高中生物 第五章 细胞的能量供应和利用 第4节 能量之源——光与光合作用 第2课时课件 新人教版必修1.ppt

第五章 细胞的能量供应和利用 第4节能量之源 光与光合作用 第2课时光合作用的原理和应用 基础知识 一 探究光照强度对光合作用强度的影响1 光合作用强度 糖类的数量 co2 长短与强弱 水分 温度 原料消耗或产物生成的量 2 探究光照强度对光合作用强度的影响 生长旺盛的绿叶 小圆形叶片30片 小圆形叶片内的气体逸出 充满了水 强 中弱 小圆形叶片浮起的数量 二 光合作用的原理在生产实践中的应用 光照 温度 co2 水分 无机物 有机物 氨 水和二氧化碳 糖类 3 自养生物和异养生物 无机物 有机物 绿色植物 硝化细菌 现成的有机物 1 光饱和点后 限制光合速率的内部因素主要有哪些 提示 色素含量 酶的数量 c5的含量等 2 下面是有关农业种植的谚语 黑夜下雨白天晴 打的粮食没处盛 请从光合作用的角度分析这句谚语的含义 提示 夜晚降雨不仅提供水分 还降低温度 减弱细胞呼吸消耗 白天晴天 提供良好光照 光合作用强 经过一昼夜中 有机物的积累量高 1 光照强度对光合作用强度的影响实验中 可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度 2 探究实验中 小圆形叶片浮起的原因是叶片进行细胞呼吸产生了co2 3 绿色植物和硝化细菌都为自养生物 都可通过光合作用制造有机物 4 化能合成作用与光合作用所利用的无机物原料都是co2和h2o 5 原核生物都是异养生物 6 自养生物合成有机物时只能利用光能 判断题 课内探究 知识点1探究环境因素对光合作用强度的影响 3 实验装置分析 自变量的设置 光照强度是自变量 通过调整台灯与试管之间的距离来调节光照强度的大小 中间盛水的玻璃柱的作用 吸收灯光的热量 避免光照对试管内水温产生影响 因变量是光合作用强度 可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强度 4 实验结论 在一定范围内 随着光照强度的不断增强 光合作用强度也不断增强 假设正确 取材关键及实验结果分析 1 打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少 2 用注射器排出小圆形叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果 3 该实验中所取的叶片大小和生理状态应该是相同的 打孔时要取叶片的相同部位 4 本实验中的数值并不代表真正的光合速率 而是光合作用的净积累值 即光合作用与细胞呼吸的差值 正常生长的绿藻 照光培养一段时间后 用黑布迅速将培养瓶罩上 此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是 a o2的产生停止b co2的固定加快c atp adp比值下降d nadph nadp 比值下降 解析 本题考查光照变化对光合作用过程的影响 用黑布将培养瓶罩住 相当于停止光照 光反应停止 不再产生氧气 h 和atp的产生停止 导致暗反应c3的还原速度减慢 c3在叶绿体内积累导致二氧化碳固定减慢 光反应停止 atp的生成减少 atp adp比值下降 光反应停止 nadph h 的产生减少 nadph nadp 比值下降 解答本题的关键是弄清楚光照和哪些反应有关 引起哪些物质发生变化 b 变式训练1 将植物栽培在光照 温度适宜 co2充足的条件下 如果将环境中co2含量突然降至极低水平 此时叶肉细胞中c3化合物 c5化合物和atp含量的变化情况依次是 a 上升 下降 上升b 下降 上升 下降c 下降 上升 上升d 上升 下降 下降 解析 在其他条件都适宜的前提下 co2含量突然降低会导致co2的固定受阻 致使c3化合物的来源受阻 c5化合物的去路受阻 而c3化合物的还原过程仍然在进行 导致c3化合物因不断被还原而减少 c5化合物因不断产生而增加 c3化合物的来源不足 致使atp的利用减少 含量上升 c 1 光照强度 1 原理 光照强度主要影响光反应阶段atp和 h 的产生 进而影响暗反应阶段 2 曲线 知识点2 3 应用 欲使植物正常生长 则应使光照强度大于b点对应的光照强度 适当提高光照强度 如阴雨天适当补充光照 及时对大棚除霜消雾等 合理密植和间作套种 阴生植物的光补偿点和光饱和点低 因此间作套种农作物可以充分利用光照 2 co2浓度 1 原理 co2浓度通过影响暗反应阶段 制约c3的生成进而影响光合作用强度 3 应用 大气中的co2浓度处于oa 段时 植物无法进行光合作用 在农业生产中可通过 正其行 通其风 和增施农家肥等措施增加co2浓度 提高光合作用速率 3 温度 1 原理 通过影响酶活性进而影响光合作用 2 曲线 ab段 随着温度升高 光合作用增强 b点 光合作用最适温度 bc段 随着温度升高 光合作用减弱 温度过高时 酶失活 光合作用完全停止 3 应用 适时播种 温室栽培时白天适当提高温度 夜间适当降低温度 4 水及矿质元素对光合作用的影响 1 原理 n mg fe等是叶绿素合成的必需元素 若这些元素缺乏 会影响叶绿素的合成从而影响光合作用 水既是光合作用的原料 又是体内各种化学反应的介质 水还会影响气孔的开闭 从而影响co2进入植物体 2 曲线 3 应用 合理施肥 预防干旱 合理灌溉 1 光的补偿点是指净光合作用为0的点 实际光合作用补偿 抵消 了呼吸作用 此时植物表现为不生长 2 co2的饱和点是指光合作用达到最大值时所需的最低co2浓度 外界条件变化时 co2的饱和点会发生变化 如图所示 图甲表示某种植物光合作用强度 用co2吸收量表示 与光照强度的关系 图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构 图中m和n代表两种气体的体积 下列说法正确的是 注 不考虑无氧呼吸 a 图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4b 处于图甲中a b c d e任意一点 图乙中都有m1 n1 0 m2 n2 0c 图甲中e点以后 图乙中n4不再增加 其主要原因是m1值太低d 图甲中c点时 图乙中有m1 n1 m4 n4 d 解析 图乙中m1 m4分别表示线粒体产生 细胞释放 细胞吸收 叶绿体吸收的co2量 n1 n4分别表示线粒体吸收 细胞吸收 细胞释放 叶绿体产生的o2量 图甲中的纵坐标数值是整个细胞吸收的co2 即为图乙中的m3 a项错误 在e点时 叶绿体产生的o2足够线粒体进行细胞呼吸消耗 n2 0 b项错误 图甲在e点以后 图乙中n4不再增加 即达到光饱和点 其主要原因是叶绿体中的色素等有限 来不及吸收和利用那么多的光能 c项错误 图甲中c点时 光合作用强度等于细胞呼吸强度 故有m1 n1 m4 n4 d项正确 变式训练2 2018 湖北黄冈高三上学期期末 如图所示 甲图和乙图表示某植物在适宜的co2浓度下光合速率与环境因素之间的关系 下列相关描述中错误的是 d a 甲图中 在a 点限制光合速率的主要因素是光照强度 在b 点限制光合速率的主要因素是温度b 从乙图可以看出 当超过一定温度后 光合速率会随着温度的升高而降低c 温度主要是通过影响酶的活性来影响光合速率的d 若光照强度突然由a变为b 短时间内叶肉细胞中c3的含量会增加 解析 甲图表示光照强度和温度对光合速率的影响 乙图表示温度对光合速率的影响 分析甲图中某点的限制因素时 要看曲线是否达到饱和点 如果没有达到饱和点 如a 点 则限制因素为横坐标表示的因素 即光照强度 当达到饱和点以后 如b 点 则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素 如温度 当光照强度突然增强时 光反应速率加快 产生更多的 h 和atp 短时间内c3的还原速率加快 而co2的固定速率不变 故c3的含量会减少 1 硝化细菌进行化能合成作用的过程 知识点3化能合成作用 2 与光合作用的区别化能合成作用与光合作用的不同之处仅在于光合作用是利用光能将co2和h2o合成有机物 而化能合成作用是利用化学能将co2和h2o合成有机物 注意 除了硝化细菌外 能进行化能合成作用的细菌还有硫细菌 铁细菌等 硝化细菌通过化能合成作用形成有机物 需要下列哪种环境条件 a 具有nh3及缺氧b 具有nh3和氧c 具有硝酸和氧d 具有硝酸和缺氧 解析 硝化细菌的化能合成作用所需要的能量来自土壤中的氨 nh3 氧化成亚硝酸 hno2 和硝酸 hno3 的过程中释放出来的能量 因此 硝化细菌所需要的环境条件是有nh3和氧气 b 变式训练3 光合作用和化能合成作用的相同点是 a 都需要把太阳光作为能源b 把无机物转变为有机物c 都需要利用氧气d 都需要物质氧化形成的能量 解析 光合作用和化能合成作用的相同点是把无机物co2和h2o转变为有机物 b 指点迷津 一 光照 co2浓度对光合作用中各物质含量的影响当外界条件改变时 光合作用中c3 c5 h atp的含量变化分析如下 1 图示 2 分析 提示 以上各种物质的含量变化是在外界条件改变的短时间内发生的 且是相对含量的变化 下图为光合作用过程示意图 在适宜条件下栽培小麦 如果突然将c降低至极低水平 其他条件不变 则a b在叶绿体中含量的变化将会是 a a上升 b下降b a b都上升c a b都下降d a下降 b上升 b 解析 图中c为二氧化碳 a b分别为 h 和atp 在光合作用过程中突然将二氧化碳降低到极低水平 而其他条件不变 这时 二氧化碳的固定减弱 但c3的还原仍会进行一会儿 所以c3含量下降 c5含量增加 h 和atp的含量都会上升 ch2o 的合成减少 二 光合作用与有氧呼吸的区别和联系1 光合作用与有氧呼吸的区别 3 h 和atp的来源 去路的比较 如图是绿色开花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 乙过程中的atp用于固定co2和还原c3c 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 c 解析 从图中发生的变化可判断 甲是光反应 乙是暗反应 丙是细胞呼吸 丁是atp的水解 细胞呼吸产生的atp不能用于光合作用的暗反应 a项错误 光反应过程中产生的atp用于c3的还原 不能用于co2的固定 b项错误 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项正确 人的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项错误 三 光合作用与细胞呼吸的相关计算1 呼吸速率的表示方法将植物置于黑暗环境中 测定实验容器内co2增加量 o2减少量或有机物减少量 2 净光合速率和真正光合速率的表示方法 1 净光合速率 常用在光照条件下测得的一定时间内o2释放量 co2吸收量或有机物积累量表示 2 真正光合速率 常用一定时间内o2产生量 co2固定量或有机物产生量 或制造量 表示 3 呼吸速率 净光合速率与真正光合速率的关系由图可知 在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下 oa段表示植物呼吸速率 od段表示植物净光合速率 oa od段表示总光合速率 即真正光合速率 即真正光合速率 净光合速率 呼吸速率 4 相关计算当植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时 存在如下关系 1 光合作用实际产氧量 叶绿体产氧量 实测植物氧气释放量 细胞呼吸耗氧量 2 光合作用实际co2消耗量 叶绿体消耗co2量 实测植物co2吸收量 细胞呼吸co2释放量 3 光合作用葡萄糖净产生量 葡萄糖积累量 光合作用实际葡萄糖产生量 叶绿体产生或合成的葡萄糖量 细胞呼吸葡萄糖消耗量 5 以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长 自然状态下 以一天24h为单位 1 净光合速率大于0时 植物因积累有机物而正常生长 2 净光合速率等于0时 植物因没有有机物积累而不能生长 3 净光合速率小于0时 植物因有机物减少而不能生长 且长时间处于此种状态下植物将死亡 警示 植物进行光合作用的同时 一定进行细胞呼吸 但在进行细胞呼吸时不一定进行光合作用 因为光合作用只有在有光条件下才能进行 而细胞呼吸只要是活细胞就会进行 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细胞呼吸的影响 结果如图所示 下列分析正确的是 a 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 两曲线的交点表示光合作用制造的有机物的量与细胞呼吸消耗的有机物的量相等 解析 图中虚线表示的是光照下co2的吸收量 即光合作用有机物净合成量 在光照时间相同的情况下 30 时光合作用有机物合成的总量为3 50 有机物净合成量 3 00 呼吸消耗量 6 50mg h 1 35 时光合作用有机物合成的总量为3 00 有机物净合成量 3 50 呼吸消耗量 6 50mg h 1 二者相等 在25 时 co2吸收量最大 即光合作用有机物净合成量最大 温度高于25 时 如30 时 光合作用制造的有机物的量还在增加 两曲线的交点表示光合作用的有机物净合成量等于细胞呼吸消耗量 四 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 与阳生植物相比 阴生植物co2 或光 补偿点和饱和点都应向左移动 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co2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 c 解析 图中a b d三点分别表示细胞呼吸强度 光补偿点和光饱和点 由题干 光合作用和细胞呼吸的最