34能量之源光合作用（二） 学案

3-4 能量之源光合作用（二） 【重、难点】一、光合作用与细胞呼吸 1、对比 有氧呼吸反应式: _光合作用反应式: _光合作用： 生产有机物 释放O2 吸收CO2细胞呼吸： 分解有机物 吸收O2 释放CO2 2、反应指标 （1）光合速率的反映指标： O2释放速率 CO2吸收速率 有机物（葡萄糖）合成速率 （2）呼吸速率的反映指标： O2吸收速率 CO2产生速率 有机物（葡萄糖）分解速率 3、O2、CO2的吸收和释放 在光照条件下植物的光合作用和细胞呼吸同时进行，共同影响着O2、CO2的吸收和释放。练习1：请画出下列3种状态下，叶肉细胞内O2、CO2的转移方向练习2：请判断下列几种表述方法代表哪种光合作用：（1）某植物单位时间内释放10mgO2。_（2）在5小时内，某植物积累了600mg的有机物。_（3）某植物共产生了10mgO2。_（4）某植物1小时，制造了50mg葡萄糖_（5）某植物1小时，吸收了10mgCO2_（6）某植物合成了50mg葡萄糖_（7）叶绿体释放了10mgO2_（8）叶绿体每小时吸收了10mgCO2_例题1：以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。下列分析正确的是 （ ） A.光照相同时间，35时光合作用制造的有机物的量与30时相等B.光照相同时间，在20条件下植物积累的有机物的量最多C.温度高于25时，光合作用制造的有机物的量开始减少D.两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗的有机物的量相等例题2：将某种大小相同的绿色植物叶片在不同温度下分别暗处理1 h，测其重量变化，立即光照1 h，再测其重量变化。结果如下表： 分析表中数据可判定() A.光照的1 h内，第4组合成葡萄糖总量为2 mg B.光照的1 h内，第1、2、3组释放的氧气量相等C.光照的1 h内，四组叶片光合作用强度均大于呼吸作用强度D.呼吸作用酶的最适温度是29例题3：为了探究大蒜叶片在不同温度下的光合作用和细胞呼吸强度，某小组进行了如图甲所示的实验，不同温度下a、b值变化如图乙所示。下列选项正确的是()A.a表示大蒜叶片的呼吸速率，b表示大蒜叶片的净光合速率B.在1316时，随着温度的升高，细胞呼吸强度增强，实际光合作用的强度不断减小C.在16条件下，10小时光照，10小时黑暗，大蒜叶片最多能增重10 mg D.14条件下大蒜叶片的实际光合速率最大 4、密闭环境中，光合作用与细胞呼吸对环境中CO2浓度的影响 分析：图中各点及线段含义 AB段：_ BC段：_ CD段：_ D点：_ DH段：_ FG段：_ H点：_ HI段：_ A-I（减号）: _ 若改为测定O2浓度，图中曲线如何变化？_ 例题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916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二、光合速率的测定1、实验装置： 2、原理分析： 光下，光合作用呼吸作用 光合作用产生的O2多于呼吸作用吸收的O2，而CO2在NaHCO3的作用下维持稳定。 水滴的移动反映了，植物释放的O2量。 得的数据为植物的净光合速率。例题1：下图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是( )A.该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响B.加入NaHCO3溶液是为了吸收细胞呼吸释放的CO2 C.拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度D.若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸强度例题2：下图甲为测定光合作用速率的装置，在密封的试管内放一新鲜叶片和CO2缓冲液，试管内气体体积的变化可根据毛细刻度管内红色液滴的移动距离测得。在不同强度的光照条件下，测得的气体体积变化如图乙所示。(1)标记实验开始时毛细刻度管中红色液滴所在位置。实验时，试管内变化的气体是_。(2)若此时图甲植物光照强度为15 klx，则1 h光合作用产生的气体量为_mL。若此时植物叶片的呼吸熵(CO2/O2)为0.8(呼吸时产生的CO2和消耗的O2的比值)，那么植物光合作用除自身呼吸提供的CO2外，还需从外界吸收_mL CO2。(3)为了防止无关因子对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，对照组实验装置与实验组实验装置的区别是_。如果对照组在相同光照条件下，毛细刻度管中的红色液滴较实验组向右移了5 mL，其原因是_ 三、影响光合作用强度（速率）的因素及其应用（一）光对光合作用的影响 1、光质（光的波长）：色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多，吸收绿光最少。 2、光照强度： （1）原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约ATP和H的产生，进而制约暗反应阶段。 （2）曲线分析： 光照强度对光合作用的影响如下图，图中所示O点为原点、A点位于纵坐标上，B和C点位于横坐标上，S1、S2、S3代表面积。 （1）指出A、B、C点的含义 A：_B：_C：_（2）在图中如何表示净光合速率和实际光合速率。_（3）在图中如何表示呼吸消耗量、净积累量和总光合作用的量。呼吸消耗量：_净积累量：_总光合作用的量：_ （4）在光饱和点之前和之后，限制光合作用的主要因素分别是什么？光饱和点之前主要限制因素：_ 光饱和点之后主要限制因素：_（5）当改变温度或改变CO2浓度后，请在下图中画出新的曲线？改变温度 改变CO2思考：当培养液缺镁时，光补偿点和光饱和点又会如何变化？ 纵坐标若改为O2的吸收和释放，曲线如何画？ （6）如果图中曲线表示的是阳生植物，那么阴生植物的曲线应当怎样？阳生植物：也称“阳性植物”，在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物。 阴生植物：也称“阴性植物”，是指在较弱的光照条件下能够生长良好的植物。但并不是阴生植物对光照强度的要求越弱越好，而是必须达到阴生植物的光补偿点，植物才能正常生长。 3、应用：控制好光照强度 措施：大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要 在光补偿点之上 根据阳生植物和阴生植物对光照的不同要求，控制光照强弱。 如间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的搭配等。 农作物间距合理，即合理密植。 4、光照的间接影响： 叶绿体发育和叶绿素合成的必要条件 影响气孔开闭. 5、一昼夜，光合速率的变化情况 下面两图为昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。 例題1：将一植物放在密闭的玻璃罩内，置于室外进行培养，假定玻璃罩内植物的生理状态与自然环境中相同。获得实验结果如下图。下列有关说法不正确的是()A到达图乙中的d点时，玻璃罩内CO2浓度最高，此时细胞内气体交换状态对应图丙中的 B图甲中的F点对应图乙中的h点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的 C图乙中的c点对应图甲中的C点，此时细胞内的气体交换状态对应图丙中的 D经过这一昼夜之后，植物体的有机物含量会增加 （二）CO2对光合作用的影响 1.原理分析：CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段，制约C3生成。 2.曲线分析： （1）O、A、B三点的含义O点：_A点：_A点之前：_A点之后：_B点：_B点之前限制因素：_B点之后限制因素：_（2）当改变温度或改变光照强度后，曲线会发生什么变化？温度上升：_ 光照增强：_温度下降：_ 光照减弱：_ 3.应用：在生产上怎样提高CO2的浓度？ 大田措施通风透光（正其行、通其风） 温室措施施用气体肥，提高CO2浓度 农田使用农家肥料，可以使土壤中微生物的数量增多，活动增强，分解有机物，放出二氧化碳。 植物的秸秆通过深耕埋于地下，可以通过微生物的分解作用产生二氧化碳。 例题1：右图所示为研究光照强度和CO2浓度对某植物光合作用速率影响的结果。下列有关叙述中不正确的是()A.曲线由a点转向b点时，叶绿体中C3浓度升高B.曲线由b点转向d点时，叶绿体中C5浓度升高C.在一定范围内增加光照和CO2浓度，有利于提高光合速率D.曲线中c点产生的限制因素主要是叶绿体中酶数量例题2：某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以白炽灯作为光源，移动白炽灯调节其与大试管的距离，分别在10 、20 和30 下进行实验，观察并记录单位时间内不同距离下枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是()A该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响BA点和C点的限制因素分别为温度和光照强度CB点条件下伊乐藻能进行光合作用D若在缺镁的培养液中进行此实验，则B点向右移动（三）温度对光合作用的影响 1.原理分析：光合作用是在酶的催化下进行的，温度直接影响酶的活性(主要是制约暗反应)。一般植物在1035下正常进行光合作用。 2.曲线分析：3.应用：适当保持昼夜温差、阴雨天适当降低温室温度 （四）矿质元素对光合作用的影响 1.原理分析： N：酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分；维持叶绿体正常结构和功能 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 2.应用：合理施肥少肥高效 根据不同作物的经济器官不同，不同矿质元素的生理作用不同、不同地块的肥力条件不同等等进行合理施肥。 （五）水分对光合作用的影响 1.原理分析： 水分既是光合作用的原料，又是化学反应的媒介； 水分是植物蒸腾的对象。缺水气孔关闭CO2进入受阻间接影响光合作用 2.应用：合理灌溉适时、适量；少水高效四、实验：探究环境因素对光和作用的影响（一）试验材料器材：菠菜叶、2%的NaHCO3用具：打孔器、注射器、烧杯、纸杯、标签、40W灯泡五架、吸管（二）实验步骤制作圆叶片取5 6 片菠菜叶片上下重叠，用直径为1cm 的钻孔器垂直打孔，获得直径为1cm 的小圆叶片。打孔时注意避开主叶脉。每次取10片叶圆片，放入已吸入5mL 水的注射器中，将注射器置于垂直状态，轻轻排除注射器前端的空气，然后，用手指堵住注射器前端管口，将注射器活塞用力向下拉，连续3 4 次，直到除去叶圆片细胞间隙内的空气。将叶圆片连同水倒入烧杯中避光保存探究不同光照强度对光合作用强度的影响取3只小烧杯，标号为1-3号。分别加入30mL 的2%NaHCO3溶液;每只烧杯中分别放入10片叶圆片，并均匀置于烧杯底部;将3只烧杯分别置于距功率为40W 的光源10cm、20cm 、30cm距离下，同步开启电源后开始计时，观察并记录五片叶圆片每片上浮所需的时间。探究不同CO2浓度对光合作用强度的影响取3只小烧杯，标号为1-3号。分别加入30mL的蒸馏水、浓度为2% NaHCO3溶液和2%的NaHCO3溶液并加吹气（30秒）;每只烧杯中分别放入10片叶圆片，并均匀置于烧杯底部;将1-3 号烧杯等距离（10cm）置于40W 的光源下，同步开启电源后开始计时，观察并记录五片叶圆片每片上浮所需的时间探究不同光质对光合作用强度的影响取4只小烧杯，标号为1-4号。每个烧杯分别加入30mL2%的NaHCO3溶液。2 4号烧杯分别用蓝色、红色和绿色塑料袋包好外壁，1号不做改变。每只烧杯中分别放入10片叶圆片，并均匀置于烧杯底部;将1-4号烧杯等距离（10cm）置于400W 的光源下，同步开启电源后开始计时，观察并记录每片叶圆片上浮所需的时间。五、提高农作物产量的措施（提高光能的利用率）光能利用率一般是指单位土地面积上，农作物光合作用合成的有机物中所含的能量，与这块土地所接受的太阳能之比。提高农作物产量的实质就是提高光能利用率。 提高光能利用率措施： 1、提高光合作用效率。（光照、CO2、温度、矿质元素、水分） 2、延长光合作用时间，提高复种指数。 复种指数复种指数是指一定时期内（一般为1年）在同一地块耕地面积上种植农作物的平均次数，即年内耕地面积上种植农作物的平均次数，即1年内耕地上农作物总播种面积与耕地