【課件】新教材高中生物第5章細胞的能量供應和利用4二2光合作用原理的應用課件新人教版必修1

第2課時光合作用原理的應用基礎預習自查問題一:怎樣探究光照強度對光合作用的影響?1.光合作用強度:(1)概念:植物在單位時間內通過光合作用制造_____的數量。(2)表示方法:糖類2.探究光照強度對光合作用強度的影響:(1)實驗步驟:(2)實驗結果及結論:①實驗結果:項目燒杯圓形小葉片加富含CO2的清水光照強度葉片浮起的數量甲10片20mL強最多乙10片20mL中_____丙10片20mL弱_____較多較少②實驗結論:在一定范圍內,隨著光照強度不斷增強,光合作用強度_________。(同一時間段內產生的__越多,浮起的葉片越多)問題二:影響光合作用的因素有哪些?這些因素是怎樣影響光合作用的?1.光合作用的原料方面:___________。2.光合作用的條件方面:_______________。3.葉綠體或葉片的結構方面:_________________。不斷增強O2水、CO2濃度光照強度、溫度無機營養(yǎng)、病蟲害核心互動探究探究點一光照強度對光合作用的影響1.探究光照強度對光合作用的影響(科學探究):【實驗情境】下圖是探究光照強度對光合作用的影響裝置示意圖,探討下列問題:(1)怎樣設置強、中、弱三種不同的光照強度?提示:①固定燈與燒杯的距離,使用不同功率的LED燈泡;②使用相同功率的LED燈泡,調整燈泡與燒杯的距離。(2)分析實驗中葉片下沉和進行光照后葉片又上浮的原因:①葉片下沉的原因:_______________________________________________________________。②光照后上浮的原因:______________________________________________________。(3)實驗中觀察的指標(因變量):①_________________________________________。②_____________________________。(4)盛水玻璃柱的作用:__________________________________。將葉片中的氣體抽出后,細胞間隙充滿水,葉片密度增大,因此葉片下沉葉片進行光合作用,細胞間隙中重新充滿氣體,因此葉片上浮同一時間段內各實驗裝置中圓葉片浮起的數量每組葉片全部浮起所需要的時間吸收熱量,排除溫度等無關變量的影響2.分析光照強度對光合作用強度的影響(科學思維):【圖表情境】如圖為光照強度與綠色植物光合作用強度的關系曲線,分析該圖并回答下列問題:(1)圖中CO2的吸收量和釋放量分別表示什么意義?提示:CO2的吸收量表示綠色植物的光合作用從外界吸收CO2的量;CO2的釋放量表示自身呼吸作用釋放到外界的CO2的量。(2)試分析圖中A、B、C點代表什么含義。A點:_________________________________________________________________。B點:_____________________________________________________。C點:___________________________________________。光照強度為0,植物不進行光合作用,此時CO2的釋放量可表示細胞呼吸速率光補償點,細胞呼吸釋放的CO2量和光合作用吸收的CO2量相等光飽和點,光照強度增加,光合作用強度不再增加(3)分析表中圖示的生理狀況,將與坐標圖對應的區(qū)段填在橫線上。(4)分析圖中C點前后限制光合作用的主要外界因素是什么?C點之前:_________。C點之后:_____________________。(5)若將植物移植到缺鎂的培養(yǎng)液中生長一段時間,B點和C點的位置如何變化?________________。光照強度主要是溫度和CO2濃度等B點右移,C點左移【探究總結】1.光照強度對光合作用強度的影響:(1)總光合速率=凈光合速率+呼吸速率。(2)CO2吸收量在C點前的主要限制因素是光照強度,在C點后的主要限制因素為溫度和CO2濃度等。2.凈光合速率與總光合速率的表示方法:(1)凈光合速率:常用一定時間內O2釋放量、CO2吸收量或有機物積累量表示。(2)總光合速率:常用一定時間內O2產生量、CO2固定量或有機物制造量表示?！径ㄏ蛴柧殹?.取某種植物生長狀態(tài)一致的新鮮葉片,用打孔器打出若干圓片,圓片平均分成甲、乙、丙三組,每組各置于一個密閉裝置內,并分別給予a、b、c三種不同強度的光照,其他條件一致。照光相同時間后,測得各裝置內氧氣的增加量如圖所示,下列敘述錯誤的是 (

)A.裝置內增加的氧氣來自水B.光照強度為a時,光合作用停止C.丙組裝置內的CO2含量照光后比照光前低D.該圖反映了光合作用強度與光照強度的關系【解析】選B。氧氣是光反應階段中水光解產生的,因此裝置內增加的氧氣來自水,A正確;光照強度為a時,裝置內氧氣的增加量為0,說明此光照強度下光合作用強度與呼吸作用強度相等,B錯誤;丙裝置氧氣增加量最多,說明光合作用最強,光合作用強度大于呼吸作用強度,裝置內的CO2含量照光后比照光前低,C正確;題圖反映了光合作用強度與光照強度的關系,D正確。2.如圖為某植物在不同光照強度下光合作用速率(用CO2吸收量表示)的變化,據圖分析,下列相關敘述不正確的是 (

)A.該植物在A點時只能進行呼吸作用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點光合作用強度的因素是光照強度【解析】選D。A點時,光照強度為0,此時植物只能進行呼吸作用,A正確;AB段植物的光合速率小于呼吸速率,因此仍有二氧化碳的釋放,B正確;BC段植物的光合速率大于呼吸速率,因此植物需要從外界吸收二氧化碳,C正確;C點時光照強度不再是限制光合速率的因素,D錯誤。3.(2020·哈爾濱高一檢測)如圖表示某高等植物葉肉細胞中的A、B兩種細胞器及相關生理活動。下列有關敘述錯誤的是 (

)A.A內的光合作用強度大于B內的呼吸作用強度B.A細胞器產生的ATP只能用于暗反應過程C.葡萄糖進入B細胞器被徹底氧化分解生成CO2和H2O并釋放能量D.圖示葉肉細胞中有機物呈正積累,這是植物得以生長的物質基礎【解析】選C。由題圖可知,葉綠體完全吸收線粒體產生的二氧化碳,同時還從外界吸收二氧化碳,說明葉綠體的光合作用強度大于線粒體的呼吸作用強度,A正確;光反應階段發(fā)生在葉綠體的類囊體膜上,該階段產生的ATP只能用于暗反應過程,B正確;葡萄糖需在細胞質基質中分解為丙酮酸,丙酮酸進入線粒體(B細胞器)被徹底氧化分解生成CO2和H2O并釋放能量,C錯誤;圖示葉肉細胞光合作用強度大于呼吸作用強度,所以該細胞中有機物呈正積累,這是植物得以生長的物質基礎,D正確。【補償訓練】如圖表示20℃時玉米光合作用強度與光照強度的關系,對于曲線的下列說法最恰當的是 (

)A.b點位置不會隨環(huán)境溫度的升高而移動B.a點葉肉細胞產生ATP的細胞器有葉綠體和線粒體C.當植物缺Mg時,b點右移D.c點時光合作用強度等于呼吸作用強度【解析】選C。曲線中a點代表植物呼吸作用強度,b點代表光合作用強度和呼吸作用強度相等,c點代表最大光合作用強度。隨著溫度變化,呼吸作用強度會發(fā)生改變,b點也會發(fā)生移動;a點時產生ATP的細胞器只有線粒體,不進行光合作用,葉綠體不產生ATP;植物缺Mg時,葉綠素變少,光合作用強度變弱,b點右移;c點時光合作用強度大于呼吸作用強度?！咎骄靠偨Y】1.陰生植物與陽生植物的比較:陰生植物的光補償點和光飽和點都比陽生植物低。在農業(yè)生產中可在喜陽農作物中套種陰生植物以提高產量。2.探究光照強度對光合作用的影響實驗注意事項:(1)排氣過程中應排出注射器中殘留的空氣,并重復拉動活塞幾次,以利于細胞間氣體的充分排出。(2)沉水備用過程中,葉片必須放置在黑暗處,防止實驗前圓形小葉片進行光合作用,干擾實驗結果。(3)實驗中如果用碳酸氫鈉溶液,濃度不能過大,否則圓形小葉片會失水導致代謝速率降低甚至死亡。探究點二CO2濃度、溫度對光合作用的影響和光合作用原理的應用1.CO2濃度對光合作用的影響(科學思維):【圖表情境】如圖為不同CO2濃度對光合速率的影響曲線,據圖思考下列問題:(1)根據題圖描述CO2濃度對光合作用強度的影響:__________________________________________________________________________________________________________。(2)分析CO2濃度為A時,對應縱坐標的CO2表現為既不吸收也不釋放的原因:________________________________________________________。在一定范圍內,植物光合作用強度隨CO2濃度的增加而增強;但達到一定濃度時,再增加CO2濃度,光合作用強度也不再增強A點時,細胞進行光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量(3)若在B點后適當增加光照強度,曲線會怎樣變化?提示:B點后CO2充足,適當增加光照強度,光合作用強度會增大,曲線會在原曲線上方。(4)農業(yè)生產中施用農家肥可增加產量,原因是什么?提示:農家肥中的有機物被土壤微生物分解為CO2,促進農作物光合作用。2.溫度對光合作用的影響(科學思維):(1)原理:通過影響_________進而影響光合作用。(2)如圖是溫度對光合作用強度的影響曲線,據圖思考下列問題:AB段表示__________________________;B點表示_________________;BC段表示__________________________;溫度過高,________________________。酶的活性隨著溫度升高,光合作用增強光合作用強度最大隨著溫度升高,光合作用減弱酶失活,光合作用完全停止(3)從光照和溫度角度考慮,遭遇連續(xù)陰雨天氣,如何提高溫室大棚蔬菜產量?提示:遭遇連續(xù)陰雨天氣時,光照強度較弱,適當補充光照。晚上通風降溫,減少呼吸消耗?！咎骄靠偨Y】1.多因素對光合作用強度的影響:(1)綜合分析三圖,可知:在P點之前,限制光合速率的因素為橫坐標所表示的因素,隨著其不斷增大,光合速率不斷提高。(2)在Q點之后,若想提高光合速率,可適當提高除橫坐標之外的其他因素。2.影響光合作用強度的三個因素:(1)CO2濃度:在一定范圍內,植物光合作用強度隨CO2濃度的增加而增強;但達到一定濃度時,再增加CO2濃度,光合作用強度也不再增強。(2)溫度:溫度主要通過影響酶的活性來影響光合作用強度,因此其影響規(guī)律與溫度對酶活性的影響曲線一致,即隨溫度增加,光合作用強度先增強后減弱。(3)礦質元素:隨礦質元素含量增加,光合作用強度先增強后減弱。【定向訓練】1.(2020·桐鄉(xiāng)高一檢測)利用溫室進行蔬菜種植,需要調節(jié)好溫室的光照、濕度、溫度和氣體,以提高產品的質量。下列措施及方法錯誤的是 (

)A.適當增加光照,以補充冬季陽光的不足B.向溫室內定期施放適量二氧化碳氣體,以提高光合作用強度C.向溫室內定期施放氧氣,以提高呼吸作用強度D.溫室內保持適宜的晝夜溫差,有利于有機物的積累【解析】選C。冬季光照強度較弱,適當地增加光照,以補充冬季陽光的不足,A正確;二氧化碳是光合作用的原料,向溫室內定期施放二氧化碳氣體,以增加光合作用強度,B正確;向溫室內定期施放氧氣,可提高呼吸作用強度,加快有機物的消耗,不利于有機物的積累,C錯誤;溫室內白天溫度稍微高點有利于植物進行光合作用,制造有機物;晚上植物不進行光合作用但是要進行呼吸作用,消耗有機物,晚上溫度降低呼吸作用較弱,減少有機物的消耗,故溫室內保持適宜的晝夜溫差,有利于有機物的積累,D正確。2.研究人員以25片直徑為3mm的獼猴桃圓形葉片為材料,在一定光照強度下測量其在30℃、40℃和45℃恒溫環(huán)境下的凈光合速率(呼吸速率已知),結果如表。下列有關說法中,不正確的是 (

)處理溫度(℃)304045凈光合速率(O2μmol?100mm-2?h-1)2.031.940呼吸速率(O2μmol?100mm-2?h-1)0.310.500.32A.實驗準備階段需抽除葉圓片中的空氣B.實驗中可用NaHCO3溶液維持CO2濃度的相對穩(wěn)定C.實驗結果表明,40℃時光合作用仍可進行D.實驗結果表明,葉光合酶的最適溫度為30℃【解析】選D。實驗中利用測定葉片釋放的氧氣量表示凈光合速率,因此在實驗準備階段需抽除葉圓片中的空氣,防止葉片中原有的空氣對實驗結果的影響,A正確;NaHCO3溶液可以釋放二氧化碳,因此實驗中可用NaHCO3溶液維持CO2濃度的相對穩(wěn)定,B正確;40℃時,凈光合速率大于0,表明真正光合速率大于呼吸速率,因此40℃時光合作用仍可進行,C正確;由于實驗僅有三個溫度組合,不能說明其他溫度時的實驗情況,因此不能得出葉光合酶的最適溫度,D錯誤。3.如圖為依據某植物在一晝夜中CO2的釋放量和吸收量所繪制的曲線圖,下列說法正確的是 (

)A.圖中bc段和de段光合作用速率都下降,下降的原因相同B.圖中有機物積累最多的時間點是e點C.圖中c點出現的原因是光照強度減弱D.b、d兩點都是表示光合速率與呼吸速率相等的點【解析】選B。圖中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段是由于中午溫度過高導致氣孔關閉使暗反應下降進而導致光合作用速率下降;de段主要是隨著時間推移,光照強度減弱,光合作用速率下降,A錯誤;b、d兩點都表示一天中光合速率較快的點,e點是有機物積累最多的點,B正確;由于中午溫度過高導致氣孔關閉使暗反應下降進而導致光合作用速率下降,所以出現c點情況,C錯誤;b、d點時CO2吸收量大于CO2釋放量,光合速率大于呼吸速率,D錯誤。CO2濃度光合作用影響因素溫度作用機理坐標曲線生產生活應用光照強度影響光反應中光能的吸收影響暗反應中CO2的固定影響光合作用中酶的活性陰雨天氣適當增加光照溫室大棚增加CO2濃度白天適當增加溫度情境素養(yǎng)探究1.【生活情境】隆冬時節(jié),某瓜農為提高黃瓜產量,在大棚內放置了煤球爐,使黃瓜早日上市,獲得了良好效果。他采取的方法是:在天氣晴朗的白天,三個煤球爐同時燒著,晚上燒兩個。探究:(1)分析這位瓜農在天氣晴朗的白天燒三個煤球爐的目的是什么?提示:增加大棚內的二氧化碳濃度和提高溫度。(2)根據光合作用原理分析,這位瓜農在晚上燒兩個煤球爐是否科學?提示:不科學,晚上不能進行光合作用,并且提高溫度會導致呼吸增強而減產。(3)你能給這位瓜農提出哪些合理化的建議?提示:施用有機肥,晚上通風降溫,晚上補充光照。2.【生活情境】在重慶市黔江區(qū)某立體農業(yè)示范基地果園里,通過套種蔬菜、中藥材或養(yǎng)雞等多種模式,推進立體農業(yè)循環(huán)發(fā)展。該示范基地果園每隔200米左右就有一個雞圈,目前建有9個雞圈,共養(yǎng)殖500多只雞。探究:(1)在果園里套種蔬菜和中藥材,從利用光能的角度解釋其優(yōu)點有哪些?提示:果樹利用了一部分強光,蔬菜可以利用漏下來的弱光,提高了光能的利用率。(2)在果園中養(yǎng)雞,對果樹增產有什么助益?提示:雞可以捕食果園中的害蟲;雞的呼吸可以產生二氧化碳,提高果樹的光合作用效率。課堂素養(yǎng)達標1.生態(tài)園大棚冬天嚴寒時,每20平方米掛一盞白熾燈,且土壤中儲存一定量的秸稈生物反應堆。下列有關描述正確的是____________

。

①白熾燈能促進有機物的積累②白熾燈的功率只影響光反應階段③反應堆能提供CO2和無機鹽等營養(yǎng)物質供植物利用④反應堆只影響光合作用而對呼吸作用沒有影響⑤生物反應堆能提高大棚的溫度【解析】選①③⑤。白熾燈提供光源,是光合作用的動力,促進有機物的積累,①正確;光照強度通過影響光反應階段進而影響暗反應階段,②錯誤;反應堆中存在分解者的分解作用,其有氧呼吸產生CO2,同時有機物分解后轉變成無機物供植物利用,③正確;分解作用實質是細胞的呼吸作用,分解有機物的同時產生大量的熱能,提高大棚溫度,影響呼吸作用,④錯誤;⑤正確。2.光照是綠色植物進行光合作用的必要條件,下列不屬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.影響葉綠素合成 D.調節(jié)氣孔開放【解析】選B。在光合作用過程中,色素吸收光能,所以光為光合作用提供能源,A不符合題意;固定CO2與光照無直接關系,B符合題意;植物細胞中葉綠素的合成需要在光照條件下進行,所以光影響葉綠素合成,C不符合題意;光照過強,水分散失增多,會導致氣孔關閉,所以光能調節(jié)氣孔開放,D不符合題意。3.溫室栽培可不受季節(jié)、地域限制,為植物的生長發(fā)育提供最適宜的條件。在大棚栽培蔬菜過程中,不能提高光合作用強度的措施是 (

)A.適當降低夜間溫度 B.適時通風透氣C.適時增施有機肥 D.適當提高光照強度【解析】選A。適當降低夜間溫度不能提高光合作用強度,只能減少有機物的消耗,提高蔬菜的產量,A錯誤;適時通風透氣,可以提高二氧化碳濃度,提高光合作用強度,B正確;適時增施有機肥,可以提高二氧化碳濃度,提高光合作用強度,C正確;適當提高光照強度可以提高光合作用強度,D正確。4.與大棚種植蔬菜相關的措施及分析中,正確的是 (

)A.施用農家肥,可提高大棚中CO2的濃度B.加大蔬菜的種植密度,可不斷提高蔬菜的產量C.陰雨天適當提高大棚內溫度,可明顯增加有機物的積累量D.用紅色塑料薄膜代替無色塑料薄膜,可提高蔬菜的光合作用速率【解析】選A。農家肥含有大量微生物和有機物,其分解農家肥產生二氧化碳,從而提高農作物的產量,A正確;種植蔬菜要合理密植,如果過密,植物葉片就會相互遮擋,并且呼吸作用消耗的有機物提高,反而會使產量下降,B錯誤;陰雨天光合作用較弱,要降低大棚溫度,減少呼吸作用消耗的有機物才有利于有機物的積累,C錯誤;雖然光合色素主要吸收紅光和藍紫光,但是對其他光也有吸收,紅色塑料薄膜只允許紅光透過,反而會降低蔬菜的光合作用速率,D錯誤。5.生長旺盛的葉片,剪成5mm見方的小塊,抽去葉內氣體,做下列處理(見圖及圖注),這四個處理中,沉入底部的葉片小塊最先浮起的是 (

)【解析】選B。因為光合作用需要的條件有適宜的溫度、光照和一定濃度的CO2,A試管中煮沸過的自來水不含CO2,C和D試管不照光,均不能使葉片小塊快速浮起,故選B。6.在如圖所示的玻璃容器內,注入一定濃度的NaHCO3溶液并投入少量的新鮮綠葉碎片,密閉后,設法減少液面上方的氣體壓強,會看到葉片沉入水中。然后再用光照射容器,又會發(fā)現葉片重新浮出液面。光照后葉片重新浮出液面的原因是 (

)A.葉片吸水膨脹,密度減小B.溶液內產生的CO2大量附著在葉片上C.葉片進行光合作用所產生的O2充滿了細胞間隙D.NaHCO3溶液因放出CO2而密度增大【解析】選C。葉片浮出水面的原因是葉片進行光合作用,產生的O2充滿了細胞間隙,A、B錯誤,C正確;NaHCO3溶液的作用是保持容器內CO2濃度的穩(wěn)定,與葉片浮出液面無關,D錯誤。7.(2020·雅安高一檢測)測定植物凈光合作用速率的有效方法是測定 (

)A.植物體吸收二氧化碳的量B.植物體內葉綠體的含量C.植物體內葡萄糖的氧化分解量D.植物體內水的消耗量【解析】選A。植物體吸收二氧化碳的量可以表示植物的凈光合作用速率,A正確;植物體內葉綠體的含量不易測定,B錯誤;植物體內葡萄糖的氧化分解量可以表示呼吸作用強度,而不是光合作用強度,C錯誤;植物光合作用既消耗水又產生水,因此,植物體內水的消耗量不能表示凈光合作用速率,D錯誤。8.某科研人員將綠色的小麥葉片放在溫度適宜的密閉容器內,在不同的光照條件下,測定該容器內氧氣量的變化如圖所示。分析回答:(1)小麥葉肉細胞進行光合作用的場所是________________。CO2進入葉肉細胞后被固定,固定產物的還原需要光反應提供________

。

(2)B點時,葉片的光合作用速率________(填“大于”“小于”或“等于”)呼吸作用速率。A點以后的短時間內,葉片細胞內C3的量將________________

。

(3)在5～15min,該容器內氧氣量增加的速率逐漸減小,這是因為________________________________。

(4)如果小麥葉片的呼吸速率始終不變,則在5～15min,小麥葉片光合作用的平均速率(用氧氣產生量表示)是________mol/min。

【解析】(1)真核植物細胞中,進行光合作用的場所為葉綠體。光合作用暗反應中,C5固定CO2生成C3,C3與光反應產物NADPH和ATP作用,還原生成C5和有機物。(2)B點之后容器內氧氣量不再變化,因此可知光合作用速率等于呼吸作用速率。A點之后植物受到光照,光反應增強,NADPH和ATP生成量增多,因此短時間內C3還原變快,含量減少。(3)在5～15min,光照條件下,小麥葉片光合作用使密閉容器內的CO2濃度逐漸減小,導致光合作用