2021版高考生物一轮复习 第3单元 细胞的能量供应和利用 第3讲 光合作用（Ⅱ）学案 苏教版必修1

1第3讲光合作用(Ⅱ)影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)1.通过光合作用合成有机物，储存能量（生命观念）2.通过曲线图分析光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用的影响；模型与建模：建立光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用影响的数学模型（科学思维）3.探究环境因素对光合作用的影响（科学探究）4.光合作用的原理在生产中的应用（社会责任）影响光合作用速率的环境因素及应用1．光照强度：单位叶面积上所接受的可见光能量。2．光合速率：单位时间单位叶面积上的CO2固定量。3．影响光合作用强度的因素(1)光照强度①关系曲线A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸；AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度；B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)；BD段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随着光照强度的增大而加强)。②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。(2)CO2浓度①关系曲线2图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B′点都表示CO2饱和点。②应用a．大田要“正其行，通其风”，多施有机肥。b．温室内可通过放干冰、使用CO2生成器、施用农家肥与猪舍鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。(3)温度①曲线分析光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响，但光合作用相关酶对温度反应更为敏感。②应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸强度，保证植物有机物的积累。(4)水①原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。②曲线分析图1图2图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，气孔部分关闭，影响了CO2的供应。③应用：合理灌溉，预防干旱。(5)矿质元素3①原理：矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。②曲线分析在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降。1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。(√)2．延长光照时间能提高光合作用强度。(×)[提示]延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。3．植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。(×)[提示]植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。4．停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。(√)5．夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。(×)[提示]出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，CO2吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。1．三大单因子环境因素对光合作用的影响(1)光照强度(如图1)①原理：主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。②分析P点后的限制因素：外因：温度、CO2浓度等内因：色素的含量、酶的数量和活性等(2)CO2的浓度(如图2)4①原理：影响暗反应阶段C3的生成。②分析P点后的限制因素：外因：温度、光照强度等内因：酶的数量和活性等(3)温度：通过影响酶的活性而影响光合作用(如图3)。2．多因子环境因素对光合作用的影响(1)曲线分析①OP段：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。②PQ段：曲线变化受横坐标所表示的因子与坐标曲线中另一因子的共同控制，如A图受光照强度与温度的共同影响。③Q点之后的线段：横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，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浓度以提高光合速率。1．光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。(2)补偿点(B点)的移动①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右5移，反之左移。(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。2．在温室大棚生产中，施用农家肥能够提高作物的产量，原理是什么？[提示]农家肥中的有机物被微生物分解能够产生无机盐和CO2，为大棚作物的生长补充CO2和无机盐，提高大棚作物的产量。3．在农业生产上，农作物的种植密度过大时，农作物的产量反而会降低，原因是什么？[提示]农作物的种植密度过大时，会造成作物下部的叶片通风和透光度低；下部的叶片因光照强度和CO2浓度低，光合速率降低，而作物种植密度大又造成整体上作物的细胞呼吸强度的增大，因此作物的净光合速率降低。4．若植物长期处于光照强度为光补偿点(植物的光合强度和呼吸强度达到相等时的光照强度值)的自然环境中，植物能否正常生长？原因是什么？[提示]不能。因为光照强度为光补偿点时，植物在白天没有有机物的积累，而且植物在夜间又进行细胞呼吸消耗有机物，植物体内的有机物减少，因此植物将不能正常生长。5．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？[提示]光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和[H]少。光补偿点升高，因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大。6．研究小组将生长状况相似的菠菜幼苗均分为A、B两组进行实验探究，A组培养在完全培养液中，B组培养在缺Mg2＋的培养液中，其他条件相同且适宜。一段时间后，持续提供14C标记的14CO2进行光合作用，然后检测并比较14C标记的有机化合物的量。(1)该实验的目的是什么？(2)B组14C标记的(14CH2O)的量比A组低，原因是什么？[提示](1)探究Mg2＋对植物光合作用的影响(2)缺少Mg2＋不利于叶绿素的合成，光反应产生的[H]和ATP不足，C3的还原减少，形成的(CH2O)减少。7．研究表明，钙(CaCl2)与脱落酸(ABA)都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，请简要写出证明该观点的实验设计思路。[提示]在干旱条件下分别用清水、CaCl2、ABA及CaCl2和ABA的混合物分别处理棉花，测量并比较四种情况下的净光合速率大小。考查环境因素影响光合作用的坐标曲线分析1．(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。6回答下列问题：(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________(填“O2”或“CO2”)不足。[解析](1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。[答案](1)甲(2)甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO22．在适宜光照下，测定植物甲、乙在不同CO2浓度下的光合速率，结果如图所示。回答问题。7(1)CO2浓度为q时，限制植物甲、乙光合作用的环境因素分别是__________________；若曲线是在光合作用的适宜温度下所测，现提高环境温度，q点将向__________移动。(2)若将植物甲、乙同时种植在同一个透明的密闭环境中，在适宜光照下，一段时间后，植物____________可能无法正常生长，原因是____________________________________________。(3)CO2浓度为r时，植物甲的总光合速率________(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的总光合速率；当CO2浓度为q时，植物乙与植物甲固定的CO2量的差值为__________。[解析](1)据图可知，CO2浓度为q时，限制植物甲光合作用的环境因素是CO2浓度，限制植物乙光合作用的环境因素是温度，若图中曲线是在光合作用的适宜温度下测得，提高环境温度，植物甲的光合速率会下降，只有在更高的CO2浓度下，植物甲的光合速率才能与呼吸速率相等，q点将右移。(2)若将植物甲、乙同时种植在同一个透明的密闭环境中，适宜光照下，一段时间后，植物的净光合速率大于0，随着时间的延长，环境中CO2浓度不断下降，在低CO2浓度下，植物甲的净光合速率可能小于0，无法正常生长。(3)当CO2浓度为0时，纵坐标所示数值表示呼吸速率，当CO2浓度大于0时，纵坐标所示数值表示净光合速率，而净光合速率＝总光合速率－呼吸速率。据此分析可知，当CO2浓度为r时，植物甲、植物乙的净光合速率均等于b，但植物甲的呼吸速率(d)大于植物乙的呼吸速率(c)，所以植物甲的总光合速率大于植物乙的总光合速率。当CO2浓度为q时，植物甲的净光合速率为0，植物乙的净光合速率为b，此时植物乙与植物甲固定的CO2量(总光合速率)的差值＝b＋c－d。[答案](1)CO2浓度、温度右(2)甲在光照、密闭的环境中，植物的净光合速率大于0，随着时间的延长，环境中CO2浓度不断下降，在低CO2浓度下，植物甲的净光合速率可能小于0，无法正常生长(3)大于b＋c－d考查环境因素影响光合作用的实验分析3．(2018·湖南师大附中第二次月考)甲图中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩；其中B已死亡，气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变)；初始时指针指向正中零的位置。乙图为不断改变灯泡距水面的距离，间隔相同时间记录到指针偏转变化情况。下列相关描述，正确的是()A．d点时指针向右偏转8B．该实验的自变量为光照强度，c点植物O2释放速率最大C．f点与a、b、c、d点的指针偏转方向相同，但数值较小D．若改在无CO2缓冲液情况下进行实验，b点时指针偏转格数加大A[在适宜的光照条件下(如图中的a、b、c、d点)，植物进行光合作用释放出的氧气大于呼吸作用消耗的氧气，使A植物所在的气球的体积增大，指针向右偏转，A正确；该实验的目的是探