高中生物第五章细胞的能量供应和利用光合作用原理的应用和化能合成作用讲义新人教版必修.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,*,*,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,*,*,光合作用原理的应用,和化能合成作用,知识点一探究环境因素对光合作用强度的影响,【,实验认知,】,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。,单位时间,糖类,(2),表示方法,:,单位时间内光合作用,有机物,CO,2,O,2,(3),影响因素,:,水分,CO,2,温度,强弱,2.,实验原理,:,叶片,含有空气,上浮 叶片,_,充满细胞间隙,叶片上浮。,下沉,3.,实验装置,:,(1),变量分析,:,变量,内容,操作及观察,自变量,光照强度,调节,_,因变量,光合作,用强度,单位时间内,_,(2),盛水玻璃柱的,作用,:,吸收热量排除,_,等无关变量的影响。,台灯与烧杯之间的距离,叶片浮起的数量,温度,【,过程体验,】,1.,实验步骤,:,打孔器,注射器,小圆形叶片内的气体,黑暗,水,二氧化碳,强、中、弱,小圆形叶片浮,起的数量,2.,注意事项,:,(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。,【,拓展深化,】,1.“,实验法”测定光合速率与呼吸速率,:,(1),测定装置,:,(2),测定方法及解读。,测定呼吸速率。,a.,在小烧杯中放入适宜浓度,NaOH,溶液用于吸收,CO,2,。,b.,玻璃钟罩遮光处理,以排除光合作用干扰。,c.,置于适宜温度环境中。,d.,红色液滴向左移动,(,单位时间内移动距离代表呼吸速率,),。,测定净光合速率。,a.,在小烧杯中放入适宜浓度的,CO,2,缓冲液,用于保证容器内,CO,2,浓度恒定,满足光合需求。,b.,必须给予较强光照处理,且温度适宜。,c.,红色液滴向右移动,(,单位时间内移动距离代表净光合速率,),。,2.,光合作用、细胞呼吸实验常用的研究方法,:,(1)“,黑白瓶法”,:,用黑瓶,(,无光照的一组,),测得的结果为呼吸作用强度值,用白瓶,(,有光照的一组,),测得的结果为净光合作用强度值,综合两者即可得到真正光合作用强度值。,(2),梯度法,:,用一系列不同光照强度、温度或,CO,2,浓度的装置,可探究光照强度、温度或,CO,2,浓度对光合作用强度的影响。,【,典题通关,】,1.(2018,福州高一检测,),如图表示研究,NaHCO,3,溶液浓,度影响光合作用速率的实验,下列说法错误的是,(,),导学号,78404099,A.,将整个装置放在光下,毛细刻度管内的红色液滴会向左移动,B.,将整个装置置于暗室,一段时间后检查红色液滴是否移动,可以证明光是光合作用的必要条件,C.,当,NaHCO,3,溶液浓度不变时,在,B,内加入少量蠕虫,(,无氧呼吸,),对红色液滴移动不产生明显影响,D.,为使对照更具说服力,烧杯,A,中的蒸馏水应不含,NaHCO,3,并放入等量的伊尔藻,【,解析,】,选,B,。将整个装置放在光下,伊尔藻在光下进,行光合作用产生,O,2,烧杯,B,内气压增大,毛细刻度管内,的红色液滴会向左移动,A,正确,;,没有以光为变量的对照,实验,无法证明光是光合作用的必要条件,B,错误,;,当,NaHCO,3,溶液浓度不变时,在,B,内加入少量蠕虫,蠕虫进行,的是无氧呼吸,(,产生乳酸,),不会引起装置中气体量的,变化,对红色液滴移动不产生明显影响,C,正确,;,探究实验遵循单一变量原则,而无关变量要求相同且适宜,因此为使对照更具说服力,烧杯,A,中的蒸馏水应不含,NaHCO,3,并放入等量的伊尔藻,D,正确。,2.,在如图所示的玻璃容器中,注入一定,浓度的,NaHCO,3,溶液并投入少量的新鲜,绿叶碎片,密闭后,设法减小液面上方,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导学号,78404100(,),A.,叶片吸水膨胀,密度减小,B.,叶片进行光合作用所产生的,O,2,附着在叶面上,C.,溶液内产生的,CO,2,大量附着在叶面上,D.NaHCO,3,溶液因放出,CO,2,而密度增大,【,解析,】,选,B,。叶片浮出液面的原因是叶片进行光合作用,产生的气体,(O,2,),存在于细胞间隙中,然后附着在叶面上,使得叶片浮出水面,;,溶液内不会产生过多的,CO,2,产生的,CO,2,几乎全部供给了光合作用,;NaHCO,3,溶液的作用是保持容器内,CO,2,的浓度稳定。,【,补偿训练,】,抽出叶片中的空气后,将叶片放入盛有新制的冷开水的三角瓶中,研究环境因子对光合作用的影响。下表,4,组中可以说明,CO,2,对光合作用影响的是,(,),1,光照,20,水浴,新制的冷开水,2,厚纸遮光,20,水浴,加少许,NaHCO,3,粉末,3,光照,冰水降温,加少许,NaHCO,3,粉末,4,光照,20,水浴,加少许,NaHCO,3,粉末,A.1,号和,4,号,B.2,号和,4,号,C.1,号和,3,号,D.3,号和,4,号,【,解析,】,选,A,。表格中,1,、,4,号的单一变量是,CO,2,无关变量相同且适宜,;2,、,4,号的单一变量是光照,1,、,3,号的变量不唯一,3,、,4,号的单一变量是温度,因此可以说明,CO,2,对光合作用影响的是,1,号和,4,号。,知识点二影响光合作用的环境因素及其应用、化能合成作用,【,自主预习,】,1.,光照强度对光合作用的影响,:,(1),原理,:,主要影响光反应阶段,_,的产生,进而影响暗反应阶段。,ATP,和,H,(2),曲线分析,:,A,点,光照强度为,0,此时只进行,_,CO,2,释,放量表示,_,AB,段,开始进行光合作用,随光照强度增加,光合,作用强度逐渐增加,但光合作用强度,_,细,胞呼吸强度,B,点,光合作用强度,_,细胞呼吸强度,此时光照,强度为光的补偿点,细胞呼吸,细胞呼吸速率,小于,等于,BC,段,光合作用强度,_,细胞呼吸强度,随光照强度增加,光合作用强度逐渐增加,C,点,光照强度增加,光合作用强度,_,此时的光照强度,(C,),为光的饱和点,C,点,以后,此阶段限制光合作用强度的环境因素为温度、,CO,2,等,大于,基本不变,(3),应用分析,:,欲使植物正常生长,则应使光照强度大于,_,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。,B,2.CO,2,浓度对光合作用的影响,:,(1),原理,:CO,2,浓度通过影响,_,阶段,制约,C,3,的生成进而影响光合作用强度。,暗反应,(2),曲线,:,关键,点,A,CO,2,的补偿点,:,光合速率,_,呼吸速率时的,CO,2,浓度,A,进行光合作用所需的最低,CO,2,浓度,B,和,B,CO,2,饱和点,走势,分析,图,1,和,图,2,一定范围内,光合作用强度随,CO,2,浓度的增大而增大,但当,CO,2,达到一定的浓度时,光合作用,强度,_,等于,不再增强,(3),应用。,大气中的,CO,2,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,CO,2,浓度,提高光合作用速率。,3.,温度对光合作用的影响,:,(1),原理,:,通过影响,_,进而影响光合作用。,(2),曲线,:,酶活性,AB,段,:,随着温度升高,光合作用,_,。,B,点,:,光合作用,_,温度。,BC,段,:,随着温度升高,光合作用,_,。,温度过高时,酶失活,光合作用完全停止。,增强,最适,减弱,(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,_,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,_,进入植物体。,叶绿素,CO,2,(2),曲线,:,(3),应用。,合理施肥,;,预防干旱,合理灌溉。,5.,化能合成作用,:,(1),概念,:,利用,体外环境中的某些,_,氧化时所释放,的能量来制造,_,的合成作用。,无机物,有机物,(2),实例,:,氨,水和二氧化碳,糖类,【,核心突破,】,自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析,1.,自然环境中一昼夜植物光合作用曲线,:,(1),开始进行光合作用的点,:b,。,(2),光合作用与细胞呼吸相等的点,:c,、,e,。,(3),开始积累有机物的点,:c,。,(4),有机物积累量最大的点,:e,。,2.,密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线,:,(1),光合作用强度与细胞呼吸强度相等的点,:D,、,H,。,(2),该植物一昼夜表现为生长,其原因是,点玻璃罩内,CO,2,浓度低于,A,点玻璃罩内,CO,2,浓度,这说明一昼夜密闭容器中,CO,2,浓度减小,光合作用,细胞呼吸,植物生长。,【,易错提醒,】,(1),光的补偿点与,CO,2,的饱和点不同,:,光的补偿点是指净光合作用为,0,时的点,实际光合作用补偿,(,抵消,),了细胞呼吸,此时植物表现为不生长。,CO,2,的饱和点是指光合作用达到最大值时所需的最低,CO,2,浓度,外界条件变化时,CO,2,的饱和点会发生变化。,(2),影响光合作用的因素不只是环境因素,还有内部因素,:,如色素的种类、酶的数量等。,(3),温度改变时,不管是光反应还是暗反应,均会受影响,但主要影响暗反应,因为参与暗反应的酶的种类和数量比参与光反应的多。,(4),光合作用不只是受到单一环境因素影响,而是受到多种因素的影响,如光照、,CO,2,等因素会同时影响光合作用。,【,拓展深化,】,1.,多因子对光合速率影响曲线的分析,:,(1)P,点,:,限制光合速率的因子应为横坐标所表示的因子,随着该因子的不断加强,光合速率不断提高。,(2)Q,点,:,横坐标所表示的因子不再影响光合速率,要想提高光合速率,可适当提高图中的其他因子。,2.,自养生物和异养生物,:,类型,概念,代表生物,自养,生物,能将,_,合成,_,的生物,光能自养生物,:,_,化能自养生物,:,_,异养,生物,只能利用环境中,_,来,维持自身生命活,动的生物,人、动物、真菌、,大多数细菌,无机物,有机物,绿色植物,硝化细菌,现成的有机物,【,典题通关,】,1.(2018,郑州高一检测,),如图为依据某植物夏季一昼夜中,CO,2,的释放量和吸收量所绘制的曲线图,下列说法正确的是导学号,78404101(,),A.bc,段和,de,段光合作用速率都下降,下降的原因相同,B.,有机物积累最多的时间点是,e,点,C.c,点出现的原因是光照强度减弱造成的,D.b,、,d,两点都表示光合作用速率与呼吸作用速率相等的点,【,解析,】,选,B,。,bc,段,中午温度过高,导致气孔关闭使暗,反应下降,导致光合作用速率下降,;de,段,光照强度减弱,光合作用速率下降,即两阶段光合作用速率下降原因不,同,A,错误,;e,点时,光合作用速率与呼吸作用速率相等,e,点后开始消耗有机物,故经过长时间的光合作用,e,点所,积累的有机物最多,B,正确,;c,点出现的原因是温度过高,导致气孔关闭,CO,2,供应不足而不是光照强度减弱,C,错误,;b,、,d,点时光合作用速率大于呼吸作用速率,D,错误。,2.(2016,全国,卷改编,),为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间,(T),后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,(,即单位时间、单位叶面积吸收,CO,2,的量,),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题,:,导学号,78404102,(1),据图判断,光照强度低于,a,时,影响甲组植物光合作用的限制因素是,_,。,(2)b,光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高,_(,填“,CO,2,浓度”或“光照强度”,),。,(3),为了探究乙组植物光合作用强度随光照强度变化与甲组植物不同的原因只是由于环境因素还是环境因素导致遗传物质的改变引起的,科学家做了如下实验,:,播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养,T,时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度。预测实验结果,得出结论,:,若得到的曲线与甲组的相同,则说明,_,。,若得到的曲线与乙组的相同,则说明,_,。,【,解题关键,】,(1),探究问题是只由环境因素还是环境因素导致遗传物质改变引起的,实验结论就是这两种情况。,(2)b,光照强度已经是甲组植物的光饱和点,因此光照强度不再是其影响因素。,【,解析,】,(1),题图显示,:,光照强度低于,a,时,甲组植物的,光合作用强度随光照强度的增加而增强,因此影响甲组,植物光合作用的限制因素是光照强度。,(2)b,光照强度,下,甲组植物的光合作用强度不再随光照强度的增加而,增加,因此限制甲组植物光合作用的因素不再是光照强,度,而是,CO,2,浓度等。所以,要使甲组的光合作用强度,升高,可以考虑的措施是提高,CO,2,浓度。,(3),若要探究乙组植物光合作用强度随光照强度变化与甲组植物不同的原因只是由于环境因素还是环境因素导致遗传物质的改变引起的,只要把乙组植物放在甲组的条件下培养,观察实验结果即可得出结论,若得到的曲线与甲组的相同,则说明变化只是由于环境因素引起的,;,若得到的曲线仍与乙组的相同,则说明环境因素导致遗传物质的改变。,答案,:,(1),光照强度,(2)CO,2,浓度,(3),由环境因素低光照引起由环境因素导致遗传物质的改变引起,【,互动探究,】,(1),图中曲线表示的光合作用强度是实际光合作用强度还是净光合作用强度,?,提示,:,净光合作用强度,因为测量的是单位时间、单位叶面积的,CO,2,吸收量。,(2),根据甲、乙两组曲线,分析阴生植物与阳生植物相比对光照强度的利用有何不同,?,提示,:,阴生植物生长在光照较弱的地方,因此能够在较低的光照下就能达到光的补偿点,光的饱和点也较低。,【,补偿训练,】,(2017,山东学考真题,),人们能在冬季吃上新鲜蔬菜得益于温室大棚技术的应用。图,A,表示蔬菜叶肉细胞内光合作用过程。,、,表示该过程的两个阶段,甲、乙代表物质,;,图,B,表示该植物吸收和释放,CO,2,的量与光照强度的关系,a,、,b,和,c,是曲线上的点。回答有关问题,:,(1),与光合作用有关的色素分子存在于叶绿体的,_,上。纸层析法分离叶绿体中色素的原理是各种色素在层析液中的,_,不同,它们随层析液在滤纸条上扩散的速度不同,其中扩散速度最快的色素是,_,。,(2),图,A,中,C,3,的还原需要,_(,填“甲”或“乙”,),作还原剂。,(3),图,B,中,b,点对应光照强度下,该植物光合作用产生的,O,2,量,_(,填“大于”“等于”或“小于”,),细胞呼吸消耗的,O,2,量。,(4),若光照强度由,0,变为,d,短时间内叶绿体中,C,3,的含量会,_(,填“增加”“减少”或“不变”,),ac,段限制光合速率的主要环境因素是,_,。,(5),菜农每天适时对大棚进行通风,可直接促进图,A,中,_(,填“,”,或“,”),阶段的进行。,【,解题探究,】,(1),图示信息,:A,图中,物质甲为,_,物质乙为,_,。,(2),关键知识,:,光照条件下,植物同时进行,_,和,_;,若,CO,2,释放量为,0,则该植物光合作用强度,_,细胞呼吸强度。,H,ATP,光合作用,细胞呼吸,等于,【,解析,】,(1),与光合作用有关的色素分子存在于叶绿体类囊体薄膜上,;,利用纸层析法分离叶绿体中色素的原理是各种色素在层析液中的溶解度不同,溶解度大的扩散快,其中胡萝卜素溶解度最大,扩散最快。,(2)C,3,的还原需要光反应产生的,H,作还原剂,即物质甲。,(3),由曲线可知,b,点,CO,2,释放量为,0,此时光合作用强度等于细胞呼吸强度,即该植物光合作用产生的,O,2,量等于细胞呼吸消耗的,O,2,量。,(4),光照强度增加,则光反应产生的,ATP,和,H,增多,C,3,的消耗增强,而,CO,2,供应不变,C,3,的生成不变,故叶绿体中,C,3,的含量将减少,;,由曲线可知,ac,段光合作用强度随光照强度增加而增强,则光照强度是限制光合速率变化的主要环境因素。,(5),对大棚进行通风,可增加大棚中的,CO,2,浓度,促进暗反应,即,阶段的进行,进而提高植物光合作用,实现提高产量的目的。,答案,:,(1),类囊体薄膜溶解度胡萝卜素,(2),甲,(3),等于,(4),减少光照强度,(5),【,互动探究,】,(1),上题图,B,中,c,点时,植物所吸收的,CO,2,来自何处,?,提示,:,线粒体和外界环境。,(2),上题图,B,中,光照强度高于,d,时,光合作用速率基本不变,请解释其原因。,提示,:,光照强度增加,光反应生成的,ATP,和,H,充足,但,CO,2,供应不足,生成的,C,3,不足,限制了光合速率增加。,【,方法规律,】,坐标曲线解题模板在光合作用曲线题中的应用技巧,曲线题模板,光合作用曲线题,明标,明确横纵坐标代表的含义,:,特别注意纵坐标表示的是哪个指标,曲线题模板,光合作用曲线题,找点,:,找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点,在表示光照强度或,CO,2,浓度对光合作用强度影响的曲线中,在光照强度或,CO,2,浓度为,0,时,曲线在纵坐标上的点表示细胞呼吸所释放的,CO,2,量或消耗的,O,2,量,曲线题模板,光合作用曲线题,分析走势,:,找出曲线出现上升、下降或波动等变化趋势的原因,如夏天一天中的光合作用曲线往往会出现,“,午休,”,现象,其原因是缺水导致气孔关闭,使得,CO,2,供应不足,【,备选要点,】,光合作用与细胞呼吸,1.,光合作用与细胞呼吸过程中,H,和,ATP,的来源和去向,:,项目,光合作用,有氧呼吸,H,来源,H,2,O,光解产生,有氧呼吸第一、二阶段,去向,还原,C,3,用于第三阶段还原,O,2,项目,光合作用,有氧呼吸,ATP,来源,光反应阶段产生,三个阶段都产生,去向,用于,C,3,还原供能,用于各项生命活动,(,植物,C,3,的还原除外,),2.,光合作用和细胞呼吸中物质和能量的变化关系,:,