作用的影響,某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩組,置于人工氣候室中,甲組模擬自然光照,乙組提供低光照,其他培養(yǎng)條件相同。結(jié)果如圖: (1)據(jù)圖判斷,光照強(qiáng)度低于a時(shí),限制甲、乙兩組植物光合作用的因素是什么?(科學(xué)思維)提示:光照強(qiáng)度。(2)b光照強(qiáng)度下,要使甲組的光合作用強(qiáng)度升高,可以考慮的措施是什么?(科學(xué)思維)提示:適當(dāng)提高CO2濃度、溫度、水、礦質(zhì)元素等條件?！舅仞B(yǎng)遷移】圖甲表示水稻的葉肉細(xì)胞在光照強(qiáng)度分別為a、b、c、d時(shí),單位時(shí)間內(nèi)CO2的釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示藍(lán)細(xì)菌光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)() A

17、.圖甲中,光照強(qiáng)度為b時(shí),光合速率等于呼吸速率B.圖甲中,光照強(qiáng)度為d時(shí),單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收2個(gè)單位的CO2C.圖乙中,當(dāng)光照強(qiáng)度為x時(shí),細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體D.圖乙中,限制e、f、g點(diǎn)光合作用速率的因素主要是光照強(qiáng)度【解析】選B。分析圖甲可知,光照強(qiáng)度為b時(shí),CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量相等,都為3單位,細(xì)胞呼吸釋放的CO2首先供應(yīng)葉綠體進(jìn)行光合作用,剩余部分釋放到外界,說(shuō)明此時(shí)細(xì)胞呼吸大于光合作用,A項(xiàng)錯(cuò)誤;光照強(qiáng)度為d時(shí),水稻葉肉細(xì)胞光合作用速率大于細(xì)胞呼吸速率,光照強(qiáng)度為a時(shí),CO2釋放量即為呼吸速率,則光照強(qiáng)度為d時(shí),O2產(chǎn)生總量為8單位,需要消耗的CO2也為8單位,所以單位時(shí)間內(nèi)需要從外界吸收的CO2為2單位,B項(xiàng)正確;圖乙中所示生物為藍(lán)細(xì)菌,藍(lán)細(xì)菌不含線粒體和葉綠體,C項(xiàng)錯(cuò)誤;圖乙中,限制g點(diǎn)光合作用速率的因素不是光照強(qiáng)度,可能是二氧化碳濃度及溫度等,D項(xiàng)錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】夏季晴朗的一天,甲、乙兩株不同種植物在