新教材人教版必修1-第5章-第4節(jié)-第3課時(shí)-光合作用原理-學(xué)案

第3課時(shí)光合作用原理的應(yīng)用課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.理解影響光合作用的環(huán)境因素。2.簡述化能合成作用。1.科學(xué)探究——根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究光合作用的影響因素，會(huì)分析相關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置。2.社會(huì)責(zé)任——能夠根據(jù)光合作用原理指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。知識(shí)導(dǎo)圖新知預(yù)習(xí)·雙基夯實(shí)一、光合作用原理的應(yīng)用1．光合作用強(qiáng)度的概念：植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造__糖類的數(shù)量__。2．光合作用強(qiáng)度的影響因素和衡量指標(biāo)：(1)影響因素：(2)衡量指標(biāo)：①__原料__消耗的數(shù)量。②__產(chǎn)物__生成的數(shù)量。3．探究光照強(qiáng)弱對光合作用強(qiáng)度的影響：取材eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(器材：__打孔器__,目的：制備小圓形葉片30片))↓排氣eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(器材：__注射器__,目的：使__小圓形葉片內(nèi)的氣體__逸出))↓沉水eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(條件：放在__黑暗__處,原因：細(xì)胞間隙充滿了__水__))↓分組：取3只小燒杯，分別倒入20mL富含__二氧化碳__的清水、放入10片小圓形葉片↓光照：分別對這3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行__強(qiáng)、中、弱__三種光照↓觀察并記錄：同一時(shí)間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中__小圓形葉片浮起的數(shù)量__二、化能合成作用1．概念：利用體外環(huán)境中的某些__無機(jī)物__氧化時(shí)所釋放的能量來制造__有機(jī)物__的合成作用。2．實(shí)例：硝化細(xì)菌eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量來源：將__氨氧化成硝酸時(shí)__釋放的能量,反應(yīng)物：__水和二氧化碳__,產(chǎn)物：__糖類__))3．自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物：類型概念代表生物自養(yǎng)生物能將__無機(jī)物__合成為__有機(jī)物__的生物光能自養(yǎng)生物：__綠色植物__化能自養(yǎng)生物：__硝化細(xì)菌__異養(yǎng)生物只能利用環(huán)境中__現(xiàn)成的有機(jī)物__來維持自身生命活動(dòng)的生物人、動(dòng)物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌┃┃活學(xué)巧練__■1．光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中，可以通過調(diào)節(jié)臺(tái)燈與實(shí)驗(yàn)裝置的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。(√)2．探究實(shí)驗(yàn)中，小圓形葉片浮起的原因是葉片進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生了CO2。(×)3．綠色植物和硝化細(xì)菌都為自養(yǎng)生物，都可通過光合作用制造有機(jī)物。(×)4．化能合成作用與光合作用所利用的無機(jī)物原料都是CO2和H2O。(√)5．原核生物都是異養(yǎng)生物。(×)6．自養(yǎng)生物合成有機(jī)物時(shí)只能利用光能。(×)思考：1．在實(shí)驗(yàn)中，葉片下降的原因是什么？葉片上浮的原因是什么？影響葉片上浮的外界因素主要是什么？提示：抽出氣體后，細(xì)胞間隙充滿水，葉片下降。光合作用產(chǎn)生的O2導(dǎo)致葉片上浮。影響葉片上浮的主要外界因素是光照強(qiáng)度，即光照強(qiáng)度影響光合作用強(qiáng)度，進(jìn)而影響葉片上浮。2．本實(shí)驗(yàn)每組小圓形葉片由10片改為3片可以嗎？提示：不可以。葉片太少，不能排除偶然性。3．北方夏季中午時(shí)，光照強(qiáng)度很強(qiáng)，植物的光合作用將如何變化，原因是什么？提示：光合作用將減弱。光照強(qiáng)度過強(qiáng)，溫度升高，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，細(xì)胞CO2供應(yīng)不足，光合作用減弱。4．大棚種植使用有機(jī)肥或放干冰有利于增產(chǎn)，請從影響光合作用的因素分析原因。提示：有機(jī)肥在被微生物分解的時(shí)候會(huì)釋放CO2，放干冰也會(huì)釋放CO2，增加了大棚中的CO2濃度，促進(jìn)光合作用。5．光飽和點(diǎn)后，限制光合速率的內(nèi)部因素主要有哪些？提示：色素含量、酶的數(shù)量、C5的含量等。6．下面是有關(guān)農(nóng)業(yè)種植的諺語“黑夜下雨白天晴，打的糧食沒處盛”。請從光合作用的角度分析這句諺語的含義。提示：夜晚降雨不僅提供水分，還降低溫度，減弱細(xì)胞呼吸消耗，白天晴天，提供良好光照，光合作用強(qiáng)，經(jīng)過一晝夜，有機(jī)物的積累量高。學(xué)霸記憶·素養(yǎng)積累重點(diǎn)呈現(xiàn)1．在一定范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度或CO2濃度的增大，光合速率逐漸增大，但超過一定范圍后，光合速率不再增大。2．提高光合作用強(qiáng)度的兩種措施是：①控制光照強(qiáng)弱和溫度的高低；②適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度。3．能夠以二氧化碳和水為原料合成糖類的生物，屬于自養(yǎng)生物；只能利用環(huán)境中現(xiàn)成有機(jī)物來維持自身生命活動(dòng)的生物，屬于異養(yǎng)生物。4．化能合成作用是指生物利用某些無機(jī)物氧化時(shí)釋放的化學(xué)能合成有機(jī)物的作用。5．硝化細(xì)菌是進(jìn)行化能合成作用的典型生物。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛知識(shí)點(diǎn)探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響1．光合作用強(qiáng)度(1)概念：簡單地說，光合作用強(qiáng)度(又稱光合速率)是指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量，是描述光合作用強(qiáng)弱的指標(biāo)。(2)表示方法eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生有機(jī)物的量,單位時(shí)間內(nèi)光合作用固定CO2的量,單位時(shí)間內(nèi)光合作用產(chǎn)生O2的量))2．探究環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響(1)實(shí)驗(yàn)原理葉片含有空氣，上浮eq\o(→,\s\up7(抽氣))葉片下沉eq\o(→,\s\up7(光合作用),\s\do5(產(chǎn)生O2))充滿細(xì)胞間隙，葉片上浮(2)實(shí)驗(yàn)中沉水葉片的制備①小圓形葉片的制備：用打孔器在生長旺盛的綠葉上打出小圓形葉片。②沉水：用注射器抽出葉片內(nèi)氣體，放入黑暗處盛有清水的燒杯中，小圓形葉片全部沉到水底。黑暗條件的設(shè)計(jì)是為了防止光合作用的進(jìn)行。(3)實(shí)驗(yàn)裝置分析①自變量的設(shè)置：光照強(qiáng)度是自變量，通過調(diào)整臺(tái)燈與試管之間的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。②中間盛水的玻璃柱的作用：吸收燈光的熱量，避免光照對試管內(nèi)水溫產(chǎn)生影響。③因變量是光合作用強(qiáng)度，可通過觀測單位時(shí)間內(nèi)被抽去空氣的小圓形葉片上浮的數(shù)量或者是浮起相同數(shù)量的葉片所用的時(shí)間長短來衡量光合作用的強(qiáng)度。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)在黑暗情況下，植物葉片只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，吸收氧氣，產(chǎn)生的二氧化碳較易溶于水，所以葉片沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如下：(2)在弱光下，此時(shí)的光合速率小于或等于呼吸速率，葉片中仍然沒有足夠的氧氣，葉片仍然沉在水底。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：(3)在中、強(qiáng)光下，光合速率大于呼吸速率，葉片中會(huì)有足夠的氧氣產(chǎn)生，從而充滿了細(xì)胞間隙并釋放到外界一部分，使葉片浮起來。細(xì)胞生理狀態(tài)如圖：知識(shí)貼士本實(shí)驗(yàn)中易產(chǎn)生的兩個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)(1)本實(shí)驗(yàn)中所測的數(shù)值并不代表光合作用的真實(shí)值，而是光合作用的凈產(chǎn)值，即光合作用強(qiáng)度減去呼吸作用強(qiáng)度。(2)葉片浮起之前并不是不進(jìn)行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是釋放的氧氣量較少。┃┃典例剖析__■典例1某實(shí)驗(yàn)小組為探究光照強(qiáng)度對植物光合速率的影響，組裝如下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法正確的是(A)A．碳酸氫鈉溶液濃度、溫度都為無關(guān)變量B．光照強(qiáng)度由0不斷增大的過程中，毛細(xì)管中水滴不斷右移直至不動(dòng)C．當(dāng)毛細(xì)管中水滴不動(dòng)時(shí)，葉肉細(xì)胞中葉綠體所需CO2全部來自同一細(xì)胞的線粒體D．碳酸氫鈉水解產(chǎn)生的CO2需穿過3層磷脂分子才能進(jìn)入葉肉細(xì)胞參與光合作用解析：本實(shí)驗(yàn)的自變量是不同光照強(qiáng)度，碳酸氫鈉溶液濃度、溫度都為無關(guān)變量，A正確；光照強(qiáng)度由0不斷增大的過程中，毛細(xì)管中水滴先左移后右移直至不動(dòng)，B錯(cuò)誤；當(dāng)毛細(xì)管中水滴不動(dòng)時(shí)，葉肉細(xì)胞中葉綠體所需CO2還可以來自其他細(xì)胞的線粒體和外界環(huán)境，C錯(cuò)誤；CO2需穿過3層膜6層磷脂分子層才能進(jìn)入葉肉細(xì)胞參與光合作用，D錯(cuò)誤。┃┃變式訓(xùn)練__■1．某同學(xué)為探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：①摘取外形正常、生長旺盛的綠葉若干，在綠葉上避開大型葉脈用打孔器打出直徑為1cm的小圓形葉片40片。②用適當(dāng)方法使小圓形葉片內(nèi)部的氣體全部逸出，放入黑暗處盛有蒸餾水的燒杯中待用，此時(shí)葉片全部沉在水底。(1)實(shí)驗(yàn)中小圓形葉片下沉的原因是__葉片細(xì)胞間隙充滿了水__。(2)欲研究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響，但實(shí)驗(yàn)室只有一種40W燈泡，可以通過__調(diào)節(jié)光源與實(shí)驗(yàn)裝置間的距離__達(dá)到目的。(3)在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上給予__適宜溫度和CO2濃度__的條件，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。(4)本實(shí)驗(yàn)的檢測指標(biāo)為__相同時(shí)間內(nèi)，小圓形葉片浮起的數(shù)量或全部小圓形葉片上浮所需時(shí)間__。(5)若小圓形葉片取自大葉脈處，則所測得的光合作用強(qiáng)度會(huì)較當(dāng)前值偏__低__。解析：(1)細(xì)胞內(nèi)存在的氣體排出，細(xì)胞間隙中充滿水，因此細(xì)胞會(huì)沉入水底。(2)改變光源的距離，可調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度的大小。(3)探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響，光照強(qiáng)度為自變量，其他條件為無關(guān)變量，應(yīng)保持一致且適宜。(4)相同時(shí)間內(nèi)，葉片浮起來的數(shù)量或全部葉片浮起時(shí)間可以用來判斷光合速率的大小，從而觀察光照強(qiáng)度的影響。(5)葉脈處葉綠體少，光合作用弱。知識(shí)點(diǎn)影響光合作用的環(huán)境因素及在生產(chǎn)中的應(yīng)用1．光照強(qiáng)度：(1)原理：光照強(qiáng)度主要影響光反應(yīng)階段ATP和[H]的產(chǎn)生，進(jìn)而影響暗反應(yīng)階段。(2)曲線(如圖)項(xiàng)目曲線點(diǎn)、段進(jìn)行的生理過程氣體轉(zhuǎn)移情況對應(yīng)的生理狀態(tài)模型A點(diǎn)只進(jìn)行呼吸作用吸收O2、釋放CO2AB段呼吸作用、光合作用同時(shí)進(jìn)行且呼吸速率>光合速率吸收O2、釋放CO2B點(diǎn)呼吸作用、光合作用同時(shí)進(jìn)行且呼吸速率＝光合速率不與外界進(jìn)行氣體交換B點(diǎn)以后呼吸作用、光合作用同時(shí)進(jìn)行且呼吸速率<光合速率吸收CO2、釋放O2(3)應(yīng)用：①欲使植物正常生長，則應(yīng)使光照強(qiáng)度大于B點(diǎn)對應(yīng)的光照強(qiáng)度。②適當(dāng)提高光照強(qiáng)度：如陰雨天適當(dāng)補(bǔ)充光照，及時(shí)對大棚除霜消霧等。③合理密植和間作套種：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)低，因此間作套種農(nóng)作物可以充分利用光照。2．CO2濃度(1)原理：CO2濃度通過影響暗反應(yīng)階段，制約C3的生成進(jìn)而影響光合作用強(qiáng)度。(2)曲線(如圖)關(guān)鍵點(diǎn)ACO2的補(bǔ)償點(diǎn)：光合速率等于呼吸速率時(shí)的CO2濃度A′進(jìn)行光合作用所需的最低CO2濃度B和B′CO2飽和點(diǎn)走勢分析圖1和圖2一定范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨CO2濃度的增大而增大，但當(dāng)CO2達(dá)到一定的濃度時(shí)，光合作用強(qiáng)度不再增強(qiáng)(3)應(yīng)用：①大氣中的CO2濃度處于OA′段時(shí)，植物無法進(jìn)行光合作用。②在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過“正其行，通其風(fēng)”和增施農(nóng)家肥等措施增加CO2濃度，提高光合作用速率。3．溫度(1)原理：通過影響酶活性進(jìn)而影響光合作用。(2)曲線：①AB段：隨著溫度升高，光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)。②B點(diǎn)：光合作用最適溫度。③BC段：隨著溫度升高，光合作用強(qiáng)度減弱。④溫度過高時(shí)，酶失活，光合作用完全停止。(3)應(yīng)用：①適時(shí)播種。②溫室栽培時(shí)白天適當(dāng)提高溫度，夜間適當(dāng)降低溫度。4．水及礦質(zhì)元素對光合作用的影響(1)原理：①N、Mg、Fe等是葉綠素合成的必需元素，若這些元素缺乏，會(huì)影響葉綠素的合成從而影響光合作用。②水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，水還會(huì)影響氣孔的開閉，從而影響CO2進(jìn)入植物體。(2)曲線：(3)應(yīng)用：①合理施肥；②預(yù)防干旱，合理灌溉。5．多因子變量對光合速率的影響(1)曲線分析：P點(diǎn)：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。Q點(diǎn)：橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速率的因子，影響因素主要為各曲線所表示的因子。(2)應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度，進(jìn)一步提高光合速率；當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。知識(shí)貼士關(guān)于環(huán)境因素影響光合速率的兩點(diǎn)提醒(1)溫度改變對光合作用的影響：當(dāng)溫度改變時(shí)，不管是光反應(yīng)還是暗反應(yīng)都會(huì)受影響，但主要是影響暗反應(yīng)，因?yàn)閰⑴c暗反應(yīng)的酶的種類和數(shù)量都比參與光反應(yīng)的多。(2)CO2濃度對光合作用的影響：CO2濃度很低時(shí)，光合作用不能進(jìn)行，但CO2濃度過高時(shí)，會(huì)抑制植物的細(xì)胞呼吸，進(jìn)而影響光合作用。┃┃典例剖析__■典例2在下圖曲線圖中，有M、N、O、P、Q五個(gè)點(diǎn)，對它們含義的敘述中正確的是(C)①M(fèi)點(diǎn)時(shí)，植物既進(jìn)行光合作用，也進(jìn)行呼吸作用，且光合作用強(qiáng)度弱于呼吸作用強(qiáng)度②N點(diǎn)時(shí)，植物體只進(jìn)行呼吸作用；O點(diǎn)時(shí)，植物體的光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度③Q點(diǎn)時(shí)，光照強(qiáng)度不再是限制光合速率的因子，CO2濃度是限制光合速率的主要因素④P點(diǎn)前，限制光合速率的主要因素是光照強(qiáng)度A．①② B．①③C．③④ D．②④解析：M點(diǎn)，只進(jìn)行呼吸作用；N點(diǎn)，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度；O點(diǎn)，植物既進(jìn)行光合作用也進(jìn)行呼吸作用，且光合作用強(qiáng)度弱于呼吸作用強(qiáng)度；Q點(diǎn)，CO2濃度是光合作用的限制因素，光照強(qiáng)度不是；P點(diǎn)前，限制光合作用的因素是光照強(qiáng)度。┃┃變式訓(xùn)練__■2．(2019·湖北省十堰市高一)下列有關(guān)植物光合作用的應(yīng)用的敘述錯(cuò)誤的是(C)A．雨天的大棚中適當(dāng)增加人工光照有助于提高光合作用強(qiáng)度B．冬季晴天的中午在大棚中適當(dāng)增加CO2的供應(yīng)有助于提高光合作用強(qiáng)度C．夏季雨天的農(nóng)田，升高溫度有助于提高光合作用強(qiáng)度D．立秋后的農(nóng)田，適當(dāng)施用農(nóng)家肥有助于提高光合作用強(qiáng)度解析：陰雨天，光照強(qiáng)度減弱，限制了光合作用強(qiáng)度，大棚中適當(dāng)增加人工光照有助于提高光合作用強(qiáng)度，A正確；冬季晴天的中午大棚中由于密閉不通風(fēng)，導(dǎo)致CO2濃度較低，影響了植物的光合作用，此時(shí)適當(dāng)增加CO2的供應(yīng)有助于提高光合作用強(qiáng)度，B正確；夏季雨天由于光照強(qiáng)度較弱，此時(shí)限制光合作用的主要因素是光照強(qiáng)度，因此升高溫度也不能提高光合作用強(qiáng)度，反而溫度高了呼吸作用增強(qiáng)，會(huì)增加有機(jī)物的消耗，C錯(cuò)誤；立秋后的農(nóng)田，適當(dāng)使用農(nóng)家肥，經(jīng)過微生物的分解作用可以為農(nóng)作物提供CO2，有助于提高光合作用強(qiáng)度，D正確。知識(shí)點(diǎn)光合作用與有氧呼吸的區(qū)別和聯(lián)系1．光合作用與有氧呼吸的區(qū)別項(xiàng)目光合作用有氧呼吸物質(zhì)變化無機(jī)物→有機(jī)物有機(jī)物→無機(jī)物能量變化光能→化學(xué)能(儲(chǔ)能)化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能、熱能(放能)實(shí)質(zhì)合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量分解有機(jī)物，釋放能量，供細(xì)胞利用場所葉綠體活細(xì)胞(主要在線粒體)條件只在光下進(jìn)行有光、無光條件下都能進(jìn)行2.[H]和ATP的來源、去路的比較比較項(xiàng)目主要來源主要去路[H]光合作用光反應(yīng)中水的光解作為暗反應(yīng)階段的還原劑，用于還原C3合成有機(jī)物有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生用于第三階段還原O2產(chǎn)生水，同時(shí)釋放大量能量ATP光合作用在光反應(yīng)階段合成ATP，其合成所需能量來自色素吸收、轉(zhuǎn)化的太陽能供應(yīng)暗反應(yīng)階段C3還原時(shí)的能量之需，以穩(wěn)定的化學(xué)能形式儲(chǔ)存在有機(jī)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(jī)物的分解作為供能物質(zhì)直接用于各項(xiàng)生命活動(dòng)3.光合作用與細(xì)胞呼吸的聯(lián)系(1)物質(zhì)方面：①C：CO2eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅰ))C3H4O3eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅱ))CO2②O2：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))O2eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅲ))H2O③H：H2Oeq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))[H]eq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅰ、Ⅱ))[H]eq\o(→,\s\up7(呼吸Ⅲ))H2O(2)能量方面：光能eq\o(→,\s\up7(光反應(yīng)))ATPeq\o(→,\s\up7(暗反應(yīng)))(CH2O)eq\o(→,\s\up7(細(xì)胞呼吸))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(熱能,ATP))4．凈光合速率和真正光合速率：(1)凈光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示(可用下圖中OD段表示)。(2)真正光合速率：常用一定時(shí)間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量或有機(jī)物產(chǎn)生量(或制造量)表示(可用下圖中AD段表示)。(3)光合速率與呼吸速率的關(guān)系：①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點(diǎn))。②綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。由該關(guān)系式可用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下；a．光合作用產(chǎn)生O2量＝O2釋放量＋細(xì)胞呼吸消耗O2量。b．光合作用固定CO2量＝CO2吸收量＋細(xì)胞呼吸釋放CO2量。c．光合作用葡萄糖產(chǎn)生量＝葡萄糖積累量(增重部分)＋細(xì)胞呼吸消耗葡萄糖量。5．以凈光合速率的大小來判斷植物能否正常生長(自然狀態(tài)下，以一天24h為單位)(1)凈光合速率大于0時(shí)，植物因積累有機(jī)物而正常生長。(2)凈光合速率等于0時(shí)，植物因沒有有機(jī)物積累而不能生長。(3)凈光合速率小于0時(shí)，植物因有機(jī)物減少而不能生長，且長時(shí)間處于此種狀態(tài)下植物將死亡。警示：植物進(jìn)行光合作用的同時(shí)，一定進(jìn)行細(xì)胞呼吸，但在進(jìn)行細(xì)胞呼吸時(shí)不一定進(jìn)行光合作用，因?yàn)楣夂献饔弥挥性谟泄鈼l件下才能進(jìn)行，而細(xì)胞呼吸只要是活細(xì)胞就會(huì)進(jìn)行。┃┃典例剖析__■典例3光合作用強(qiáng)度可以用多種指標(biāo)表示，以下不適合的是(A)A．植物體鮮重增加量 B．植物體干重增加量C．O2釋放量 D．CO2吸收量解析：在植物的鮮重中，水分占有的比例最大，而光合作用強(qiáng)度是以合成有機(jī)物的多少作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的，因此不宜用植物鮮重作為指標(biāo)。其他各項(xiàng)都能反映出有機(jī)物的變化情況，可以作為衡量指標(biāo)。┃┃變式訓(xùn)練__■3．如圖表示某植物在不同光照強(qiáng)度下，單位時(shí)間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的相對變化。對植物生理過程分析正確的是(D)A．光照強(qiáng)度為a時(shí)，光合作用強(qiáng)度不為零B．光照強(qiáng)度為b時(shí)，光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等C．光照強(qiáng)度為c時(shí)，光合作用強(qiáng)度是呼吸作用強(qiáng)度的兩倍D．光照強(qiáng)度為d時(shí)，光合作用從環(huán)境中吸收2個(gè)單位的CO2解析：光照強(qiáng)度為a時(shí)，沒有氧氣產(chǎn)生(不是釋放)，光合作用強(qiáng)度為0；光照強(qiáng)度為b時(shí)，CO2釋放量等于O2產(chǎn)生總量，即呼吸作用CO2產(chǎn)生總量大于光合作用氧氣產(chǎn)生總量，光合作用小于呼吸作用強(qiáng)度；光照強(qiáng)度為c時(shí)，沒有CO2釋放，且O2產(chǎn)生總量與a點(diǎn)時(shí)的CO2的釋放量相等，所以光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度，不是兩倍關(guān)系；光照強(qiáng)度為d時(shí)，O2產(chǎn)生量8個(gè)單位，超過了細(xì)胞呼吸的6個(gè)單位，光合作用除了消耗呼吸產(chǎn)生的CO2，還要從環(huán)境中吸收2個(gè)單位的CO2。指點(diǎn)迷津·撥云見日一、光合作用、細(xì)胞呼吸曲線中關(guān)鍵點(diǎn)的移動(dòng)CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的移動(dòng)方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B是曲線與橫軸的交點(diǎn)，CO2(或光)飽和點(diǎn)C則是最大光合速率對應(yīng)的CO2濃度(或光照強(qiáng)度)，位于橫軸上。(1)呼吸速率增加，其他條件不變時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)右移，反之左移；CO2(或光)飽和點(diǎn)C應(yīng)左移，反之右移；D點(diǎn)應(yīng)左下移，反之右上移。(2)呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)右移，反之左移；CO2(或光)飽和點(diǎn)C應(yīng)左移，反之右移。D點(diǎn)應(yīng)左下移，反之右上移。(3)與陽生植物相比，陰生植物CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都應(yīng)向左移動(dòng)。典例4如圖甲表示A、B兩種植物光合速率隨光照強(qiáng)度改變的變化曲線，圖乙表示將A植物放在適宜溫度、不同濃度CO2環(huán)境條件下，A植物光合速率受光照強(qiáng)度影響的變化曲線。請分析回答：(1)在較長時(shí)間連續(xù)陰雨的環(huán)境中，生長受到顯著影響的植物是__A__。(2)圖甲中的“a”點(diǎn)表示__植物的呼吸速率__。如果以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)A植物幼苗，則b點(diǎn)的移動(dòng)方向是__右移__。(3)如丙圖所示中與甲圖c點(diǎn)相符合的是__D__(填序號)。(4)e點(diǎn)與d點(diǎn)相比較，e點(diǎn)時(shí)葉肉細(xì)胞中C3的含量__低__；f點(diǎn)之后，限制A植物光合速率的主要因素為__CO2濃度__。(5)當(dāng)光照強(qiáng)度為g時(shí)，比較植物A、B的有機(jī)物積累速率Ma、Mb的大小和有機(jī)物合成速率Na、Nb的大小，結(jié)果應(yīng)分別為Ma__＝__Mb、Na__>__Nb。解析：(1)據(jù)圖甲可知，A植物的光補(bǔ)償點(diǎn)b較高，為陽生植物，在較長時(shí)間連續(xù)陰雨的環(huán)境中，生長會(huì)受到顯著影響。(2)圖甲中“a”點(diǎn)時(shí)沒有光照，此時(shí)二氧化碳的釋放速率表示呼吸速率。以缺鎂的完全營養(yǎng)液培養(yǎng)A植物幼苗，由于鎂參與葉綠素的合成，A植物葉綠素合成減少，需要較強(qiáng)的光照才能達(dá)到光補(bǔ)償點(diǎn)，b點(diǎn)應(yīng)向右移動(dòng)。(3)甲圖c點(diǎn)時(shí)光合作用大于呼吸作用，葉綠體光合作用利用的二氧化碳來自外界和線粒體的釋放，如丙圖D所示。(4)e點(diǎn)與d點(diǎn)相比較，e點(diǎn)時(shí)光照強(qiáng)度較大，光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP和[H]較多，葉肉細(xì)胞中C3還原過程加快，含量降低；圖乙是適宜溫度下光合速率曲線，f點(diǎn)之后，提高二氧化碳濃度，可提高光合速率，即限制A植物光合速率的主要因素為CO2濃度。(5)圖甲中曲線代表凈光合速率，當(dāng)光照強(qiáng)度為g時(shí)，A、B植物凈光合速率相等，有機(jī)物積累速率Ma＝Mb，有機(jī)物合成速率代表實(shí)際光合速率，由于A植物的呼吸速率較大，故Na>Nb。二、光合速率的測定(1)裝置中溶液的作用在測細(xì)胞呼吸速率時(shí)，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在測凈光合速率時(shí)NaHCO3溶液可提供CO2，能保證容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)測定原理①甲裝置：在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。②乙裝置：在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時(shí)間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。(3)測定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的距離，計(jì)算凈光合速率。③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算得到真正光合速率。(4)物理誤差的校正為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正。典例5下圖是某生物興趣小組探究不同條件下光合作用和呼吸作用過程中氣體產(chǎn)生情況的實(shí)驗(yàn)示意圖，裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶內(nèi)的CO2濃度在恒定水平。下列幾種實(shí)驗(yàn)結(jié)果(給予相同的環(huán)境條件)，可能出現(xiàn)的是(ACD)A．甲、乙裝置水滴都左移B．甲、乙裝置水滴都右移C．甲裝置水滴不動(dòng)，乙裝置水滴左移D．甲裝置水滴右移，乙裝置水滴左移解析：根據(jù)題意可知，裝置中的NaHCO3溶液可維持瓶內(nèi)的CO2濃度在恒定水平，故甲裝置內(nèi)的氣壓變化是由O2含量變化引起的，較強(qiáng)光照條件下(光合強(qiáng)度大于呼吸強(qiáng)度)甲裝置內(nèi)水滴右移，黑暗或較弱光照條件下(光合強(qiáng)度小于呼吸強(qiáng)度)甲裝置內(nèi)水滴左移，適宜光照條件下(光合強(qiáng)度等于呼吸強(qiáng)度)甲裝置內(nèi)水滴不動(dòng)；乙裝置內(nèi)青蛙只進(jìn)行細(xì)胞呼吸不進(jìn)行光合作用，故乙裝置內(nèi)水滴只會(huì)左移。解疑答惑練習(xí)與應(yīng)用?P106一、概念檢測1．(1)√提示：在光反應(yīng)階段，葉綠體利用所吸收的光能，將水分解為[H]和氧，其中氧以分子形式釋放出去。(2)×提示：光反應(yīng)必須在有光的條件下進(jìn)行，暗反應(yīng)有光、無光均可。(3)×提示：影響光反應(yīng)的因素也會(huì)影響暗反應(yīng)。2．D提示：CO2參與暗反應(yīng)，與C5結(jié)合形成C3，在ATP、NADPH和有關(guān)酶的作用下形成糖類。3．O2NADPHATPADP＋PiNADP＋C3C5二、拓展應(yīng)用1．(1)光照強(qiáng)度不斷增強(qiáng)(2)此時(shí)溫度很高，蒸騰作用很強(qiáng)，氣孔大量關(guān)閉，CO2吸