浙江专版2019版高考生物一轮复习第二单元细胞代谢第9讲光合作用Ⅱ教案.pdf
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1、第 9 讲 光合作用()第 9 讲 光合作用() 考试标准必考加试考试标准必考加试 1.环境因素对光合速 率的影响 c 3.活动:探究环境因素 对光合作用的影响 cc 2.光合作用与细胞呼 吸的异同 b 考点一 环境因素对光合速率的影响(加试)考点一 环境因素对光合速率的影响(加试) 1.光合速率(又称光合强度) (1)含义 : 一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、 消耗多少二氧化碳)。 (2)表示方法:产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。 2.环境因素对光合速率的影响 (1)光强度对光合速率的影响 图像分析:A点时,只进行细胞呼吸;AB段随
2、着光强度的增强,光合作用强度也增强,但 仍小于细胞呼吸强度;B点时,光合作用强度等于细胞呼吸强度即光补偿点;BC段随着光强 度的增强,光合作用强度增强;C点对应的光强度为光饱和点,限制C点的环境因素可能有 温度或二氧化碳浓度等。 下面的四幅图表示A点、AB段、B点和B点之后的 O2和 CO2转移方向,但顺序已打乱,请 具体填出对应区段。 应用分析:欲使植物正常生长,则必须使光强度大于光补偿点;适当提高光强度可增加大 棚作物产量。 (2)CO2浓度 图像分析 : 图 1 中纵坐标表示净光合速率,A点表示光合速率等于细胞呼吸速率时的 CO2浓 度,即 CO2补偿点,而图 2 中纵坐标表示总光合速率
3、,A点表示进行光合作用所需 CO2的最 低浓度;两图中的B和B点都表示 CO2饱和点,两图都表示在一定范围内,光合速率随 CO2 浓度增加而增大。 应用分析:大气中的 CO2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 CO2浓度,提高光合速率。 (3)温度 原理分析:通过影响酶活性进而影响光合作用。 图像分析:低温导致酶的活性降低,引起植物的光合速率降低,在一定范围内(AB段)随着 温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强;B点为酶的最适温度,光合速率最大;BC 段随温度升高,酶的活性下降,植物光合速率降低。 应用分析 : 温室中白天
4、调到光合作用最适温度, 以提高光合速率 ; 晚上适当降低温室的温度, 以降低细胞呼吸,保证植物有机物积累。 思考讨论 1.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内,在适宜条件下光照培养,随培养时间 的延长,玻璃容器内的 CO2浓度会发生怎样的变化? 提示 玻璃容器内 CO2浓度降至一定水平后保持相对稳定。 2.夏季连续阴天,提高大棚中作物产量应采取哪些措施? 提示 白天适当增加光照,夜晚适当降温,可以提高作物产量。 3.说出光强度、CO2浓度、温度影响光合速率的原理。 提示 光强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率 ; CO2浓度是通过影响碳反应制约光合 速率;温度是通过影响酶的活性来影
5、响光合作用。 4.光合作用与细胞呼吸的计算 (1)净(表观)光合速率和总(真正)光合速率的关系:总光合速率净光合速率呼吸速率。 凡是进行光合作用的植物,同时也在进行着呼吸作用。在不考虑光强度对呼吸速率影响的情 况下,OA段代表植物呼吸速率,OD段代表植物净光合速率,OAOD表示总光合速率,故总 光合速率净光合速率呼吸速率。图中B点既不吸收也不释放二氧化碳,表示总光合速率 呼吸速率, 净光合速率为 0。 在考题中, 常需根据图表中的信息找出净光合速率和呼吸速率, 进而推出总光合速率。 (2)净光合速率和总光合速率的判定方法 若为坐标曲线形式,当光强度为 0 时,CO2吸收值为 0,则为总(真正)
6、光合速率,若是负值 则为净(表观)光合速率。 若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为净光合速率。 有机物积累量为净光合速率,制造量为总光合速率。 1.表观光合速率与真正光合速率的内涵及表示方法 (1)绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(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(表观)光合速率。 (3)真正光合速率净(表观)光合速率呼吸速率。 2.光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目表示方法 净(表观)光合速率 (向外界)释放 O2速率、(从外界)吸收 CO2速率、有机物积累 速率 真正(总)光合速率 O2产生速率、CO2固定速率、
7、CO2同化(消耗)速率、有机物产 生(制造)速率、 叶绿体 CO2吸收速率、 光合作用 CO2吸收速率、 光合作用 O2释放速率 呼吸速率黑暗中 O2吸收速率、黑暗中 CO2释放速率、有机物消耗速率 3.曲线解读:多因子对光合速率的影响 P 点时,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合速率不 断提高。 当到 Q 点时, 横坐标所表示的因素, 不再是影响光合速率的因子, 要想提高光合速率, 可采取适当提高图示中其他因子。 4.热点解读:相关曲线分析 题型一 单因子对光合速率的影响 1.(2017台州模拟)如图为在最适温度和光强度下,测得甲、乙两种植物的光合速率随环境
8、中 CO2浓度的变化情况。下列说法中,不正确的是( ) A.植物乙比植物甲对 CO2浓度更敏感 B.当 CO2吸收量为 c 时,植物甲与植物乙合成有机物的量相等 C.d 点时植物甲细胞内产生 ATP 的结构有细胞溶胶、线粒体、叶绿体 D.适当降低光强度,b 点将向右移动 答案 B 解析 由图可知,环境中 CO2浓度升高到一定程度后,植物乙的 CO2吸收量降低幅度较大,植 物甲的 CO2吸收量基本保持不变,可见植物乙比植物甲对 CO2浓度更敏感,A 项正确;当 CO2 吸收量为 c 时,植物甲与植物乙的净光合速率相等,由于植物甲比植物乙的呼吸速率大,由 真正光合速率净光合速率呼吸速率可知, 植物
9、甲合成有机物的量比植物乙多, B 项错误 ; d 点时植物甲细胞既进行光合作用, 又进行细胞呼吸, 因此产生 ATP 的结构有细胞溶胶、 线粒体、 叶绿体,C 项正确;根据题意可知,图中曲线是在最适光强度条件下测得的,因此若光强度 减弱,CO2吸收量降低,b 点时光合作用强度与细胞呼吸强度相等,降低光强度后,需要环境 中提供较高浓度的 CO2才能使光合作用强度与呼吸作用强度相等, 因此 b 点将向右移动, D 项 正确。 2.下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图,有关描述错误的是( ) A.图 1 中,若光强度适当增强,则 a 点左移,b 点右移 B.图 2 中,若 CO2浓度适当增大
10、,则 a 点左移,b 点右移 C.图 3 中,a 点与 b 点相比,a 点时叶绿体中三碳酸分子含量相对较多 D.图 4 中,当温度高于 25时,光合作用制造的有机物的量开始减少 答案 D 解析 图 4 中“光照下 CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量),“黑暗中 CO2的 释放量”为植物呼吸量,故当温度高于 25时,只是植物光合作用积累的有机物的量开始减 少,而不是植物光合作用制造的有机物的量(植物总光合量)开始减少。 光合作用坐标图中关键点移动分析 如图 1 是光强度对某一植物光合作用强度的影响, 适当改变 CO2浓度, 则会引起关键点的移动 : 适当提高 CO2浓度,细胞呼吸不
11、变,光合作用增强,对光合作用有利,A 点的光合作用强度等 于细胞呼吸强度, 此点为光补偿点, 要维持两者相等, 则不需要那么高的光强度, 故 A 点左移 ; B 点是光合作用强度达到最大值所需的最低的光强度,此点为光饱和点,此时该植物需要更 大的光照才能达到饱和,故 B 点右移;C 点为光合作用最强的点,同时该植物需要更大的光 强度才能达到饱和,故 C 点右上移;反之,当适当降低 CO2浓度时,则情况相反。 (1)模型构建 通过观察发现在图 1 中存在着这样的变化:适当提高 CO2浓度时,A 点左移、B 点右移和 C 点 右上移,A、B、C 三点围成的三角形膨胀变大 ; 适当降低 CO2浓度时
12、,A 点右移、B 点左移和 C 点左下移,A、B、C 三点围成的三角形变小如图 2。 若图 1 所示内容为 CO2浓度对某一植物光合作用强度的影响,当改变光强度时,关键点的移 动同上,即适当提高光强度时,A 点左移、B 点右移和 C 点右上移,A、B、C 三点围成的三角 形膨胀变大;适当降低光强度时,A 点右移、B 点左移和 C 点左下移,A、B、C 三点围成的三 角形皱缩变小。该规律在此类型题中普遍存在。 (2)观点呈现 在有关光合作用的坐标图中, 若某条件的改变使光合作用强度与细胞呼吸强度的差值增大, 即条件的改变有利于光合作用,则 A、B、C 三点围成的三角形表现出膨胀变大的趋势,即 A
13、 点左移、B 点右移和 C 点右上移,如适当提高 CO2浓度、适当提高光强度。 若某条件的改变使光合作用强度与细胞呼吸强度的差值减小,即条件的改变不利于光合作 用,则 A、B、C 三点围成的三角形表现出皱缩变小的趋势,即 A 点右移、B 点左移和 C 点左 下移。如适当降低 CO2浓度、适当降低光强度。 题型二 多因子对光合速率的影响 3.(2017浙江模拟)为探索多种环境因子对马铃薯植株光合作用的影响,某生物兴趣小组做 了相关实验研究, 实验结果(数据表示测得植株在不同条件下二氧化碳的吸收速率 mg/h)如图 所示。则据图分析正确的是( ) A.图中影响马铃薯植株光合作用速率的因素有 CO2
14、浓度和温度 B.在弱光、CO2浓度为 0.03%、20条件下,马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体中无氧气产生 C.马铃薯植株在适当遮荫、CO2浓度为 0.03%、40条件下,光强度不是限制因素 D.实验中马铃薯植株二氧化碳固定速率最大所需的条件是全光照、CO2浓度为 1.22%和 35 答案 D 解析 分析曲线图可知,图中影响马铃薯植株光合作用速率的因素有 CO2浓度、温度和光强 度,A 项错误;在弱光、CO2浓度为 0.03%、20条件下,曲线中显示此时的二氧化碳吸收速 率为 0,表示此时植物的光合作用等于细胞呼吸,即马铃薯植株叶肉细胞的叶绿体可以进行 光合作用,因此其叶绿体中有氧气产生,B 项错误
15、 ; CO2浓度为 0.03%、40条件下,在弱光、 适当遮荫以及全光照三种条件下,植物的二氧化碳吸收速率不同,说明光强度仍然是限制光 合速率的因素,C 项错误;曲线纵轴的 CO2吸收速率表示净光合速率,而 CO2固定速率表示总 光合速率,总光合速率净光合速率呼吸速率,黑暗条件下的曲线为测得的呼吸速率,则 全光照、CO2浓度为 1.22%和 35时,总光合速率最大,D 项正确。 4.植物的光合作用受温度(T)和光强度(L)影响。如图表明植物在三种不同光强度下消耗 CO2 的情况。 请分析在50和 2030的温度范围内, 光合作用的限制因素分别是( ) 选项502030 AT 和 L 都是限制因
16、素T 和 L 都不是限制因素 BT 是限制因素,而 L 不是限制因素T 不是限制因素,而 L 是限制因素 CT 是限制因素,而 L 不是限制因素T 是限制因素,而 L 不是限制因素 DT 不是限制因素,而 L 是限制因素T 是限制因素,而 L 不是限制因素 答案 B 解析 据图可知:在50的温度范围内,三种不同的光强度下,植物的光合作用强度 相同,说明此条件下温度太低,是限制光合作用的主要因素,而光强度的改变对光合作用强 度几乎没有影响。在 2030的温度范围内,三种光照条件下,光合作用强度都不再随温 度的升高而增强,但不同光强度下,植物光合作用强度不同,说明此时光强度是光合作用的 限制因素。
17、 考点二 光合作用与细胞呼吸的异同(加试)考点二 光合作用与细胞呼吸的异同(加试) 1.光合作用与需氧呼吸的区别 项目光合作用需氧呼吸 物质变化无机物合成有机物有机物被分解成无机物 能量变化光能稳定的化学能稳定的化学能热能、ATP 中活跃的化学能 实质合成有机物,贮存能量分解有机物、释放能量,供细胞利用 场所主要是叶绿体细胞溶胶和线粒体 条件只在光下进行时刻都能进行 2.光合作用与需氧呼吸的联系 (1)物质方面:C:CO2C6H12O6 碳反应 需氧呼吸 糖酵解 C3H4O3CO2。 需氧呼吸 柠檬酸循环 O:H2OO2H2O。 光反应 需氧呼吸 电子传递链 H:H2ONADPHC6H12O6
18、NADHH2O。 光反应 碳反应 需氧呼吸 第一、二阶段 需氧呼吸 第三阶段 (2)能量方面:光能ATP 中活跃的化学能C6H12O6中稳定的化学能 光反应 碳反应 需氧呼吸 Error! 思考讨论 1.在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是什么? 提示 叶绿体基质、线粒体基质。 2.单位时间内叶绿体吸收 CO2的量属于实际(真正)光合速率还是净光合速率? 提示 实际光合速率。 3.光合作用与细胞呼吸之间的气体变化 下面为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图,据图判断生理过程。 图:表示黑暗中,只进行细胞呼吸; 图:表示呼吸速率光合速率; 图:表示呼吸速率光合速率; 图:表示呼吸速率光
19、合速率。 题型一 比较光合作用与细胞呼吸的过程 1.下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图,下列说法正确的是( ) A.乙过程利用的 ATP 是由甲和丙过程共同提供的 B.乙中的 ATP 用于固定二氧化碳和还原三碳酸分子 C.甲、丙中合成 ATP 所需的能量来源不相同 D.丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等 答案 C 解析 从图中发生的变化可判断, 甲是光反应, 乙是碳反应, 丙是需氧呼吸, 丁是 ATP 的水解。 需氧呼吸产生的 ATP 不能用于光合作用的碳反应,A 项错误;光反应过程中产生的 ATP 用于 还原三碳酸分子,B 项错误;光反应合成 ATP 所需的能量
20、来源于光能,而丙过程合成 ATP 所 需的能量来自有机物中的化学能,C 项正确;红细胞吸收葡萄糖的方式是易化扩散,易化扩 散需要载体蛋白但不消耗 ATP,D 项错误。 2.如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。下列有关叙述正 确的是( ) A.图 1、2 中的两种生物膜依次存在于线粒体和叶绿体中 B.图 1 中的H来自水,图 2 中的H来自丙酮酸 C.两种生物膜除产生上述物质外,还均可产生 ATP D.影响图 1、2 中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光照 答案 C 解析 根据题图所示信息可判断,图 1 所示是叶绿体的类囊体膜,其上进行的是光合作用的 光反应
21、,图示生化反应是水的光解,H来自水。图 2 所示是线粒体内膜,其上进行的是需氧 呼吸的第三阶段,H来自葡萄糖、丙酮酸和 H2O。 题型二 光合作用与细胞呼吸的物质和能量变化 3.(原创)细胞中许多结构产生 NADPH、 NADH(H)与 ATP, 下列关于 NADPH、 NADH 和 ATP 的叙述, 错误的是( ) A.叶绿体内的 NADPH 来自水,NADPH 用于还原三碳酸分子 B.线粒体内的 NADH 部分来自丙酮酸,NADH 用于还原氧气 C.叶绿体、线粒体内的 ATP 均可用于植物的各种生命活动 D.适宜光照下叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有 ATP 合成 答案 C 解析
22、叶绿体内 NADPH 来自水的光解,用于还原三碳酸分子,A 项正确;线粒体内的 NADH 一 部分来自于葡萄糖的分解, 一部分来自丙酮酸和水反应的过程, 两过程产生的 NADH 用于还原 氧气生成水,B 项正确 ; 叶绿体中产生的 ATP 只能用于碳反应,不能用于其他生命活动,C 项 错误 ; 叶肉细胞的线粒体、 叶绿体和细胞溶胶中都含有与合成 ATP 相关的酶, 都能产生 ATP, D 项正确。 4.(原创)用同位素标记法研究光合作用和需氧呼吸过程中氧原子的来源和去路,下列结论错 误的是( ) A.光合作用的产物 O2中的 O 全部来自原料中的 H2O B.光合作用的产物 C6H12O6中的
23、 O 全部来自原料中的 CO2 C.需氧呼吸的产物 H2O 中的 O 全部来自原料中的 O2 D.需氧呼吸的产物 CO2中的 O 全部来自原料中的 C6H12O6 答案 D 解析 光合作用过程中产生的氧气来自于光反应过程中水的光解, 因此产物 O2中的 O 全部来 自原料中的 H2O,A 项正确;光合作用过程中葡萄糖产生于碳反应阶段,其中的 O 全部来自原 料中的 CO2,B 项正确 ; 需氧呼吸的产物 H2O 是由需氧呼吸的第三阶段,氢与氧气结合形成的, 因此需氧呼吸的产物 H2O 中的 O 全部来自原料中的 O2,C 项正确;需氧呼吸过程中二氧化碳 是丙酮酸与水反应产生的,丙酮酸是葡萄糖酵
24、解产生的,因此需氧呼吸的产物 CO2中的 O 来 自原料中的 C6H12O6和水,D 项错误。 考点三 活动:探究环境因素对光合作用的影响考点三 活动:探究环境因素对光合作用的影响 1.实验原理 (1)光合速率通常以一定量的植物在单位时间内有机物的积累量、CO2的吸收量、O2的释放量 即表观光合速率来衡量。 (2)影响光合作用的主要环境因素:温度、CO2浓度、光强度。 2.实验步骤 (1)实验假设:一定范围内,光合速率随光强度的增加而增强。 (2)实验过程 组装下图装置三套,编号为甲、乙、丙。 分别向三支试管内加入等量的小球藻和 5%的 NaHCO3溶液。 记录有色液滴的起始位置。 取三只 1
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