【高中生物】光合作用與能量轉(zhuǎn)化（第3課時(shí)） 2023-2024學(xué)年高一生物上學(xué)期人教版2019必修1

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用必修一分子與細(xì)胞新葉伸向和煦的陽光，蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們?yōu)樯娑@取能量，能量在細(xì)胞里流轉(zhuǎn)激蕩！光合作用與能量轉(zhuǎn)化第三課時(shí)

光合作用原理的應(yīng)用第5章第4節(jié)目錄

一、新課導(dǎo)入二、任務(wù)探究

三、課堂練習(xí)

溫故知新新課導(dǎo)入2、光合作用強(qiáng)度的表示方法固定CO2的量制造或產(chǎn)生有機(jī)物（糖類）量產(chǎn)生O2的量單位時(shí)間內(nèi)光合作用一、光合作用原理的應(yīng)用【任務(wù)一】1.閱讀課本105頁第一段，明確什么是光合作用的強(qiáng)度？光合作用強(qiáng)度的表示方法是什么？1、光合作用的強(qiáng)度簡(jiǎn)單地說，就是指植物在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用制造糖類的數(shù)量。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)單位時(shí)間小圓形葉片浮起的數(shù)量的多少，探究光照強(qiáng)度與光合作用強(qiáng)度的關(guān)系。

葉片含有空氣上浮抽氣葉片下沉葉片上浮光合作用產(chǎn)生O2O2充滿細(xì)胞間隙材料用具打孔器、5WLED臺(tái)燈、米尺、燒杯、綠葉等。【任務(wù)一】2.閱讀課本105頁探究實(shí)踐“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”，明確本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。一、光合作用原理的應(yīng)用方法步驟0.6cm的打孔器打孔打出圓形小葉片30片黑暗保存葉片葉片置于注射器內(nèi)抽出葉片的氣體葉片均分為3組一、光合作用原理的應(yīng)用方法步驟1.取3只小燒杯，分別倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液），向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片；2.分別對(duì)這3個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行強(qiáng)、中、弱三種光照。強(qiáng)光中等光弱光注：LED燈作為光源（冷光源，排除溫度干擾），分別用不同光照強(qiáng)度（調(diào)節(jié)光源與燒杯的距離）去照射葉片。葉片均分為3組一、光合作用原理的應(yīng)用方法步驟3.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?；蛏细∠嗤瑪?shù)量的小圓形葉片各實(shí)驗(yàn)裝置所用時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)論在一定光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用隨著光照強(qiáng)度的增加而增強(qiáng)。一、光合作用原理的應(yīng)用CO2濃度水分光光質(zhì)光照強(qiáng)度光照時(shí)間光照面積酶色素溫度礦質(zhì)元素氣孔開閉情況一、光合作用原理的應(yīng)用【任務(wù)一】3.結(jié)合光合作用總反應(yīng)式和課本105頁第二段，試著說出影響光合作用的因素有哪些？對(duì)每種影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析。1.光照強(qiáng)度呼吸速率用CO2增加量；O2減少量；有機(jī)物的減少量表示。凈光合速率（表觀光合速率）用O2釋放量；CO2吸收量；有機(jī)物積累量；有機(jī)物增加量表示。真正光合速率（實(shí)際光合速率）用CO2固定（消耗）量；O2產(chǎn)生量；有機(jī)物產(chǎn)生（制造）量表示。注：AC段限制光合速率的因素是光照強(qiáng)度；C點(diǎn)之后限制光合速率的因素是CO2濃度或者酶的活性等。真正（總）光合速率=呼吸速率+凈光合速率一、光合作用原理的應(yīng)用CO2O2A點(diǎn)：（黑暗時(shí)）只進(jìn)行呼吸作用O2CO2AB段：光合速率<呼吸速率B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)，光合速率=

呼吸速率BC段：光合速率＞呼吸速率O2CO2C點(diǎn)時(shí)達(dá)到了光飽和點(diǎn)（光合作用達(dá)到最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的最低光照），受限于CO2濃度等因素。1.光照強(qiáng)度一、光合作用原理的應(yīng)用光質(zhì)對(duì)光合作用速率的影響：白光

>紅光>藍(lán)紫光>綠光應(yīng)用：①適當(dāng)增加光照強(qiáng)度；②不同植物采取不同光照；③套種間作，合理密植；④輪作；

⑤溫室大棚使用無色透明玻璃。陽生植物和陰生植物光合作用曲線圖1.光照強(qiáng)度一、光合作用原理的應(yīng)用從圖中可以看出，限制光合作用的因素有

。溫度過高，為減少蒸騰作用，氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率下降，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。時(shí)間光合作用強(qiáng)度BC段：光照強(qiáng)度不斷減弱。AB段：光照強(qiáng)度不斷增大。DE段：【典型曲線分析---拓展應(yīng)用1】光照強(qiáng)度、CO2濃度、水等提出提高光合作用強(qiáng)度的合理措施

。增加光照強(qiáng)度、合理密植、合理灌溉一、光合作用原理的應(yīng)用1.AD段玻璃罩內(nèi)CO2濃度增加的原因是____________________；2.DH段玻璃罩內(nèi)CO2濃度下降的原因是____________________；3.HI段玻璃罩內(nèi)CO2濃度增加的原因是_____________________；4.光合速率等于呼吸速率的點(diǎn)是_______；5.經(jīng)過一晝夜的時(shí)間，該植物是否生長(zhǎng)？____。判斷的依據(jù)是_______________________________________________________________________。光合速率＜呼吸速率光合速率＜呼吸速率光合速率＞呼吸速率D、H是I和A點(diǎn)相比，玻璃罩內(nèi)CO2濃度減少，減少的CO2轉(zhuǎn)化成有機(jī)物積累在植物體內(nèi)如圖是密閉玻璃罩內(nèi)的植物一天中光合速率的變化曲線圖。【典型曲線分析---拓展應(yīng)用2】一、光合作用原理的應(yīng)用光照下CO2的吸收量黑暗中CO2的釋放量曲線c：凈光合速率曲線d：呼吸速率E點(diǎn)：凈光合速率等于呼吸速率；總光合速率是凈光合速率的2倍。曲線a、b的差值：凈光合作用強(qiáng)度光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度D點(diǎn)：凈光合作用強(qiáng)度為0【典型曲線分析---拓展應(yīng)用3】一、光合作用原理的應(yīng)用C點(diǎn)：CO2補(bǔ)償點(diǎn)（表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率

時(shí)的CO2濃度）；D點(diǎn)：CO2飽和點(diǎn)（兩組都表示在一定范圍內(nèi)CO2濃度達(dá)到該點(diǎn)后，光合作用強(qiáng)度不再隨CO2濃度增加而增加），此時(shí)受限于光照強(qiáng)度等。應(yīng)用：①多施有機(jī)肥或農(nóng)家肥；②溫室栽培植物時(shí)還可使用CO2發(fā)生器等；③大田中還要注意通風(fēng)透氣。B點(diǎn)

：進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度；ABCD0吸收CO2釋放CO2CO2濃度2.CO2濃度一、光合作用原理的應(yīng)用最適溫度下植物光合作用最大，植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間。溫度過高時(shí)植物氣孔關(guān)閉或酶活性降低，光合速率會(huì)減弱。應(yīng)用：①適時(shí)播種；

②溫室中，白天適當(dāng)提高溫度,晚上適當(dāng)降溫；

③植物“午休”現(xiàn)象。3.溫度一、光合作用原理的應(yīng)用N：光合酶及ATP的重要組分；P：類囊體膜和ATP的重要組分；K：促進(jìn)光合產(chǎn)物向貯藏器官運(yùn)輸；Mg：葉綠素的重要組分。水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會(huì)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。4.水分和礦質(zhì)元素一、光合作用原理的應(yīng)用能夠利用體外環(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。例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌。2NH3+3O2

2HNO2+2H2O+能量硝化細(xì)菌2HNO2+O2

2HNO3+能量硝化細(xì)菌6CO2+12H2O

C6H12O6+6O2+6H2O能量二、化能合成作用【任務(wù)二】1.閱讀課本106頁第一段，明確說出化能合成作用的概念。光合作用化能合成作用本質(zhì)區(qū)別能量代表生物【任務(wù)二】2.結(jié)合學(xué)習(xí)的光合作用和化能合成作用的知識(shí)，比較兩者之間的異同，完成下表。都能將CO2和H2O等無機(jī)物合成有機(jī)物光能氧化無機(jī)物綠色植物硝化細(xì)菌等微生物二、化能合成作用自養(yǎng)生物異養(yǎng)生物如人、動(dòng)物、真菌及大多數(shù)的細(xì)菌。光能自養(yǎng)生物（如綠色植物、藍(lán)細(xì)菌）。化能自養(yǎng)生物（如硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌）。以光為能源，以CO2和H2O（無機(jī)物）為原料合成糖類（有機(jī)物），糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。（可以利用無機(jī)物制造有機(jī)物）只能利用環(huán)境中現(xiàn)成的有機(jī)物來維持自身的生命活動(dòng)。二、化能合成作用【任務(wù)二】3.結(jié)合之前學(xué)習(xí)的關(guān)于自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物的知識(shí)，對(duì)這兩種生物進(jìn)行詳細(xì)分析。新陳代謝類型同化類型光能自養(yǎng)6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體（光合作用）化能自養(yǎng)（化能合成作用）NH3HNO2+能量HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）能量硝化細(xì)菌自養(yǎng)型異養(yǎng)型寄生、腐生、捕食課堂練習(xí)1.(2023·安徽省·單元測(cè)試)為探究某植物生長(zhǎng)的最佳光強(qiáng)度，設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)，正確的是（）A.光合作用產(chǎn)生O2的速率可以用單位時(shí)間內(nèi)裝置中液滴移動(dòng)距離來表示B.給予黑暗條件，圖中液滴移動(dòng)距離即為細(xì)胞呼吸消耗的O2量C.為使測(cè)得的O2變化量更精確，該裝置燒杯中應(yīng)盛放CO2緩沖液，還應(yīng)增加對(duì)照裝置，換死亡的同種植物幼苗替代裝置中的植物幼苗D.為了探究光強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，調(diào)節(jié)白熾燈的光強(qiáng)度，只有在達(dá)到全日照光強(qiáng)時(shí)液滴向右移動(dòng)量才最大課堂練習(xí)【解析】本題的知識(shí)點(diǎn)是光合作用與呼吸作用之間的關(guān)系，影響光合作用與呼吸作用的因素，對(duì)于相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解并把握知識(shí)點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系是解題的關(guān)鍵，分析題圖獲取有效信息，并利用有效信息結(jié)合所學(xué)知識(shí)綜合解決問題的能力是本題考查的重點(diǎn)?！窘獯稹緼.光合作用釋放O2的速率可以用單位時(shí)間內(nèi)裝置中液滴移動(dòng)距離來表示，A錯(cuò)誤；B.如果用此裝置測(cè)定植物的呼吸速率，則燒杯中應(yīng)放入氫氧化鈉溶液，吸收細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳，并對(duì)植物進(jìn)行遮光處理，此時(shí)液滴移動(dòng)的距離是有氧呼吸消耗氧的體積，B錯(cuò)誤；C.若測(cè)量指標(biāo)為裝置中O2含量的變化，則氧氣為自變量，二氧化碳為無關(guān)變量，所以裝置中的小燒杯中的蒸餾水應(yīng)該換成二氧化碳緩沖液或碳酸氫鈉溶液，以保證單一變量是氧氣濃度，該條件下可測(cè)定植物的凈光合速率，該實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置對(duì)照試驗(yàn)，具體為該裝置的容器和小燒杯中應(yīng)分別放入死的植物幼苗和二氧化碳緩沖液，C正確；D.調(diào)節(jié)白熾燈的光強(qiáng)，可以探究光強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響，當(dāng)一定光照強(qiáng)度下，光合作用強(qiáng)度-呼吸作用強(qiáng)度最大時(shí)，液滴向右移動(dòng)量即最大，不一定是達(dá)到全日照光強(qiáng)時(shí)液滴向右移動(dòng)量才最大，D錯(cuò)誤。故選C。課堂練習(xí)2.(2023·廣東省·單元測(cè)試)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(shí)，單位時(shí)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。有關(guān)說法正確的是（）A.圖甲中，光照強(qiáng)度為b時(shí)，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(shí)，單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收2個(gè)單位的CO2C.圖乙中，當(dāng)光照強(qiáng)度為X時(shí)，細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的場(chǎng)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)度課堂練習(xí)【解析】本題考查了影響光合作用的環(huán)境因素、呼吸作用和光合作用之間的關(guān)系以及原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的區(qū)別等知識(shí)，意在考查考生的析圖能力、識(shí)記能力和理解判斷能力，難度適中。本題考生要明確甲圖中O2為產(chǎn)生總量，即表示總光合作用量，因此要求與乙曲線中區(qū)分開；特別是兩個(gè)b點(diǎn)；考生要識(shí)記原核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，原核細(xì)胞沒有細(xì)胞核，細(xì)胞器中只有核糖體?！窘獯稹糠治鰣D解：從圖甲可知，光照強(qiáng)度為a時(shí)無氧氣產(chǎn)生，說明此時(shí)只進(jìn)行呼吸作用，無光合作用，二氧化碳釋放量為6個(gè)單位，表示呼吸作用強(qiáng)度；當(dāng)光照強(qiáng)度為b時(shí)，二氧化碳釋放量和氧氣產(chǎn)生總量相等，此時(shí)進(jìn)行光合作用也進(jìn)行呼吸作用，而呼吸作用大于光合作用；當(dāng)光照強(qiáng)度為c時(shí)，無二氧化碳的釋放，氧氣產(chǎn)生量為6個(gè)單位，說明此時(shí)光合作用等于呼吸作用；則d點(diǎn)時(shí)，光合作用大于呼吸作用。而圖乙中，a點(diǎn)只進(jìn)行呼吸作用，b點(diǎn)時(shí)光合作用等于呼吸作用，b點(diǎn)之后光合作用大于呼吸作用。A.圖甲中：光照強(qiáng)度為a時(shí)，O2產(chǎn)生總量為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，據(jù)此可知，呼吸強(qiáng)度為6；光照強(qiáng)度為b時(shí)，CO2釋放量大于0，說明光合作用速率小于呼吸作用速率，A錯(cuò)誤；B.光照強(qiáng)度為d時(shí)，O2產(chǎn)生總量為8，則光合作用總吸收二氧化碳為8，因而單位時(shí)間內(nèi)細(xì)胞從周圍吸收8-6=2個(gè)單位的CO2，B正確；C.圖乙中所示生物為藍(lán)藻，藍(lán)藻不含線粒體和葉綠體，C錯(cuò)誤；D.限制c點(diǎn)光合作用速率的因素是溫度、CO2濃度等，而限制a、b點(diǎn)光合作用速率的因素主要是光照強(qiáng)度，D錯(cuò)誤。課堂練習(xí)3.(2023·廣東省·單元測(cè)試)將某綠色植物放在特定的實(shí)驗(yàn)裝置中，研究溫度對(duì)光合作用與呼吸作用的影響（其余條件適宜且相同），以CO2的吸收與釋放量為指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下表所示