【课件】新教材高中生物第5章细胞的能量供应和利用4二2光合作用原理的应用课件新人教版必修1

第2课时光合作用原理的应用基础预习自查问题一:怎样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_____的数量。(2)表示方法:糖类2.探究光照强度对光合作用强度的影响:(1)实验步骤:(2)实验结果及结论:①实验结果:项目烧杯圆形小叶片加富含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_____丙10片20mL弱_____较多较少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_________。(同一时间段内产生的__越多,浮起的叶片越多)问题二:影响光合作用的因素有哪些?这些因素是怎样影响光合作用的?1.光合作用的原料方面:___________。2.光合作用的条件方面:_______________。3.叶绿体或叶片的结构方面:_________________。不断增强O2水、CO2浓度光照强度、温度无机营养、病虫害核心互动探究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的影响(科学探究):【实验情境】下图是探究光照强度对光合作用的影响装置示意图,探讨下列问题:(1)怎样设置强、中、弱三种不同的光照强度?提示:①固定灯与烧杯的距离,使用不同功率的LED灯泡;②使用相同功率的LED灯泡,调整灯泡与烧杯的距离。(2)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:_______________________________________________________________。②光照后上浮的原因:______________________________________________________。(3)实验中观察的指标(因变量):①_________________________________________。②_____________________________。(4)盛水玻璃柱的作用:__________________________________。将叶片中的气体抽出后,细胞间隙充满水,叶片密度增大,因此叶片下沉叶片进行光合作用,细胞间隙中重新充满气体,因此叶片上浮同一时间段内各实验装置中圆叶片浮起的数量每组叶片全部浮起所需要的时间吸收热量,排除温度等无关变量的影响2.分析光照强度对光合作用强度的影响(科学思维):【图表情境】如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CO2的吸收量和释放量分别表示什么意义?提示:CO2的吸收量表示绿色植物的光合作用从外界吸收CO2的量;CO2的释放量表示自身呼吸作用释放到外界的CO2的量。(2)试分析图中A、B、C点代表什么含义。A点:_________________________________________________________________。B点:_____________________________________________________。C点:___________________________________________。光照强度为0,植物不进行光合作用,此时CO2的释放量可表示细胞呼吸速率光补偿点,细胞呼吸释放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等光饱和点,光照强度增加,光合作用强度不再增加(3)分析表中图示的生理状况,将与坐标图对应的区段填在横线上。(4)分析图中C点前后限制光合作用的主要外界因素是什么?C点之前:_________。C点之后:_____________________。(5)若将植物移植到缺镁的培养液中生长一段时间,B点和C点的位置如何变化?________________。光照强度主要是温度和CO2浓度等B点右移,C点左移【探究总结】1.光照强度对光合作用强度的影响:(1)总光合速率=净光合速率+呼吸速率。(2)CO2吸收量在C点前的主要限制因素是光照强度,在C点后的主要限制因素为温度和CO2浓度等。2.净光合速率与总光合速率的表示方法:(1)净光合速率:常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量表示。(2)总光合速率:常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或有机物制造量表示。【定向训练】1.取某种植物生长状态一致的新鲜叶片,用打孔器打出若干圆片,圆片平均分成甲、乙、丙三组,每组各置于一个密闭装置内,并分别给予a、b、c三种不同强度的光照,其他条件一致。照光相同时间后,测得各装置内氧气的增加量如图所示,下列叙述错误的是 (

)A.装置内增加的氧气来自水B.光照强度为a时,光合作用停止C.丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D.该图反映了光合作用强度与光照强度的关系【解析】选B。氧气是光反应阶段中水光解产生的,因此装置内增加的氧气来自水,A正确;光照强度为a时,装置内氧气的增加量为0,说明此光照强度下光合作用强度与呼吸作用强度相等,B错误;丙装置氧气增加量最多,说明光合作用最强,光合作用强度大于呼吸作用强度,装置内的CO2含量照光后比照光前低,C正确;题图反映了光合作用强度与光照强度的关系,D正确。2.如图为某植物在不同光照强度下光合作用速率(用CO2吸收量表示)的变化,据图分析,下列相关叙述不正确的是 (

)A.该植物在A点时只能进行呼吸作用B.AB段植物的光合速率小于呼吸速率C.BC段植物的光合速率大于呼吸速率D.限制C点光合作用强度的因素是光照强度【解析】选D。A点时,光照强度为0,此时植物只能进行呼吸作用,A正确;AB段植物的光合速率小于呼吸速率,因此仍有二氧化碳的释放,B正确;BC段植物的光合速率大于呼吸速率,因此植物需要从外界吸收二氧化碳,C正确;C点时光照强度不再是限制光合速率的因素,D错误。3.(2020·哈尔滨高一检测)如图表示某高等植物叶肉细胞中的A、B两种细胞器及相关生理活动。下列有关叙述错误的是 (

)A.A内的光合作用强度大于B内的呼吸作用强度B.A细胞器产生的ATP只能用于暗反应过程C.葡萄糖进入B细胞器被彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放能量D.图示叶肉细胞中有机物呈正积累,这是植物得以生长的物质基础【解析】选C。由题图可知,叶绿体完全吸收线粒体产生的二氧化碳,同时还从外界吸收二氧化碳,说明叶绿体的光合作用强度大于线粒体的呼吸作用强度,A正确;光反应阶段发生在叶绿体的类囊体膜上,该阶段产生的ATP只能用于暗反应过程,B正确;葡萄糖需在细胞质基质中分解为丙酮酸,丙酮酸进入线粒体(B细胞器)被彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放能量,C错误;图示叶肉细胞光合作用强度大于呼吸作用强度,所以该细胞中有机物呈正积累,这是植物得以生长的物质基础,D正确。【补偿训练】如图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系,对于曲线的下列说法最恰当的是 (

)A.b点位置不会随环境温度的升高而移动B.a点叶肉细胞产生ATP的细胞器有叶绿体和线粒体C.当植物缺Mg时,b点右移D.c点时光合作用强度等于呼吸作用强度【解析】选C。曲线中a点代表植物呼吸作用强度,b点代表光合作用强度和呼吸作用强度相等,c点代表最大光合作用强度。随着温度变化,呼吸作用强度会发生改变,b点也会发生移动;a点时产生ATP的细胞器只有线粒体,不进行光合作用,叶绿体不产生ATP;植物缺Mg时,叶绿素变少,光合作用强度变弱,b点右移;c点时光合作用强度大于呼吸作用强度。【探究总结】1.阴生植物与阳生植物的比较:阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物低。在农业生产中可在喜阳农作物中套种阴生植物以提高产量。2.探究光照强度对光合作用的影响实验注意事项:(1)排气过程中应排出注射器中残留的空气,并重复拉动活塞几次,以利于细胞间气体的充分排出。(2)沉水备用过程中,叶片必须放置在黑暗处,防止实验前圆形小叶片进行光合作用,干扰实验结果。(3)实验中如果用碳酸氢钠溶液,浓度不能过大,否则圆形小叶片会失水导致代谢速率降低甚至死亡。探究点二CO2浓度、温度对光合作用的影响和光合作用原理的应用1.CO2浓度对光合作用的影响(科学思维):【图表情境】如图为不同CO2浓度对光合速率的影响曲线,据图思考下列问题:(1)根据题图描述CO2浓度对光合作用强度的影响:__________________________________________________________________________________________________________。(2)分析CO2浓度为A时,对应纵坐标的CO2表现为既不吸收也不释放的原因:________________________________________________________。在一定范围内,植物光合作用强度随CO2浓度的增加而增强;但达到一定浓度时,再增加CO2浓度,光合作用强度也不再增强A点时,细胞进行光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量(3)若在B点后适当增加光照强度,曲线会怎样变化?提示:B点后CO2充足,适当增加光照强度,光合作用强度会增大,曲线会在原曲线上方。(4)农业生产中施用农家肥可增加产量,原因是什么?提示:农家肥中的有机物被土壤微生物分解为CO2,促进农作物光合作用。2.温度对光合作用的影响(科学思维):(1)原理:通过影响_________进而影响光合作用。(2)如图是温度对光合作用强度的影响曲线,据图思考下列问题:AB段表示__________________________;B点表示_________________;BC段表示__________________________;温度过高,________________________。酶的活性随着温度升高,光合作用增强光合作用强度最大随着温度升高,光合作用减弱酶失活,光合作用完全停止(3)从光照和温度角度考虑,遭遇连续阴雨天气,如何提高温室大棚蔬菜产量?提示:遭遇连续阴雨天气时,光照强度较弱,适当补充光照。晚上通风降温,减少呼吸消耗。【探究总结】1.多因素对光合作用强度的影响:(1)综合分析三图,可知:在P点之前,限制光合速率的因素为横坐标所表示的因素,随着其不断增大,光合速率不断提高。(2)在Q点之后,若想提高光合速率,可适当提高除横坐标之外的其他因素。2.影响光合作用强度的三个因素:(1)CO2浓度:在一定范围内,植物光合作用强度随CO2浓度的增加而增强;但达到一定浓度时,再增加CO2浓度,光合作用强度也不再增强。(2)温度:温度主要通过影响酶的活性来影响光合作用强度,因此其影响规律与温度对酶活性的影响曲线一致,即随温度增加,光合作用强度先增强后减弱。(3)矿质元素:随矿质元素含量增加,光合作用强度先增强后减弱。【定向训练】1.(2020·桐乡高一检测)利用温室进行蔬菜种植,需要调节好温室的光照、湿度、温度和气体,以提高产品的质量。下列措施及方法错误的是 (

)A.适当增加光照,以补充冬季阳光的不足B.向温室内定期施放适量二氧化碳气体,以提高光合作用强度C.向温室内定期施放氧气,以提高呼吸作用强度D.温室内保持适宜的昼夜温差,有利于有机物的积累【解析】选C。冬季光照强度较弱,适当地增加光照,以补充冬季阳光的不足,A正确;二氧化碳是光合作用的原料,向温室内定期施放二氧化碳气体,以增加光合作用强度,B正确;向温室内定期施放氧气,可提高呼吸作用强度,加快有机物的消耗,不利于有机物的积累,C错误;温室内白天温度稍微高点有利于植物进行光合作用,制造有机物;晚上植物不进行光合作用但是要进行呼吸作用,消耗有机物,晚上温度降低呼吸作用较弱,减少有机物的消耗,故温室内保持适宜的昼夜温差,有利于有机物的积累,D正确。2.研究人员以25片直径为3mm的猕猴桃圆形叶片为材料,在一定光照强度下测量其在30℃、40℃和45℃恒温环境下的净光合速率(呼吸速率已知),结果如表。下列有关说法中,不正确的是 (

)处理温度(℃)304045净光合速率(O2μmol•100mm-2•h-1)2.031.940呼吸速率(O2μmol•100mm-2•h-1)0.310.500.32A.实验准备阶段需抽除叶圆片中的空气B.实验中可用NaHCO3溶液维持CO2浓度的相对稳定C.实验结果表明,40℃时光合作用仍可进行D.实验结果表明,叶光合酶的最适温度为30℃【解析】选D。实验中利用测定叶片释放的氧气量表示净光合速率,因此在实验准备阶段需抽除叶圆片中的空气,防止叶片中原有的空气对实验结果的影响,A正确;NaHCO3溶液可以释放二氧化碳,因此实验中可用NaHCO3溶液维持CO2浓度的相对稳定,B正确;40℃时,净光合速率大于0,表明真正光合速率大于呼吸速率,因此40℃时光合作用仍可进行,C正确;由于实验仅有三个温度组合,不能说明其他温度时的实验情况,因此不能得出叶光合酶的最适温度,D错误。3.如图为依据某植物在一昼夜中CO2的释放量和吸收量所绘制的曲线图,下列说法正确的是 (

)A.图中bc段和de段光合作用速率都下降,下降的原因相同B.图中有机物积累最多的时间点是e点C.图中c点出现的原因是光照强度减弱D.b、d两点都是表示光合速率与呼吸速率相等的点【解析】选B。图中bc段和de段光合作用速率都下降,但造成光合作用速率下降的原因不同,bc段是由于中午温度过高导致气孔关闭使暗反应下降进而导致光合作用速率下降;de段主要是随着时间推移,光照强度减弱,光合作用速率下降,A错误;b、d两点都表示一天中光合速率较快的点,e点是有机物积累最多的点,B正确;由于中午温度过高导致气孔关闭使暗反应下降进而导致光合作用速率下降,所以出现c点情况,C错误;b、d点时CO2吸收量大于CO2释放量,光合速率大于呼吸速率,D错误。CO2浓度光合作用影响因素温度作用机理坐标曲线生产生活应用光照强度影响光反应中光能的吸收影响暗反应中CO2的固定影响光合作用中酶的活性阴雨天气适当增加光照温室大棚增加CO2浓度白天适当增加温度情境素养探究1.【生活情境】隆冬时节,某瓜农为提高黄瓜产量,在大棚内放置了煤球炉,使黄瓜早日上市,获得了良好效果。他采取的方法是:在天气晴朗的白天,三个煤球炉同时烧着,晚上烧两个。探究:(1)分析这位瓜农在天气晴朗的白天烧三个煤球炉的目的是什么?提示:增加大棚内的二氧化碳浓度和提高温度。(2)根据光合作用原理分析,这位瓜农在晚上烧两个煤球炉是否科学?提示:不科学,晚上不能进行光合作用,并且提高温度会导致呼吸增强而减产。(3)你能给这位瓜农提出哪些合理化的建议?提示:施用有机肥,晚上通风降温,晚上补充光照。2.【生活情境】在重庆市黔江区某立体农业示范基地果园里,通过套种蔬菜、中药材或养鸡等多种模式,推进立体农业循环发展。该示范基地果园每隔200米左右就有一个鸡圈,目前建有9个鸡圈,共养殖500多只鸡。探究:(1)在果园里套种蔬菜和中药材,从利用光能的角度解释其优点有哪些?提示:果树利用了一部分强光,蔬菜可以利用漏下来的弱光,提高了光能的利用率。(2)在果园中养鸡,对果树增产有什么助益?提示:鸡可以捕食果园中的害虫;鸡的呼吸可以产生二氧化碳,提高果树的光合作用效率。课堂素养达标1.生态园大棚冬天严寒时,每20平方米挂一盏白炽灯,且土壤中储存一定量的秸秆生物反应堆。下列有关描述正确的是____________

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①白炽灯能促进有机物的积累②白炽灯的功率只影响光反应阶段③反应堆能提供CO2和无机盐等营养物质供植物利用④反应堆只影响光合作用而对呼吸作用没有影响⑤生物反应堆能提高大棚的温度【解析】选①③⑤。白炽灯提供光源,是光合作用的动力,促进有机物的积累,①正确;光照强度通过影响光反应阶段进而影响暗反应阶段,②错误;反应堆中存在分解者的分解作用,其有氧呼吸产生CO2,同时有机物分解后转变成无机物供植物利用,③正确;分解作用实质是细胞的呼吸作用,分解有机物的同时产生大量的热能,提高大棚温度,影响呼吸作用,④错误;⑤正确。2.光照是绿色植物进行光合作用的必要条件,下列不属于光在光合作用中的作用的是 (

)A.光合作用的能源 B.固定CO2C.影响叶绿素合成 D.调节气孔开放【解析】选B。在光合作用过程中,色素吸收光能,所以光为光合作用提供能源,A不符合题意;固定CO2与光照无直接关系,B符合题意;植物细胞中叶绿素的合成需要在光照条件下进行,所以光影响叶绿素合成,C不符合题意;光照过强,水分散失增多,会导致气孔关闭,所以光能调节气孔开放,D不符合题意。3.温室栽培可不受季节、地域限制,为植物的生长发育提供最适宜的条件。在大棚栽培蔬菜过程中,不能提高光合作用强度的措施是 (

)A.适当降低夜间温度 B.适时通风透气C.适时增施有机肥 D.适当提高光照强度【解析】选A。适当降低夜间温度不能提高光合作用强度,只能减少有机物的消耗,提高蔬菜的产量,A错误;适时通风透气,可以提高二氧化碳浓度,提高光合作用强度,B正确;适时增施有机肥,可以提高二氧化碳浓度,提高光合作用强度,C正确;适当提高光照强度可以提高光合作用强度,D正确。4.与大棚种植蔬菜相关的措施及分析中,正确的是 (

)A.施用农家肥,可提高大棚中CO2的浓度B.加大蔬菜的种植密度,可不断提高蔬菜的产量C.阴雨天适当提高大棚内温度,可明显增加有机物的积累量D.用红色塑料薄膜代替无色塑料薄膜,可提高蔬菜的光合作用速率【解析】选A。农家肥含有大量微生物和有机物,其分解农家肥产生二氧化碳,从而提高农作物的产量,A正确;种植蔬菜要合理密植,如果过密,植物叶片就会相互遮挡,并且呼吸作用消耗的有机物提高,反而会使产量下降,B错误;阴雨天光合作用较弱,要降低大棚温度,减少呼吸作用消耗的有机物才有利于有机物的积累,C错误;虽然光合色素主要吸收红光和蓝紫光,但是对其他光也有吸收,红色塑料薄膜只允许红光透过,反而会降低蔬菜的光合作用速率,D错误。5.生长旺盛的叶片,剪成5mm见方的小块,抽去叶内气体,做下列处理(见图及图注),这四个处理中,沉入底部的叶片小块最先浮起的是 (

)【解析】选B。因为光合作用需要的条件有适宜的温度、光照和一定浓度的CO2,A试管中煮沸过的自来水不含CO2,C和D试管不照光,均不能使叶片小块快速浮起,故选B。6.在如图所示的玻璃容器内,注入一定浓度的NaHCO3溶液并投入少量的新鲜绿叶碎片,密闭后,设法减少液面上方的气体压强,会看到叶片沉入水中。然后再用光照射容器,又会发现叶片重新浮出液面。光照后叶片重新浮出液面的原因是 (

)A.叶片吸水膨胀,密度减小B.溶液内产生的CO2大量附着在叶片上C.叶片进行光合作用所产生的O2充满了细胞间隙D.NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大【解析】选C。叶片浮出水面的原因是叶片进行光合作用,产生的O2充满了细胞间隙,A、B错误,C正确;NaHCO3溶液的作用是保持容器内CO2浓度的稳定,与叶片浮出液面无关,D错误。7.(2020·雅安高一检测)测定植物净光合作用速率的有效方法是测定 (

)A.植物体吸收二氧化碳的量B.植物体内叶绿体的含量C.植物体内葡萄糖的氧化分解量D.植物体内水的消耗量【解析】选A。植物体吸收二氧化碳的量可以表示植物的净光合作用速率,A正确;植物体内叶绿体的含量不易测定,B错误;植物体内葡萄糖的氧化分解量可以表示呼吸作用强度,而不是光合作用强度,C错误;植物光合作用既消耗水又产生水,因此,植物体内水的消耗量不能表示净光合作用速率,D错误。8.某科研人员将绿色的小麦叶片放在温度适宜的密闭容器内,在不同的光照条件下,测定该容器内氧气量的变化如图所示。分析回答:(1)小麦叶肉细胞进行光合作用的场所是________________。CO2进入叶肉细胞后被固定,固定产物的还原需要光反应提供________

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(2)B点时,叶片的光合作用速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率。A点以后的短时间内,叶片细胞内C3的量将________________

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(3)在5～15min,该容器内氧气量增加的速率逐渐减小,这是因为________________________________。

(4)如果小麦叶片的呼吸速率始终不变,则在5～15min,小麦叶片光合作用的平均速率(用氧气产生量表示)是________mol/min。

【解析】(1)真核植物细胞中,进行光合作用的场所为叶绿体。光合作用暗反应中,C5固定CO2生成C3,C3与光反应产物NADPH和ATP作用,还原生成C5和有机物。(2)B点之后容器内氧气量不再变化,因此可知光合作用速率等于呼吸作用速率。A点之后植物受到光照,光反应增强,NADPH和ATP生成量增多,因此短时间内C3还原变快,含量减少。(3)在5～15min,光照条件下,小麦叶片光合作用使密闭容器内的CO2浓度逐渐减小,导致光合作用