山東省2019高考生物 第3單元 細胞的能量供應和利用（4）光合作用（Ⅱ）導學案（含解析）新人教版必修1.doc
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第4講 光合作用(Ⅱ) 李仕才 考綱要求 全國卷五年考情 影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ) 2017卷ⅠT30,2016卷ⅠT30,2016卷ⅡT31 2016卷ⅢT29,2014卷ⅡT29, 考點一| 影響光合作用的環(huán)境因素及應用 (對應學生用書第60頁) [識記—基礎(chǔ)梳理] 1．光合作用強度 (1)含義：植物在單位時間單位面積內(nèi)，通過光合作用制造糖類的數(shù)量。 (2)兩種表示方法 ①一定時間內(nèi)原料的消耗量。 ②一定時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量。 2．影響光合作用強度的因素 (1)空氣中CO2濃度。 (2)土壤中水分的多少，溫度的高低。 (3)光照的強弱，光的成分。 1．生長于較弱光照條件下的植物，當提高CO2濃度時，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光反應。(√) 2．延長光照時間能提高光合作用強度。() 【提示】 延長光照時間只能提高光合作用的量，不能提高光合作用強度。 3．植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用。() 【提示】 植物體從土壤中吸收的水分主要用于蒸騰作用。 4．停止供水，植物光合速率下降，這是由于水是光合作用的原料，又是光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)運輸?shù)闹饕橘|(zhì)。(√) 5．夏季晴天，植物出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象的主要原因是環(huán)境中CO2濃度過低。 () 【提示】 出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象是因為夏季中午溫度高，引起氣孔關(guān)閉，二氧化碳吸收減少，而不是環(huán)境中CO2濃度過低。 [理解—深化探究] 1．說明光照強度、CO2濃度、溫度影響光合作用強度的原理。 【提示】 光照強度通過影響植物的光反應，進而影響光合速率；CO2濃度是通過影響暗反應制約光合速率；溫度是通過影響酶的活性來影響光合作用。 2．大棚生產(chǎn)中，為什么多施有機肥能夠提高作物的產(chǎn)量？ 【提示】 有機肥中的有機物被微生物分解產(chǎn)生了CO2和無機鹽，能夠增加大棚中的CO2濃度并為作物提供礦質(zhì)營養(yǎng)。 3．解讀光照強度對光合作用強度影響的曲線 A點：光照強度為0，只進行細胞呼吸； AB段：光合作用強度小于細胞呼吸強度； B點：光補償點(光合作用強度與細胞呼吸強度相等時的光照強度)； BD段：光合作用強度大于細胞呼吸強度； C點：光飽和點(光照強度達到C點后，光合作用強度不再隨著光照強度的增大而加強)。 4．解讀CO2濃度對光合作用強度影響的曲線 圖1中A點表示CO2補償點，即光合作用速率等于呼吸作用速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點都表示CO2飽和點。 5．解讀溫度對光合作用強度影響的曲線 光合作用是在酶催化下進行的，溫度直接影響酶的活性。一般植物在10～35 ℃下正常進行光合作用，其中AB段(10～35 ℃)隨溫度的升高而逐漸加強，B點(35 ℃)以上由于光合酶活性下降，光合作用開始下降，50 ℃左右光合作用停止。 6．解讀水影響光合作用的曲線 (1)原理：水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學反應的介質(zhì)，如植物缺水導致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內(nèi)。 (2)曲線分析 圖1 圖2 圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的需水規(guī)律，合理灌溉。 圖2曲線中間E處光合作用強度暫時降低，是因為溫度高，氣孔關(guān)閉，影響了CO2的供應。 7．舉例說明光照強度、溫度、CO2濃度影響光合速率的應用。 【提示】 (1)光照強度：溫室生產(chǎn)中，適當增強光照強度，以提高光合速率，使作物增產(chǎn)。 (2)溫度：溫室栽培植物時，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內(nèi)溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累。 (3)CO2濃度：大田要“正其行，通其風”，多施有機肥；溫室內(nèi)可適當補充CO2，即適當提高CO2濃度可提高農(nóng)作物產(chǎn)量。 [運用—考向?qū)歖 考向1 考查環(huán)境因素影響光合作用的曲線分析 1．(2018德州市二模)科研人員利用溫室栽培作物進行了探究實驗，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}： (1)本實驗的自變量是________________。由實驗結(jié)果可知，該作物光合作用相關(guān)酶活性的最適溫度在__________℃之間。 (2)當CO2濃度低于0.06%時，暗反應中____________的生成速率限制了光合作用速率。 (3)與20 ℃相比，溫度為10 ℃時，增加CO2濃度對提高光合作用速率的效果________(填“顯著”或“不顯著”), 原因是________________________。 [解析] (1)分析曲線圖可知，本實驗的自變量是溫度和CO2濃度。由實驗結(jié)果可知，四種溫度相比，30 ℃比較適宜，因此該作物光合作用相關(guān)酶活性的最適溫度在20～40 ℃之間。 (2)當CO2濃度低于0.06%時，二氧化碳濃度是限制光合速率的主要因素，二氧化碳參與光合作用暗反應中二氧化碳的固定并產(chǎn)生三碳化合物，即暗反應中三碳化合物(或C3)的生成速率限制了光合作用速率。 (3)與20 ℃相比，溫度為10 ℃時，增加CO2濃度對提高光合作用速率的效果不顯著，原因是10 ℃時酶活性低。 [答案] (1)溫度和CO2濃度 20～40 (2)三碳化合物(或C3) (3)不顯著 10 ℃時酶活性低 2．(2018青島市一模)為探究某觀賞植物的A、B兩個品種在干旱條件下生理活動的變化，研究者在溫度適宜的條件下采用控水方法模擬干旱條件進行實驗，結(jié)果如圖。請回答相關(guān)問題： (1)根據(jù)光合作用過程推測，干旱條件下A、B兩品種的光飽和點比正常供水條件下________(填“高”或“低”)，推測理由是_____________________ ________________________________________________________________。 (2)研究發(fā)現(xiàn)，該植物的A、B兩個品種在干旱條件下能引起植物激素的合成發(fā)生變化，進而通過對____________________________進行調(diào)節(jié)，使植物細胞內(nèi)與光合作用相關(guān)蛋白的含量發(fā)生變化，以適應環(huán)境的改變。 (3)據(jù)圖分析，在干旱條件下______________________品種更適于在弱光環(huán)境下生存，做出判斷的依據(jù)是_________________________________________ _______________________________________________________________。 [解析] (1)由于干旱條件下氣孔開度降低(氣孔關(guān)閉)，CO2吸收減少，暗反應減弱，需要光反應提供的[H]和ATP少，因此較弱的光照即可滿足暗反應的需求，因此干旱條件下A、B兩品種的光飽和點比正常供水條件下低。 (2)外界因素會引起包括植物激素在內(nèi)的多種變化，進而對植物基因組的表達進行調(diào)節(jié)。 (3)據(jù)圖分析，B品種光補償點低于A品種，說明該品種在干旱條件下利用弱光的能力更強(4 klx至6 klx B品種凈光合速率較高)，在干旱條件下B品種更適于在弱光環(huán)境下生存。 [答案] (1)低 干旱條件下氣孔開度降低(氣孔關(guān)閉)，CO2吸收減少，暗反應減弱，需要光反應提供的[H]和ATP少，因此較弱的光照即可滿足暗反應的需求 (2)(相關(guān))基因的表達(基因組的表達) (3)B B品種光補償點低于A品種，說明該品種在干旱條件下利用弱光的能力更強(4 klx至6 klx B品種凈光合速率較高) 1．當在P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。 2．當在Q點時，橫坐標所表示的因素不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示中的其他因子的方法。 考向2 考查環(huán)境因素影響光合作用的實驗分析 3．(2018綿陽質(zhì)檢)為了探究不同遮光和溫度處理對水稻光合作用的影響，研究小組將生長發(fā)育狀況一致的A品種水稻均分為6組并置于人工氣室中培養(yǎng)。1組模擬田間環(huán)境(對照組)，另5組分別如下表處理(實驗組)，在維持CO2濃度等條件與對照組相同的條件下培養(yǎng)一段時間。測定各組葉片的凈光合速率結(jié)果如下： 實驗編號 對照組 實驗組一 實驗組二 實驗組三 實驗組四 實驗組五 實驗處理 遮光比例 不遮光 不遮光 遮光30% 遮光30% 遮光50% 遮光50% 溫度℃ 25 30 25 30 25 30 實驗結(jié)果 凈光合速率 /mgCO2 dm－2h－1 11.25 9.12 24.90 21.50 13.51 10.40 (注：A品種水稻光合作用的最適溫度為25 ℃，呼吸作用的最適溫度為35 ℃) 回答下列問題： (1)根據(jù)本實驗結(jié)果，可以推測對水稻光合速率影響較大的環(huán)境因素是____________， 其依據(jù)是_________________________________________。 (2)在實驗中，為使實驗組三的水稻光合強度升高，可考慮的措施是適當提高________(填“光照強度”、“CO2濃度”或“溫度”)。 (3)從細胞代謝角度分析，在遮光比例相同時，溫度由25 ℃升高到30 ℃時凈光合速率降低的原因是________________________。 (4)某小組研究弱光脅迫水稻光合產(chǎn)物向籽粒轉(zhuǎn)運的影響情況，做了如下實驗：在灌漿期，當對照組、實驗組二、實驗組四的水稻葉片分別固定等量 的14CO2后，在24 h內(nèi)對三組水稻的等量葉片和籽粒進行放射性強度檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照組與實驗組二、實驗組四相比，葉片放射性強度低、籽粒放射性強度高。根據(jù)這一結(jié)果能夠得到的初步結(jié)論是_____________________。 [解析] (1)本實驗控制兩個自變量，一個是溫度，另一個是遮光比例即光照強度，判定哪一因素對水稻的光合作用速率影響較大，應比較相同溫度下不同光照強度對水稻光合速率影響的和相同光照強度下不同溫度對光合速率影響的大小。在溫度不變的情況下，改變遮光比例凈光合速率變化比相同光照下改變溫度對水稻的光合速率影響大。 (2)將實驗三組和實驗一組對照，可以看出增強光照強度不能提高光合速率；將實驗三組和實驗二組對照，可以看出提高溫度不能提高光合速率，因此應提高CO2濃度，才能提高光合速率。 (3)因為A品種水稻光合作用的最適溫度為25 ℃，呼吸作用的最適溫度為 35 ℃，在遮光比例相同時，溫度由25 ℃升高到30 ℃時，光合速率(強度)減弱，呼吸速率(強度)增強，因此凈光合速率降低。 (4)對照組、實驗組二、實驗組四的溫度都是25 ℃，對照組不遮光，實驗組二遮光30%，實驗組四遮光50%。三組水稻片分別固定等量的14CO2后，在24 h內(nèi)對三組水稻的等量葉片和籽粒進行放射性強度檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對照組與實驗組二、實驗四相比，葉片放射性強度低、籽粒放射性強度高，說明弱光(遮光)脅迫水稻光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)運減弱。 [答案] (1)光照強度 在溫度不變的情況下，改變遮光比例凈光合速率變化較大 (2)CO2濃度 (3)光合作用速率(強度)減弱，呼吸作用速率(強度)增強 (4)弱光(遮光)脅迫水稻光合產(chǎn)物向籽粒的轉(zhuǎn)運減弱 (2018汕頭市一模)水葫蘆的學名叫鳳眼藍，在我國南方有廣泛分布，是主要的外來入侵種。有人研究水葫蘆的光合作用與水體pH的關(guān)系，實驗結(jié)果如表所示。 pH 黑暗條件下CO2釋放 量[umol/(mgh)] 光照條件下CO2吸收量 [umol/(mgh)] 5.0 40 100 6.0 45 150 7.0 60 200 8.0 50 180 9.0 40 108 10.0 40 35 (1)當水體中pH為5.0時，水葫蘆的呼吸速率是______________umol/(mgh)，光合作用固定CO2的速率為________umol/(mgh)。 (2)實驗條件下，水葫蘆生長的最適pH為________，判斷的依據(jù)是________________________________。 (3)分析表中數(shù)據(jù)可知，當pH改變時，對水葫蘆的____________影響更顯著。若其他條件不變，當pH由9.0增大到10.0時水葫蘆的光補償點最可能____________________(填“左移”、“右移”或“不移動”)。 [解析] (1)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，黑暗條件下CO2釋放量為呼吸作用速率，光照條件下CO2吸收量為凈光合作用速率，則當水體中pH為5.0時，水葫蘆的呼吸速率是40 umol/(mgh)，光合作用固定CO2的速率為40＋100＝140 umol/(mgh)。 (2)由表可知，光照條件下CO2吸收量在pH為7時吸收量最大，水葫蘆光合作用的最適pH值為7.0(7)。 (3)分析表中數(shù)據(jù)可知，當pH改變時，黑暗條件下CO2釋放量變化不大，但光照條件下CO2吸收量變化較大，因此可推測pH對水葫蘆的光合作用影響更顯著。若其他條件不變，當pH由9.0增大到10.0時水葫蘆的呼吸作用速率不變，但是凈光合作用強度減弱，因此可以推導出水葫蘆的光補償點最可能右移。 [答案] (1)40 140 (2)7 光照條件下CO2吸收量在pH為7時吸收量最大 (3)光合作用 右移 考點二| 光合作用與細胞呼吸的關(guān)系及綜合應用 (對應學生用書第62頁) [識記—基礎(chǔ)梳理] 1．光合作用與有氧呼吸的區(qū)別 光合作用 有氧呼吸 物質(zhì)變化 無機物有機物 有機物無機物 能量變化 光能―→穩(wěn)定的化學能(儲能) 穩(wěn)定的化學能―→ATP中活躍的化學能、熱能(放能) 實質(zhì) 合成有機物，儲存能量 分解有機物、釋放能量，供細胞利用 場所 葉綠體 活細胞(主要在線粒體) 條件 只在光下進行 有光、無光都能進行 2．光合作用與有氧呼吸的聯(lián)系 (1)物質(zhì)方面 C：CO2C6H12O6丙酮酸CO2 O：H2OO2H2O H：H2O[H]C6H12O6[H]H2O (2)能量方面 光能ATP中活躍化學能C6H12O6中穩(wěn)定的化學能 3．光合速率和呼吸速率 (1)凈光合速率和總光合速率的關(guān)系：總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。 凡是進行光合作用的植物，同時也在進行著呼吸作用。在不考慮光照強度對呼吸速率影響的情況下，C點時，OA段代表植物呼吸速率，OD段代表植物凈光合速率，OA＋OD表示總光合速率，故總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。圖中B點既不吸收也不釋放二氧化碳，表示總光合速率＝呼吸速率，凈光合速率為_0_。在考題中，常需根據(jù)圖表中的信息找出凈光合速率和呼吸速率，進而推出總光合速率。 (2)凈光合速率和總光合速率的判定方法： ①若為坐標曲線形式，當光照強度為0時，CO2吸收值為0，則為總光合速率，若是負值則為凈光合速率。 ②若所給數(shù)值為有光條件下綠色植物的測定值，則為凈光合速率。 ③有機物積累量為凈光合速率，制造量為總光合速率。 1．判斷正誤 (1)在葉肉細胞中，CO2的固定和產(chǎn)生場所分別是類囊體薄膜和線粒體內(nèi)膜。 () 【提示】 CO2固定的場所是葉綠體基質(zhì)，CO2產(chǎn)生的場所是線粒體基質(zhì)。 (2)CO2的固定過程發(fā)生在葉綠體中，C6H12O6分解成CO2的過程發(fā)生在線粒體中。() 【提示】 C6H12O6分解成丙酮酸的過程發(fā)生在細胞質(zhì)基質(zhì)中，丙酮酸分解成CO2的過程發(fā)生在線粒體中。 (3)光合作用過程中光能轉(zhuǎn)變成化學能，細胞呼吸過程中C6H12O6中的化學能轉(zhuǎn)變成ATP中的化學能。() 【提示】 細胞呼吸過程中C6H12O6中的部分化學能轉(zhuǎn)化成了熱能。 (4)凈光合速率長期為零時會導致幼苗停止生長。(√) (5)適宜光照下，植物吸收CO2的總量等于固定的CO2的總量。() 【提示】 適宜光照下，植物固定的CO2總量等于植物吸收CO2的量與細胞呼吸產(chǎn)生CO2的量之和。 (6)ATP和[H]在葉綠體中隨水的分解而產(chǎn)生，在線粒體中隨水的生成而產(chǎn)生。 () 【提示】 在線粒體中隨水的生成，消耗[H]，產(chǎn)生ATP。 2．據(jù)圖思考 (1)寫出下列物質(zhì)名稱：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH([H])，f：C5，g：CO2，h：C3。 (2)填寫下表生理過程及場所 序號 ① ② ③ ④ ⑤ 生理 過程 光反應 暗反應 有氧呼吸 第一階段 有氧呼吸 第二階段 有氧呼吸 第三階段 場所 葉綠體 類囊體薄膜 葉綠體 基質(zhì) 細胞質(zhì) 基質(zhì) 線粒體 基質(zhì) 線粒體 內(nèi)膜 [理解—深化探究] 1．探究光合作用和有氧呼吸中[H]、ATP來源和去路 比較項目 來源 去路 [H] 光合 作用 光反應中水的光解 作為暗反應階段的還原劑，用于還原C3合成有機物等 有氧 呼吸 第一、二階段產(chǎn)生 用于第三階段與氧氣結(jié)合產(chǎn)生水，同時釋放大量能量 ATP 光合 作用 在光反應階段合成ATP，其合成所需能量來自色素吸收、轉(zhuǎn)換的太陽能 用于暗反應階段C3還原時的能量之需，以穩(wěn)定的化學能形式儲存在有機物中 有氧 呼吸 第一、二、三階段均產(chǎn)生，其中第三階段產(chǎn)生最多，能量來自有機物的分解 作為直接能源用于各項生命活動 2．探究光合作用與細胞呼吸之間的氣體變化 下列為葉肉細胞內(nèi)線粒體與葉綠體之間的氣體變化圖示，據(jù)圖判斷生理過程。 圖①：表示黑暗中，只進行細胞呼吸； 圖②：表示細胞呼吸速率_＞_光合作用速率； 圖③：表示細胞呼吸速率_＝_光合作用速率； 圖④：表示細胞呼吸速率_＜_光合作用速率。 [運用—考向?qū)歖 考向1 綜合考查光合作用和細胞呼吸的過程 1．(2018唐山市一模)下列關(guān)于光合作用和有氧呼吸過程的敘述，錯誤的是 ( ) 【導學號：67110035】 A．光合作用光反應階段的產(chǎn)物可為有氧呼吸第三階段提供原料 B．有氧呼吸第三階段的產(chǎn)物可為光合作用光反應階段提供原料 C．兩者產(chǎn)生氣體的階段都有水參與 D．兩者產(chǎn)生氣體的階段都與生物膜有關(guān) D [光合作用光反應階段的產(chǎn)物——氧氣可為有氧呼吸第三階段提供原料，生成水，釋放大量能量，A正確；有氧呼吸第三階段的產(chǎn)物——水可為光合作用光反應階段提供原料，光解后產(chǎn)生[H]和氧氣，B正確；光合作用水光解后產(chǎn)生氧氣，有氧呼吸第二階段水參與反應產(chǎn)生二氧化碳氣體，C正確；光合作用水光解后產(chǎn)生氧氣發(fā)生在類囊體薄膜上，有氧呼吸第二階段產(chǎn)生二氧化碳氣體發(fā)生在線粒體基質(zhì)中，與生物膜無關(guān)，D錯誤。] 2．(2018濰坊期末統(tǒng)考)如圖表示可在植物細胞內(nèi)發(fā)生的一些生理過程，下列分析錯誤的是( ) A．不同條件下發(fā)生a過程的場所可能不同 B．a(chǎn)、c、d均發(fā)生在生物膜上 C．在光照充足的條件下，a下載提示(請認真閱讀)
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