2026届高三生物一轮复习课件第12讲光合作用的影响因素及其应用

第12讲 光合作用的影响因素及其应用 课标要求： 实验：探究不同环境因素对光合作用的影响 考点一 探究环境因素对光合作用强度的影响 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 P105 光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 光能 CO2+H2O 叶绿体 （CH2O）+O2 表示方法：1、单位时间内有机物的制造量或合成量 2、单位时间内O2的生成量或产生量 3、单位时间内CO2的消耗量或固定量 光合速率 自变量： 光照强弱 因变量： 光合作用强度 相同时间小圆形叶片浮起的数量 用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度 控制方法 检测方法 无关变量： 温度、CO2浓度，光照时间等 探究光照强度对光合作用强度的影响 一.实验原理 （1）叶片含有空气， 浮。利用抽气法排除叶片细胞间隙中 的空气，叶片 。 （2）通过改变 ，来控制光照强度 上 下沉 LED台灯与烧杯的距离 （3）光合作用产生的O2的多少，光照强度密切相关，O2在细胞间隙积 累，从而使下沉的叶片 。因此可依据一定时间内______________________，来比较光合作用强度。 上浮 P105 大本P67 圆形小叶片上浮的数量 探究光照强度对光合作用强度的影响 4 二、实验步骤及操作要点 ①制备圆形小叶片 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片，打孔时避开大叶脉（大叶脉叶绿体较少）。 ②排出细胞间隙中的气体 a.将圆形小叶片和适量清水置于注射器，排出注射器内残留的空气；b.用手指堵住注射器前端的小孔并_____________________，使圆形小叶片内的气体逸出。重复几次，直到圆形小叶片__________________ 缓慢地拉动活塞 全部沉到水底 二、实验步骤及操作要点 ③分装圆形小叶片 a. 将处理过圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。(处理后的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底。) b. 取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（可以事先通过吹气的方法补充CO2，也可以用质量分数为1%~2%的NaHCO3溶液来提供CO2） c. 将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中 二、实验步骤及操作要点 ④给予不同的光照强度 分别取离LED台灯10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为1、2、3)的位置，把3个烧杯分别放在这3个位置上，打开台灯 ⑥观察并记录 观测并记录单位时间内3个烧杯中叶片上浮的数量，或者是______________________________ 盛水玻璃柱： 吸收光的热量，避免光照时实验装置中温度的变化对实验结果造成干扰。 浮起相同数量的叶片所用时间长短 二、实验步骤及操作要点 甲 乙 丙 叶片浮起数量多 叶片浮起数量中 叶片浮起数量少 强 中 弱 在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。 3、实验结果： 4、实验结论： 光合作用强度 0 光照强度 1．实验结果的生理状态分析 (1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收O2，产生的CO2较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1： 大本P67 考点1 考点2 课时分层作业 (2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的O2，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图2和图3： (3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的O2产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4： 大本P67 考点1 考点2 课时分层作业 2．“叶片上浮法”应用中的三点注意 (1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。 (2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 (3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。 大本P68 考点1 考点2 课时分层作业 2.单色光照射时,同光照强度下一定时间内用红光照射比用绿光照射测到的O2量___(填多或少),原因是_____________________________________________。 考点情境 为完成“探究环境因素对 光合作用强度的影响”实 验，某实验小组采用如图 的密闭实验装置来测定金 鱼藻光合作用的强度，氧 气传感器可监测O2量的变 化。已知光补偿点是指绿 色植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度；光饱和点是指绿色植物光合速率达到最大时的最小光照强度。 1. 为本实验拟定一个课题名称：_____________________________________。 探究光照强度对金鱼藻光合作用强度的影响 光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收最少 多 考点情境 为完成“探究环境因素对 光合作用强度的影响”实 验，某实验小组采用如图 的密闭实验装置来测定金 鱼藻光合作用的强度，氧 气传感器可监测O2量的变 化。已知光补偿点是指绿 色植物光合速率与呼吸速率相等时的光照强度；光饱和点是指绿色植物光合速率达到最大时的最小光照强度。 3.若要利用该装置探究二氧化碳浓度对光合作用强度的影响，请简要写出实验思路：______。 拆去滤光片，设定一定的光照强度，改变NaHCO3溶液的浓度，用氧气传感器可监测O2量的变化 (2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　) A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量 B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率 C．四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高 D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短 B 大本P68 考点1 考点2 课时分层作业 第12讲 光合作用的影响因素及其应用 考点二 影响光合作用的因素及应用 一、探究环境因素对光合作用强度的影响 P105 光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。 光能 CO2+H2O 叶绿体 （CH2O）+O2 思考：能直接测量出光合作用强度？ 表示方法：1、单位时间内有机物的制造量或合成量 2、单位时间内O2的生成量或产生量 3、单位时间内CO2的消耗量或固定量 2.光合作用速率的测定 线粒体 叶绿体 产生O2 释放O2 （可以测得） 叶肉细胞 CO2 吸收CO2 （可以测得） 植物在进行光合作用的同时，还进行呼吸作用。实际测量到的光合作用指标是净光合作用速率， 称为表观光合速率。 光合作用产生的O2=释放到空气中的O2+呼吸作用消耗的O2 18 真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率 合成有机物的量 固定或消耗CO2量 产生O2的量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 消耗有机物的量 黑暗下CO2的释放量 黑暗下O2的吸收量 = = = + + + 3.光合作用速率的数量关系 19 ②根据关键词判定 检测指标 细胞呼吸速率 表观(净)光合速率 真正(总)光合速率 CO2 释放量(黑暗) 吸收量(植物)、减少量(环境) 利用量、固定量、消耗量 O2 吸收量(黑暗)、 消耗量(黑暗) 释放量(植物)、增加量(环境) 产生量、生成量、制造量、合成量 葡萄糖 消耗量(黑暗) 积累量、增加量 产生量、生成量、制造量、合成量 大本P74 提升点2 提升点1 提升点3 ①先将植物置于 中，测量 速率。 ②在 条件下，测定 速率。 ③计算：真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 O2 释放 量 0 O2 吸 收 量 光照强度 光补偿点 光饱和点 · · · A B C 呼吸速率 净光合速率 总光合速率 4.测定方法： 黑暗 呼吸 有光 净光合 光合作用的影响因素及应用 考点2 21 光质 光照强度 光照时间 光照面积 酶 色素 温度 矿质元素 CO2 + H2O 光能 叶绿体 (CH2O)+ O2 植物的生长受多种环境因素的影响，请根据光合作用反应式,从内因、外因分析影响光合作用强度的因素有哪些？ CO2浓度 气孔开闭情况 水分 光 酶的种类、数量 色素的种类和含量 植物自身因素(遗传特性、叶龄、叶面积指数) 光(强度、时间、光质） ＣＯ2浓度 矿质元素 水分 内因 外因 影响 因素 考点情境 （1）光照强度【单位：勒克斯（lx）】 光照强度 0 CO2吸收速率 CO2 释放 速率 A B C 呼吸速率 光补偿点 光饱和点 净光合速率 总光合 速率 B：光合作用=呼吸作用 D： D AB：光合作用<呼吸作用 BC：光合作用>呼吸作用 呼吸 速率 A：只进行呼吸作用 讨论1：C点之前和之后限制光合作用因素分别是？ C点前：光照强度 C点后：CO2浓度、温度等 讨论1：能否在图中找出总光合速率？ D:光饱和点，光合作用的色素、酶的活性及数量有限 二.外部因素影响光合作用强度 · 光合速率开始达到最大时对应的光照强度 大本P68 23 A:只进行呼吸作用 B：光合作用=呼吸作用细胞呼吸释放的CO2 全部用于光合作用 BC：光合作用>呼吸作用 AB：光合作用<呼吸作用 （1）光照强度【单位：勒克斯（lx）】 二.外部因素影响光合作用强度 24 思考1： 植物体在B点时，那么它的叶肉细胞的光合作用强度 呼吸作用强度。（大于、等于、小于） 总结：叶绿体吸收CO2的速率是总光合速率，叶肉细胞和植物体吸收CO2的速率是净光合速率。当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞 V光合 V呼吸。 大于 （1）光照强度【单位：勒克斯（lx）】 光照强度 0 CO2吸收速率 CO2 释放 速率 A B C 呼吸速率 光补偿点 光饱和点 净光合速率 总光合 速率 D 呼吸 速率 · > 二.外部因素影响光合作用强度 25 ①温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产； 温室大棚一般选无色透明塑料薄膜 遇到阴雨天时给温室补充光照应当给予红光或蓝紫光。优先选择红光。 光照强度 【光照强度的应用】 二.外部因素影响光合作用强度 26 阴生植物 是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。 阳生植物 在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物 ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较 ， 农业生产上一般间作。（与P选二25，群落的垂直结构联系，P选二32，立体农业联系） 【光照强度的应用】 低 玉米——大豆 二.外部因素影响光合作用强度 27 ②CO2浓度 a．原理：CO2影响___反应阶段，制约____的形成。 b．曲线解读。 图1中A点表示________点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。 图2中A′点表示进行光合作用所需____________________________。 B点和B′点对应的CO2浓度都表示_______点。 c．应用：在农业生产上正其行，通其风、增施_________增大CO2浓度。 暗 C3 CO2补偿 CO2的最低浓度 CO2饱和 农家肥 ③温度 a．原理：温度通过影响_________影响光合作用，主要制约暗反应。 b．应用：大田中适时播种；温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度；晚上适当_____室内温度，保证植物有机物的积累。 酶的活性 降低 （2）外部因素 农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2，CO2和无机盐被作物利用，提高作物的产量 ④水分和矿质元素 a．原理： ⅰ.水既是光合作用的______，又是体内各种化学反应的_____，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。 ⅱ.矿质元素通过影响与光合作用有关的____________的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。 b．应用：合理灌溉和施肥。施肥的同时，往往应适当浇水，此时浇水的原因是 __________________________________________________________________________________________________________________________________________。 原料 介质 化合物 肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。 影响气孔的开闭 N： 的重要组分 P： 的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输，如淀粉 的运输 Mg：叶绿素的重要组分 光合酶及NADP+和ATP NADP+和ATP 1．植物自身的遗传特性(如植物品种不同)：以阴生植物、阳生植物为例。 < < 大本P68 玉米--大豆 一、内部因素 2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶 一、内部因素 2．多因子变量对光合速率的影响 大本P69 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。(　　) 3．植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。(　　) 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。(　　) √ × × √ × 大本P70 提升点2 提升点1 提升点3 1．下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答。 (1)7～10时的光合作用强度不断增强的 原因是_________________。 (2)12时左右的光合作用强度明显减弱 的原因是____________________________________ ________________________________________________。 (3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是________________。 光照强度逐渐增大 此时温度很高，导致气孔大量关闭， CO2进入叶片组织的量减少，致使光合作用暗反应受到限制 光照强度不断减弱 2．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点的变化是______，原因是_________________________________________________________________ ；光补偿点的变化是______，原因是_______________________________________________________ ______________。 降低 因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和NADPH少 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 大本P70 1.光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题 (1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。 (2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)   B点(补偿点) C点(饱和点) 适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移 适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移 土壤缺Mg2＋ 右移 左移 提醒：　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。 (3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。 大本P71 1．将某植物置于密闭的容器中，测量其单位时间内CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。下列相关叙述，正确的是(　　) 1 环境因素影响光合作用强度的坐标曲线分析 A．与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大 B．当植物缺镁时，B点向左移，E点向左下方移 C．植物在C、D两点时光合作用合成有机物的量相同 D．限制E点光合速率的主要因素是光照强度和温度 A 大本P71 2．研究人员将与CO2的固定有关的玉米PEPC酶基因导入水稻，获得转基因水稻，并开展了研究活动。图1是在某温度下测得光照强度对转基因水稻和原种水稻光合速率的影响曲线，图2是在光照强度为1 000 lx下测得的温度对两种水稻光合速率的影响曲线。 (1)分析可知，玉米的PEPC酶基因导入水稻后，其表达产物最可能分布在叶绿体的_______中，催化____________________的生成。 (2)图1中，在光照强度为4×102～10×102 lx下，限制原种水稻光合作用的主要因素是______ 。若适当提高实验温度，重复图1实验，则b点将向______(填“右上”“左上”或“正上”)方向移动。 (3)结合图2信息______(填“能”或“不能”)判断25 ℃时两种水稻真正光合速率的大小，理由是__________________________ ______________________________。 基质 三碳化合物(或C3) 光照强度 右上 不能 真正光合速率为净光合速率与呼吸速率之和，但呼吸速率未知 3．(2021·广东卷)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a，示意图)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图b)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是(　　) A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度) B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度) C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关 D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大 D 提升点2 提升点1 提升点3 4．（13分）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图6。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。） 水稻材料 叶绿素（mg/g） 类胡萝卜素（mg/g） 类胡萝卜素/叶绿素 WT 4.08 0.63 0.15 ygl 1.73 0.47 0.27 （2）光照强度逐渐增加达到2000μmolm-2s-1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点， 可得ygl　 WT（填“高于”、“低于”或“等于”）。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和　　　　　　　。 分析图表，回答下列问题： （1）ygl 叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和　　　　　　　　　　　　　　　　　，叶片主要吸收可见光中的　　　　　　　光。 类胡萝卜素/叶绿素比例上升 蓝紫光和红光 等于 呼吸速率较高 18．（13分）光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型（WT）的产量和黄绿叶突变体（ygl）的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图6。（光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度。） （3）与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体　　　　　　　　，是其高产的原因之一。（4）试分析在0～50μmolm-2s-1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线　　　　　。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题 有机物积累较多 为什么在低光照条件下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照条件下，WT的净光合速率小于ygl? ◎本讲小结 $$