第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第4節(jié) 光合作用與能量轉(zhuǎn)化 第3課時 光合作用原理的應(yīng)用-2024-2025學(xué)年高一生物必修一（人教版）教學(xué)課件

第3課時光合作用原理的應(yīng)用1.概述不同環(huán)境因素對光合作用的影響。2.理解總光合速率、凈光合速率的測量及表示方法。3.嘗試?yán)霉夂献饔玫脑?解釋生產(chǎn)生活中與光合作用相關(guān)的問題,用所學(xué)知識指導(dǎo)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收。「學(xué)習(xí)目標(biāo)」預(yù)習(xí)案·自主學(xué)習(xí)一、光合作用強度1.概念植物在

內(nèi)通過光合作用制造

的數(shù)量。2.表示方法單位時間糖類糖類CO2O2二、探究光照強度對光合作用強度的影響1.實驗原理(1)抽去圓形小葉片中的氣體后,葉片在水中

,光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生

,充滿細(xì)胞間隙,葉片又會

。(2)光合作用越強,單位時間內(nèi)圓形小葉片上浮的數(shù)量越

。下沉氧氣上浮多2.步驟3.結(jié)果及結(jié)論多三、影響光合作用強度的內(nèi)因和外因1.內(nèi)因色素的含量、

。2.外因

、

、

、水分、礦質(zhì)元素等。不斷增強酶的活性光照強度CO2濃度溫度[正誤判斷](1)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過高,引起氣孔部分關(guān)閉,CO2吸收減少,而不是環(huán)境中CO2濃度過低。(2)生長于較弱光照條件下的植物,當(dāng)提高CO2濃度時,其光合速率并未隨之增加,主要限制因素是光照強度。(

)×√(3)延長光照時間能提高光合作用的強度。(

)提示:延長光照時間能提高光合作用產(chǎn)物的量,但不能提高光合作用的強度。(4)與夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照時間短。(

)提示:與夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是溫度低。(5)溫度只影響暗反應(yīng)過程,因為只有暗反應(yīng)需要酶的催化。(

)提示:溫度既影響光反應(yīng)過程也影響暗反應(yīng)過程?！痢痢撂骄堪浮せ犹骄刻骄恳还庹諒姸葘夂献饔脧姸鹊挠绊憽竼栴}情境」如圖是探究光照強度對光合作用強度影響的實驗裝置,請分析實驗裝置,回答下列問題。(1)本實驗的自變量是什么?如何控制?提示:光照強度。通過調(diào)節(jié)光源與實驗裝置的距離來控制。(2)本實驗的因變量是什么?檢測指標(biāo)是什么?提示:光合作用強度。相同時間內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量。(3)該實驗的實驗結(jié)果是什么?請分析圓形小葉片上浮的原因。提示:在不同光照強度下,單位時間內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量不同。在中、高光照強度下,光合作用強度大于細(xì)胞呼吸強度,葉肉細(xì)胞中有氧氣釋放出來,從而充滿了細(xì)胞間隙,使葉片浮起來。歸納總結(jié)1.水中圓形小葉片在強、中、弱不同光照條件下,呈現(xiàn)上浮、沉水的原因分析(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,所以葉片沉到水底。葉肉細(xì)胞氣體交換圖如圖:(2)在弱光下,光合作用強度小于或等于細(xì)胞呼吸強度,葉片中仍然沒有足夠的氧氣,葉片仍然沉到水底。葉肉細(xì)胞氣體交換圖如圖:(3)在中、強光下,葉片上浮的原因及葉肉細(xì)胞氣體交換圖。在中、強光下,光合作用強度大于細(xì)胞呼吸強度,葉肉細(xì)胞有氧氣放出,因此葉片上浮。2.光照強度對光合作用強度的影響(1)圖中CO2吸收量表示綠色植物的光合作用從外界吸收CO2的量;CO2釋放量表示自身呼吸作用釋放到外界的CO2的量。(2)各個點或段代表的意義。A:光照強度為0,植物不進(jìn)行光合作用,此時CO2的釋放量可表示細(xì)胞呼吸速率。B:光補償點,呼吸作用釋放到外界的CO2量為0,光合作用從外界吸收的CO2量也為0,此時光合作用強度等于呼吸作用強度。C:此時光合作用強度達(dá)到最大值即光飽和點。A→B:呼吸作用強度大于光合作用強度。B→C′:光合作用強度大于呼吸作用強度。(3)C′點前后限制光合作用的主要因素。C′點之前:光照強度。C′點之后:主要是溫度和CO2濃度等。(4)應(yīng)用:溫室生產(chǎn)中,適當(dāng)增強光照強度,可以提高光合速率,使作物增產(chǎn)。1.將生長旺盛的葉片剪成同樣大的小塊,抽去葉內(nèi)氣體,分別等量放入四支試管內(nèi),再按如圖條件進(jìn)行實驗,一段時間后,小塊最先浮起的是(

)「即時應(yīng)用」A

B

C

D√解析:煮沸過的河水中大部分氧氣等氣體被除盡,不利于葉片的光合作用;0℃不利于生物進(jìn)行光合作用和呼吸作用,且不光照植物葉片不進(jìn)行光合作用,不產(chǎn)生氧氣,葉片小塊不能浮起;25℃時,溫度適宜,在光照條件下,植物進(jìn)行光合作用,產(chǎn)生氧氣,葉片最先浮起;沒有光照,不能進(jìn)行光合作用,不產(chǎn)生氧氣,葉片小塊不能浮起。2.已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸最適溫度分別為25℃和30℃,如圖表示該植物處于25℃環(huán)境中植物光合作用強度隨光照強度變化的坐標(biāo)圖。下列敘述中不正確的是(

)A.a點葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體B.b點該植物葉肉細(xì)胞的光合作用強度與細(xì)胞呼吸強度相等C.當(dāng)植物缺鎂時,葉綠素減少,b點將向右移D.將溫度提高到30℃時,a點上移,b點右移,d點上移√解析:a點時植物只進(jìn)行呼吸作用,所以葉肉細(xì)胞產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器只有線粒體;b點時植物光合作用強度等于呼吸作用強度,但植物中含有一些細(xì)胞只能進(jìn)行呼吸作用,故在b點時,對葉肉細(xì)胞而言,其光合作用強度應(yīng)大于細(xì)胞呼吸強度;b點植物光合作用強度=呼吸作用強度,當(dāng)植物缺鎂時,葉綠素合成不足,光合作用降低,呼吸作用不受影響,所以需要增大光照強度使光合速率增大,才能使光合作用強度等于呼吸作用強度,所以b點將向右移;溫度從25℃提高到30℃后,光合作用強度減弱,呼吸作用強度加強,而圖中a點代表呼吸作用強度,所以a點上移,b點呼吸作用強度等于光合作用強度,現(xiàn)呼吸作用強度加強,光合作用強度減弱,所以b點右移,d點表示最大光合作用強度,現(xiàn)光合作用強度減弱,所以d點上移。方法技巧光合作用與細(xì)胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點”移動(1)細(xì)胞呼吸對應(yīng)點(A點)的移動:細(xì)胞呼吸增強,A點下移;細(xì)胞呼吸減弱,A點上移。(2)補償點(B點)的移動。①細(xì)胞呼吸速率增加,其他條件不變時,CO2(或光)補償點應(yīng)右移,反之左移。②細(xì)胞呼吸速率基本不變,相關(guān)條件的改變使光合速率下降時,CO2(或光)補償點應(yīng)右移,反之左移。(3)飽和點(C點)和D點的移動:相關(guān)條件的改變(如增大光照強度或增大CO2濃度)使光合速率增加時,C點右移,D點上移的同時右移;反之,移動方向相反。探究二其他因素對光合作用的影響「問題情境」1.如圖為不同CO2濃度對光合速率的影響曲線。(1)根據(jù)題圖信息推測CO2濃度對光合作用強度的影響是什么?提示:在一定范圍內(nèi),植物光合作用強度隨CO2濃度的增加而增強;但達(dá)到一定濃度時,再增加CO2濃度,光合作用強度也不再增強。(2)CO2濃度為A時,對應(yīng)縱坐標(biāo)的CO2表現(xiàn)為既不吸收也不釋放的原因是什么?提示:A點時,細(xì)胞進(jìn)行光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用釋放的CO2量。(3)若在B點后適當(dāng)增加光照強度,曲線會怎樣變化?提示:B點后CO2充足,適當(dāng)增加光照強度,光合作用強度會增大,曲線會在原曲線上方。2.溫度對光合作用強度的影響。(4)AB段光合速率不斷增大的原因是什么?提示:隨著溫度升高,酶的活性增強,光合速率增大。(5)BC段光合速率不斷減小的原因是什么?提示:溫度過高,酶的活性下降,光合速率減小。歸納總結(jié)1.CO2濃度對光合作用強度的影響及應(yīng)用(1)原理:CO2濃度通過影響暗反應(yīng)階段,影響C3的生成。(2)曲線分析。圖甲中A點表示光合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率時的CO2濃度,即CO2補償點,而圖乙中的A′點表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度;兩圖中的B點和B′點都表示CO2飽和點,兩圖都表示在一定范圍內(nèi),光合作用速率隨CO2濃度增加而增大。(3)生產(chǎn)應(yīng)用。①栽種農(nóng)作物時要“正其行,通其風(fēng)”,多施有機肥。②溫室內(nèi)可通過放干冰,使用CO2生成器,施用農(nóng)家肥,與豬舍、雞舍連通等方法適當(dāng)提高CO2濃度。2.溫度對光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理:溫度通過影響光合酶的活性影響光合作用強度。(2)曲線分析。光合作用強度和細(xì)胞呼吸強度都受溫度的影響,但呼吸作用相關(guān)酶的最適溫度較高。(3)生產(chǎn)應(yīng)用:溫室栽培植物時,白天調(diào)到光合作用最適溫度,以提高光合作用強度;晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度,以降低細(xì)胞呼吸強度,保證植物有機物的積累。3.水對光合作用的影響及應(yīng)用(1)原理: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),如植物缺水將導(dǎo)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(jìn)入植物體內(nèi)。(2)曲線分析。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曲線上E點處光合作用強度暫時降低,是因為溫度較高,植物部分氣孔關(guān)閉,影響了CO2的供應(yīng)。(3)生產(chǎn)應(yīng)用:預(yù)防干旱,合理灌溉。3.如圖表示不同CO2濃度下,某植物CO2吸收速率隨光照強度變化的曲線,下列敘述錯誤的是(

)A.圖中影響光合速率的因素有光照強度和CO2濃度B.“a→b”條件改變后,短時間內(nèi)葉綠體中C5含量升高C.“b→c”條件改變后,短時間內(nèi)葉綠體中C3/C5的值升高D.該植物在光照強度為a的光照下不能正常生長「即時應(yīng)用」√解析:圖中光照強度和CO2濃度均對光合速率有影響;“a→b”條件改變后,即光照強度增強后,光反應(yīng)增強,NADPH和ATP增多,C3的還原加快,C5來源增加,但消耗不變,短時間內(nèi)葉綠體中C5含量升高;“b→c”條件改變后,即CO2濃度降低,導(dǎo)致暗反應(yīng)中的CO2固定過程減弱而短時間內(nèi)C3的還原過程速度不變,所以導(dǎo)致短時間內(nèi)C3含量減少而C5含量增加,C3/C5的值降低;該植物在光照強度為a的光照下不能積累有機物,所以不能正常生長。4.關(guān)于生物學(xué)原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用,下列敘述錯誤的是(

)A.“正其行,通其風(fēng)”能為植物提供更多的CO2,提高光合作用效率B.“露田,曬田”,促進(jìn)根細(xì)胞有氧呼吸,有利于吸收無機鹽C.“一次施肥不能太多”,避免土壤溶液濃度過高而引起燒苗現(xiàn)象D.“干燥無氧儲藏水果”,能減弱水果細(xì)胞呼吸,延長保質(zhì)期√解析:CO2是光合作用暗反應(yīng)的必需原料,“正其行,通其風(fēng)”能為植物提供更多的CO2,能提高光合作用效率;“露田,曬田”,促進(jìn)根細(xì)胞有氧呼吸,有氧呼吸是細(xì)胞能量供應(yīng)的主要來源,提高能量供應(yīng)有利于吸收無機鹽;“一次施肥不能太多”,施肥太多會導(dǎo)致土壤溶液濃度過高,導(dǎo)致根部細(xì)胞失水過多引起燒苗現(xiàn)象;水果儲藏應(yīng)在零上低溫、低氧且適宜濕度條件下,既可以減弱細(xì)胞呼吸也可以維持水果中的水分,延長儲藏時間。探究三光合速率的測定及表示方法「問題情境」研究人員利用如圖所示的裝置測定植物光合速率與呼吸速率,思考回答下列問題。(1)NaOH溶液和NaHCO3溶液有什么作用?提示:在測細(xì)胞呼吸速率時,NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在測光合速率時,NaHCO3溶液可提供CO2,保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)如何排除物理因素(氣壓、溫度等)造成的實驗誤差?提示:設(shè)置對照實驗,即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實驗,根據(jù)紅色液滴的移動距離對原實驗結(jié)果進(jìn)行校正。(3)如何測定凈光合速率和呼吸速率?提示:①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時間,記錄紅色液滴向左移動的距離,可計算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光照條件下一定時間,記錄紅色液滴向右移動的距離,可計算凈光合速率。(4)怎樣求出真光合速率,請寫出光合速率的計算公式。提示:真光合速率=凈光合速率+呼吸速率。歸納總結(jié)真光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系真光合速率=凈光合速率+呼吸速率。用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下:(1)光合作用產(chǎn)生的O2量=實測的O2釋放量+細(xì)胞呼吸消耗的O2量。(2)光合作用固定的CO2量=實測的CO2吸收量+細(xì)胞呼吸釋放的CO2量。(3)光合作用產(chǎn)生的葡萄糖量=葡萄糖的積累量(增重部分)+細(xì)胞呼吸消耗的葡萄糖量。5.如圖,利用裝置甲,在相同條件下分別將綠色植物E、F的葉片制成大小相同的葉圓片,抽出空氣,進(jìn)行光合作用速率測定。圖乙是利用裝置甲測得的數(shù)據(jù)繪制成的坐標(biāo)圖。下列敘述正確的是(

)A.從圖乙可看出,F植物適合在較強光照下生長B.光照強度為1klx時,對裝置甲中放置植物E的葉圓片進(jìn)行測定時,著色液不移動C.光照強度為3klx時,E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生氧氣的速率相等D.光照強度為6klx時,裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短「即時應(yīng)用」√解析:F植物葉圓片的光補償點和光飽和點都比較低,適合在較弱光照下生長;光照強度為1klx時,E植物葉圓片的呼吸速率大于光合速率,裝置甲中E植物葉圓片會吸收裝置中的氧氣,使著色液左移;光照強度為3klx時,E、F兩種植物葉圓片的凈光合速率相等,但E植物葉圓片的呼吸作用強度大于F植物葉圓片,故光照強度為3klx時,E、F兩種植物的葉圓片產(chǎn)生氧氣的速率不相等;光照強度為6klx時,E植物葉圓片凈光合速率大于F植物葉圓片的凈光合速率,故此光照強度下,E植物葉圓片釋放的氧氣多,裝置甲中E植物葉圓片比F植物葉圓片浮到液面所需時間短。6.將某綠色植物放在特定的實驗裝置中,研究溫度對光合作用與細(xì)胞呼吸的影響(其余的實驗條件都適宜),實驗以CO2的吸收量與釋放量為指標(biāo)。實驗結(jié)果如下表所示:溫度/℃5101520253035光照下CO2吸收量/(mg/h)1.001.752.503.253.753.503.00黑暗下CO2釋放量/(mg/h)0.500.751.001.502.253.003.50下列對該表數(shù)據(jù)的分析正確的是(

)A.根據(jù)表格中的信息可知,溫度既影響細(xì)胞呼吸也影響光合作用B.本實驗的自變量是溫度,因變量是CO2的吸收量和釋放量C.在給出的7個溫度中,最適合植物生長的是35℃D.同一個葉肉細(xì)胞中,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2被光合作用所利用要通過4層磷脂分子層√解析:黑暗下CO2的釋放量表示的是呼吸速率,光照下CO2吸收量+黑暗下CO2釋放量表示真光合速率,根據(jù)表格中的信息可知,溫度改變后,呼吸速率和光合速率都改變,說明溫度既影響細(xì)胞呼吸也影響光合作用;本實驗的自變量是溫度,因變量是光合作用和細(xì)胞呼吸強度,觀測的指標(biāo)是CO2的吸收量和釋放量;光照下吸收CO2數(shù)值表示凈光合作用速率,在給出的7個溫度中,25℃時凈光合作用速率最大,最適合植物的生長;同一個葉肉細(xì)胞中,細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2被光合作用所利用要通過線粒體的兩層膜和葉綠體的兩層膜,共4層膜,8層磷脂分子層。課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖金句必備1.光照強度:直接影響光反應(yīng)速率,光反應(yīng)產(chǎn)物NADPH與ATP的數(shù)量多少會影響暗反應(yīng)速率,這是影響光合作用最主要的因素。2.溫度:影響光合作用過程,特別是暗反應(yīng)中酶的催化效率,從而影響光合作用強度。3.CO2濃度:CO2是暗反應(yīng)的原料,CO2的濃度高低直接影響暗反應(yīng)速率。4.無機營養(yǎng):例如Mg是葉綠素的組成成分,N是光合酶的組成成分,P是ATP分子的組成成分。5.水分:水是光合作用的原料之一,缺少時可使光合作用強度下降。隨堂檢測1.下列關(guān)于光合作用的原理及其應(yīng)用的敘述,正確的是(

)A.農(nóng)田保持良好的通風(fēng)可以增大光合作用面積B.使用有機肥不僅可以改善土壤肥力,還可以為作物提供CO2C.適當(dāng)提高大棚夜間溫度可以提高作物有機物積累量D.合理灌溉和施肥可以提高光合速率降低呼吸速率√12341234解析:農(nóng)田保持良好的通風(fēng)可以增大農(nóng)田中的CO2濃度;使用有機肥可以改善土壤肥力,同時微生物可以將有機肥中的有機物分解產(chǎn)生CO2,為作物提供CO2;提高大棚夜間溫度,是增大了夜間的呼吸作用消耗,會降低作物有機物的積累量;合理灌溉主要為作物提供水,合理施肥是為作物提供無機鹽,水既參與光合作用,也參與呼吸作用,部分無機鹽也是參與構(gòu)成酶等生物大分子的重要元素,所以,合理灌溉和施肥既可以提高光合速率,也可以提高呼吸速率。2.已知某植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃,如圖表示30℃時光合作用與光照強度的關(guān)系。若溫度降到25℃(原光照強度和二氧化碳濃度不變),理論上圖中相應(yīng)點a、b、d的移動方向分別是(

)A.下移、右移、上移 B.下移、左移、下移C.上移、左移、上移 D.上移、右移、上移√2341解析:植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25℃和30℃,題圖表示30℃時光合作用與光照強度的關(guān)系,當(dāng)溫度從30℃降到25℃時,細(xì)胞呼吸強度降低,a點上移;b點光合作用強度等于細(xì)胞呼吸強度,在25℃時細(xì)胞呼吸強度降低,光合作用強度升高,在除光照強度外其他條件不變的情況下,要使光合作用強度仍然與細(xì)胞呼吸強度相等,需降低光照強度,即b點左移;光合作用強度增強,所以光飽和點時吸收的CO2增多d點上移。23413.將小球藻放在密封玻璃瓶內(nèi),實驗在保持適宜溫度的暗室中進(jìn)行,第5min時給予光照,第20min時補充NaHCO3,實驗結(jié)果如圖。下列敘述錯誤的是(

)A.0～5min,由于小球藻有氧呼吸導(dǎo)致氧氣減少B.7min左右,小球藻開始向玻璃瓶中釋放氧氣C.15min左右,CO2是光合作用的主要限制因素D.20～30min,O2量上升的原因是NaHCO3分解使CO2濃度增加√34123412解析:分析題圖可知,在0～5min,小球藻不進(jìn)行光合作用,只進(jìn)行呼吸作用,吸收氧氣,使得裝置中氧氣減少;在第5min時給予光照,植物開始進(jìn)行光合作用,從第5min開始,玻璃瓶中氧氣含量增加,故小球藻開始向玻璃瓶中釋放氧氣的時間為第5min;CO2是光合作用的原料,小球藻進(jìn)行光合作用使容器內(nèi)的CO2濃度逐漸降低,限制了其光合作用強度;第20min,補充NaHCO3,可以為植物光合作用提供CO2,使得O2含量進(jìn)一步上升。4.為探究CO2濃度對植物光合速率的影響,研究人員以大豆、水稻、棉花作為實驗材料,分別進(jìn)行三種不同實驗處理,甲組提供大氣CO2濃度(375μmol·mol-1),乙組提供CO2濃度為倍增環(huán)境(750μmol·mol-1),丙組先在CO2濃度倍增的環(huán)境中培養(yǎng)60d,測定前一周恢復(fù)為大氣CO2濃度,其他條件適宜。選擇晴天上午測定各組的光合速率,結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。12341234解析:(1)該實驗的自變量是CO2濃度和作物種類,影響該實驗光合速率的環(huán)境因素還有溫度、光照強度、水、礦質(zhì)元素等。CO2濃度和作物種類(1)該實驗的自變量是

。除CO2濃度外,還有

(寫出兩種)等也是影響該實驗光合速率的環(huán)境因素。

溫度、光照強度、水、礦質(zhì)元素等(2)CO2濃度主要影響光合作用的

階段,該過程發(fā)生在葉綠體

中。CO2濃度適當(dāng)增大時,作物吸收的光能也增多,原因是

。

1234解析:(2)CO2濃度主要通過影響光合作用的暗反應(yīng)階段,來影響光合速率,暗反應(yīng)階段發(fā)生的場所在葉綠體的基質(zhì)中。當(dāng)CO2濃度增大時,C3合成量增多,C3還原所需的NADPH和ATP也增多,促使作物光能吸收增多。暗反應(yīng)基質(zhì)CO2濃度增大,C3合成量增多,C3還原所需的NADPH和ATP也增多,促使光能吸收增多(3)丙組光合速率比甲組低,原因可能是作物長期處于高濃度CO2環(huán)境,降低了RuBP羧化酶(固定CO2的酶)的活性?，F(xiàn)有研究人員利用大豆RuBP羧化酶、NaHCO3溶液(適宜條件下可提供一定濃度的CO2)、蒸餾水、一定濃度的C5溶液,欲探究大豆RuBP羧化酶最適宜的CO2濃度范圍,請完善下列實驗設(shè)計思路。配制

的NaHCO3溶液,在不同NaHCO3溶液中,先加入

,一段時間后各組再分別加入

,幾分鐘后檢測各組溶液中C3的含量,

即為大豆RuBP羧化酶最適宜的CO2濃度范圍。1234一系列濃度梯度(等量的)大豆RuBP羧化酶(等量的)一定濃度的C5溶液C3含量最多一組的相鄰的兩組NaHCO3溶液濃度1234解析:(3)探究大豆RuBP羧化酶最適宜的CO2濃度范圍時,設(shè)置多個實驗組,需配制一系列濃度梯度的NaHCO3溶液,在不同濃度的NaHCO3溶液中,先加入等量的大豆RuBP羧化酶,一段時間后向各組再分別加入等量的一定濃度的C5溶液,幾分鐘后檢測各組溶液中C3的含量,C3含量最多一組的相鄰的兩組NaHCO3溶液濃度即為大豆RuBP羧化酶最適宜的CO2濃度范圍。(4)CO2濃度倍增時光合速率并未倍增,此時限制光合速率增加的內(nèi)部因素可能是

(寫出一種即可)。從該研究結(jié)果可推測,大氣CO2濃度增加后,作物光合速率雖然提高了,但產(chǎn)量可能會降低,從凈光合速率(凈光合速率是指總光合速率與呼吸速率的差值)角度分析,原因可能是溫室效應(yīng)會

。1234色素含量有限、酶的數(shù)量有限、酶活性不夠高、NADPH和ATP供應(yīng)限制等使大氣溫度上升,導(dǎo)致呼吸速率增大的幅度大于光合速率增大的幅度1234解析:(4)如果CO2濃度倍增時光合速率并未倍增,此時限制光合速率增加的內(nèi)部因素可能是色素含量有限、酶的數(shù)量有限、酶活性不夠高、NADPH和ATP供應(yīng)限制等;如果大氣CO2濃度增加后,作物光合速率雖然提高了,但產(chǎn)量可能會降低,結(jié)合凈光合速率是總光合速率與呼吸速率的差值可知,可能是溫室效應(yīng)會使大氣溫度上升,從而導(dǎo)致呼吸速率增大的幅度大于光合速率增大的幅度。微課3光合作用與呼吸作用的關(guān)系【知識方法】1.光合作用和有氧呼吸的區(qū)別項目光合作用有氧呼吸代謝類型合成作用(或同化作用)分解作用(或異化作用)物質(zhì)變化無機物

有機物有機物

無機物能量變化光能→化學(xué)能(儲能)化學(xué)能→ATP、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(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、無光都能進(jìn)行2.物質(zhì)方面的聯(lián)系3.能量方面的聯(lián)系1.如圖表示氫元素的轉(zhuǎn)移途徑,其中①②表示植物葉肉細(xì)胞光合作用的有關(guān)途徑。③④表示細(xì)胞呼吸過程中的有關(guān)途徑。下列敘述中正確的是(

)A.途徑①產(chǎn)生的NADPH和途徑③產(chǎn)生的[H]是同種物質(zhì)B.途徑①③均在生物膜上進(jìn)行,途徑②④均在基質(zhì)中進(jìn)行C.途徑①②③④都發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化D.光合作用的原料H2O中的氧原子可以依次經(jīng)過途徑①②③④轉(zhuǎn)移到細(xì)胞呼吸的產(chǎn)物H2O中√【突破訓(xùn)練】解析:途徑①表示光反應(yīng)階段,產(chǎn)生的NADPH是還原型輔酶Ⅱ;途徑③表示有氧呼吸第一、第二階段,產(chǎn)生的[H]是還原型輔酶Ⅰ。途徑①表示光反應(yīng)階段,發(fā)生場所是類囊體薄膜上;途徑②表示暗反應(yīng)階段,發(fā)生場所是葉綠體基質(zhì);途徑③表示有氧呼吸第一、第二階段,發(fā)生場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì);途徑④是有氧呼吸第三階段,發(fā)生場所是線粒體內(nèi)膜。途徑①②表示光合作用,光能轉(zhuǎn)化成ATP和NADPH中的化學(xué)能,ATP和NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成有機物中的化學(xué)能;途徑③④表示有氧呼吸,有機物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能和ATP中的化學(xué)能。光合作用的原料H2O分解產(chǎn)生的氧以氧氣形式釋放出去,可進(jìn)入線粒體參與途徑④有氧呼吸第三階段生成水,沒有經(jīng)過途徑②③。2.綠色植物生命活動過程中能量的供應(yīng)和利用離不開物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。在細(xì)胞呼吸過程中存在NAD+轉(zhuǎn)化成NADH(還原型輔酶Ⅰ)的過程,光合作用過程中存在NADP+轉(zhuǎn)化成NADPH(還原型輔酶Ⅱ)的過程。下列有關(guān)描述不正確的是(

)A.在葡萄糖氧化分解過程中NADH只在線粒體中形成B.在葡萄糖氧化分解過程中NADH用于還原氧氣生成水C.在光合作用過程中NADPH只在葉綠體的類囊體上形成D.在光合作用過程中NADPH可用作還原劑,生成糖類等有機物√解析:葡萄糖的分解產(chǎn)生NADH發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì),丙酮酸分解產(chǎn)生NADH發(fā)生在線粒體基質(zhì);有氧呼吸的第三階段是前兩個階段產(chǎn)生的NADH與氧氣結(jié)合形成水;光合作用在類囊體薄膜上進(jìn)行光反應(yīng),光反應(yīng)水光解產(chǎn)生NADPH和ATP;光合作用的暗反應(yīng)中NADPH可用作還原C3,生成糖類等有機物。3.如圖是葉肉細(xì)胞在不同光照強度下葉綠體與線粒體的代謝簡圖,下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.若細(xì)胞①處于黑暗環(huán)境中,則該細(xì)胞單位時間釋放的CO2量即為呼吸速率B.若細(xì)胞②沒有與外界發(fā)生O2和CO2的交換,可判斷此時細(xì)胞光合速率等于呼吸速率C.若細(xì)胞③處在較強光照條件下,則細(xì)胞光合作用所利用的CO2量為N1與N2的和D.分析細(xì)胞④可得出,此時的光照強度較弱且N1小于m2√解析:根據(jù)題圖分析,細(xì)胞①處于黑暗環(huán)境中,細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用,因此可以測定該細(xì)胞的呼吸速率,即單位時間釋放的CO2量或O2的吸收量;細(xì)胞②中葉綠體產(chǎn)生的O2全部被線粒體所利用,線粒體產(chǎn)生的CO2全部被葉綠體利用,此時該細(xì)胞中光合作用速率等于呼吸作用速率;細(xì)胞③光合作用強度大于呼吸作用強度,光合作用所需的CO2