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2019-2020年高中生物 第五章 光合作用教案 新人教版必修1 1．關(guān)于“定義” 什么叫綠色植物的光合作用？還有哪些生物能進(jìn)行光合作用？ 能進(jìn)行光合作用的生物都具有葉綠體嗎？（不） 自養(yǎng)型生物（生產(chǎn)者）都能進(jìn)行光合作用嗎？（不，如硝化細(xì)菌等化能自養(yǎng)型細(xì)菌） （1）定義：綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過程。 ①場所：葉綠體 ②條件：光能 ③原料：CO2和H2O ④產(chǎn)物：有機(jī)物（糖類、氨基酸和脂肪等）、氧氣 （2）光合生物：綠色植物、藍(lán)藻（無葉綠體，但有類囊體）、光合細(xì)菌（無葉綠體） （3）能進(jìn)行光合作用的自養(yǎng)生物在生態(tài)系統(tǒng)中屬于生產(chǎn)者，但生產(chǎn)者不都是能進(jìn)行光合作用的，如化能菌。 2．關(guān)于“發(fā)現(xiàn)史” 請分別說出關(guān)于光合作用發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的主要方法、步驟及變量的控制、對照原則的體現(xiàn)，反應(yīng)變量與觀測指標(biāo)，結(jié)果與結(jié)論等。 （1）1771年，英國科學(xué)家普里斯特利實(shí)驗(yàn)： 方法：點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物，密閉→蠟燭不熄滅；（略去只放蠟燭的對照） 小鼠與綠色植物，密閉→小鼠不易窒息而死（略去只放小鼠的對照） 結(jié)論：植物可以更新空氣。（但本實(shí)驗(yàn)未能重復(fù)，他忽略了“光”，即植物并非總能“凈化空氣”） （2）1864年，德國科學(xué)家薩克斯實(shí)驗(yàn)：【《收獲季節(jié)》P79第13題】 方法：①綠葉黑暗處理－－讓葉片中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗掉，避免葉片中原有的淀粉對實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來影響； ②葉片一半曝光，另一半遮光（對照）； ③一段時(shí)間后，將葉片置于酒精中煮沸，再用清水漂洗（使葉片脫色，避免葉片綠色對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，便于結(jié)果分析，得出結(jié)論）； ④碘蒸氣處理，觀察顏色變化。（檢測指標(biāo)是“葉片中是否有淀粉”） 結(jié)果：曝光的一半變深藍(lán)，遮光的一半無顏色變化 結(jié)論：綠葉在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。 （3）1880年，美國科學(xué)家恩格爾曼： 巧妙之處： ①選用水綿作實(shí)驗(yàn)材料，水綿不僅具有細(xì)而長的帶狀葉綠體，而且葉綠體螺旋狀地分布在細(xì)胞中，便于觀察和分析； ②將臨時(shí)裝片放在黑暗并且無空氣的環(huán)境中，排除了環(huán)境中光線和氧氣的影響，從而確保實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘＿M(jìn)行（水滴中溶有CO2，水綿的光合作用可以進(jìn)行）； ③用極細(xì)的光束照射，并且用好氧細(xì)菌進(jìn)行檢測，（觀測指標(biāo)――好氧細(xì)菌的分布）從而能夠準(zhǔn)確地判斷出水綿細(xì)胞中釋放氧的部位； ④進(jìn)行了黑暗（局部光照）和曝光的對比實(shí)驗(yàn)，從而明確實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全是由光照引起。 結(jié)果：用極細(xì)的光束照射，好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中；完全曝光下，好氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位的周圍。 結(jié)論：氧氣是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場所。 （4）20世紀(jì)30年代，美國科學(xué)家魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)（同位素標(biāo)記法）， 方法：①用18O分別標(biāo)記H2O、CO2； ②給兩組植物分別提供H218O、CO2和H2O、C18O2，在相同適宜條件下培養(yǎng)； ③分析光合作用釋放出的氧（觀測指標(biāo)）。 結(jié)果：第一組釋放的O2全部是18 O2，第二組釋放的O2全部是O2。 結(jié)論：光合作用釋放的氧全部來自于水。 【完成《收獲》P67～68練習(xí)】 3．完成下列反應(yīng)式： 光 能 葉綠體 CO2 + H2O （CH2O）+ O2 （1）生成糖類的光合作用總反應(yīng)式： 光能 葉綠體 6CO2 + 12H2O* C6H12O6 + 6H2O + 6 O2* （2）生成葡萄糖的光合作用總反應(yīng)式： 2H2O O2 + 4H++ 4e- 酶 （3）光合作用中水的裂解： 酶 ADP + Pi+能量 ATP （4）光反應(yīng)中生成ATP： 酶 NADP ++ 2 e-+ H+ NADPH （5）光反應(yīng)中生成NADPH： 酶 CO2+C5 2C3 （6）C3植物CO2的固定： 酶 6CO2 + 12H2O +能量 C6H12O6+ 6H2O+6 O2 （7）有氧呼吸總反應(yīng)式： 4.關(guān)于葉綠體的形態(tài)、分布，物質(zhì)基礎(chǔ)和亞顯微結(jié)構(gòu) （1）哪些細(xì)胞中存在葉綠體？引起細(xì)胞中葉綠體的形態(tài)和分布發(fā)生改變的主要非生物因素是什么？這種改變有何意義？ 形態(tài)：扁平的橢球形或球形 分布：葉肉細(xì)胞、C4植物的維管束鞘細(xì)胞、幼莖的形成層細(xì)胞、氣孔的保衛(wèi)細(xì)胞 主要非生物因素：水（少，會(huì)皺縮）、光照強(qiáng)度和方向 改變的意義：既能接受較多的光照，又不至于被強(qiáng)光灼傷。 （2）試?yán)L出葉綠體的亞顯微結(jié)構(gòu)平面模式圖，并分析回答： 外膜 內(nèi)膜 基粒（光合色素、酶等） 基質(zhì)（酶、DNA等） ①注明結(jié)構(gòu)名稱，說出各自含有的物質(zhì)（化合物和元素）。 ②葉綠體中一定有類囊體和基粒嗎？類囊體堆疊成基粒有何意義？ 不同細(xì)胞中基粒數(shù)量和組成基粒的類囊體數(shù)量都相同嗎？（不同） 基粒的分布：C4植物維管束鞘細(xì)胞的葉綠體無基粒，所以，C4植物有兩種葉綠體。 意義：類囊體堆疊成基粒使葉綠體內(nèi)的膜面積大大增加，有利于充分吸收光照。 ③紫茉莉葉肉細(xì)胞按其中質(zhì)體的類型可分為哪幾種？ 如何研究紫茉莉枝條顏色的遺傳？請預(yù)期結(jié)果。 類型：只有白色體的、只有葉綠體的、既有白色體，又有葉綠體的三種 研究方法：選用不同顏色的枝條作親本，進(jìn)行雜交，比較正交和反交的結(jié)果和性狀分離比 葉綠體DNA的遺傳有哪些主要特點(diǎn)？為什么？ 特點(diǎn)：——細(xì)胞質(zhì)遺傳 ①母系遺傳；（受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞） ②后代的性狀不會(huì)出現(xiàn)一定的分離比。（生殖細(xì)胞在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)是隨機(jī)地、不均等地分配到子細(xì)胞中去） 類胡蘿卜素 胡蘿卜素（橙黃色）：C40H56 葉黃素（黃色）：C40H56O2 葉 綠 素 （占總量的1/4） 葉綠素b（黃綠色）：C55H70O6N4Mg 葉綠素a（藍(lán)綠色）：C55H72O5N4Mg （占總量的3/4） 種類 主要吸收藍(lán)紫光 和藍(lán)紫光 主要吸收紅橙光 ④歸納葉綠體色素的種類，注明各自的顏色、含量比例、功能，葉綠體色素中對能量轉(zhuǎn)換最為重要的是少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a。 分布：葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上 作用：絕大多數(shù)葉綠素a、全部葉綠素b和類胡蘿卜素具有吸收和傳遞光能的作用，少數(shù)特殊狀態(tài)的葉綠素a具有吸收和轉(zhuǎn)換光能的作用。 色素提取和分離實(shí)驗(yàn)的原理、材料和試劑選擇、主要方法步驟以及注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述。 （《收獲季節(jié)》P68－69） 影響葉綠素含量的外界因素有哪些？ 影響的外界因素：溫度（低溫抑制葉綠素的合成） 礦質(zhì)元素的供應(yīng)（N、Mg是葉綠素的組成成分） 光照（合成葉綠素的必要條件） 完成《收獲》P69～70 5．關(guān)于“C3植物、C4植物” （1）C3植物、C4植物劃分的依據(jù)是什么？常見的C4植物有哪些？ 依據(jù)：固定CO2的途徑 C3植物：光合作用中CO2固定的最初產(chǎn)物是C3（3－磷酸甘油酸，PGA），這種固定CO2的途徑為C3途徑，僅有C3途徑的植物叫C3植物。 C4植物：光合作用中CO2固定的最初產(chǎn)物是C4（草酰乙酸），這種固定CO2的途徑為C4途徑，具有C4途徑的植物叫做C4植物。 常見的C4植物：玉米、高粱、甘蔗、莧菜等 （2）請說出研究C4植物同化CO2過程的方法、結(jié)果及結(jié)論。（C3—P29） 方法：同位素示蹤法（《學(xué)案》第13題） 結(jié)果：C4：14CO2→14C4→14C3→（14CH2O） C3：14CO2→14C3→（14CH2O） 結(jié)論：此類植物的光合作用中，CO2中的C首先轉(zhuǎn)移到C4中，然后才轉(zhuǎn)移到C3中。 （3）C4植物的原產(chǎn)地在哪里？（熱帶） （4）C3植物在干旱、炎熱環(huán)境條件下，氣孔運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是什么？其利弊何在？ 結(jié)果：CO2吸收減少 利弊：蒸騰作用減弱，減少體內(nèi)水分的喪失，但光合作用減弱。 （5）C3植物和C4植物結(jié)構(gòu)和生理上的主要不同點(diǎn)是什么？ 結(jié)構(gòu)： （《收獲季節(jié)》P68第1題） C3：維管束鞘細(xì)胞小，沒有葉綠體；維管束鞘以外的葉肉細(xì)胞排列疏松，但有正常葉綠體。 C4：維管束鞘細(xì)胞大，含許多大的無基粒的葉綠體；維管束鞘細(xì)胞和外面的部分葉肉細(xì)胞共同構(gòu)成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)。 生理：C4途徑中固定CO2的PEP羧化酶活性強(qiáng)，能利用細(xì)胞間隙中含量很低的CO2進(jìn)行光合作用。所以，C4植物的光合作用效率高。 附：C3植物和C4植物的比較 植 物 項(xiàng) 目 C3 植 物 C4 植 物 起 源 溫帶 熱帶或亞熱帶 固定CO2 的物質(zhì) C5 先是PEP（一種C3），后是C5 CO2固定后的最初產(chǎn)物 C3 先是C4，后是C3 酶與CO2的親和力 小 大 葉片結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 維管束鞘細(xì)胞 小，不含葉綠體 大，含有許多大的無基粒的葉綠體 葉肉細(xì)胞 含有葉綠體，鞘外部分葉肉細(xì)胞排列疏松 含有葉綠體，部分葉肉細(xì)胞與鞘細(xì)胞共同圍繞維管束，呈花環(huán)型 葉綠體的種類 1種 2種 葉脈的顏色 淺 深 光合作用特點(diǎn) 固 定 CO2的途徑 酶 C3途徑： CO2+C5 2C3 酶 先 C4途徑： CO2+PEP C4 后C3途徑： CO2固定場所 葉肉細(xì)胞的葉綠體中 C4途徑在葉肉細(xì)胞的葉綠體中 C3途徑在維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中 暗反應(yīng)場所 葉肉細(xì)胞 維管束鞘細(xì)胞 光合效率 低 高 代 表 植 物 水稻、小麥、大麥、大豆、菠菜、馬鈴薯和菜豆等 玉米、高粱、甘蔗、莧菜等 （6）C3植物和C4植物在葉片結(jié)構(gòu)上有哪些特點(diǎn)？ 見上表 6．關(guān)于C3植物光合作用過程： （1）光合作用的過程可分為哪兩個(gè)階段？劃分的依據(jù)是什么？ 大體上說，根據(jù)是否需要光能，光合作用可分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)。其中光反應(yīng)必需要光，暗反應(yīng)與有光無光無關(guān)。 （2）默寫C3植物光合作用過程圖解： (CH2O) 光合作用過程圖解 E G H F A ↑ ↓ B ↑ ↓ C D I J 光能→ （3）說出下圖中A～J的過程或物質(zhì)名稱，并完成表格： 總過程 A－光反應(yīng)，B－暗反應(yīng)；C－H2O，D－O2；E－ATP， F－ADP＋Pi；G－NADPH，H－NADP+；I－CO2，J－（CH2O）等 階段名稱 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 場 所 2H2O O2+4H++4e- 光 葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)的薄膜上 酶 葉綠體的基質(zhì)中 物質(zhì)變化 酶 NADP ++ 2 e-+ H+ NADPH 酶 ADP + Pi+能量 ATP ATP、NADPH 酶 2C3 （CH2O） CO2+C5 2C3 C3 C5 酶 能量變化 光能→電能→活躍的化學(xué)能 活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能 重要條件 光、色素、酶等 CO2、酶等 聯(lián) 系 光反應(yīng)為暗反應(yīng)供能、供氫，是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)； 暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和NADP+，限制光反應(yīng)。 （強(qiáng)調(diào)要從整體上把握的思想） （4）光反應(yīng)和暗反應(yīng)分別生成了哪些產(chǎn)物？能量來源有何不同？光合作用過程中存在的“循環(huán)”有哪些？這些周轉(zhuǎn)循環(huán)有何意義? 階 段 項(xiàng) 目 光反應(yīng) 暗反應(yīng) 產(chǎn) 物 O2、 ATP、NADPH/ （CH2O）、水等 ADP+Pi、NADP+ 能量來源 光能 ATP、NADPH 循環(huán)：ADP與ATP的相互轉(zhuǎn)化 NADP+與NADPH的相互轉(zhuǎn)化 卡爾文循環(huán)（C5+CO2→C3→C5） 意義：使光合作用中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行，高效經(jīng)濟(jì)。沒有大量ATP，生命活動(dòng)并不缺少ATP；沒有C5，暗反應(yīng)照常進(jìn)行。 例題1. （學(xué)案30）下列是光合作用的幾個(gè)步驟，它們發(fā)生反應(yīng)的先后順序是（ ） ①CO2的固定 ②釋放O2 ③葉綠素吸收光能 ④H2O的分解 ⑤C3被還原 A.③②④①⑤ B.③④②①⑤ C.④②③⑤① D.④③②⑤① 例題2.（學(xué)案32）關(guān)于光合作用的敘述，正確的是 （ ） A.光反應(yīng)階段需要光不需要酶 B.暗反應(yīng)階段有氧氣的釋放 C.葡萄糖中的碳來自二氧化碳 D.暗反應(yīng)階段只能在黑暗條件下進(jìn)行 例題3. 光照下正常生長的某綠色植物，若光照突然停止，其它條件不變，則短時(shí)間內(nèi)葉綠體中C3合成量的變化為（橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為合成量） （A） （5）總體上看，光能能否直接用于合成有機(jī)物？必須以什么物質(zhì)作為“能量貨幣”？ 不能， 光能→電能→活躍的化學(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能 ①光反應(yīng)是把光能直接用于合成ATP和NADPH嗎？形成ATP和NADPH的部位是類囊體膜的外側(cè)還是內(nèi)側(cè)？（外側(cè)） 看圖，說光反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換過程及色素的作用。 ②光能轉(zhuǎn)換為電能的過程中，最終的電子供體和受體分別是什么？ 最終電子供體：H2O 最終電子受體：NADP+ （ADP不是最終電子受體） ③光反應(yīng)過程發(fā)生了哪些氧化還原反應(yīng)？ 水的光解、NADPH的生成 ④隨著光反應(yīng)地進(jìn)行，ADP、ATP、NADP＋、NADPH 的含量發(fā)生了怎樣的變化？ ADP減少、ATP增加；NADP＋減少、NADPH增多 ⑤為什么說光反應(yīng)是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)？ 暗反應(yīng)又通過哪些物質(zhì)來制約光反應(yīng)的？ 光反應(yīng)的產(chǎn)物都是暗反應(yīng)必需的嗎？ （O2不是） 光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了ATP、NADPH，是暗反應(yīng)的基礎(chǔ)； 暗反應(yīng)通過ADP、NADP+的量制約著光反應(yīng)。 例題4．（學(xué)案31）下圖中的箭頭表示反應(yīng)的方向，標(biāo)號表示生理過程，其中在光合作用光反應(yīng)中完成的是 （B） （6）暗反應(yīng)循環(huán)過程中，需要葉綠體基質(zhì)自身提供的物質(zhì)基礎(chǔ)有哪些？還需要哪些物質(zhì)和能量的來源？ 葉綠體內(nèi)： 葉綠體基質(zhì)自身提供的物質(zhì)：多種酶、C5化合物等 類囊體提供的物質(zhì)：ATP、NADPH 葉綠體外： 葉綠體外提供的物質(zhì)/能量：CO2 NADPH在暗反應(yīng)中的作用有哪些？為還原C3供能和供氫 暗反應(yīng)的循環(huán)可分為哪三個(gè)階段？它們的具體變化是什么？ CO2的固定： CO2+C5 2C3 酶 2C3 （CH2O） ATP、NADPH 酶 C3的還原： C5的再生成： C3 C5 酶 如何分析一定條件下的C3和C5濃度的變化？（《收獲季節(jié)》P318第5題） 基于暗反應(yīng)的循環(huán)過程，分析各自的消耗和生成的相對速率。 （討論）突然停止光照→C3↑、C5↓ 突然停止供應(yīng)CO2→C3↓、C5↑ 例題5.（學(xué)案33）右圖表示將植物放在不同濃度CO2環(huán)境條件下，其光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線。b點(diǎn)與a點(diǎn)相比較，b點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞中C3的含量；b點(diǎn)與c點(diǎn)相比較，b點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞中C3的含量變化情況是 A.低、高 B.低、基本一致 C.高、高 D.高、基本一致 為什么缺少CO2會(huì)使O2釋放量減少？ 減少CO2→C3生成量減少→ATP、NADPH積累→ADP、NADP＋不足→光反應(yīng)速度減慢→O2釋放量減少 暗反應(yīng)生成的糖可被用于植物自身的哪些生命活動(dòng)？【提示植物有哪些需能過程】 物質(zhì)合成、礦質(zhì)元素的吸收、細(xì)胞分裂等 C3植物、C4植物合成淀粉的場所分別在哪里？ C3植物：葉肉細(xì)胞的葉綠體基質(zhì) C4植物：維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì) 例題6.（04江蘇）在光合作用過程中 不屬于暗反應(yīng)的是 （ ） A.CO2與五碳化合物結(jié)合 B.三碳化合物接受ATP釋放的能量 C.H2O的氫傳遞NADP+ D.NADPH的氫傳遞給三碳化合物 例題7. （學(xué)案38）下圖表示一株小麥葉片細(xì)胞內(nèi)C3相對含量在一天24小時(shí)內(nèi)的變化過程，請據(jù)圖分析： （1）C3的產(chǎn)生和消耗主要發(fā)生于葉綠體的 中。 （2）AB段C3含量較高，其主要原因是什么? ____________________。 （3） 點(diǎn)出現(xiàn)的可能是由于白天該地區(qū)天氣暫時(shí)由晴轉(zhuǎn)陰所造成的。 （4）G點(diǎn)C3含量極少，其原因是什么? 。 （5）G點(diǎn)與F點(diǎn)相比，葉綠體中NADPH含量較 。(填寫“高”或“低”) （6）請?jiān)谙旅孀鴺?biāo)圖中畫一條曲線，表示上圖中的HI段(15時(shí)至19時(shí))小麥葉肉細(xì)胞中C5 相對含量的變化趨勢(設(shè)a點(diǎn)為15時(shí)的C5含量)。 答案：（1）基質(zhì) （2）無光照，不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能產(chǎn)生[H](或NADPH)和ATP，C3不能還原成有機(jī)物 （3）D（4）氣孔關(guān)閉，缺少CO2，C5不能轉(zhuǎn)化為C3（5）高 7．影響光合作用的因素 （1）真正光合速率與凈光合速率的關(guān)系式：真正光合速率－呼吸速率＝凈光合速率 內(nèi)因 基因型（白花苗、花斑葉等） 葉齡與葉綠素含量 （2）影響因素 外因 光照 CO2 溫度 礦質(zhì)元素 水分等 葉齡與光合速率的關(guān)系曲線 葉齡 光合速率 （或Mg2+） B C D A 葉齡與光合速率的關(guān)系曲線 隨著幼葉的生長（AB），葉綠素的含量逐漸增多，光合速率逐漸增強(qiáng)；到成熟葉（BC），光合速率保持穩(wěn)定，隨著葉片的衰老（CD），葉綠素的含量逐漸減少，光合速率逐漸降低。 （3）從光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)和過程看，光與光合作用的關(guān)系是怎樣的？ 原理：光照是形成葉綠素的必要條件，也是光合作用的最終能源。光照直接決定 光反應(yīng) 階段的ATP、NADPH 合成量，進(jìn)而影響 暗反應(yīng) 階段。 試?yán)L出光照強(qiáng)度對光合作用速率影響的曲線圖，并回答問題： （《高考中的光合作用》第18題） CO2吸收 CO2釋放 光照強(qiáng)度與光合速率的關(guān)系 a b c 光強(qiáng)→ A B A－凈光合速率 B－真光合速率 0 ①總光合作用與凈光合作用曲線的互變。 橫坐標(biāo)移動(dòng) ②找出凈光合為0和光合作用最強(qiáng)時(shí)的最低光強(qiáng)，并描述曲線的特征。 特征：在光強(qiáng)度較低時(shí)，植物光合速率隨光強(qiáng)的增加而增加，但光強(qiáng)進(jìn)一步提高時(shí)，光合速率的增加幅度就逐漸減小，并達(dá)到最大，當(dāng)光強(qiáng)超過一定值時(shí)，光合速率就不再增加。 a點(diǎn)表示黑暗時(shí)，植物呼吸作用的速率； b點(diǎn)表示植物光合作用的速率與呼吸作用的速率相等的光照強(qiáng)度。凈光合速率為0，溫度升高，b點(diǎn)右移。（b是橫坐標(biāo)上的點(diǎn)） c點(diǎn)表示光合作用速率最大時(shí)所需要的最低光照強(qiáng)度。適當(dāng)增加CO2濃度，c點(diǎn)右移。 ③如果植物在白天接受b強(qiáng)度的光照，植物能否正常生長？為什么？ 不能。植物在白天接受b的光照，植物光合作用形成的有機(jī)物和呼吸作用消耗的有機(jī)物相等，但晚上只進(jìn)行呼吸作用。因此，從全天看，消耗大于積累，植物不能正常生長。要維持植物的生長，光照強(qiáng)度至少要高于b點(diǎn)。 ④限制直線上升段和飽和平區(qū)的主要反應(yīng)階段和主要非生物因子分別是什么？ 上升段：光照強(qiáng)度（光反應(yīng)） 飽和區(qū)：溫度或CO2濃度等（暗反應(yīng)）（C3－P33簡答題） ⑤間作時(shí)，要保證生長得較矮的植株能正常生活，應(yīng)做怎樣的考慮？又為什么不能種植過密？ 生長于底層的植物所接收的光強(qiáng)應(yīng)高于光合作用的速率與呼吸作用的速率相等時(shí)的光照強(qiáng)度。種植過密會(huì)導(dǎo)致中下層的葉凈光合作用小于零，成為“消費(fèi)器官”。 ⑥若此圖表示陽生植物的相關(guān)曲線，請補(bǔ)畫陰生植物的相關(guān)曲線。 陰生植物 b′ c′ 陽生植物 CO2吸收 CO2釋放 光照強(qiáng)度與光合速率的關(guān)系 a b c 光強(qiáng)→ 0 ⑴陽生植物光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度大，陰生植物光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度小。（陰生植物應(yīng)種植在隱蔽的地方） ⑵ 陽生植物：水稻、玉米、向日葵等； 陰生植物：胡椒、人參、三七等。 ⑶陰生植物并非光照強(qiáng)度越弱生長越好； ⑷根據(jù)不同植物對光照強(qiáng)弱的需求，可以將兩種或多種農(nóng)作物間行種植，提高光能的利用率。 （4）CO2是光合作用的原料。陸生植物光合作用所需的碳源，主要是 大氣 中的CO2，CO2主要通過 氣孔 進(jìn)入葉片。浸于水中的金魚藻等水生植物，光合作用所需的碳源是 HCO32－和溶于水的CO2 ，它們通過 表皮細(xì)胞 直接進(jìn)入葉片。 試?yán)L出CO2濃度對光合作用速率影響的曲線圖，并回答問題： CO2的含量與光合速率的關(guān)系 CO2吸收 CO2釋放 a b c CO2的含量→ → A B A－凈光合速率 B－真光合速率 0 在一定范圍內(nèi)，植物的光合速率是隨CO2濃度增加而增加，但到達(dá)一定程度時(shí)，再增加CO2濃度，光合速率也不再增加。CO2濃度很低時(shí)，植物不能積累（或制造）有機(jī)物，但C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)小于C3植物。 ①飽和階段的光合作用速率反映了 光反應(yīng) 階段的活性。 ②溫室栽培，提高CO2濃度有哪些措施？（增施農(nóng)家肥、使用CO2發(fā)生器、干冰、適當(dāng)燃燒、溫室可與養(yǎng)殖場相連等措施都可以增加CO2濃度。） 大田生產(chǎn)增加CO2濃度有哪些措施？（合理密植和控制水肥管理；增施有機(jī)肥；適當(dāng)施用NH4HCO3） 大田栽培為什么強(qiáng)調(diào)“正行通風(fēng)”（既能充分利用光能，又有利于空氣流動(dòng)以提供光合作用所需的CO2）和施用有機(jī)肥（改善土壤結(jié)構(gòu)并提供一定量的CO2）？ 原理：（5）溫度將直接影響 酶 的活性，主要限制 暗反應(yīng) 階段的速率。 試?yán)L出溫度對真正光合速率和凈光合速率的影響曲線，并分析走勢變化原因。 30 20 T/℃ 相對速率 溫度對光合和呼吸速率的影響 10 A B C （《收獲季節(jié)》P319第12題） 30 20 T/℃ 酶活性 溫度對酶活性的影響 10 40 晝夜溫差與植物產(chǎn)量有著怎樣的關(guān)系？ 白天適當(dāng)提高溫度，有利于提高植物光合作用的速率，夜間適當(dāng)降低溫度，有利于降低呼吸作用速率，從全天看，增加了有機(jī)物的積累，有利于植物的生長，提高植物的產(chǎn)量。 熱帶雨林僅占地球表面積的3%，但估計(jì)它對全球光合作用的貢獻(xiàn)超過20%。因此有人認(rèn)為熱帶雨林是地球上給其他生物供應(yīng)氧氣的來源。然而，大多數(shù)專家認(rèn)為熱帶雨林對全球氧氣的產(chǎn)生并無貢獻(xiàn)或貢獻(xiàn)很小。請?jiān)u論之。 熱帶雨林光合作用強(qiáng)，是生產(chǎn)力最大的生態(tài)系統(tǒng)，但溫度高，呼吸作用消耗的氧氣也多。所以，整體上看熱帶雨林對全球氧氣的產(chǎn)生并無貢獻(xiàn)或貢獻(xiàn)很小。 例題8.（學(xué)案52）將兩株植物放在封閉的玻璃罩內(nèi)，用全素營養(yǎng)液置于室外進(jìn)行培養(yǎng)（如甲圖所示），假定玻璃罩內(nèi)植物的生理狀態(tài)和自然環(huán)境中相同，且空氣濕度對植物蒸騰作用的影響、微生物對CO2濃度的影響均忽略不計(jì)。現(xiàn)用CO2濃度測定儀測定了該玻璃罩內(nèi)CO2濃度的變化情況，繪制成如乙圖所示曲線。請據(jù)圖分析回答： （1）上圖顯示，影響光合作用的外界因素有 。 （2）BC段與AB段相比，曲線上升較緩，其原因是 ；CD段與AB段相比，曲線上升較緩，其原因是 。 （3）D點(diǎn)時(shí)植物生理活動(dòng)過程的特點(diǎn)是 。 （4）EF段說明此時(shí)植物光合作用速率 （填“較快”或“較慢”），其原因最可能是 ________，由此推斷該植物CO2的固定途徑是 。 （5）EF段與DE段相比，其葉肉細(xì)胞中C5的含量較 。 （6）24點(diǎn)與0點(diǎn)相比，植物體內(nèi)有機(jī)物總量的變化情況是 。 答案：（1）光照強(qiáng)度 溫度 CO2 濃度（2）夜間溫度較低影響了呼吸酶的活性 光合作用吸收了部分的CO2（3）光合作用速率與呼吸作用速率相等 （4）較慢 光照過強(qiáng)，溫度過高，氣孔關(guān)閉 CO2+C5→2C3 （5）大 （5）增加 （6）礦質(zhì)元素直接或間接影響光合作用。 試說出N、P、K、Mg對光合作用的重要性。 氮： 直接：⑴是光合作用過程中，各種酶以及NADP+、ATP的重要組成成分（氮素增加，提高酶的含量，加速暗反應(yīng)）； ⑵是磷脂、葉綠素的重要成分（氮素促進(jìn)葉綠素含量增加，加速光反應(yīng)）； 間接：⑶氮素促進(jìn)葉片面積增大和葉數(shù)增多，從而增加光合作用的面積，間接提高光合作用效率。 磷： 直接：⑴是NADP+、ATP的組成成分（有利于光反應(yīng)的進(jìn)行）； ⑵是磷脂的組成成分，維持葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能； 間接：⑶促進(jìn)幼苗的發(fā)育和花的開放，使果實(shí)、種子的成熟提早 。 鎂：是構(gòu)成葉綠素的重要的組成成分。 鉀：光合作用產(chǎn)生糖以及糖類等物質(zhì)的運(yùn)輸需要K+（但不參與有機(jī)物的組成，因?yàn)镵在植物體內(nèi)是以離子形式存在的）。所以，對于淀粉類及營養(yǎng)器官，適量施用K肥，能使莖稈健壯，促進(jìn)淀粉的形成。 （7）水是光合作用的原料之一。但水分缺乏主要是間接影響光合作用，為什么？ 水分雖然是光合作用的原料之一，但植物吸收的水分，僅很少一部分（約5％以下）用于光合作用，因此水分缺乏使光合速率下降主要是間接原因。 水分虧缺通過影響氣孔開度、產(chǎn)物運(yùn)輸、光合面積等間接影響光合作用強(qiáng)度。 （8）各種環(huán)境因素的綜合影響。 影響光合作用最大的環(huán)境因素有光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度三種，這三種環(huán)境因素是相互作用的，要考慮它們的綜合影響。 請據(jù)圖分析回答： 光照強(qiáng)度 光合速率 ④25℃，0.05%CO2 ①10℃，0.03% CO2 ②10℃，0.05%CO2 ③25℃，0.03% CO2 b f c e a d d a c b 0 （1）試描述曲線①的特征在一定的溫度和CO2濃度范圍內(nèi)，光合速率隨光照強(qiáng)度的增大而增大，當(dāng)光照強(qiáng)度增大到一定程度時(shí)，再增加光照強(qiáng)度，光合速率也不再增加。 （2）限制aa’光合強(qiáng)度的因素是溫度和CO2濃度。 （3）b點(diǎn)光合速率大于e點(diǎn)，主要原因是CO2供應(yīng)充足。 （4）圖中點(diǎn)a與c（b與d）顯示，適當(dāng)提高溫度，有利于光合作用的進(jìn)行，主要是因?yàn)榘捣磻?yīng)階段的反應(yīng)速度加快。 （5）仙人掌類植物在熱帶森林不能生長，原因是光照不足。（雖然溫度足夠高） （6）據(jù)圖可以得出的結(jié)論是：光合作用受光照強(qiáng)度、溫度和CO2濃度的綜合影響。 8．提高光合利用率的途徑 （1）光能利用率是指_____________________________________________ （2）主要途徑（思考題略） a．延長光合作用時(shí)間：提高復(fù)種指數(shù)；補(bǔ)充人工光照 b．增加光合面積：合理密植；改變株型 光照強(qiáng)弱的控制 c．加強(qiáng)光合效率 CO2的供應(yīng) 必需礦質(zhì)元素的供應(yīng) 9．與光合作用有關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究（見有關(guān)習(xí)題的拓展）