第10讲光合作用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,10,讲光合作用,【,课标解读,】,课标要求,细解课标,核心素养,1.,说明叶绿体从太阳光中捕获能量,并将其转化为细胞可利用的化学能储存在有机物中,2.,活动要求,:,提取和分离叶绿体色素,1.,说出提取和分离叶绿体色素的原理、方法和过程,2.,说出捕获光能的色素和叶绿体的结构,3.,简述光合作用探究历程的相关实验及其结论,4.,阐明光反应、暗反应过程以及它们之间的联系,5.,分析外界条件改变时,光合作用中,C,3,、,C,5,及,ATP,和,ADP,等含量的变化,6.,说明影响光合作用的环境因素及应用,7.,分析光补偿点与光饱和点的移动,8.,联系实际分析光合速率影响因素及增产措施,1.,生命观念,:,通过分析叶绿体的结构形成结构与功能观,;,通过光合作用的过程形成物质和能量观,2.,科学思维,:,运用归纳与概括、构建模型的方法总结出光反应、暗反应过程和二者之间的联系,以及影响光合作用的环境因素,3.,科学探究,:,学会提取和分离叶绿体色素的实验操作方法,并能正确分析实验结果,4.,社会责任,:,在农业生产上做好,“,轮作,”“,套种,”,等技术的宣传与推广,考点一捕获光能的色素和叶绿体的结构,研析教材,内化基本概念,1.,叶绿体中的色素及吸收光谱,(1),叶绿体中的色素,蓝绿色,分布,叶绿体,上,功能,_,种,类,叶绿素,(,含量约占,3/4),叶绿素,a(,),叶绿素,b(,),(,含量约占,1/4),胡萝卜素,(,橙黄色,),叶黄素,(,黄色,),黄绿色,类胡萝卜素,类囊体薄膜,吸收、传递和转化光能,(2),色素的吸收光谱分析,红光和蓝紫光,色素的功能,:,叶绿素主要吸收,类胡萝卜素主要吸收,。,色素吸收光的范围,:,可见光的波长范围大约是,390,760 nm,叶绿体中的色素只吸收,对红外光和紫外光等不吸收。,蓝紫光,可见光,2.叶绿体的结构和功能,(1)结构模式图,双层膜,基质,暗反应,类囊体薄膜,色素,与光反应有关的酶,(3),功能,:,进行,的场所。,(4),恩格尔曼的实验,:,好氧细菌只分布在,被光束照射的部位。,光合作用,叶绿体,【,深挖教材,】,提示,:,因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光,绿光被反射出来,所以叶片一般呈现绿色。,(1),为什么高等植物的叶片一般呈现绿色,?,说出你的理由。,(2),与有色大棚相比,为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高,?,提示,:,无色透明大棚能透过日光中各种色光,有色大棚主要透过同色光,所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。,【,自主诊断,】,解析,:,从色素的吸收光谱可以看出,叶绿素,a,比叶绿素,b,在红光区的吸收峰值高。,(2),光合作用需要的色素和酶均分布在叶绿体基粒和基质中,(,),解析,:,色素分布在叶绿体类囊体薄膜,(,基粒,),上,基质上没有。酶在基粒和基质中都有分布。,(1),叶绿素,a,和叶绿素,b,在红光区的吸收峰值不同,(,),(3),叶绿体内膜的面积远远大于外膜面积,(,),解析,:,类囊体薄膜不是内膜,(4),植物细胞中的色素都能参与光合作用,(,),解析,:,液泡中也含有大量色素,如花青素,但它不能进行光合作用。,(5),植物呈现绿色是由于叶绿素能有效地吸收绿光,(,),解析,:,绿叶中的色素主要吸收蓝紫光和红光,对于绿光吸收最少而反射多,故叶片呈现绿色。,思考探究,培养科学思维,1.影响叶绿素合成的因素分析,与叶绿素合成有关的酶,(1),光照,:,光是影响叶绿素合成的主要条件,一般植物在黑暗中不能合成叶绿素,因而叶片发黄。,(2),温度,:,温度可影响,的活性,进而影响叶绿素的合成。低温时,叶绿素分子易被破坏,而使叶片变黄。,(3),必需元素,:,叶绿素中含,等必需元素,缺乏该种元素将导致叶绿素无法合成,叶片变黄。另外,Fe,是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分,缺,Fe,也将导致叶绿素合成受阻,叶片变黄。,N、Mg,2.,恩格尔曼实验方法的巧妙之处,氧气,(1),巧选实验材料,:,选择水绵和好氧细菌,水绵的叶绿体呈螺旋式带状,便于观察,;,用好氧细菌可以确定释放,的部位。,(2),妙法排除干扰因素,:,没有空气的黑暗环境排除了,和,的干扰。,(3),巧妙设计对照实验,:,用极细的光束照射,叶绿体上可分为,和,的部位,相当于一组对照实验,;,临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果。,氧气,光,有光照,无光照,【,深度思考,】,提示,:,三棱镜将光分为七色光,叶绿体色素提取液主要吸收红光和蓝紫光,故透过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射到水绵上的光,没有红光和蓝紫光,使水绵不同部位的光合作用变化不大,产生氧气的量大致相同,因此水绵周围好氧细菌分布无显著变化。,如图是恩格尔曼实验装置改装示意图,光线先通过三棱镜再通过叶绿体色素提取液后照射玻片上的水绵,一段时间后,水绵周围好氧细菌分布无显著变化,请分析其原因。,剖析题型,提升核心素养,题型一色素的种类和作用,A,1.,(2017,全国,卷,),植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应,(,如,O,2,的释放,),来绘制的。下列叙述错误的是,(,),A.,类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中,ATP,的合成,B.,叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制,C.,光合作用的作用光谱也可用,CO,2,的吸收速率随光波长的变化来表示,D.,叶片在,640,660 nm,波长光下释放,O,2,是由叶绿素参与光合作用引起的,解析,:,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,不吸收红光等长波光,;,通过测量叶绿素对不同波长光的吸收值,(,吸收百分比,),可绘制其吸收光谱,;,光合作用释放氧气、吸收二氧化碳,因此光合作用的作用光谱可用在不同光波长下的氧气释放速率或二氧化碳吸收速率来表示,;,叶绿素主要吸收红光,(640,660 nm,波长,),和蓝紫光,这些色素吸收的光可用于光合作用释放氧气。,2.,(2016,全国,卷,),关于高等植物叶绿体中色素的叙述,错误的是,(,),A.,叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中,B.,构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收,C.,通常,红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用,D.,黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的,解析,:,叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,因此蓝紫光和红光被叶绿体中的色素吸收用于光合作用。,C,4.,下列关于叶绿体的叙述,正确的是,(,),A.,叶绿体的外膜、内膜极大地扩展了受光面积,B.,叶绿体基质中,NADP,+,能形成,NADPH,C.,类囊体膜上的光合色素都可以吸收蓝紫光,D.,类囊体薄膜中的酶可催化,CO,2,分子的固定和还原,C,解析,:,叶绿体扩大受光面积的不是外膜和内膜而是类囊体膜,;NADP,+,形成,NADPH,的场所是类囊体薄膜,;,类囊体膜上的叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光,;,催化,CO,2,分子固定和还原的酶存在于叶绿体的基质中。,题后提升,叶绿体的结构与功能相适应的特点,(1),叶绿体的基粒由类囊体堆叠而成,可以增加膜面积。,(2),叶绿体的类囊体薄膜上分布有吸收光能的色素。,(3),叶绿体的类囊体薄膜和基质中有催化光合作用进行的酶。,考点二实验,:,绿叶中色素的,提取,和,分离,实验基础,1.,实验原理,(1),提取,:,绿叶中的色素能够溶解在,中而不溶于水,可用,提取色素。,(2),分离,:,各种色素在层析液中,不同,的随,在滤纸上扩散得快,;,反之则慢,从而使各种色素相互分离。,有机溶剂,无水乙醇,溶解度,溶解度高,层析液,SiO,2,、,CaCO,3,无水乙醇,2.,实验步骤,滤液细线,观察实验结果,3.,实验结果及结论,滤纸条上出现四条宽窄、颜色不同的色素带,(,如下图,),表明叶绿体中的色素主要有,种。,四,橙黄色,叶黄素,叶绿素,a,最多,黄绿色,重点透析,1.实验注意事项,注意事项,操作目的,提,取,色,素,选新鲜绿色的叶片,使滤液中色素含量高,研磨时加无水乙醇,溶解色素,加少量,SiO,2,和,CaCO,3,研磨充分和保护色素,迅速、充分研磨,防止乙醇过度挥发,充分溶解色素,盛放滤液的试管管口加棉塞,防止乙醇挥发和色素氧化,分,离,色,素,滤纸预先干燥处理,使层析液在滤纸上快速扩散,滤液细线要细、齐、直,使分离出的色素带平整不重叠,滤液细线干燥后再画一两次,使分离出的色素带清晰分明,滤液细线不触及层析液,防止色素直接溶解到层析液中,2.,绿叶中色素提取和分离实验异常现象分析,(1),收集到的滤液,绿色过浅,的原因分析,未加石英砂,(,二氧化硅,),研磨不充分。,使用放置数天的绿叶,滤液色素,(,叶绿素,),太少。,一次加入大量的无水乙醇,提取浓度太低,(,正确做法,:,分次加入少量无水乙醇提取色素,),。,未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。,(2),滤纸条色素带,重叠,:,没经干燥处理,滤液线不能达到细、齐、直的要求,使色素扩散不一致造成的。,(3)滤纸条,看不到色素带,:忘记画滤液细线;滤液细线接触到层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。,(4)滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带:忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为,“,黄叶,”,。,2.,(2018,山西名校联考,),下列关于绿叶中光合色素的提取和分离的叙述,不正确的是,(,),A.,用无水乙醇提取到的各种色素的含量不同,B.,色素在层析液中的溶解度不同,导致色素带的位置不同,C.,研磨绿叶时不加,CaCO,3,则滤纸条上四条色素带变窄的比例相同,D.,只画一次滤液细线会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄,C,解析:,无水乙醇可以溶解色素,可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素;绿叶中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的,扩散速度快,溶解度小的,扩散速度慢;提取色素时加入CaCO,3,是为了防止色素被破坏,特别是防止叶绿素被破坏,因此滤纸条上四条色素带变窄的比例不相同;只画一次滤液细线,滤纸上含有的色素含量减少,会导致滤纸条上四条色素带的宽度变窄。,题型二实验结果分析,3.,从种植于室内普通光照和室外强光光照下的同种植物分别提取叶片的叶绿体色素,用纸层析法分离,结果如图。下列判断正确的是,(,),A.,室内植物叶片偏黄,B.,室外植物叶片偏绿,C.,室外植物叶片胡萝卜素含量,叶黄素含量,D.,室内植物叶片叶绿素,a,含量,叶绿素,b,含量,D,解析:,纸层析法从下往上依次是叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素。由图可知,室内植物叶绿素多于室外植物,因此室内植物偏绿,室外植物偏黄;室外植物胡萝卜素少于叶黄素;室内植物叶绿素a多于叶绿素b。,考点三光合作用的过程,1.光合作用的探究历程连线,研析教材,内化基本概念,提示,:,A,b,C,a,E,e,D,c,B,d,2.,光合作用的过程,(2),光合作用的过程,过,程,图,解,阶段,图中,为,_,图中,为,_,光反应,暗反应,光,条件,需要,、色素、酶、,H,2,O,、,ADP,、,Pi,多种酶、,、,、,CO,2,场所,叶绿体,_,叶绿体,_,物质,转化,能量,转化,光能,中活跃的化学能,ATP,中活跃的化学能,中稳定的化学能,联系,光反应为暗反应提供,暗反应为光反应提供,_,没有光反应,暗反应无法进行,;,没有暗反应,有机物无法合成,光反应也会受到抑制,ATP,H,类囊体,薄,膜,基质,ATP,(CH,2,O),ATP,有机物,H、ATP,ADP和P,i,3.,化能合成作用,(1),概念,:,某些细菌利用体外环境中的某些,氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。,(2),实例,:,、铁细菌、硫细菌等。,(3),化能合成作用与光合作用的主要区别,:,来源不同。,无机物,硝化细菌,能量,【深挖教材】,提示,:,将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于玻璃罩内,作为空白对照。,(2),光反应产生的,H,与细胞呼吸产生的,H,是否是同一类物质,?,提示,:,不是。光反应产生的,H,为,NADPH(,还原型辅酶,),细胞呼吸产生的,H,为,NADH(,还原型辅酶,),。,(1),普利斯特利的实验结果说服力不够,为增强实验的说服力,应如何设计对照实验,?,(3),叶绿体中,C,3,的分子数量为什么多于,C,5,的分子数量,?,提示,:,暗反应,CO,2,固定时,每消耗,1,分子,C,5,产生,2,分子,C,3,;C,3,还原时,每还原,2,分子,C,3,产生,1,分子,C,5,因此当暗反应速率达到稳定时,C,3,化合物的分子数是,C,5,化合物的,2,倍。,【,自主诊断,】,解析,:,光照强度由强变弱时,光反应产生的还原氢和,ATP,减少,C,3,还原减弱,C,5,消耗暂时不变、合成减少,C,5,含量减少,C,3,含量升高。,(2)在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是Mg,2+,吸收(),解析,:,在叶绿体中发生的生理过程,不需要蛋白质参与的是氧气的吸收,而,Mg,2+,吸收属于主动运输,需要载体蛋白的参与。,(1),光照强度由强变弱时,短时间内叶绿体内,C,5,含量会升高,(,),解析,:,夏季晴天光照最强时,由于蒸腾作用过强,气孔关闭,二氧化碳供应不足,小麦光合速率降低。,(4),破坏叶绿体外膜后,O,2,不能产生,(,),解析,:,O,2,是在叶绿体的类囊体薄膜上产生的。,(3),夏季晴天光照最强时,小麦光合速率最高,(,),解析,:,叶绿体基质中添加,ATP,、,NADPH(H),和,CO,2,具备完成暗反应的条件,能完成暗反应。,(6)H,2,O,在光下分解为,H,和,O,2,的过程发生在叶绿体基质中,(,),解析,:,光反应中H,2,O在光下分解为H和O,2,发生在类囊体薄膜上。,(5),离体叶绿体基质中添加,ATP,、,NADPH(H),和,CO,2,后,可完成暗反应,(,),思考探究,培养科学思维,1.探究光合作用过程中各元素转移途径(同位素标记法),3,H,(C,3,H,2,O),14,C,3,(,14,CH,2,O),O,2,C,3,(CH,2,18,O),2.探究光照和CO,2,供应的变化对光合作用中物质变化的影响,下图中,表示光反应,表示,CO,2,的固定,表示,C,3,的还原,当外界条件,(,如光照、,CO,2,),突然发生变化时,分析相关物质含量在短时间内的变化,:,(1)CO,2,供应不变,光照条件突然发生变化,可以分为两种情况,:,光,照,C,3,含量变化,C,5,含量变化,减弱,过程减弱,H,和,ATP,合成,_,过程减弱、,过程暂时不变,C,3,消耗,_,、合成暂时不变,C,3,含量,_,过程减弱,H,和,ATP,合成,过程减弱、,过程暂时不变,C,5,消耗暂时不变、合成,C,5,含量,_,增强,与上述分析相反,结果是,C,3,含量,C,5,含量,_,减少,减少,增加,减少,减少,减少,减少,增加,(2),光照条件不变,CO,2,供应突然发生变化,可以分为两种情况,:,减少,CO,2,供应,C,3,含量变化,C,5,含量变化,减少,过程减弱、,过程暂时不变,C,3,合成,消耗暂时不变,C,3,含量,_,过程减弱、,过程暂时不变,C,5,消耗,、合成暂时不变,C,5,含量,_,增加,与上述分析相反,结果是,C,3,含量,C,5,含量,_,减少,减少,增加,增加,减少,【,深度思考,】,提示,:,光反应阶段产生的,ATP,主要用于暗反应阶段,C,3,的还原。细胞呼吸产生的,ATP,可用于除光合作用以外的生命活动。,(2),植物在生长过程中,光合作用产生的,ATP,的量与细胞呼吸过程中产生的,ATP,的量哪一个量多,?,为什么,?,提示,:,光合作用产生的,ATP,的量远多于细胞呼吸产生的,ATP,的量。光合作用中产生的,ATP,中的能量转移到有机物中,植物体内的有机物只有一部分用于细胞呼吸,且通过细胞呼吸释放出的能量只有一部分转移到,ATP,中。,(1),光合作用过程中产生的,ATP,与细胞呼吸过程中产生的,ATP,的利用有什么不同,?,题型一光合作用的过程,D,3,.(2018,北京卷,),光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下,向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂,DCIP,照光后,DCIP,由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中,(,),A.,需要,ATP,提供能量,B.DCIP,被氧化,C.,不需要光合色素参与,D.,会产生氧气,解析,:,光反应阶段产生,ATP,提供给暗反应利用,;,某些指示剂在氧化态或还原态时呈现不同颜色,光反应过程中,可产生,NADPH,DCIP,由蓝色变为无色,说明其在,NADPH,的作用下由氧化态变为还原态,;,光反应阶段需要光合色素的参与,;,光反应阶段,水光解产生氧气。,C,4.,如图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是,(,),A.CO,2,的固定实质上是将,ATP,中的化学能转变为,C,3,中的化学能,B.CO,2,可直接被,H,还原,再经过一系列的变化形成糖类,C.,被还原的,C,3,在有关酶的催化作用下,可再形成,C,5,D.,光照强度由强变弱时,短时间内,C,5,含量会升高,解析,:,CO,2,的固定指的是,C,5,与,CO,2,在酶的作用下结合形成,C,3,的过程,该过程不消耗,ATP;CO,2,比较稳定,只有与,C,5,结合形成,C,3,后,才能被,H,还原,;,被,H,还原的,C,3,在相关酶的作用下,有的转化成糖类等有机物,有的重新转化成,C,5,;,光照强度减弱时,光反应产生的,H,和,ATP,减少,致使,C,3,的还原速率减慢,进而导致,C,5,的来源减少,而短时间内,CO,2,与,C,5,结合形成,C,3,的速率不变,即短时间内,C,5,的含量会下降。,D,5.,如图表示发生在叶绿体中的相关代谢过程,其中表示相关过程,A,、,B,表示两种气体物质,下列说法错误的是,(,),A.,过程表示光反应,过程的场所是叶绿体基质,B.,物质,A,表示,O,2,物质,B,表示,CO,2,C.,过程能将活跃的化学能转变成稳定的化学能,D.,过程的两个阶段都需要消耗过程产生的,H,和,ATP,解析,:,由题图可知,过程分别表示光反应和暗反应,反应场所分别是类囊体薄膜和叶绿体基质。物质A、B分别表示O,2,和CO,2,。光反应能将光能转变成活跃的化学能储存在ATP中,暗反应能将活跃的化学能转变成稳定的化学能储存在葡萄糖中。过程包括CO,2,的固定和C,3,的还原两个阶段,其中CO,2,的固定不需要消耗过程产生的H和ATP。,题型三光反应和暗反应的联系,6.,(2018,贵州贵阳一模,),如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。请回答下列问题,:,(1)t,1,时给予图示处理,短时间内,ADP,与,ATP,的比值将,。,t,2,t,3,限制植物光合速率的环境因素主要是,。,(2)t,3,t,4,光照强度不变,光反应速率将,原因是,_,。,解析,:,(1)t,1,时给予充足恒定光照,产生,ATP,的量将增加,ADP,的量减少,因此短时间内,ADP,与,ATP,的比值将减少。,t,3,后随着,CO,2,浓度的升高,光合速率加快,说明,t,2,t,3,限制光合作用的因素是,CO,2,浓度。,(2)t,3,t,4,光照强度不变,CO,2,浓度升高,暗反应增强,一定程度上加快,ATP,和,ADP,的转化,H,和,ATP,不再积累,导致光反应速率加快。,答案,:,(1),减少,CO,2,浓度,(2),提高,CO,2,浓度升高,暗反应加快,加快,ATP,转化为,ADP,的过程和,H,的消耗,导致光反应速率加快,7.,(2015,全国,卷,),为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响,科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了,A,、,B,、,C,、,D,四组实验。各组实验的温度、光照强度和,CO,2,浓度等条件相同、适宜且稳定,每组处理的总时间均为,135 s,处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果,如下,:,A,组,:,先光照后黑暗,时间各为,67.5 s;,光合作用产物的相对含量为,50%,。,B,组,:,先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为,7.5 s;,光合作用产物的相对含量为,70%,。,C,组,:,先光照后黑暗,光照和黑暗交替处理,每次光照和黑暗时间各为,3.75 ms,(,毫秒,);,光合作用产物的相对含量为,94%,。,D,组,(,对照组,):,光照时间为,135 s;,光合作用产物的相对含量为,100%,。,回答下列问题:,(1)单位光照时间内,C组植物合成有机物的量,(填,“,高于,”“,等于,”,或,“,低于,”,)D组植物合成有机物的量,依据是,;,C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要,这些反应发生的部位是叶绿体的,。,解析,:,(1)对比C、D两组实验,C组光照时间为D组的一半,而光合产物接近D组的光合产物,故单位光照时间内C组植物合成有机物的量高于D组。分析C组和D组实验,可推知光合作用中有些反应不需要光照,这些反应发生在叶绿体的基质中。,答案,:,(1),高于,C,组只用了,D,组一半的光照时间,其光合作用产物的相对含量却是,D,组的,94%,光照基质,(2)A,、,B,、,C,三组处理相比,随着,的增加,使光下产生的,能够及时利用与及时再生,从而提高了光合作用中,CO,2,的同化量。,解析,:,(2)对比A、B、C三组实验,在总光照时间相同的情况下,随着光照和黑暗交替频率的增加,光合作用产物的相对含量也增加。究其原因是光照与黑暗的交替频率越高,光下产生的还原型辅酶和ATP越能及时利用并及时再生,从而提高了光合作用中CO,2,的同化量。,答案,:,(2),光照和黑暗交替频率,ATP,和还原型辅酶,题型四环境因素骤变对光合作用中物质含量变化的影响,8.,(2014,全国卷),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.O,2,的产生停止 B.CO,2,的固定加快,C.ATP/ADP比值下降 D.NADPH/NADP,+,比值下降,B,解析,:,黑暗处理后,光反应停止,O,2,的产生停止。,ATP,和,NADPH,是光反应的产物,同时也是暗反应的原料,黑暗处理后,ATP,和,NADPH,的产生减少,且仍被暗反应所消耗,产生的,ADP,和,NADP,+,增多。光反应产生的,ATP,和,NADPH,减少,使得暗反应产生的,C,5,减少,CO,2,的固定减慢。,9.,(2018,山东菏泽检测,),如图所示某阳生植物细胞在夏季晴天某一天内的光合作用过程中,C,3,、,C,5,化合物的数量变化。若第二天中午天气由光照强烈转向阴天时,叶绿体中,C,3,含量的变化、,C,5,含量的变化分别相当于曲线中的,(,),A.cd,段,(X),bc,段,(Y),B.de,段,(X),de,段,(Y),C.de,段,(Y),cd,段,(X),D.bc,段,(Y),bc,段,(X),B,解析,:,光照强烈转向阴天时,叶绿体中,C,3,含量增多、,C,5,含量减少。,(1),以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化。,(2),以上各物质变化中,C,3,和,C,5,含量的变化是相反的,H,和,ATP,含量变化是一致的。,(3),具体分析时只有理清,C,3,、,C,5,的,“,来源,”,与,“,去路,”,(C,3,产生于,CO,2,的固定,消耗于,C,3,的还原,;C,5,产生于,C,3,的还原,消耗于,CO,2,的固定,),才能准确做出判断。,题后提升,利用模型法分析光合作用中物质的量的变化,考点四影响光合作用的环境因素及应用,研析教材,内化基本概念,1.,光合作用强度,(1),概念,:,植物在,内通过光合作用制造,的数量。,(2),两种表示方法,一定时间内原料的,。,一定时间内产物的,。,单位时间,糖类,消耗量,生成量,2.影响光合作用过程的环境因素,(1)空气中,。,(2)土壤中,。,(3)光照长短、,以及光的,。,(4),的高低。,CO,2,浓度,水分含量,强弱,成分,温度,【,深挖教材,】,提示,:,白天适当补充光照,夜晚适当降温,可以提高作物产量。,(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,CO,2,和无机盐,能够增加大棚中的,CO,2,浓度并为作物提供矿质营养。,(1),夏季连续阴天,大棚中作物提高产量应采取哪些措施,?,解析,:,植物在冬季光合速率低的主要原因是温度低。,(2),生长于较弱光照条件下的植物,当提高,CO,2,浓度时,其光合速率未随之增加,主要限制因素是光照强度,(,),解析,:,弱光下生长的植物,光反应弱,产生的H、ATP少,限制了暗反应。,(1),与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短,(,),【,自主诊断,】,解析,:,适当延长光照时间可以增加光合作用制造的有机物的量,但不能提高光合作用强度。,(4),植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用,(,),解析,:,植物通过根从土壤中吸收的水只有大约1%成为光合作用的原料被植物体利用,大约99%都通过绿色植物的蒸腾作用以水蒸气的形式散发到大气,当中。,(3),延长光照时间能提高光合作用强度,(,),解析,:,植物温室生产中昼夜温差并非越大越好,因为夜晚温度过低时,呼吸酶活性过小,呼吸作用被过度抑制对作物生长也是不利的,甚至会导致植物死亡。,(5),温室生产中昼夜温差越大,作物产量越高,(,),1.,光照强度对光合作用的影响及应用,(1),原理,:,光照强度影响,反应阶段,制约,的产生,进而制约暗反应。,(2),曲线分析,思考探究,培养科学思维,光,ATP,及,NADPH,A点:光照强度为0,只进行,AB段光合作用强度,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,时的光照强度);,BD段:光合作用强度,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_,。,实线表示,植物,虚线表示,植物。,(3)应用:阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低,间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用,。,细胞呼吸,小于,相等,大于,不再随着光强度的增,大而加强,阳生,阴生,光能,【,深度思考,】,当条件改变时,曲线中几个关键点的移动规律,(1)a,点,:,与呼吸强度相关,呼吸强度增加或减小,a,点相应,。,(2)b,点,:,此时光合速率应等于呼吸速率。若环境改变,(,如光照强度降低,),使光合速率低于呼吸速率,则,b,点应,移,通过增强光照强度以提高光合速率。,(3)c,点,:,与光合强度相关,若环境改变,(,如,CO,2,浓度降低,),使暗反应速率降低,光合作用对光照的需求降低,则,c,点,移、,d,点,移动。,下移或上移,右,左,左下,2.CO,2,浓度对光合作用的影响,(1),原理,:CO,2,浓度通过影响,反应阶段,制约,的生成。,(2),曲线分析,图甲中A点表示光合作用速率,细胞呼吸速率时的CO,2,浓度,即CO,2,补偿点,而图乙中的A点表示进行光合作用所需CO,2,的,;两图中的B点和B点都表示CO,2,饱和点,两图都表示在一定范围内,光合作用速率随CO,2,浓度增加而,。,(3)应用,大田要,“,正其行,通其风,”,多施有机肥。,温室内可通过放干冰、使用CO,2,生成器、施用农家肥、与猪舍鸡舍连通等方法适当提高CO,2,浓度。,暗,C,3,等于,最低浓度,增大,3.温度对光合作用的影响及应用,(1)原理:温度通过影响,影响光合作用强度。,(2)曲线分析:,光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响,但,对温度反应更为敏感。,(3),应用,:,温室栽培植物时,白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用强度,;,晚上适当,温室内温度,以降低细胞呼吸强度,保证植物有机物的积累。,光合酶的活性,光合作用相关酶,降低,4.,水对光合作用的影响及应用,(1),原理,:,水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的,如植物缺水导致萎蔫,使光合速率下降。另外,水分还能影响,间接影响,CO,2,进入植物体内。,(2),曲线分析,图,1,表明在农业生产中,可根据作物的需水规律,合理灌溉。图,2,曲线中间,E,处光合作用强度暂时降低,是因为温度高,气孔,影响了,的供应。,(3),应用,:,预防干旱,合理灌溉。,介质,气孔的开闭,关闭,CO,2,5.矿质元素对光合作用的影响及应用,(1)原理:矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的,缺乏会影响光合作用的进行。例如,N是酶的组成元素,N、P是ATP、磷脂的组成元素,Mg是叶绿素的组成元素等。,(2)曲线分析:,在一定浓度范围内,增大必需矿质元素的供应,可提高光合作用强度,;,但当超过一定浓度后,会因,植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降。,(3),应用,:,合理施肥、补充土壤中的矿质元素。,组成成分,土壤溶液的浓度过高,6.,光照强度、,CO,2,浓度和温度对光合作用的综合作用,(1),常见曲线,(2),曲线分析,P,点,:,限制光合速率的因素应为,所表示的因子,随着因子的不断加强,光合速率不断提高。,Q,点,:,横坐标所表示的因子不再是影响,的因素,影响因素主要为,所表示的因子。,(3),应用,:,温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合酶的活性,提高光合速率,也可同时适当增加,进一步提高光合速率,;,当温度适宜时,可适当增加,和,CO,2,浓度以提高光合速率。,横坐标,光合速率,各曲线,CO,2,浓度,光照强度,技法提炼,(1),自然环境中一昼夜植物光合作用曲线,开始进行光合作用的点,:b,。,光合作用与呼吸作用相等的点,:c,、,e,。,开始积累有机物的点,:c,。,有机物积累量最大的点,:e,。,考点互动探究,图,3-10-21,(2),密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线,光合作用强度与呼吸作用强度相等的点,:D,、,H,。,该植物一昼夜表现为生长,其原因是,I,点,CO,2,浓度低于,A,点,CO,2,浓度。,考点互动探究,图,3-10-22,题型一环境因素影响光合作用的坐标曲线分析,1.,(2018,全国卷),甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图,所示。,回答下列问题,:,剖析题型,提升核心素养,(1),当光照强度大于,a,时,甲、乙两种植物中,对光能的利用率较高的植物,是,。,(2),甲、乙两种植物单独种植时,如果种植密度过大,那么净光合速率下降幅度较大的植物是,判断的依据是,。,解析,:,(1),由曲线图可知,光照强度大于,a,时,甲植物的净光合速率随着光照强度的增加而增加的幅度更大,说明甲植物对光能的利用率较高。,(2),当种植密度过大时,植株的叶片会相互遮挡,植株接受的光照强度减弱,导致植物净光合速率下降。由曲线图可知,光照强度降低时甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。,答案,:,(1),甲,(2),甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大,种植密度过大,植株接受的光照强度减弱,导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大,(3)甲、乙两种植物中,更适合在林下种植的是,。,(4)某植物夏日晴天中午12:00时叶片的光合速率明显下降,其原因是进入叶肉细胞的,(填,“,O,2,”,或,“,CO,2,”,)不足。,解析,:,(3)由曲线图可知,在低光照强度下,乙植物的净光合速率较高,在高光照强度下,乙植物的净光合速率明显低于甲植物,所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。,(4)夏日晴天中午12:00,温度较高,部分气孔关闭,进入叶肉细胞的CO,2,明显减少,抑制了暗反应,导致叶片的光合速率明显降低。,答案,:,(3)乙,(4)CO,2,2.,(2018,河北衡水中学检测,),将某植物置于密闭的容器中,测量其,CO,2,的吸收量与光照强度、温度等的关系,结果如图所示。请分析回答下列相关问题,:,(1)A,点时该植物产生,ATP,的细胞器是,且与,17,相比,22,条件下呼吸速率更,(,填,“,大,”,或,“,小,”,),。,(2)B,点时光合速率,呼吸速率,;,当植物缺镁时,B,点向,移,E,点向,移。,解析:,(1)A点时的光照强度为0,该植物只进行细胞呼吸,所以此时产生ATP的细胞器是线粒体;据图可知,与17 相比,22 条件下呼吸速率更大。(2)B点对应的光照强度是该植物在22 条件的光补偿点,此时植物的光合速率等于呼吸速率;当植物缺镁时,叶绿素合成减少,导致植物利用光能的效率下降,B点向右移动,E点向左下方移动。,答案:,(1)线粒体大(2)等于右左下,(3)C、D两点CO,2,吸收量相同,两点光合作用合成有机物的量,(填,“,不同,”,或,“,相同,”,),限制C、E两点光合速率的主要因素分别是,。,解析:,(3)C、D两点CO,2,吸收速率相同,即两点的净光合速率相等,但两点对应温度下的呼吸速率不同,由于真光合速率=净光合速率+呼吸速率,所以两点合成的有机物的量不同;C点处于曲线的上升阶段,影响该点光合速率的主要因素是光照强度,而E点时的光合速率最大,且E点之后光合速率不再随光照强度的增强而升高,影响该点光合速率的主要因素是温度。,答案:,(3),不同光照强度、温度,(4)由上述实验得到启示:阴雨天为了提高大棚蔬菜的产量,可适当,或,。,解析:,(4)阴雨天光照强度较弱,为了提高大棚蔬菜的产量,可适当提高光照强度,以提高植物的光合作用强度(或者适当降低温度,以降低植物的呼吸作用强度),进而提高植物的净光合作用强度来提高大棚蔬菜的产量。,答案:,(4),降低温度提高光照强度,题后提升,坐标曲线上限制因变量变化的因素分析,(1)单曲线分析:曲线上升段或下降段的限制因素,主要是横轴对应的变量(自变量);曲线水平段的限制因素是除自变量之外的其他影响因变量的因素。,(2)多曲线分析:两曲线重合部分的限制因素是横轴对应的变量(自变量),两曲线不重合部分的差异是由除自变量之外的其他影响因变量的因素所致。,题型二环境因素影响光合作用的实验分析,3.,(2016,全国,卷,),为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对,A,品种小麦光合作用的影响,某研究小组将生长状态一致的,A,品种小麦植株分为,5,组,1,组在田间生长作为对照组,另,4,组在人工气候室中生长作为实验组,并保持其光照和,CO,2,浓度等条件与对照组相同。于中午,12:30,测定各组叶片的光合速率,各组实验处理及结果如表所示,:,对照组,实验,组一,实验,组二,实验,组三,实验,组四,实验,处理,温度,/,36,36,36,31,25,相对湿度,/%,17,27,52,52,52,实验,结果,光合速率,/,mgCO,2,dm,-2,h,-1,11.1,15.1,22.1,23.7,20.7,回答下列问题,:,(1),根据本实验结果,可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是,其依据是,;,并可推测,(,填,“,增加,”,或,“,降低,”,),麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用,“,午休,”,的程度。,解析:,(1)分析对照组、实验组一和实验组二可知,高温条件下(温度均为36),适当增加相对湿度时,叶片光合速率的增加量相对较大,而分析实验组二、三、四可知,在相对湿度较高的条件下(相对湿度均为52%),适当降低温度时,叶片光合速率的增加量较小,甚至降低。所以,中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度;并由增加相对湿度,叶片的光合速率增大可推知,增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用,“,午休,”,的程度。,答案,:,(1),湿度,(,相对湿度,),在相同温度条件下,相对湿度改变时,光合速率变化大增加,(2)在实验组中,若适当提高第,组的环境温度能提高小麦的光合速率,其原因是,。,解析:,(2),对比实验组三和实验组四可知,:,因