1、第3课时 影响光合作用的因素 光合作用的应用,【教学目标】 1.通过环境因素对光合作用强度的影响的探究实验,使学生运用演绎与推理的方法,提出调控环境因素,增加光合作用强度的措施,提高农作物产量。科学思维、科学探究、社会责任 2.简述化能合成作用,了解自养生物和异养生物。生命观念,形成学科核心素养,凝练素养,自主学习,图说教材,自主学习 读教材学基础,一、光合作用原理的应用 请仔细阅读教材第104105页“光合作用原理的应用”,完成下面的问题。 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)表示方法:用一定时间内 的数量来定量表示。,单位时间,糖类,原料消耗或产物生成
2、,2.探究环境因素对光合作用强度的影响 (1)影响因素(2)探究光照强弱对光合作用的影响 实验原理:,变量分析:,光照 的强弱,光合作用强度,实验流程:实验结论:在一定范围内,随着光照强度不断增强,光合作用强度也不断增强(小圆形叶片中产生的O2越多,浮起的越多)。,多,中,少,判断 (1)在探究光照强度对光合作用的影响实验中,光照越强,相同时间内叶片浮起的数量越多。( ) (2)光合作用强度可以用光合作用制造糖类的数量来表示。( ) (3)温度对光合作用强度的影响是通过影响酶的活性来实现的。( ),二、化能合成作用 请仔细阅读教材第105页“化能合成作用”,完成下面的问题。 1.化能合成作用(
3、2)实例:硝化细菌,能利用氧化 释放的化学能将合成为糖类,供自身利用。,NH3、HNO2,CO2和H2O,2.自养生物和异养生物,无机物合成有机物,绿色植物,硝化细菌,现成的有机物,动物,凝练素养 解疑难提能力,主题一 环境因素对光合作用影响的分析 教师参考问题引领: 1.光合作用强度会随光照强度的增强或CO2浓度的增强而一直增强对吗?为何? 2.怎样合理应用影响光合作用的因素来提高农作物产量?,1.光照强度(1)曲线分析:A点:光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,其单位时间内释放的CO2量,可表示此时的细胞呼吸速率。 AB段:随光照强度加强,光合作用逐渐加强,CO2的释放量逐渐减少,因为有一部
4、分用于光合作用。 B点:细胞呼吸产生的CO2全部用于光合作用,即光合速率=细胞呼吸速率,B点为光补偿点。 BC段:随着光照强度不断加强,光合速率不断增大,到C点以后不再加强了,C点对应的光照强度为光饱和点。,(2)应用:阴雨天适当补充光照;阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低(如上图虚线所示),因此间作套种时农作物的种类注意搭配。 2.CO2浓度(1)曲线分析:AB段:(在一定范围内)光合速率随CO2浓度的增大而加快。 B点:光合速率不再增加时的CO2浓度(B点对应的CO2浓度叫CO2饱和点)。 (2)应用:“正其行,通其风”;通过增施有机肥或增加CO2发生器等措施增大农田或温室中CO2浓度。,
5、3.温度(1)曲线分析:B点是最适温度,此时光合作用最强,高于或低于此温度光合作用强度都会下降,因为温度会影响酶的活性。 (2)应用:温室栽培时白天适当提高温度,以提高光合作用;夜间适当降低温度,以降低细胞呼吸,从而保证植物有机物的积累。 此外,影响光合作用的因素除以上因素外,还包括水分、矿质元素等。水分是光合作用的原料之一,缺少时可使光合作用强度下降。矿质元素如Mg是叶绿素的组成成分,N是光合酶的组成成分,P是ATP分子的组成成分。,【典例1】 影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养、水分等。据图分析下列有关这些因素的影响说法正确的是( )A.由甲图可知,限制AB段
6、光合作用速度的因素一直是光照强度和温度 B.由甲图可知,强光照下因光反应阶段受到限制导致光合作用速度不再增加 C.由乙图可知,CD段光合作用速度下降的原因是气孔关闭,二氧化碳供应不足,影响C3的还原 D.综合两图可知,在光照强度为B、温度为30 时,再适当提高温度,光合作用速度仍会提高,解析:甲图中限制AB段光合作用速度因素:曲线稳定以前是光照和温度,稳定以后是温度不是光照,A项错误;由甲图可知,强光照下光合作用速率不再增加的原因是暗反应阶段受到限制,B项错误;乙图CD段光合作用下降的原因是温度过高,导致酶活性下降,C项错误;结合乙图,光合作用速度的最适温度是C点对应的温度37.5 ,故甲图在
7、光照强度为B、温度为30 时,再适当提高温度,光合作用速度仍会提高,D项正确。 答案:D,方法透析 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因素所致。,备选例题 在密闭容器内,受光照等环境因素的影响,某植物净光合速率的变化如图所示。请回答下列问题(不考虑O2浓度变化对呼吸速率的影响):,(1)t0t1,密闭容器内CO2浓度将 (填“增加”“不变”或
8、“减少”)。 (2)在t2时,叶肉细胞内合成ATP的场所有 。 (3)t3t4,净光合速率下降的主要环境因素是 。 (4)在t4后的短时间内,叶绿体中ATP含量将 (填“增加”“不变”或“减少”)。 (5)t5t6,限制光合作用的主要环境因素是 。,解析:(1)t0t1,处于黑暗环境中,植物只进行呼吸作用,故密闭容器内CO2浓度将增加。 (2)在t2时,叶肉细胞内光合速率和呼吸速率相等,故合成ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。 (3)在t4时持续充入CO2,净光合速率加快。因此t3t4,净光合速率下降的主要环境因素是CO2浓度。 (4)在t4后的短时间内,突然增加CO2浓度,CO2被C
9、5固定形成的C3增加,C3还原时消耗的ATP增加,故短时间内叶绿体中ATP含量将减少。 (5)在t6时,适当升高温度,净光合速率加快。因此t5t6,限制光合作用的主要环境因素是温度。 答案:(1)增加 (2)细胞质基质、线粒体、叶绿体 (3)CO2浓度 (4)减少 (5)温度,【题组演练】 1.下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。下列分析错误的是( ),D,A.甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量 B.乙图中d点与c点相比,相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多 C.图中M、N点的限制因素是光照强度,P点的限制因素是温度 D.丙图中,随着
10、温度的升高,曲线走势将稳定不变 解析:甲图表示光照强度、CO2浓度对光合速率的影响,当光合速率达到最大值时,限制其不再增加的外部因素有CO2浓度、温度等,内部因素有酶的数量、色素的种类和数量等;乙图中d点与c点相比,d点光照较强,生成的H、ATP较多,所以暗反应中C3的还原过程加强,消耗的C3较多,从而使CO2的固定加强,相同时间内d点比c点生成的C3总量多;丙图中,温度对光合速率的影响是通过影响酶的活性来实现的,其曲线走势应为抛物线型,而不是稳定不变。,2.如图表示在适宜温度和一定CO2浓度条件下,光照强度对甲、乙两种绿色植物净光合速率的影响曲线。请回答下列问题:,(1)若甲植物吸收光能的色
11、素被破坏,会使叶绿体中光反应产生 的 减少,进而影响暗反应中C3的还原,此时图中A点将向(填“左”或“右”)移动。 (2)植物光合作用在遇到一定限制因素时,其速率将受到影响。对于甲植物来说,图中限制和限制分别代表的主要外界因素最可能是和 。此时叶肉细胞中产生ATP的细胞结构是。,(3)科研人员将绿色的甲植物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:B点时,叶片的光合速率 (填“大于”“小于”或“等于”)呼吸速率。如果叶片的呼吸速率始终不变,则在515 min 内,小麦叶片光合作用的平均速率(用氧气产生量表示)是 molmin-1。,解析:影响光合
12、作用的环境因素包括:光照强度、温度、二氧化碳浓度等;分析曲线图看出,本实验探究了光照强度对光合作用的影响,曲线中因变量为净光合速率,净光合速率=总光合速率-呼吸速率。 (1)若甲植物吸收光能的色素被破坏,则吸收的光能减少,水的光解减少,会使叶绿体中光反应产生的 ATP和H减少,进而影响暗反应中C3的还原,图中A点表示光合速率=呼吸速率的一点,甲植物吸收光能的色素被破坏光合作用减弱,需要增大光照强度才能和呼吸速率相等,所以A点应该右移。 (2)据图分析,对于甲植物来说,图中限制和限制分别代表的主要外界因素最可能是光照强度和CO2浓度。此时叶肉细胞既可以进行光合作用,也可以进行呼吸作用,所以产生A
13、TP的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体。,(3)B点时,植物光合作用和呼吸作用同时进行,呼吸作用消耗光合作用产生的氧气,B点时容器内氧气量不再发生变化,说明光合作用产生的氧气正好被呼吸作用消耗掉,即呼吸速率等于光合速率。据图可知,05 min,小麦叶片在暗室中只进行呼吸作用,所以呼吸作用每分钟消耗氧气量=(5-4)10-7mol5 min=0.210-7molmin-1;515 min,小麦的净光合作用速率=(8-4)10-7mol10 min=0.410-7molmin-1;故515 min小麦的平均光合作用速率=净光合作用速率+呼吸消耗=0.410-7molmin-1+0.210-7
14、molmin-1=610-8molmin-1。 答案:(1)ATP和H(不全不可) 右 (2)光照强度 CO2浓度 细胞质基质、线粒体和叶绿体 (3)等于 610-8,主题二 光合作用和细胞呼吸的联系与区别 教师参考 问题引领: 1.从物质代谢和能量代谢看,光合作用和细胞呼吸有何联系? 2.如何用O2、CO2和有机物三者表示出光合作用和细胞呼吸间的等量关系?,1.图示两者联系,2.表解两者区别,3.有关光合作用和细胞呼吸的计算 (1)光合作用所需的CO2的两个来源 细胞呼吸产生的; 从周围空气中吸收的(如果是水生植物,则是从周围的水中吸收的)。 (2)光合作用释放的O2的两个去向 用于细胞呼吸
15、; 细胞呼吸用不完的,才释放到周围的空气中。 (3)光合作用制造(生产、合成)的有机物的两个去向 用于细胞呼吸消耗; 细胞呼吸消耗不完的,才用于积累。,等量关系总结如下: 光合作用O2产生量=O2释放量+细胞呼吸耗氧量 光合作用固定CO2量=CO2吸收量+细胞呼吸产生CO2量 光合作用葡萄糖产生量=葡萄糖积累量(增重部分)+细胞呼吸消耗葡萄糖量,【典例2】 下图表示植物叶肉细胞的两个重要生理过程,下列叙述不正确的是( ) A.a、c过程产生H时也产生ATP B.甲、乙过程中的H产生的场所相同 C.甲中的H用于还原C3 D.乙中的H最终在线粒体内膜上被利用,解析:分析图示可知:a、b、c、d分别表示光反应中的水在光下分解、暗反应过程中的CO2固定和C3的还原、有氧呼吸的第一和第二阶段、有氧呼吸的第三阶段。综上分析,a、c过程产生H时也产生ATP;甲为光合作用,乙为有氧呼吸,因此甲、乙过程中H产生的场所不同;甲中的H即光反应产生的H可用于还原C3;乙中的H即有氧呼吸的第一和第二阶段产生的H最终在线粒体内膜上参与有氧呼吸的第三阶段而被利用。 答案:B,
