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第4節(jié) 光合作用（二） 【自主學(xué)習(xí)】 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1. 理解光合作用強(qiáng)度影響因素； 2. 能說光合作用強(qiáng)度影響的應(yīng)用； 3. 能理解化能合成作用過程。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)】 重點(diǎn) 1. 光合作用強(qiáng)度影響因素；2.光合作用強(qiáng)度影響的應(yīng)用； 3.化能合成作用過程。 難點(diǎn) 1.光合作用強(qiáng)度影響因素；2.光合作用強(qiáng)度影響的應(yīng)用； 3.化能合成作用過程。 【方法引導(dǎo)】 仔細(xì)觀察書本的“問題探討”、“思考與討論”、“資料分析”等材料， 積極思考、交流，在討論、探究中解決問題、得出結(jié)論、鍛煉能力。 【基礎(chǔ)知識】 一、影響光合作用的因素和化能合成作用 1．影響光合作用的因素有原料(包括______和土壤中的水分)，光照條件(包括________、光照時間和光的成分)，影響酶活性的________等。 2．光合作用和化能合成作用的比較 光合作用 化能合成作用 本質(zhì) 都能將CO2和H2O等無機(jī)物合成有機(jī)物 區(qū) 別 能量 光能 氧化無機(jī)物放出的________ 代表生物 綠色植物 硝化細(xì)菌等微生物 2、 光合作用知識圖解： 【綜合提升】 1．光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響 圖1 (1)曲線分析：A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，此時只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，細(xì)胞內(nèi)的代謝特點(diǎn)如圖2所示，釋放的CO2量可表示此時細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度。 AB段：隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)，CO2釋放量逐漸減少，這是因?yàn)榧?xì)胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時細(xì)胞呼吸強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度(如圖3所示)。 B點(diǎn)：細(xì)胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度(如圖4所示)。光照強(qiáng)度只有在B點(diǎn)以上時，植物才能正常生長，B點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。 BC段：表明隨著光照強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，光合作用強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，到C點(diǎn)以上就不再加強(qiáng)了，C點(diǎn)所示光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。B點(diǎn)以后的細(xì)胞代謝特點(diǎn)可用圖5表示。 (2)應(yīng)用：陰生植物的B點(diǎn)前移，C點(diǎn)較低，如圖中虛線所示，間作套種農(nóng)作物的種類搭配，林帶樹種的配置，可合理利用光能；適當(dāng)提高光照強(qiáng)度可增加大棚作物產(chǎn)量。 2．CO2濃度對光合作用強(qiáng)度的影響 (1)曲線分析：圖1和圖2都表示在一定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng)CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。 (2)點(diǎn)含義：①圖1中A點(diǎn)表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補(bǔ)償點(diǎn)。 ②圖2中的A′點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。 ③圖1和圖2中的B和B′點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。 (3)應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過“正其行，通其風(fēng)”，增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度，提高光合作用速率。 3．溫度對光合作用強(qiáng)度的影響 (1)曲線分析：溫度主要是通過影響與光合作用有關(guān)的酶的活性而影響光合作用速率。 (2)應(yīng)用：冬天，溫室栽培可適當(dāng)提高溫度，也可適當(dāng)降低溫度。白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當(dāng)降低溫室的溫度，以降低細(xì)胞呼吸，保證植物有機(jī)物的積累。 4．必需元素的供應(yīng)對光合作用強(qiáng)度的影響 (1)曲線分析：在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需元素的供應(yīng)，可提高 光合作用速率，但當(dāng)超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而 導(dǎo)致植物滲透失水而萎蔫。 (2)應(yīng)用：根據(jù)作物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。 5．水分的供應(yīng)對光合作用強(qiáng)度的影響 (1)影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，限制CO2進(jìn)入葉片，從而間接影響光合作用。 (2)應(yīng)用：根據(jù)作物的需水規(guī)律合理灌溉。 6．葉齡對光合作用強(qiáng)度的影響 (1)曲線分析：①隨幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，葉內(nèi)葉綠體 不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合作用速率不斷增加(OA段)。 ②壯葉時，葉面積、葉綠體、葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合作用速率基本穩(wěn)定(AB段)。 ③老葉時，隨葉齡增加，葉內(nèi)葉綠素被破壞，光合速率下降(BC段)。 (2)應(yīng)用：摘除老葉、殘葉。 7．多因子對光合作用強(qiáng)度的影響 (1)曲線分析：P點(diǎn)時，限制光合作用速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨其因子的不斷加強(qiáng)，光合作用速率不斷提高。當(dāng)?shù)絈點(diǎn)時，橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合作用速率的因子，要想提高光合作用速率，可適當(dāng)提高圖示中的其他因子。 (2)應(yīng)用：溫室栽培時，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度的同時也可適當(dāng)提高CO2濃度以提高光合作用速率。當(dāng)溫度適宜時，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合作用速率。 l 【預(yù)習(xí)自測】 1．下圖為植物光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度變化的坐標(biāo)圖，下列敘述中不正確的是(　　) A．A點(diǎn)葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體 B．B點(diǎn)植物光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等 C．已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸最適溫度分別為25 ℃和30 ℃，如圖表示該植物處于25 ℃環(huán)境中，則將溫度提高到30 ℃時，A點(diǎn)上移，B點(diǎn)左移，D點(diǎn)下移 D．當(dāng)植物缺鎂時，B點(diǎn)將向右移 2．在一定濃度的CO2和適宜溫度條件下，測定不同光照強(qiáng)度下放有某雙子葉植物葉片的密閉裝置中CO2的變化量，結(jié)果如下表。分析表中數(shù)據(jù)，不正確的推論是 (　　) 光照強(qiáng)度/klx 1.0 3.0 5.0 7.0 8.0 10.0 ＋2.0 －3.0 －6.0 －10.0 －12.0 －12.0 A.光照強(qiáng)度為1 klx時，光合作用吸收的CO2少于呼吸作用釋放的CO2 B．光照強(qiáng)度為2 klx時，該植物凈光合作用速率應(yīng)為0 C．光照強(qiáng)度由5 klx增強(qiáng)為7 klx時，葉肉細(xì)胞中C3化合物合成速率增大 D．光照強(qiáng)度為9 klx時，葉綠體中色素的含量是限制植物光合作用速率的內(nèi)因之一 3．通過實(shí)測一片葉子在不同光照條件下CO2吸收和釋放的情況得到如圖1所示曲線。圖1中所示細(xì)胞發(fā)生的情況與曲線中AB段(不包括A、B兩點(diǎn))相符的一項(xiàng)是圖2中的 (　　) 4．(2011福建卷，2)下圖是夏季晴朗的白天，玉米和花生凈光合速率(單位時間、單位葉面積吸收CO2的量)的變化曲線，下列敘述錯誤的是 (　　) A．在9：30～11：00之間，花生凈光合速率下降的原因是暗反應(yīng)過程減緩 B．在11：00～12：30之間，花生的單位葉面積有機(jī)物積累量比玉米的多 C．在17：00時，玉米和花生的單位葉面積釋放O2速率相同 D．在18：30時，玉米既能進(jìn)行光反應(yīng)，也能進(jìn)行暗反應(yīng) 5．下列①～④曲線圖均表示光合作用與某些影響因素的關(guān)系。在下列各選項(xiàng)中，不正確的是 (　　) A．①圖中的X因素可表示CO2濃度，植物在較強(qiáng)光照時的a點(diǎn)值一般要比在較弱光照時的低 B．②圖中Y因素最有可能代表光照強(qiáng)度 C．③圖中，陰生植物的b點(diǎn)值一般比陽生植物的低 D．④圖中Z因素(Z3>Z2>Z1)可以表示CO2濃度，當(dāng)光照強(qiáng)度小于c值時，限制光合速率增加的主要因素是光照強(qiáng)度 l 【課堂檢測】 1．(2013太原模擬)下圖中①、②代表有氧呼吸的相關(guān)場所，甲代表有關(guān)物質(zhì)，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．①和②都具有雙層生物膜 B．②中所含的酶在乳酸菌中都能找到 C．①和②中都能產(chǎn)生[H] D．甲一定進(jìn)入線粒體 答案：C 2．(2013襄陽調(diào)研)農(nóng)科所技術(shù)員研究溫度對某蔬菜新品種產(chǎn)量的影響，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成如圖所示的曲線。據(jù)此提出的結(jié)論合理的是(　　) A．光合作用酶的最適溫度高于呼吸作用酶的最適溫度 B．陰影部分表示5～35℃時蔬菜的凈光合速率小于零 C．光照越強(qiáng)，該蔬菜新品種的產(chǎn)量越高 D．溫室栽培該蔬菜時溫度最好控制在25～30℃ 答案：D 3.為探究影響光合作用強(qiáng)度的因素，將同一品種玉米苗置于25 ℃條件下培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。請回答： (1)與D點(diǎn)相比，B點(diǎn)條件下限制玉米CO2吸收量的因素是________，C點(diǎn)條件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是________。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在____________________的條件下施肥效果明顯。除本實(shí)驗(yàn)所涉及的因素外，從增加光合面積的角度考慮，采取________措施能提高玉米的光能利用率。 4.在光照等適宜條件下，將培養(yǎng)在CO2濃度為1%環(huán)境中的某植物迅速轉(zhuǎn)移到CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，其葉片暗反應(yīng)中C3和C5化合物微摩爾濃度的變化趨勢如下圖。回答問題： (1)圖中物質(zhì)A是__________(C3化合物、C5化合物)。 (2)在CO2濃度為1%的環(huán)境中，物質(zhì)B的濃度比A的低，原因是______________________________________________________________， 將CO2濃度從1%迅速降低到0.003%后，物質(zhì)B濃度升高的原因是 __________________________________________。 (3)若使該植物繼續(xù)處于CO2濃度為0.003%的環(huán)境中，暗反應(yīng)中C3和C5化合物濃度達(dá)到穩(wěn)定時，物質(zhì)A的濃度將比B的__________(低、高)。 (4)CO2濃度為0.003%時，該植物光合速率最大時所需要的光照強(qiáng)度比CO2濃度為1%時的______(高、低)，其原因是_________________________________。 l 【當(dāng)堂訓(xùn)練】 1．(2013洛陽統(tǒng)考)將生理狀況相同的某種綠葉均分成四組，在不同溫度下分別暗處理1 h，再光照1 h(光強(qiáng)相同)，測其質(zhì)量變化，得到如下表的數(shù)據(jù)?？梢缘贸龅慕Y(jié)論是(　　) 組別 一 二 三 四 溫度/℃ 27 28 29 30 暗處理后質(zhì)量變化/mg －1 －2 －3 －1 光照后與暗處理前相比質(zhì)量變化/mg ＋3.5 ＋3 ＋3 ＋1 A.該植物光合作用的最適溫度約是27℃ B．該植物呼吸作用的最適溫度約是29℃ C．27℃～29℃下的凈光合速率相等 D．30℃下的真正光合速率為2 mg/h 答案：B 2．如圖表示光合作用與呼吸作用過程中物質(zhì)變化的關(guān)系。物質(zhì)變化中都包含著能量變化，在下列圖解中能合成ATP的生理過程是(　　) A．1、2、3、4、5　　　　　　 B．2、3、5 C．1、3、4、5 D．2、5 答案：C 3．(2013瓊海一模)圖甲表示水稻的葉肉細(xì)胞在光照強(qiáng)度分別為a、b、c、d時，單位時間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變化。圖乙表示藍(lán)藻光合作用速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。下列說法正確的是(　　) A．圖甲中，光照強(qiáng)度為b時，光合作用速率等于呼吸作用速率 B．圖甲中，光照強(qiáng)度為d時，單位時間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收2個單位的二氧化碳 C．圖乙中，當(dāng)光照強(qiáng)度為X時，細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體和葉綠體 D．圖乙中，限制a、b、c點(diǎn)光合作用速率的因素主要是光照強(qiáng)度 答案：B 4.如圖表示植物光合作用的一個階段，下列各項(xiàng)敘述正確的是(　　) A．該反應(yīng)的場所是葉綠體的類囊體 B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多種酶 C．提高溫度一定能促進(jìn)C6H12O6的生成 D．無光條件有利于暗反應(yīng)進(jìn)行 答案：B 5．下列①～④曲線圖均表示光合作用與某些影響因素的關(guān)系。在下列各選項(xiàng)中不正確的是(　　) A．①圖中的X因素可表示CO2濃度，植物在較強(qiáng)光照時的a點(diǎn)值一般要比在較弱光照時的低 B．③圖中，陰生植物的b點(diǎn)值一般比陽生植物的低 C．④圖中Z因素(Z3>Z2>Z1)可以表示CO2濃度，當(dāng)光照強(qiáng)度小于c值時，限制光合速率增加的主要因素是光照強(qiáng)度 D．②圖中Y因素最有可能代表光照強(qiáng)度 答案：D l 【課后拓展】 1．如圖甲表示春季晴天某密閉大棚內(nèi)一晝夜CO2濃度的變化，圖乙曲線a表示某種植物在20℃、CO2濃度為0.03%的環(huán)境中隨著光照強(qiáng)度的變化光合作用合成量的變化，在B點(diǎn)時改變條件，結(jié)果發(fā)生了如曲線b所示的變化。請分析回答下列問題： (1)圖甲中，在一晝夜中CO2濃度最高和最低的兩個時間點(diǎn)即a時和b時，植物的光合作用強(qiáng)度______(填“大于、等于或小于”)呼吸作用強(qiáng)度。 (2)分析圖乙中的B點(diǎn)，改變的某種條件可能是(列舉一種情況即可)_______ _________________________________________________________________。 理由：_____________________________________________________________。 (3)圖丁中在5℃時光合作用制造的有機(jī)物量是呼吸消耗有機(jī)物量的______倍。 (4)圖乙中A點(diǎn)與B點(diǎn)相比較，A點(diǎn)時葉綠體中NADPH的含量______(填“多”或“少”)。如果在圖乙A、C點(diǎn)時溫度分別降低10℃，則曲線有何變化？請在圖丙中表示出來。 (5)植物較長時間在黑暗中生長，葉子很小，呈黃色或黃白色，即“黃化現(xiàn)象”。有人做了如下實(shí)驗(yàn)：將花菜幼苗在暗處放置了7～8天，使之黃化后，每天給予如下光照，比較其恢復(fù)正常形態(tài)的情況，結(jié)果如下： 光照強(qiáng)度 照光時間 結(jié)果 2 000 lx (弱光) 0.5 h 無論光照時間長短，都逐漸恢復(fù)正常形態(tài)。光照4 h和12 h后，形成很多葉綠素 2 h 4 h 12 h 4 000 lx (強(qiáng)光) 1 min 光照10 min和30 min時，恢復(fù)正常形態(tài)的程度與上述光照4 h和12 h差不多，但是不能形成葉綠素。延長光照時間后葉綠素逐漸合成 4 min 10 min 30 min 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，回答下列問題： ①該實(shí)驗(yàn)的目的是__________________________________________。 ②較長時間在黑暗中生長的植物葉片呈黃色或黃白色，原因是____________ ____________________________________________________________。 ③由此進(jìn)一步推出，從黃化恢復(fù)正常形態(tài)與植物的光合作用是否有關(guān)？ ______，原因是___________________________________________________。 答案：(1)等于　(2)溫度適當(dāng)升高　在一定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高光合作用增強(qiáng)(或CO2的濃度增加　在一定的CO2濃度范圍內(nèi)，隨著CO2濃度的增加光合作用增強(qiáng))　(3)3　(4)少　如圖所示 (5)①研究光對葉綠素合成及黃化植物恢復(fù)過程的影響(其他合理答案也可)?、跓o光條件下，葉綠素不能合成，但能合成類胡蘿卜素(或無光條件下，葉綠素不能合成，但類胡蘿卜素不分解)　③無關(guān)　由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在強(qiáng)光下，黃化形態(tài)可以恢復(fù)，但不能合成葉綠素，即此時植物并不能進(jìn)行光合作用 2．下圖表示某綠色植物部分生理過程，該植物葉片上的氣孔白天基本處于關(guān)閉狀態(tài)，晚上開放。請據(jù)圖回答問題。 (1)圖中a、b表示的兩個生理過程和C物質(zhì)產(chǎn)生的場所是 _____________________________________________。 (2)在葉綠體中，ADP的轉(zhuǎn)移途徑是________________________________________ ________________________________________________________。 (3)植物夜晚能吸收CO2，卻不能合成(CH2O)，其原因是 __________________________________________________________。 白天這類植物進(jìn)行光合作用所需的CO2還可以由圖中________過程產(chǎn)生(填數(shù)字)。 (4)圖中H元素從C物質(zhì)到③產(chǎn)生的H2O的轉(zhuǎn)移途徑是________(用字母和箭頭表示)。 (5)與乳酸菌的發(fā)酵相比，圖中植物呼吸過程中特有的步驟是________(填數(shù)字)，這些過程發(fā)生的部位在________(填細(xì)胞器)。 (6)在一定濃度的CO2和適當(dāng)?shù)臏囟?25℃)條件下，測定該植物在不同光照條件下的光合速率，結(jié)果如下表，據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問題。 光合速率與呼吸速率相等時光照強(qiáng)度/klx 光飽和時光照強(qiáng)度/klx 光飽和時CO2吸收量(mg/100 cm2葉h) 黑暗條件下CO2釋放量(mg/100葉h) cm2 小麥 3 9 32 8 當(dāng)光照強(qiáng)度為3 klx時，小麥固定的CO2的量為________(mg CO2/100 cm2葉h)，當(dāng)光照強(qiáng)度為9 klx時，小麥固定的CO2的量為________(mgCO 2/100 cm2葉h)。 答案：(1)葉綠體基質(zhì)、葉綠體類囊體薄膜上(類囊體) (2)從葉綠體基質(zhì)中轉(zhuǎn)移到葉綠體類囊體上 (3)沒有光照，不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能為暗反應(yīng)提供還原劑[H]和能量ATP?、? (4)C→D→E→G→H2O (5)②③　線粒體　(6)8　40