版高考生物第三单元细胞的能量供应和利用第四讲能量之源光与光合作用二学案新人教版.docx

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版高考生物第三单元细胞的能量供应和利用第四讲能量之源光与光合作用二学案新人教版

第四讲　能量之源——光与光合作用

（二）

[考纲展示]

影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）

授课提示：

对应学生用书第60页

一、影响光合作用的因素和化能合成作用

1．影响光合作用的因素

（1）光合作用强度

①含义：

植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

②两种指标：

一定时间内

（2）影响光合作用的环境因素

①空气中CO2的浓度。

②土壤中水分的多少，温度的高低。

③光照的长短与强弱，光的成分。

2．光合作用与化能合成作用的比较

光合作用

化能合成作用

本质

都能将CO2和H2O等无机物合成为有机物

能量

光能

氧化无机物放出的能量

代表生物

绿色植物

硝化细菌等微生物

二、光合作用和细胞呼吸的关系

1．光合作用和细胞呼吸的区别

光合作用

细胞呼吸

物质变化

无机物有机物

有机物无机物

能量变化

光能―→化学能

化学能―→ATP中活跃的化学能＋热能

实质

合成有机物，储存能量

分解有机物，释放能量，供细胞利用

场所

叶绿体

活细胞（有氧呼吸主要在线粒体）

条件

只在光下进行

有光、无光都能进行

2.光合作用与细胞呼吸的联系

（1）过程联系

（2）物质联系

①C元素：

CO2（CH2O）丙酮酸CO2

②O元素：

H2OO2H2O

③H元素：

H2O[H]（CH2O）[H]H2O

（3）能量联系

1．光照强度：

直接影响光反应的速率，光反应产物[H]和ATP的数量多少会影响暗反应的速率。

2．温度：

影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率。

3．CO2浓度：

是暗反应的原料，CO2浓度高低直接影响光合速率。

4．矿质元素：

直接或间接影响光合作用。

例如镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是ATP的组成成分。

5．光合速率与呼吸速率的关系：

（1）绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。

（2）绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。

（3）真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。

有关外界因素对光合及呼吸作用影响的4个易混易错点

（1）误认为水是影响光反应，实际是植物缺水，气孔关闭，CO2供应减少，暗反应减弱。

（2）误认为光下只进行光合作用：

光下绿色植物并不是只进行光合作用，细胞呼吸同时进行，如果有氧气释放，说明光合作用强度大于细胞呼吸强度；如果有二氧化碳释放，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度。

（3）忽略温度改变对光合作用的影响。

温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。

（4）忽略CO2浓度对呼吸作用的影响。

CO2浓度很低时，光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。

对于植物来说，也存在CO2的补偿点和饱和点，CO2浓度过大时，会抑制植物的呼吸作用，进而影响到光合作用。

授课提示：

对应学生用书第61页

考点一　光合作用的影响因素及应用

[核心考点通关]

1．内部因素

（1）与植物自身的遗传特性有关，如阴生植物和阳生植物，如图1所示。

（2）植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，如图2、图3所示。

2．外界因素对光合速率的影响

（1）单因素对光合速率的影响

因素

图像及原理分析

关键点及线段

应用

光照强度

光照强度通过影响光反应速率，影响ATP及[H]的产生速率，进而影响暗反应速率

①A—细胞呼吸强度，B—光补偿点，C—光饱和点；

②AC段，光合作用速率随光照强度的增加而增加；

③C点后光合作用速率不再随光照强度的增加而变化；

④阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示

间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置等都是这一原理的具体运用

温度

温度通过影响酶的活性进而影响光合作用速率（主要是暗反应）

①B点对应的温度为最适生长温度；

②AB段，随温度升高光合作用速率升高；

③BC段，随温度升高光合作用速率降低

①冬天利用温室大棚提高温度，促进植物生长；②温室中，增加昼夜温差，减少夜晚有机物的消耗，有利于有机物的积累

CO2浓度、矿质离子浓度

CO2浓度影响暗反应中CO2的固定，矿质离子影响与光合作用有关的色素、酶、膜结构的形成

①AB段，随CO2浓度或矿质离子浓度的增加光合作用速率升高；

②B点后，随CO2浓度的增加光合作用速率不再升高；

③B点后，随矿质离子浓度的增加光合作用速率下降（细胞失水）

①增加大田中的空气流动，以增加CO2浓度；

②温室中可使用CO2发生器，以增加CO2浓度；

③合理施肥，补充土壤中的矿质元素

绿叶的面积

叶面积指数＝叶片总面积/土地面积通过影响光合作用强度及细胞呼吸强度来影响干物质的积累。

图中阴影部分面积即干物质的积累量

①OB段，随叶面积指数的不断增大，进行光合作用的叶片面积也在增加，总光合作用速率增加；

②BA段，随叶面积指数的不断增大，叶片重叠较严重，进行光合作用的叶片面积基本不再增加，总光合作用速率几乎不增加；

③OA段，随叶面积指数的增大，进行细胞呼吸的叶片面积增加，总呼吸速率增加

适当间苗，合理密植，适当修剪，避免徒长

（2）多因素对光合速率的影响

图像

含义

P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子

应用

温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，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浓度以提高光合作用速率

[题组突破演练]

题组　对光合速率的影响因素分析

1．玉米与其他植物间行种植称为间作，单独种植玉米称为单作。

玉米与大豆间作可增产（已知玉米株高大于大豆）。

如图是玉米与大豆间作和玉米单作在不同光照强度下测得的玉米吸收CO2的速率（假设间作与单作农作物间的株距、行距均相同）。

请分析回答下列问题：

（1）光照强度为a时，间作和单作光合速率无明显差别，导致该现象的主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）光照强度为c时，间作的光合速率比单作高，从环境角度分析，间作时对________和________的利用优于单作。

（3）光照强度为b时，单作玉米的叶绿体固定CO2的速率为________μmol·m－2·s－1。

（4）光照强度为d时，玉米间作时叶肉细胞中产生的[H]和ATP的量比单作时________（填“多”“少”或“相等”）。

解析：

（1）光照强度为a时，间作和单作光合速率无明显差别的主要原因是光照强度过低。

（2）影响光合速率的环境因素主要是光照、温度、CO2浓度等，c点时间作光合速率比单作高，此时间作对CO2和光照的利用更加充分。

（3）光照强度为b时，单作玉米净光合作用吸收CO2的速率为10μmol·m－2·s－1，呼吸作用产生CO2的速率为5μmol－2·s－1，故叶绿体固定CO2的速率为15μmol·m－2·s－1。

（4）光照强度为d时，玉米间作光合作用速率大于单作，叶肉细胞中产生的[H]和ATP的量也比单作时多。

答案：

（1）光照强度低（弱）　

（2）CO2　光能（或答“光照”）　（3）15　（4）多

2．（2017·湖北七市教科研协作体联考）如图是某经济作物光合作用的研究结果，据图回答：

（1）图甲为该作物在光合作用最适温度下，净光合速率受CO2浓度和光强影响的变化曲线。

在CO2浓度小于a时，中光强下该作物呼吸作用产生的CO2量________（填“>”“＝”或“<”）光合作用利用的CO2量；在CO2浓度为b时，高光强下该植物叶肉细胞的净光合速率________（填“>”“＝”或“<”）m。

（2）图乙是初夏某天在遮光50%的条件下，温度、光强、植物净光合速率和气孔导度（气孔开张的程度）的日变化趋势。

8：

00到12：

00光照强度增强而净光合速率降低，主要原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

6：

00时产生ATP的细胞器是____________。

若此时去掉遮光物，短时间内叶肉细胞内的叶绿体中C3化合物含量____________。

解析：

（1）据图甲分析可知，在CO2浓度小于a时，中光强下该作物呼吸作用产生的CO2量>光合作用利用的CO2量，所以此时净光合速率小于0；在CO2浓度为b时，图示数值m（表示高光强下该植物的净光合速率）＝该植物叶肉细胞的实际光合速率－该植物所有活细胞总的呼吸速率，而该植物叶肉细胞的净光合速率＝该植物叶肉细胞的实际光合速率－该植物叶肉细胞的呼吸速率，因此，在CO2浓度为b时，高光强下该植物叶肉细胞的净光合速率>m。

（2）根据图乙可知，8：

00到12：

00气孔导度基本不变，说明此时净光合速率降低的主要原因与气孔导度无关，而是由于温度升高，光合作用和呼吸作用都增强，但呼吸速率增加更多，使二者的差值减小；6：

00时净光合速率大于0，说明此时植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，所以产生ATP的细胞器是线粒体和叶绿体；若此时去掉遮光物，光照增强，光反应产生的[H]和ATP增加，叶绿体内被还原的C3增多，所以短时间内叶肉细胞内的叶绿体中C3化合物含量会减少。

答案：

（1）>　>

（2）温度升高，光合作用和呼吸作用都增强，但呼吸速率增加更多，使二者的差值减小　线粒体和叶绿体　减少

3．（2017·辽宁沈阳监测）科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。

据图回答下列问题：

（1）光照强度为a时，限制光合作用的环境因素主要是________，其直接影响是使光合作用产生的________和ATP过少，进一步限制了光合作用下一反应阶段中________过程速率。

（2）光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ、曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因分别是________和________不同。

（3）根据上述已有条件，在光照强度为c时，________（填“能”或“不能”）确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪种条件下人们获得的光合产物较多。

解析：

（1）a点时光照强度较弱，植物的光合作用强度较低，因此该点的限制因素主要是光照强度，原因是光反应弱，产生的[H]和ATP少，限制暗反应中C3的还原。

（2）b点时，曲线Ⅰ和Ⅱ的自变量为温度，曲线Ⅱ和Ⅲ的自变量为CO2浓度。

（3）人们获得的光合产物应为有机物的积累量，因为在不同温度下植物的呼吸强度未知，因此无法判断光照强度为c时，哪种条件下获得的光合产物最多。

答案：

（1）光照强度　[H]　C3还原　

（2）温度　CO2浓度　（3）不能

考点二　光合作用与细胞呼吸的关系

[核心考点通关]

1．光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源与去路

项目

来源

去路

[H]

光合作用

光反应中水的光解

作为还原剂用于暗反应阶段中C3的还原

有氧呼吸

第一、第二阶段产生

用于第三阶段还原O2产生H2O，同时释放出大量的