2019_2020学年高中生物5.4.3影响光合作用的因素和化能合成作用学案新人教版必修120190904142.doc

第3课时影响光合作用的因素和化能合成作用课前自主预习案一、光合作用原理的应用1光合作用强度(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)影响因素和衡量指标：2探究环境因素对光合作用强度的影响实验流程：二、化能合成作用1概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫化能合成作用。2实例：硝化细菌能利用氧化氨和亚硝酸释放的化学能将CO2和水合成为糖类，供自身利用。3自养生物和异养生物填表类型概念代表生物自养生物能将无机物合成为有机物的生物光能自养生物：绿色植物化能自养生物：硝化细菌异养生物只能利用环境中现成的有机物来维持自身生命活动的生物人、动物、真菌、大多数细菌1.判断下列有关叙述的正误(1)光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度、光照强度等外界因素()(2)光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置间的距离来调节光照强度()(3)探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的()(4)除了绿色植物，自然界中少数细菌(如硝化细菌)也可以通过光合作用制造有机物()(5)化能合成作用与光合作用合成有机物所利用的无机物原料都是二氧化碳和水()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2将下列生产实例和利用的光合作用原理连接起来课堂互动探究案【课程标准】 说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能探究不同环境因素对光合作用的影响【素养达成】 1联系日常生活实际，思考影响光合作用的环境因素。(科学思维)2光合作用原理的实践应用。(社会责任)后羿射日是我国古代的传说，故事内容大致为：古时候天上有十个太阳，大地干涸焦枯，草木不生，人们难以生存。英雄后羿力大无比，箭法精准，射掉了九个太阳，剩下现在的一个太阳，使光照和温度适宜，万物复苏，草木茂盛。这个神话说明光照和温度会影响植物的光合作用。还有哪些因素会影响光合作用呢？探究点一探究光照强度对光合作用的影响【师问导学】结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分析：1图中A、B、C各点代表的生物学意义分别是什么？答案：A点：光照强度为零，只进行细胞呼吸。B点：光合作用强度等于呼吸作用强度，为光补偿点。C点：是光合作用达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。2OA段的含义是什么？其大小主要受哪种环境因素的影响？答案：OA段代表呼吸作用强度。其大小主要受温度的影响。3DE段的含义是什么？如果此时想增加光合作用强度，可以采取哪些措施？答案：DE段光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。可以通过调整温度和增加CO2浓度等措施增加光合作用强度。4若光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 ，这是在25 测得的曲线，若温度升至30 ，曲线中A点、B点将如何变化？答案：A点下移，B点右移。5通过实验测得一片叶子在不同光照强度下气体吸收和释放的情况如下图所示。那么曲线中AB段(不包括A、B两点)中哪些过程是存在的(用下图字母表示)?答案：c、d、e、f。【智涂笔记】本实验中易产生的两个认识误区(1)本实验中所测的数值并不代表光合作用的真实值，而是光合作用的净产值，即光合作用强度减去呼吸作用强度。(2)叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气量较少。【师说核心】1实验原理叶片含有空气，上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮。2实验中沉水叶片的制备(1)小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。(2)沉水：用注射器抽出叶片内气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。(3)黑暗目的：防止光合作用的进行。3实验装置分析(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。(2)中间盛水玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。4实验结果分析(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图：(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图：(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图：【检测反馈】1下列四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是()解析：叶片沉入水底是由于细胞间隙的空气被抽取掉。所以哪一个叶片最先产生大量的氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。由于自来水中含有CO2,25 的温度较为适宜，光照是光合作用必需的条件，所以C选项所示的叶片最先浮起来。答案：C2.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 和30 ，如图表示30 时光合速率与光照强度的关系。若温度降到25 (原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是()A下移、右移、上移B下移、左移、下移C上移、左移、上移 D上移、右移、上移解析：图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用速率。据题意，由于光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度不同，当温度由30 降到25 时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用速率增大，d点上移。b点表示光合作用速率细胞呼吸速率，在25 时细胞呼吸作用速率降低，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸速率相等，需降低光照强度以使光合作用速率减弱，即b点左移。答案：C探究点二其他环境因素对光合作用的影响及应用、化能合成作用【师问导学】1其他环境因素对光合作用的影响(1)温度：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度，据此请在坐标系中画出温度和光合作用强度的关系曲线(一般植物的适宜温度在35 左右)。(2)二氧化碳浓度在一定范围内，植物光合速率随CO2浓度的增大而增加；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合速率也不再增加。(3)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响ATP的合成；缺少Mg会影响叶绿素的合成。答案：(1)如图所示2科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图，请据图分析：(1)光照强度为a时，曲线和重合说明什么？此时造成曲线和光合作用强度差异的原因是什么？(2)光照强度为b时，造成曲线和光合作用强度差异的原因是什么？(3)光照强度为c时，每条曲线都呈现水平状态，说明什么？答案：(1)光照强度为a时，曲线和重合说明温度不是限制因素，光照强度才是限制因素。此时造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同。(2)温度的不同。(3)此时每条曲线都达到了光饱和点，光合作用不再上升。【智涂笔记】归纳拓展关于环境因素影响光合速率的两点提醒(1)温度改变对光合作用的影响：当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。(2)CO2浓度对光合作用的影响：CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。【师说核心】1单因子变量对光合速率的影响(1)光照强度(如图)曲线分析：项目曲线点、段进行的生理过程气体转移情况对应的生理状态模型A点只进行呼吸作用吸收O2、释放CO2AB段呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用光合作用吸收O2、释放CO2B点呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用光合作用不与外界进行气体交换B点以后呼吸作用、光合作用同时进行且呼吸作用光合作用吸收CO2、释放O2应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种农作物，可合理利用光能。(2)CO2浓度曲线分析：图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B点都表示CO2饱和点。应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。(3)温度曲线分析：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。应用：冬季，温室栽培白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。2多因子变量对光合速率的影响(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：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。(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。【检测反馈】1下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是()解析：温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用，高温使酶失活而导致光合作用强度下降，所以D选项应该是一条先升高后下降的曲线。答案：D2一般来说，光照增强，光合作用增强，但在夏天光照最强的中午，光合作用反而下降，其原因是()A蒸腾作用太强，体内水分不足B酶的活性降低C气孔关闭，氧释放不出，抑制光反应D气孔关闭，CO2不足解析：光照增强，蒸腾作用随之增强，从而避免叶片被灼烧。但炎热中午光照过强时，为了防止植物体内水分过度散失，造成萎蔫、干枯，通常植物进行适应性调节，气孔关闭(此时水分主要通过叶表面表皮细胞直接蒸发散失，降低叶表面温度)。虽然光反应产生了足够的H和ATP，但因气孔关闭，CO2进入叶肉细胞叶绿体中的分子数减少，影响了暗反应中葡萄糖的产生。答案：D3植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。如图表明植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在50 和2030 温度范围内，光合作用的限制因素分别是()AL；TBT和L；都不是CT；L DT；T解析：在50 范围内光合速率不随光照增强而增大，所以限制因素是温度；2030 范围内，光合速率不随温度升高而增大，而随光照强度增强而增大，所以限制因素是光照强度。答案：C【网络建构】【主干落实】1在一定范围内，随着光照强度或CO2浓度的增大，光合速率逐渐增大，但超过一定范围后，光合速率不再增大。2提高光合作用强度的两种措施是：控制光照强弱和温度的高低；适当增加环境中的CO2浓度。3能够以二氧化碳和水为原料合成糖类的生物，属于自养生物；只能利用环境中现成有机物来维持自身生命活动的生物，属于异养生物。4化能合成作用是指生物利用某些无机物氧化时释放的化学能合成有机物的作用。5硝化细菌是进行化能合成作用的典型生物。旁栏思考题教材P101提示：持这种观点的人，很可能是在无光条件下做的这个实验。无光时，植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，所以没有释放氧气，而是释放二氧化碳，也就是使空气变污浊了。思考与讨论1教材P1031提示：光合作用的原料是二氧化碳和水，产物是糖类和氧气，场所是叶绿体，条件是要有光，还需要多种酶等。光合作用的反应式是：CO2H2O(CH2O)O2。2提示：从人类对光合作用的探究历程来看，生物学的发展与物理学和化学的研究进展关系很密切。例如，直到1785年，由于发现了空气的组成，人们才明确绿叶在光下放出的气体是氧气，吸收的是二氧化碳，这个事例说明生物学的发展与化学领域的研究进展密切相关。又如，鲁宾和卡门利用同位素标记法证明光合作用释放的氧气来自水，而不是来自二氧化碳；卡尔文用同位素示踪技术探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，都说明在科学发展的进程中，相关学科的互相促进，以及技术手段的进步对科学发展的推动作用。3提示：略思考与讨论2教材P1041提示：光合作用的过程对比项目光反应阶段暗反应阶段所需条件必须有光有光无光均可进行场所类囊体的薄膜上叶绿体基质物质变化H2O分解成O2和H；形成ATP二氧化碳被固定；C3被H还原，最终形成有机物；ATP转化成ADP和Pi能量转换光能转变为化学能，储存在ATP中ATP中的化学能转化为糖类中储存的化学能2.提示：物质联系：光反应阶段产生的H，在暗反应阶段用于还原C3；能量联系：光反应阶段生成的ATP，在暗反应阶段中将其储存的化学能释放出来，帮助C3形成糖类，ATP中的化学能则转化为储存在糖类中的化学能。练习教材P106基础题1(1)在光反应阶段，叶绿体利用所吸收的光能，将水分解为H和O，其中的O以分子形式(O2形式)释放出去。(2)自养生物除了有进行光合作用的生物外，还有进行化能合成作用的生物。2提示：B真核生物光合作用发生的部位是叶绿体。3提示：D光合作用中，光反应产生ATP，而光反应在类囊体上进行。4提示：C光合作用暗反应需要光反应产生的H和能量(ATP)。5提示：DCO2首先参与暗反应，与C5结合形成C3，C3在ATP、还原氢和有关酶的作用下形成有机物。6提示：BA、B物质均为氧气，它们都是水光解的产物，A物质为H2O光解产物，为O2；B物质为HO的光解产物，为18O2，所以AB(162)(182)89。7提示：光合作用中光反应阶段的能量来源是光能，暗反应阶段的能量来源是ATP中的化学能。8提示：白天若突然中断二氧化碳的供应，叶绿体内首先积累起来的物质是五碳化合物。拓展题1提示：(1)图中的曲线表明，710时光合作用强度不断增强，这是因为在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照加强而增强的。(2)在12时左右光合作用强度明显减弱，是因为此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，二氧化碳供应减少，导致光合作用强度明显减弱。(3)1417时光合作用强度不断下降的原因，是此时光照强度不断减弱。2提示：略第五章章尾自我检测教材P108一、概念检测判断题1.2.3.选择题1.D2.D画概念图二、知识迁移提示：松土是我国农业生产中一项传统的耕作措施。松土可以增加土壤的透气性，能促进土壤中枯枝落叶、动物遗体和粪便等有机物的分解，从而有利于农作物生长。但是，松土容易造成水土流失，可能成为沙尘暴的一种诱发因素。科学研究表明，产生沙尘的地表物质以直径为0.0050.06 mm的粉尘为主，这些粉尘主要来自农田。由于松土促进了土壤微生物的有氧呼吸，增加了二氧化碳的分解和排放，从而使温室效应和全球气候变暖问题变得更加严重。此外，松土还增加了农业生产的成本。为此，农业生产上应当提倡免耕法。免耕法又叫保护性耕作法，是指农业生产中平时不用或尽量少用松土措施(能保证种子发芽出土即可)，收获时只收割麦穗或稻穗等部位，而将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表，任其腐烂，以便尽量恢复土壤的自