影响光合作用速率地环境因素.docx
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影响光合作用速率地环境因素
影响光合作用速率的环境因素
素养要求
1）影响光合作用速率的环境因素（C级
2）叶绿体中色素的提取和分离（b级
3）用列表比较法，比较光合作用和细胞呼吸，进一步理解提高农作物产量的措施。
叶绿体色素的提取和分离；
说明环境因素对光合作用速率的影响；
收集农业生产上提高农作物光合作用速率的有关信息，了解温室中提高农作物产量的方法；尝试探究影响光合作用速率的环境因素，学习科学研究的一般方法。
活动一叶绿体中色素的提取和分离实验
【自主先学】
先学指导学生阅读教材73页，说出提取和分离叶绿体中色素的原理、方法和步骤。
概念梳理
“叶绿体中色素的提取与分离”实验：
（1）色素提取液：
。
（2）色素提取原理：
。
（3）该实验中化学物质的作用：
二氧化硅是使；碳酸钙是。
（4）色素分离方法：
法。
（5）色素分离原理：
四种色素在层析液中不同，溶解度高的扩散速度。
（6）制备滤纸条时，剪去两角的作用是_____________，画滤液细线的要__________。
（7）色素分离时，加盖的目的是防止____________。
（8）分离结果：
滤纸条上自上而下呈现四条色素带。
请完成下表。
色素种类
色素颜色
色素含量
溶解度
扩散速度
胡萝卜素
叶黄素
黄色
较少
较高
较快
叶绿素a
较低
较慢
叶绿素b
黄绿色
较多
最低
【合作探究】
“叶绿体中色素的提取和分离”实验异常结果分析：
（1）滤纸条上无色素带
（2）滤纸条上四条色素带颜色均过浅
（3）色素带中绿色过浅
（4）滤纸条上色素带重叠
【检测反馈】
指导学生完成“巩固练习”1、2。
活动二影响光合作用的因素
【自主先学】
先学指导学生阅读教材76~78页，说出影响光合作用的因素。
概念梳理
1．影响光合作用的因素
（1）部因素：
主要包括色素的种类和含量、、C5的含量等。
（2）环境因素
光照强度和光质：
主要影响光合作用中。
CO2浓度：
主要影响光合作用中。
温度：
主要影响光合作用中。
矿质元素和水
2．光合作用原理的应用
（1）光合作用强度（又称光合作用速率）的表示方法有哪些？
（2）光合作用在生产实践上的应用
目的
措施或方法
延长光照时间
补充光照、轮作及套种
增大光合作用面积
提高光合作用效率
维持适当昼夜温差（白天适当升温，晚上适当降温））
【合作探究】
影响光合作用的因素
1．分析4个图形特点，说出A、B、C、D图中横坐标的意义
。
2．多因素对光合速率的影响
①图甲中，当光照强度低于P点时，三条曲线重合，说明此时限制光合速率的因素是；当光照强度高于Q点时，此时限制光合速率的因素主要是。
②综合上述坐标曲线可知：
P点之前时，限制光合速率的因素应为所表示的因素，随其不断加强，光合速率不断提高。
当到Q点之后时，要想提高光合速率，可采取适当提高。
【精讲点拨】
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。
AB段:
随光照强度增强,光合作用强度也逐渐增强。
B点:
光合作用强度等于细胞呼吸强度，B点所示光照强度称为光补偿点。
光照强度只有在B点以上时,植物才能正常生长。
BC段:
表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强。
C点：
光合作用强度不再加强,C点所示光照强度称为光饱和点。
C点后限制光合作用强度的因：
色素含量、酶的数量和活性；
外因：
除光照强度之外的其他环境因素，比如温度、CO2浓度等。
（2）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、轮作、套种农作物、合理密植，可有效地利用光能。
2．CO2浓度
（1）曲线分析
在一定围,光合作用速率随CO2浓度的增加而增大,但当CO2浓度增加到一定围后,光合作用速率不再增加。
A点：
表示光合作用强度等于细胞呼吸强度时的CO2浓度,即CO2补偿点。
B点：
表示CO2饱和点。
B点后限制光合速率的因：
酶的数量和活性；
外因：
温度、光照强度等其他环境因素。
（2）应用:
在农业生产田作物可通过“正其行,通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度。
大棚作物可通过通风换气、增施农家肥、与猪舍相通、使用CO2发生器等措施增大CO2浓度。
3．温度
（1）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作用速率。
一般植物的适宜温度在35℃左右。
（2）应用:
冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
4．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。
【检测反馈】
指导学生完成“巩固练习”3、7。
活动三光合作用与细胞呼吸
【自主先学】
先学指导学生整理光合作用和细胞呼吸过程，说出光合作用和细胞呼吸区别和联系。
概念梳理
光合作用和细胞呼吸关系解读
（1）CO2的转化过程：
。
（2）H2O的转化过程：
。
（3）[H]和ATP的来源、去向分析
比较
光合作用
有氧呼吸
[H]
来源
去向
ATP
来源
去向
用于各项生命活动
（植物的C3还原除外）
【合作探究】
1.下面的曲线表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分析：
（1）说出各点代表的生物学意义
①A点：
光照强度为，只进行。
②B点：
光合作用强度呼吸作用强度，为。
③C点：
是光合作用达到值时所需要的最小光照强度，即。
（2）说出各线段代表的生物学意义
①OA段：
强度。
②AB段：
随光照增强，光合作用增强，但光合作用强度呼吸作用。
③BD段：
光合作用强度继续随光照强度的增强而增加，且光合作用强度呼吸作用。
④DE段：
光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。
此时限制光合作用强度的因有：
叶绿体中的；
外因有：
。
（3）下列示意图表示细胞中线粒体和叶绿体中气体变化，请判断各图分别与上面曲线中的A点、AB段、B点、BD段哪一部分相对应。
。
2．光合作用与细胞呼吸的计算
（1）净光合速率和总光合速率的关系：
凡是进行光合作用的植物，同时也在进行着呼吸作用。
在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，C点时，OA段代表植物____________，OD段代表植物______________，OA＋OD表示______________，故总光合速率＝________________________。
图中B点既不吸收也不释放二氧化碳，表示总光合速率＝____________，净光合速率为________。
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
①若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为__________速率。
②有机物积累量为__________速率，制造量为__________速率。
【精讲点拨】
密闭环境中昼夜CO2、O2含量变化过程分析
1．绿色植物24hCO2的吸收（释放）量
A点：
呼吸减弱-----气温降低。
B点：
光合开始，白天开始。
C点：
光合与呼吸强度相等，有机物开始积累。
D点：
光合减弱-----气孔关闭。
E点：
光合与呼吸强度相等，有机物积累最多。
F点：
光合停止，白天结束。
2．绿色植物24h有机物的“制造”、“消耗”与积累
（SP、SM、SN分别表示P、M、N的面积）
①积累有机物时间段：
CE
②制造有机物时间段：
BF
③消耗有机物时间段：
OG（或24小时）
④一天中有机物积累最多的时间点：
E点
一昼夜有机物的积累量：
SP－SM－SN
3.一昼夜CO2含量的变化曲线
C点：
CO2含量最高点，光合速率=呼吸速率。
E点：
CO2含量最低点，光合速率=呼吸速率。
若N点低于M点，有机物积累。
若N点高于M点，有机物减少。
若N点等于M点，有机物不变。
【检测反馈】
指导学生完成“巩固练习”5、8。
巩固练习
1.（2016卷，17）下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是（ ）
A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素
B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素
C．为获得10mL提取液，研磨时一次性加入10mL乙醇研磨效果最好
D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶液挥发消失
2．（2015卷，21）为研究高光强对移栽幼苗光合色素的影响，某同学用乙醇提取叶绿体色素，用石油醚进行纸层析，下图为滤纸层析的结果（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ为色素条带）。
下列叙述正确的是（多选）（ ）
A．强光照导致了该植物叶绿素含量降低
B．类胡萝卜素含量增加有利于该植物抵御强光照
C．色素Ⅲ、Ⅳ吸收光谱的吸收峰波长不同
D．画滤液线时，滤液在点样线上只能画一次
3．（2015卷，4）将如图所示为水稻叶肉细胞置于适宜条件下密闭容器中的悬浮培养。
在不同光照强度下，细胞外的CO2和O2浓度在短时间发生了相应变化。
下列叙述错误的是（ ）
A．黑暗条件下，①增大、④减小B．光强低于光补偿点时，①、③增大
C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
4．下图表示光合作用和呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法错误的是（ ）
A．②过程需多种酶参与，且需ATP供能B．适宜条件下，③过程在活细胞中都能进行
C．⑤过程产生的能量最多D．①③④过程产生的[H]都能与氧结合产生水
5．下列对该表数据分析错误的是（ ）
温度/℃
5
10
15
20
25
30
35
光照下吸收
CO2/（mg·h－1）
1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.50
3.00
黑暗中释放
CO2/（mg·h－1）
0.50
0.75
1.00
1.50
2.25
3.00
3.50
A．昼夜不停的光照，在25℃时该植物生长得最快
B．昼夜不停的光照，在20℃时该植物一天固定的CO2量为78mg
C．每天交替进行12h光照、12h黑暗，在20℃时该植物积累的有机物最多
D．每天交替进行12h光照、12h黑暗，10℃时该植物积累的有机物是30℃时的2倍
6.（2016卷，5）三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。
下图是三倍体西瓜叶片净光合速率（以CO2吸收速率表示）与胞间CO2浓度（Ci）的日变化曲线，以下分析正确的是（ ）
A．与11：
00时相比，13：
00时叶绿体中合成C3的速率相对较高
B．14：
00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少
C．17：
00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率
D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度
7．（2014卷，6）将桑树和大豆分别单独种植（单作）或两种隔行种植（间作），测得两种植物的光合速率如下图所示（注：
光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光照强度）。
据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．与单作相比，间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响
B．与单作相比，间作时两种植物光合作用的光饱和点均增大
C．间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率
D．大豆植株开始积累有机物时的最低光照强度单作大于间作
8．如图甲表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图乙表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。
请分析回答：
（1）在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是。
（2）图甲中的“a”点表示。
如果以缺镁的完全营养液培养A植物幼苗，则b点的移动方向是。
（3）在c点时，叶绿体中ADP的移动方向是从向方向移动。
如下图所示中与c点相符合的是。
（4）e点与d点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量；e点与f点相比较，e点时叶肉细胞中C3的含量。
（填“高”、“低”或“基本一致”）
（5）当光照强度为g时，比较植物A、B的有机物积累速率M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小，结果应分别为M1M2、N1N2。
（6）增施农家肥可以提高光合效率的原因是：
①。
②。
9．（2015，27） 为了研究2个新育品种P1、P2幼苗的光合作用特性，研究人员分别测定了新育品种与原种（对照）叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量，结果如下图所示。
请回答下列问题：
图1图2
（1）图1的净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在相同的实验条件下，测得的单位时间、单位叶面积的释放量。
（2）光合作用过程中，CO2与C5结合生成，消耗的C5由经过一系列反应再生。
（3）由图可知，P1的叶片光合作用能力最强，推断其主要原因有：
一方面是其叶绿素含量较高，可
以产生更多的；另一方面是其蛋白质含量较高，含有更多的。
（4）栽培以后，P2植株干重显著大于对照，但籽实的产量并不高，最可能的生理原因是。
教后反思
教学参考
1．光合作用2（一轮复习）.ppt
2．叶绿体中色素的提取和分离.flv
3．一轮复习光合作用.ppt
4．光呼吸和“暗呼吸（细胞呼吸）”区别
光呼吸
“暗呼吸”
底物
光合作用中的乙酸醇，底物一般是光下在叶绿体新形成的
可以是碳水化合物、脂肪或蛋白质，但最常用的底物是葡萄糖。
底物可以是新形成的，也可以是贮存的。
代途径
乙醇酸代途径，或称为“C2途径”。
只在光下进行
糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径等。
光下、暗中都可进行
发生部位
只发生在光合细胞，在叶绿体、过氧化体及线粒体三种细胞器协同作用下进行
在所有活细胞质及线粒体中进行
对O2及CO2浓度的反应
在O2浓度1%~100%围，光呼吸随O2浓度提高而增强。
O2及CO2互相竞争Rubisco及RuBP，如CO2/O2浓度比下降时，有利于加氧反应与光呼吸底物乙酸醇的形成，促进光呼吸；反之则有利于羧化反应，促进光合反应
O2及CO2浓度的变化对“暗呼吸”无明显影响，O2及CO2之间亦无竞争现象
【参考答案】
学讲过程
活动一叶绿体中色素的提取和分离实验
【自主先学】
（1）无水乙醇或丙酮
（2）色素溶于有机溶剂不溶于水
（3）研磨充分保护叶绿体中色素（4）纸层析（5）溶解度快
（6）防止色素带不整齐 细、齐、直（7）层析液挥发
（8）橙黄色 最少 最高 最快 蓝绿色 最多 最慢
【合作探究】
（1）滤纸条上无色素带，可能是滤液中无色素（提取色素用的试剂不符合要求，如用水代替无水乙醇），或在层析时滤液细线上的色素未随层析液沿滤纸条向上扩散（如层析液淹没滤纸条上的滤液细线）。
（2）滤纸条上色素带的颜色直接取决于提取的色素滤液的色素浓度，而色素浓度不仅与实验材料有关，也与提取过程操作的规性和溶剂的添加量有关。
如提取过程中叶片研磨不充分或未添加SiO2，有机溶剂的加入量过多等，均能导致色素溶液浓度过低而造成滤纸条上的色素带颜色均较浅。
（3）若选取的材料绿色不浓、研磨过程中未添加CaCO3、色素滤液放置时间过长等均能导致叶绿素分解而造成色素带中绿色过浅。
（4）滤纸条上的色素带重叠是层析异常所致，如滤液细线过宽、滤液细线不整齐等均能导致色素带重叠不整齐。
活动二影响光合作用的因素
【自主先学】
1．
（1）酶的数量和活性
（2）光反应暗反应酶的活性
2．
（1）单位时间光合作用合成的有机物量或固定的CO2量或产生的O2量。
（2）间作、合理密植提供适宜光照强度、提高CO2浓度（如通风）、保持适宜温度、合理施肥（供应适量必需矿质元素）提高有机物积累量
【合作探究】
1．光照强度温度CO2浓度叶龄
2．①光照强度温度②横坐标除横坐标之外的其他因素
活动三光合作用与细胞呼吸
【自主先学】
（1）
（2）
（3）H2O光解产生有氧呼吸第一、二阶段还原C3用于第三阶段还原O2
光反应阶段产生三个阶段都产生用于C3还原
【合作探究】
1．
（1）①零细胞呼吸②等于光补偿点③最大光饱和点
（2）①呼吸作用②小于③大于④色素和酶温度、CO2浓度等
（3）A点——图1；AB段——图2；B点——图3；BD段——图4。
2．
（1）呼吸速率 净光合速率 总光合速率 净光合速率＋呼吸速率呼吸速率0
（2）①净光合 ②净光合 总光合
巩固练习
1．B 解析：
CaCO3可防止酸破坏叶绿素，应在研磨时加入，A错误；即使菜中叶剪碎不够充分，但色素并没有减少，也可提取出4种光合作用色素，B正确；由于研磨时乙醇挥发，故为获得10mL提取液，研磨时加入多于10mL乙醇，C错误；叶绿素条带不会随层析液挥发消失，D错误。
2.ABC 解析：
A项对，由图示可知，强光下，Ⅲ、Ⅳ表示的叶绿素色素带变窄，说明叶绿体含量降低；B项对，类胡萝卜素可保护叶绿素免受强光降解；C项对，Ⅲ是叶绿素a，Ⅳ是叶绿素b，都是主要吸收蓝紫光和红光，但吸收光谱的吸收峰波长不同；D项错，画滤液线时，滤液在点样线上画2－3次。
3．B 解析：
黑暗条件下，叶肉细胞只进行呼吸作用，不进行光合作用，细胞吸收O2，释放CO2，故①增大、④减小，A正确；光补偿点是指光合速率与呼吸速率相等时的光照强度，当光强低于光补偿点时，光合速率小于呼吸速率，细胞吸收O2，释放CO2，故①增大、③减小，B错误；当光强等于光补偿点时，光合速率等于呼吸速率，细胞不吸收O2，也不释放CO2，②、③保持不变，C正确；光饱和点是指光合速率达到最大时的最低光照强度，当光强等于光饱和点时，光合速率大于呼吸速率，细胞吸收CO2，释放O2，②减小、④增大，D正确。
4．D 解析：
过程①（光反应）中产生的[H]专用于暗反应过程中C3的还原。
5．B 解析：
昼夜不停的光照，20℃时该植物一天固定的CO2量即总光合量，应为（3.25＋1.5）×24＝114（mg）。
6．D 解析：
与11：
00相比，13：
00时Ci低，CO2固定减弱，C3合成速率相对较低，A错误；14：
00后Pn下降，有机物的合成速率下降，但有机物仍有积累，B错误；17：
00后叶片的Ci快速上升是光合速率小于呼吸速率的原故，光反应与暗反应相互制约，不会形成速率差别很大，C错误；叶片的Pn先后两次下降，第一次是气孔关闭，CO2浓度下降引起，第二次是光照强度减弱引起光反应速率降低导致的，D正确。
7．D 解析：
由图曲线分析可知，桑树间作时比单作时呼吸强度增大，大豆间作时比单作时呼吸强度减小，均受到影响，A错误；间作时，桑树光饱和点增大，大豆光饱和点减小，B错；由图豆曲线可知在一定光照强度围，间作也提高了大豆的光合速率，C错误；光合速率开始大于零表示有机物开始有积累，由大豆曲线图可知，此时其光照强度单作大于间作，D正确。
8．
（1）A
（2）植物的呼吸作用速率 向右（3）叶绿体基质 类囊体薄膜 图4（4）低 高 （5）＝ >（6）农家肥被微生物分解后为农作物提供CO2；提供矿质元素；促进土壤微生物的活动，提高土壤的通气性，促进植物对矿质元素的吸收（答出任意两项即可）。
解析：
在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是阳生植物，所以为A。
图甲中a点时光照为零，所以a表示植物的呼吸作用速率。
若缺Mg无法合成叶绿素，需更多的光照强度，则b点右移。
在c点时光合作用已达最强，所以ADP移动方向是从叶绿体基质向类囊体薄膜；e点与d点相比，e点的光照强度大，所以C3含量低，e点与f点比，e点CO2浓度大，所以C3的含量高。
g点是A与B曲线的交点，所以此时M1＝M2，而N1>N2。
9．
（1）光照强度、CO2浓度O2
（2）C3C3（3）［H］和ATP参与光合作用的酶
（4）P2光合作用能力强，但向籽实运输的光合产物少
解析：
（1）从净光合作用效率测定的角度，考查“影响光合作用的环境因素”的相关知识点。
图1测定的是不同温度下的净光合速率，测定必须在相同的CO2浓度和相同的光照强度条件下进行。
净光合作用速率的值用单位时间、单位叶面积O2的释放量表示（O2μmol.m-2.s-1），也可用单位时间、单位叶面积CO2的吸收量表示（CO2μmol.m-2.s-1）。
（2）是对光合作用暗反应过程的描述。
CO2与C5结合生成C3，消耗的C5由C3经过一系列反应再生。
（3）叙述的是影响植物光合作用能力的因，更高含量的叶绿素和参与光合作用的酶是植物具有较高净光合作用率的原因。
（4）考查的核心概念是光合作用与经济产量的相互关系，更高的光合作用能力可能会使植株有较高的生物量，但并不一定能获得更高的经济产量。
从题中的信息可见，P2虽然比对照的光合作用能力更强，但由于光合作用产物并未能有效地向籽实运输，所以其籽实的产量并不高。
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