专题二 层级Ⅲ 强化真应用•落脚实践解决问题（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考生物二轮复习专题增分方略（新教材Ⅱ 河北专用）

价值引领 活动目标 (1)通过对植物工厂的认知，明确植物工厂的研究意义，强化“作物增产和粮食安全意识”。 (2)了解人工光合系统的构建和人工合成淀粉的途径，关注我国生物科技进展，强化创新意识和社会担当。 (1)运用“物质与能量观”“结构和功能观”分析植物工厂的生产原理和过程，深入理解光合作用及细胞呼吸的原理和应用。 (2)理解人工光合系统和人工合成淀粉的原理，掌握与光合作用相关的物质的转化流程，深化“物质与能量观”。 目录 活动项目(一) 解密植物工厂，掌握“光合和呼吸原理”的时代应用 活动项目(二) 通过人工光合系统与人工合成淀粉，深化“物质与能量观” “细胞代谢”类主观题增分指导 活动项目(一)　解密植物工厂，掌握“光合和呼吸原理”的时代应用 情境素材　植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用计算机、电子传感系统、农业设施对植物生长发育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生长发育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。 1．营养供给 植物工厂采用循环流动的营养液来满足植物的生长，营养液提供了植物生长所需的各种元素。植物工厂的营养液配制、灭菌、输送、回收都有专门的设施装置、电子仪器来完成，可实现营养液定量、自动供应，可实时监控营养液浓度、成分、酸碱度变化，通过自动补液，使营养液的流动速度和各种指标都保持在植物需要的适宜水平，始终为植物创造最优的营养液环境，以保证植物的优势生长。 2．光照管理 根据光能的利用方式可分为三种类型，即太阳光利用型植物工厂、全人工光利用型植物工厂、太阳光和人工光并用的综合型植物工厂。其中，全人工光利用型植物工厂又称为密闭式植物工厂。光环境的精准调控主要包含光谱、光照强度和光周期3个方面，即所谓的“光配方”。 3．研究意义 植物工厂被认为是21世纪解决粮食安全、人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航天工程、月球和其他星球探索过程中实现食物自给的重要手段。 [问题探究] 1．植物工厂用营养液培植生菜过程中，需定时向营养液通入空气，目的是________________________________________。除通气外，还需更换营养液，其主要原因是_______________________ __________________________________________________________。 提示：增加营养液中的溶氧量，促进根部细胞进行有氧呼吸 根细胞通过呼吸作用产生二氧化碳溶于水形成碳酸，导致营养液pH下降；植物根系吸收了营养液中的营养元素，导致营养液成分发生改变 2．植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植作物，选用红蓝光的依据是_________________________________________________ __________________。 提示：植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光 3．在夏季晴朗的午后，农作物往往出现“午休”现象，请说明产生这种现象的原因。 提示：在午后这样一个高温、低湿条件下，温度升高导致蒸腾作用加强、叶片水分散失过多、脱落酸含量增加，共同引起部分气孔关闭，CO2吸收减少；同时，由于光照强度增强，出现光抑制现象，部分植物光呼吸作用增强，在多种因素共同作用下光合速率下降，出现“午休”现象。 4．在一定的光照强度范围内，植物的光合速率随光照强度的增加而增加。请从植物生长和生产成本两个方面分析，植物工厂不是一味地提高光照强度的原因。 提示：强光照一方面导致光抑制现象，影响产量和品质，另一方面也浪费了大量的电能，增加投资成本；在平衡产量、品质与耗能的关系上，往往要同时考虑光照强度和光照时间，针对每一种蔬菜或者每一个发育阶段，满足其每日的光需量。适宜的光照强度和光照时间在保证产量和节省成本方面能起到事半功倍的作用。 5．在植物工厂中，往往采用立体式种植，请分析其优点。 提示：立体式种植可在有限的空间内栽培更多的植物，增加经济效益；立体式种植可在不同的空间高度种植不同的或相同的植物，有利于提高光能利用率。 思维建模·触类旁通 活动项目(二)　通过人工光合系统与人工合成淀粉，深化“物质与能量观” 情境素材(一)　人工光合系统的构建 科研人员开发了一种称为“Cetch循环”的人工碳固定方案，该方案通过一系列天然和工程化酶将CO2转化为有机分子，并同时开发了一种新型平台，可以根据需求制造人工叶绿体。从菠菜叶绿体中提取的类囊体可通过液滴微流控技术与“Cetch循环”的多种酶结合(纯化类囊体)，从而制备人工叶绿体并生产羟基乙酸，过程如图所示。 [问题探究] 1．在该人工叶绿体中，首先CO2在“Cetch循环”的多种酶的作用下生成乙醛酸，然后乙醛酸再与体系中的NAD