考点加强课1光合作用的影响因素课件.docx
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考点加强课1光合作用的影响因素课件
考点加强课2光合作用的影响因素及综合应用
突破点1 光合作用与呼吸作用的关系
1.光合作用与有氧呼吸的区别
项目
光合作用
有氧呼吸
物质变化
无机物→有机物
有机物→无机物
能量变化
光能→化学能(储能)
稳定的化学能→活跃的化学能(放能)
实质
合成有机物,储存能量
分解有机物,释放能量,供细胞利用
场所
叶绿体
活细胞(主要在线粒体)
条件
只在光下进行
有光、无光都能进行
2.光合作用与有氧呼吸的联系
(1)物质方面:
C:
CO2
C6H12O6
C3H4O3
CO2O:
H2O
O2
H2O
[H]:
H2O
[H]
C6H12O6
[H]
H2O
(2)能量方面:
光能
ATP中活跃的化学能
C6H12O6中稳定的化学能
3.光合作用与细胞呼吸之间的气体变化
下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示,据图判断生理过程。
图①:
表示黑暗中,只进行;图②:
表示细胞呼吸速率光合作用速率;
图③:
表示细胞呼吸速率光合作用速率;图④:
表示细胞呼吸速率光合作用速率。
考向1 光合作用与有氧呼吸内在关系
1.下图表示芍药叶肉细胞光合作用和细胞呼吸过程中CO2和[H]的变化,相关叙述正确的是( )
A.过程①发生在叶绿体类囊体的薄膜上,过程④发生在线粒体的内膜上
B.过程⑦发生在线粒体中
C.过程⑤⑥均需要[H]和ATP提供还原剂和能量
D.过程①③产生的[H]是相同的物质,过程⑧在线粒体中进行
2.如图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系,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),下列说法不正确的是(注:
不考虑无氧呼吸)( )
A.影响m3大小的外界因素有光照强度和温度等
B.甲图中A、B、C、D、E任意一点,乙图中都有m1=n1>0,m2=n2>0
C.甲图中E点以后,乙图中n4不再增加,限制因素主要是光反应
D.甲图中C点时,乙图中有m1=n1=m4=n4
【总结归纳】光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源与去路
来源
去路
[H]
光合作用
光反应中水的光解
作为还原剂用于暗反应阶段中C3的还原
有氧呼吸
第一、第二阶段产生
用于第三阶段还原O2产生H2O,同时释放出大量的能量
ATP
光合作用
光反应阶段合成ATP,所需能量来自色素吸收的太阳能
用于暗反应阶段C3的还原,以稳定的化学能的形式储存于有机物中
有氧呼吸
第一、二、三阶段均能产生,第三阶段产生的能量最多。
能量来自有机物的氧化分解
作为能量“通货”,用于各项生命活动
考向2 光补偿点与光饱合点的移动
3.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℃。
如图表示该植物在25℃时光合强度与光照强度的关系。
若将温度提高到30℃(原光照强度和CO2浓度等不变),从理论上分析图中相应点的移动应该是( )
A.A点上移,B点左移,m值增加B.A点不移,B点左移,m值不变
C.A点下移,B点右移,m值下降D.A点下移,B点不移,m值上升
4.如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下,甲、乙两种植物叶片CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。
下列分析正确的是( )
A.CO2浓度大于A时,甲才能进行光合作用
B.适当增加光照强度,A点将左移
C.CO2浓度为B时,甲、乙总光合作用强度相等
D.甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
【总结归纳】光补偿点与光饱和点的移动规律
规律
注 光补偿点若用图形表示,可归纳为如下几种:
四幅图中所有的A点及图乙中的B点均表示光补偿点,因此在识别时一定要认真分析。
突破点2 开放环境中外界因素对光合作用的影响
1.内部因素
(1)与植物自身的遗传特性(如植物品种不同)有关,以阴生植物、阳生植物为例:
如图所示。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数叶绿素含量及酶等也会影响光合作用,如图所示。
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析
因素
原理
图像
应用
光照强度
影响光反应阶段,制约ATP及[H]的产生,进而制约暗反应
欲使植物生长,必须使光照强度大于光补偿点
温室大棚适当提高光照强度可以提高光合作用速率
二氧化碳浓度
影响暗反应阶段,制约C3的生成
大气中CO2浓度过低时(OA段)植物无法进行光合作用
①大田中增加空气流动,以增加CO2浓度,如“正其行,通其风”②温室中可增施有机肥,以增大CO2浓度
温度
通过影响酶活性进而影响光合作用(主要制约暗反应)
①大田中适时播种
②温室中,增加昼夜温差,保证植物有机物的积累
必需矿质元素
可通过所构成的与光合作用相关的化合物,对光合作用产生直接或间接影响(如K+可影响光合产物的运输和积累)
①合理施肥促进叶面积增大,提高酶合成速率,加快光合作用速率
②施用有机肥,有机肥被微生物分解后,既可补充CO2又可提供各种矿质元素
(2)多因子对光合速率的影响
①曲线分析:
P点:
限制光合速率的因素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。
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CO2浓度,进一步提高光合速率。
当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
考向 影响光合速率的外界因素
1.通过实验测得一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况如下图所示。
乙图中所示细胞发生的情况与甲图中A点、AB段、B点、BC段依次相符的一项是( )
A.①②③④B.③①②④C.④②③①D.②①③④
2.如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况,除各图中所示因素外,其他因素均控制在最适范围内。
下列分析正确的是( )
A.乙图中D点与C点相比,相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较少
B.图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度
C.丙图中,随着温度的继续升高,曲线走势将稳定不变
D.甲图中A点的限制因素可能是叶绿体中色素的含量
3.如图是某植物光合作用和细胞呼吸过程示意图。
Ⅰ~Ⅶ代表物质,①~③代表过程。
据图回答下列问题。
(1)在甲图中,消耗CO2的场所是________,在强光下ATP的移动方向是________________________。
(2)在光照条件下,叶肉细胞中消耗ADP的场所有________________。
若将该植物由1%的CO2浓度突然置于质量分数为0.3%CO2浓度下(光照强度不变),甲图中的C3的含量将________,原因是_______________
________________________________________________________________。
(3)乙图与马铃薯块茎细胞在缺氧时的呼吸相比,特有的步骤是________(填数字),这些过程发生在________部位。
(4)若用18O标记甲图中的H2O,则在细胞呼吸产物中能测到含18O的物质是________,甲、乙两图中不同数字代表同一物质的标号是________________。
(5)下图表示温室内光照强度(E)与作物光合速率(v)的关系。
在温度、水分和无机盐均适宜的条件下,当EC时,可采取________措施,保证作物的最大光合速率。
【题后反思】在影响光合作用的因素中,光照强度、温度、二氧化碳浓度等指的是外界影响因素,而影响光合作用的内部因素通常指的是叶绿素的含量、酶的数量(或活性)等,回答影响因素这类问题时,①要注意审清题中需要回答的是外界影响因素还是内部影响因素;②针对曲线模型,在曲线上升阶段,限制因素为横坐标表示的因子,当曲线不再上升时,要从内部因素(如色素含量、酶活性等)和环境因素(如温度、CO2浓度等)进行分析;③若为表格,则应先将表格信息转化成曲线图再进行分析。
突破点3密闭环境中昼夜CO2、O2含量变化
1.绿色植物24h内有机物的“制造”、“消耗”与积累
(1)典型图示
(2)曲线解读
①积累有机物时间段:
CE段。
②制造有机物时间段:
BF段。
③消耗有机物时间段:
OG段。
④一天中有机物积累最多的时间点:
E点。
⑤一昼夜有机物的积累量:
SP-SM-SN(SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积)。
2.在相对密闭的环境中,一昼夜CO2含量的变化曲线图和O2含量的变化曲线图的比较
项目
一昼夜CO2含量的变化曲线图(小室中CO2变化状况)
一昼夜O2含量的变化曲线图(小室中O2变化状况)
图示
若N点低于M点
则一昼夜,植物体内的有机物总量增加
则一昼夜,植物体内有机物总量减少
若N点高于M点
则经一昼夜,植物体内的有机物总量减少
则一昼夜,植物体内有机物总量增加
若N点与M点一样高
则一昼夜,植物体内的有机物总量不变
则一昼夜,植物体内有机物总量不变
含量最高点
CO2含量最高点为C点
O2含量最高点E点
含量最低点
CO2含量最低点为E点
O2含量最低点为C点
考向 密闭环境昼夜物质含量的变化
1.将某绿色盆栽植物置于密闭容器内暗处理后,测得容器内CO2和O2浓
度相等(气体含量相对值为1),在天气晴朗时的早6时移至阳光下,日落
后移到暗室中继续测量两种气体的相对含量。
变化情况如图所示。
下列对
此过程的分析正确的是( )
A.只有在8时光合作用强度与呼吸作用强度相等
B.在9~16时之间,光合速率>呼吸速率,O2浓度不断上升
C.该植物体内17时有机物积累量小于19时的有机物积累量
D.该植物从20时开始进行无氧呼吸
2.图1植物(a表示叶片,b表示茎,c表示果实,X表示某种气体)放入光合作用最适的温度和光照强度下培养,并随时记录a、b和c三处放射物含量的数值,如图2。
下列分析不正确的是( )
A.根据实验要求最好用14C标记的CO2进行实验研究
B.由图2可知光合产物可由a运输至b再运输至c
C.t1时刻不是光合作用的终点,S2的值表示果实呼吸量
D.若适当提高温度,则图2中的S1和S2的值都将变小
3.下图1是某植物绿叶的叶肉细胞光合作用、细胞呼吸作用图解。
请据图回答问题:
(1)由图1可知,甲、乙分别代表的物质是________、________。
(2)图1中②过程的产物是________,要想使此物质在叶绿体内的含量快速下降,可以改变的环境条件是________。
(3)图1中⑤过程的场所是________。
(4)作物的生长中心(如花、种子、果实等)对有机物的需要量比其他器官大,研究发现,生长中心与光合速率之间是协调的。
请设计实验证明作物的生长中心与叶片光合作用速率正相关。
实验材料:
正在抽穗的小麦等。
实验原理:
①________________________________________________。
②去穗后光合作用受到抑制。
方法步骤:
第一步:
控制适宜的光照、温度等环境因素不变,进行如上图2操作。
第二步:
光照1h后,_______________________________________。
第三步:
_______________________________________________________。
第四步:
光照1h后,_______________________________________________。
推测最可能的结果:
_____________________________________________
___________________________________________________________。
【题后反思】
(1)密闭容器中所检测出的光合作用强度为净光合作用强度,而实际光合作用强度需要结合呼吸作用强度进行推算。
(2)提高作物产量的四大途径
途径
措施或方法
延长光照时间
补充光照
增大光合作用面积
间作、合理密植
提高光合作用效率
提供适宜光照强度、提高CO2浓度(如通风)、合理施肥(供应适量必需矿质元素)
提高净光合作用速率
维持适当昼夜温差(白天适当升温,晚上适当降温)
突破重点1 总光合速率、净光合速率与呼吸速率的测定(三率测定)
第一步⇨理清原理,把握精髓,突破方法
1.测定组织细胞呼吸速率的方法
(1)测定组织细胞呼吸速率的装置与原理
①装置
②指标:
细胞呼吸速率常用单位时间内CO2释放量或O2吸
收量来表示。
③原理:
组织细胞呼吸作用吸收O2,释放CO2,CO2被NaOH
溶液吸收,使容器内气体压强减小,刻度管内的水滴左移。
单位时间内水滴左移的体积即表示呼吸速率。
(2)物理误差的校正
①如果实验材料是绿色植物,整个装置应遮光处理,否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
②如果实验材料是种子,为防止微生物呼吸对实验结果的干扰,应对装置及所测种子进行消毒处理。
③为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,将所测的生物材料灭活(如将种子煮熟),其他条件均不变。
注 用脂肪(或脂质)含量高的种子,如油料种子做测定实验,则水滴移动更明显(因其消耗O2量更大)。
2.植物光合速率与呼吸速率的实验测定常用方法
(1)装置中溶液的作用:
在测细胞呼吸速率时NaOH溶
液可吸收容器中的CO2;在测净光合速率时NaHCO3溶
液可提供CO2,保证了容器内CO2浓度的恒定。
(2)测定原理
①在黑暗条件下甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由
于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。
②在光照条件下乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。
③真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
(3)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
(4)物理误差的校正:
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
第二步⇨描准高考命题切入点,对点强化,全面提升
1.如图装置可用于测定动物的呼吸速率。
下列关于该装置的叙述错误的是( )
A.试管内加入的试剂是NaOH溶液
B.温水的作用是使瓶内温度相对稳定
C.实验中玻璃管内的红墨水向右移动
D.该装置直接测定动物呼吸释放的CO2量
2.某转基因作物有很强的光合作用能力。
某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合作用强度测试的研究课题,设计了如图所示装置。
请你利用这些装置完成光合作用强度的测试实验,并分析回答有关问题。
(1)先测定植物的呼吸作用强度,方法步骤如下:
①甲、乙两装置的D中都放入________,装置乙作为对照。
②将甲、乙装置的玻璃钟罩进行________处理,放在温度等相同且适宜的环境中。
③30min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(2)测定植物的净光合作用强度,方法步骤如下:
①甲、乙两装置的D中放入_____________________________________。
②把甲、乙装置放在___________________________________________。
③30min后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和距离。
(3)实验进行30min后,记录的甲、乙装置中红墨水滴移动情况如下表:
实验30min后红墨水滴移动情况
测定植物呼吸作用强度
甲装置
____(填“左”或“右”)移1.5cm
乙装置
右移0.5cm
测定植物净光合作用强度
甲装置
____(填“左”或“右”)移4.5cm
乙装置
右移0.5cm
(4)假设红墨水滴每移动1cm,植物体内的葡萄糖增加或减少1g,那么该植物的呼吸速率是________g/h;白天光照15h.一昼夜葡萄糖的积累量是________g(不考虑昼夜温差的影响)。
3.利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用。
假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖,且不能进行产生乳酸的无氧呼吸。
回答下列问题:
(1)实验前,应________(填“打开”或“关闭”)活塞,记录有色液滴的位置。
(2)忽略装置内其他微生物的干扰,可利用装置____________来探究该植物的呼吸作用类型,此时应对实验装置进行____________处理,若________________________,则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸;该植物的根尖细胞内,能产生CO2,但不伴随ATP合成的生理过程是_____________________________________。
(3)忽略装置内其他微生物的干扰,最好选择装置____________来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
在暗反应阶段中,CO2需要转化成____________才能被[H]还原。
【学法指导】光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制
①增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物;
②减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水;
③除去容器中CO2——氢氧化钠溶液;
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中;
⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热;
⑥除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光;
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光;
⑧线粒体提取——细胞匀浆离心。
第一步⇨研析内涵、明点析线,宏观微观并举,点悟解题切入点
1.理清净光合速率和真正光合速率内涵
在有光条件下,植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中O2增加量、CO2减少量或有机物的增加量,用于表示净光合速率,而真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
常用表示方法
项目
表示方法
净光合速率
①“测定的”植物(叶片)吸收CO2量或“实验容器内”CO2的减少量;②“植物(叶片)”释放O2量或“容器内”O2的增加量;③植物(叶片)“积累”葡萄糖量或植物(叶片)质量(有机物)增加量
真正光合速率
①叶绿体“吸收”CO2量;②叶绿体“释放”O2量;③植物或叶绿体“产生”葡萄糖量
呼吸速率(遮光条件下测得)
黑暗条件下,植物CO2释放量、O2吸收量、C6H12O6消耗量
注 若试题以坐标曲线形式出现,如果光照强度为0时,CO2吸收量为0,则为真正光合速率,如果光合速率数值有负值,则为净光合速率。
2.总光合速率、净光合速率与呼吸速率的关系
(1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得数据为呼吸速率(A点)。
(2)绿色组织在有光条件下,光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为净光合速率。
(3)总(真正)光合速率=净光合速率+呼吸速率。
图1
(4)各点(段)光合作用和呼吸作用分析
曲线对应点
细胞生理活动
ATP产生场所
细胞或植物体外观表现
图示
A点
只进行细胞呼吸,不进行光合作用——呼吸速率
只在细胞质基质和线粒体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
AB段(不含A、B点)
呼吸量>光合量——净光合<0
细胞质基质、线粒体、叶绿体
从外界吸收O2,向外界排出CO2
B点
光合量=呼吸量——净光合=0
与外界不发生气体交换
B点之后
光合量>呼吸量——净光合>0
从外界吸收CO2,向外界释放O2——此时植物可更新空气
(5)常考曲线分析
特别提醒 总光合速率与呼吸速率曲线交点处表示此时光合速率=呼吸速率,不要认为净光合速率曲线与呼吸速率曲线交点处也表示光合速率=呼吸速率,此时总光合速率恰恰是呼吸速率的2倍。
3.净(表观)光合速率与实际(总)光合速率宏观与
微观水平分析
注 m表示CO2 n表示O2
(1)呼吸速率
①用产物CO2表示:
m1即线粒体释放CO2量或“黑暗”条件下细胞或植物体释放CO2量。
②用底物O2表示:
n1即线粒体吸收O2总量或“黑暗”条件下细胞或植物体从外界吸收的O2量。
(2)总光合速率
①用CO2表示:
m1+m2即“叶绿体”利用CO2或固定CO2总量(此为呼吸量与净光合量之和)。
②用O2表示:
n1+n2即叶绿体产生或释放O2总量(此为呼吸耗O2量与净光合量之和)。
(3)净光合速率(v净=v总-v呼)
①用底物CO2表示:
m2即植物或细胞从外界吸收的CO2量。
②用产物O2表示:
n2即植物或细胞向外界释放的O2量。
【总结归纳】光合速率与植物生长
(1)当净光合速率>0时,植物因积累有机物而生长。
(2)当净光合速率=0时,植物不能生长。
(3)当净光合速率<0时,植物不能生长,长时间处于此种状态,植物将死亡。
由此可见:
植物生长速率取决于总光合速率与呼吸速率之差即“净光合速率”,切不可盲目地认为总光合速率越高时,植物生长越快。
第二步⇨研析题型,变换视角,全取高考拉分题
视角1 总光合速率、净光合速率及呼吸速率的计算
1.将生长状况相同的某种植物的叶片均分成4等份,在不同温度下分
别暗处理1h,再光照1h(光照强度相同),测其有机物变化,得到如
图数据。
下列说法正确的是( )
A.该植物在27℃时生长最快,在29℃和30℃时不表现生长现象
B.该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的4个温度中都是29℃
C.在27℃、28℃和29℃时光合作用制造的有机物的量相等
D.30℃时光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物都是1mg/h
2.在一定浓度的CO2和适当的温度条件下,测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率,结果如下表,以下有关说法错误的是( )
光合速率与呼吸速率相等时的光照强度/klx
光饱和时的光照强度klx
光饱和时的CO2吸收速率/[mg·(102cm2叶h)-1]
黑暗条件下CO2释放速率/[mg·(102cm2叶h)-1]
A植物
1
3
11
5.5
B植物
3
9
30
15
A.与B植物相比,A植物是在弱光照条件下生长的植物
B.当光照强度超过9klx时,B植物光合速率不再增加,造成这种现象的原因可能是暗反应跟不上光反应
C.当光照强度为9klx时,B植物的总光合速率是45mgCO2/100cm2叶·h
D.当光照强度为3klx时,A植物与B植物固定CO2速率的差值为4mgCO2/100cm2叶·h
3.如图表示在不同温度下,测定某植物叶片重量变化情况(均考虑为有机物的重量变化)的操作流程及结果,据图分析回答问题:
(1)从图
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- 考点 加强 光合作用 影响 因素 课件