2023屆高三生物第一輪復(fù)習(xí)：光合作用的影響因素及應(yīng)用 課件

這是一份2023屆高三生物第一輪復(fù)習(xí)：光合作用的影響因素及應(yīng)用 課件，共43頁(yè)。PPT課件主要包含了溫馨提示，五碳化合物，2葉齡，3葉面積指數(shù)，4其他內(nèi)部因素，脫落酸，2光照強(qiáng)度，A和C，3CO2濃度，4水分或礦質(zhì)元素等內(nèi)容，歡迎下載使用。
使設(shè)施內(nèi)植物生育不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)。植物工廠是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，是現(xiàn)代生物技術(shù)、建筑工程、環(huán)境控制、機(jī)械傳動(dòng)、材料科學(xué)、設(shè)施園藝和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科集成創(chuàng)新、知識(shí)與技術(shù)高度密集的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。
植物工廠(plant factry)的概念最早是由日本提出來的。植物工廠是通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)對(duì)植物生育的溫度、濕度、光照、CO?濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制，
問題1.如果你擁有一個(gè)植物工廠，你覺得從哪些方面可以提高該工廠的產(chǎn)出量？
選用良種、控制內(nèi)部環(huán)境、加強(qiáng)管理
1，作為補(bǔ)充光照，在一天的任何時(shí)間都可以增強(qiáng)光照，可以延長(zhǎng)有效照明時(shí)間。避免由于自然環(huán)境中光照不足導(dǎo)致光合作用強(qiáng)度低而造成減產(chǎn)。2，在溫室或植物實(shí)驗(yàn)室，人工光源的強(qiáng)度和不同色光是可以調(diào)控的，可以根據(jù)植物生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)蔬菜產(chǎn)量最大。3，徹底解決育苗階段看產(chǎn)天吃飯的情況，完全根據(jù)苗株交貨期來合理安排時(shí)間，從而實(shí)驗(yàn)反季節(jié)生產(chǎn)的目的。
問題2.靠人工光源生產(chǎn)蔬菜有什么好處？
問題3. 工廠的產(chǎn)出量體現(xiàn)的是“真正的光合作用強(qiáng)度”還是“凈光合作用強(qiáng)度”？它們的關(guān)系是怎樣的？它們的具體常用指標(biāo)是什么？
　真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率①光合作用消耗的CO2量＝從環(huán)境中吸收的CO2量＋呼吸釋放的CO2量②光合作用產(chǎn)生的O2量＝釋放到環(huán)境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量③光合作用合成的有機(jī)物=光合作用積累的有機(jī)物+細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物
葉綠體”吸收的CO2”量和“放出的O2”量都代表的是植物的真正光合作用強(qiáng)度
（2021·遼寧大連質(zhì)檢）圖甲表示某植物葉肉細(xì)胞光合速率隨光照強(qiáng)度變化的關(guān)系曲線（其他條件均適宜，溫度為光合作用最適溫度），圖乙～戊表示葉肉細(xì)胞內(nèi)葉綠體和線粒體兩種細(xì)胞器的氣體代謝過程。下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是 ???
下列有關(guān)敘述中錯(cuò)誤的是（ ） ???A.圖甲中c點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖乙所處的狀態(tài)B.圖丁表示該葉肉細(xì)胞處于黑暗條件下C.圖丙中CO2從產(chǎn)生部位到利用部位穿過8層磷脂分子D.在圖甲光補(bǔ)償點(diǎn)b時(shí)，若溫度變化，則葉肉細(xì)胞從空氣中吸收的CO2減少
（3）該系統(tǒng)中執(zhí)行相當(dāng)于葉綠體中光反應(yīng)功能的模塊是_____________。①模塊1 ②模塊2 ③模塊3A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
典例。人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽(yáng)能合成糖類，相關(guān)裝置及過程如下圖所示，其中模塊3中的甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同。
人工光合作用系統(tǒng)可利用太陽(yáng)能合成糖類，相關(guān)裝置及過程如下圖所示，其中模塊3中的甲、乙表示物質(zhì)，模塊3中的反應(yīng)過程與葉綠體基質(zhì)內(nèi)糖類的合成過程相同。
（4）模塊3中的甲可與CO2結(jié)合，甲為_____________。若正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣泵突然停轉(zhuǎn)，則短時(shí)間內(nèi)乙的含量將_____________（填“增加”“不變”或“減少”）。
（5）在與植物光合作用固定的CO2量、三碳化合物還原量相等的情況下，該系統(tǒng)糖類的積累量_____________（填“高于”“等于”或“低于”）植物，原因是__________________________。（6）實(shí)驗(yàn)人員不斷加大氣泵工作效率，不斷增大進(jìn)入該裝置CO2量，但當(dāng)CO2濃度提高到一定程度后，裝置中糖類產(chǎn)生的速率不再升高，其原因可能是__________________________。
植物呼吸作用消耗糖類，而人工光合作用系統(tǒng)沒有呼吸作用消耗糖類
模塊1和模塊2模擬的光反應(yīng)速度有限，產(chǎn)物有限限制了模塊3模擬的暗反應(yīng)；裝置中五碳化合物和三碳化合物有限，限制了模塊3模擬的暗反應(yīng)；裝置中酶系統(tǒng)活性有限，限制了模塊3模擬的暗反應(yīng)
考點(diǎn)3 影響光合作用的因素及其應(yīng)用
第10講　光合作用的影響因素及其應(yīng)用
SHENG WU XUE
問題：如果你擁有一個(gè)植物工廠，你覺得從哪些方面可以提高該工廠的產(chǎn)出量？
選用良種、內(nèi)部環(huán)境、管理與科技
1.內(nèi)部因素(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)。
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶。
(3)葉面積指數(shù)(4)其他內(nèi)部因素
影響光合作用強(qiáng)度的因素及應(yīng)用
1.內(nèi)部因素(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同)，以陰生植物、陽(yáng)生植物為例，如圖所示。
是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。
生產(chǎn)實(shí)踐中，可適時(shí)噴施植物激素中的__ ，起到調(diào)節(jié)氣孔開度的作用
葉片的有機(jī)物輸出越多快，其光合速率越快。若將一株植物的果實(shí)去除，則去除的果實(shí)越多，其光合速率就_________，兩片相鄰的葉片，若一片遮光，則另一片葉子的光合速率會(huì)________。
有機(jī)物的輸出情況 、氣孔導(dǎo)度等
拓展：過高的ABA能促使保衛(wèi)細(xì)胞中的K+外滲，使保衛(wèi)細(xì)胞滲透壓下降而失水引起氣孔關(guān)閉。
(2018·全國(guó)卷Ⅰ)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a 時(shí)，甲、乙兩種植物中，對(duì)光能的利用率較高的植物是________。(2)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，判斷的依據(jù)是(3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是_______。
種植密度過大，植株接受的光強(qiáng)度減弱，據(jù)圖可知導(dǎo)致甲凈光合速率下降幅度比乙大
2.外部因素(1)單因子變量對(duì)光合作用---溫度 ①溫度
小組成員將菜地分成A、B兩塊，10～14時(shí)在A菜地上方遮陽(yáng)，B菜地不遮陽(yáng)， C菜地的上方和四周用無色透明薄膜全部覆蓋，測(cè)得棚內(nèi)溫度比B菜地高，一段時(shí)間后比較B、C兩塊菜地的蔬菜產(chǎn)量。與B菜地相比，C菜地蔬菜產(chǎn)量低，從光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是 。
C的溫度上升，光合作用有關(guān)酶活性下降，呼吸作用有關(guān)酶活性增加，C的凈光合速率降低，產(chǎn)量下降，因此C的蔬菜產(chǎn)量低于B。
若CO2濃度增大：點(diǎn)B左移，光飽和點(diǎn)C右移，D點(diǎn)向右上方移動(dòng)
光照強(qiáng)度達(dá)到C點(diǎn)前，為何隨著光照強(qiáng)度增加光合作用加強(qiáng)？
思考：（植物體）在B點(diǎn)時(shí)，那么它的葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度。（大于、等于、小于）
分析：兩種植物高矮結(jié)合，充分利用了不同層次的陽(yáng)光（與P選二25，群落的垂直結(jié)構(gòu)聯(lián)系，P選二32，立體農(nóng)業(yè)聯(lián)系）
一種農(nóng)作物單獨(dú)種植稱為單作，不同種類農(nóng)作物間行種植稱為間作。如圖是玉米與花生間作(已知玉米株高大于花生)和玉米單作時(shí)，在不同光照強(qiáng)度下測(cè)得的單株玉米吸收CO2速率。假設(shè)間作與單作時(shí)各農(nóng)作物間的株距相同?；卮鹣铝袉栴}：(1)光照強(qiáng)度為a 時(shí)，間作和單作的光合速率無明顯差別，導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是_____________________________________________________。
此時(shí)光照強(qiáng)度弱，光反應(yīng)限制光合速率，間作和單作的光合速率均較小
(2)光照強(qiáng)度為b 時(shí)，玉米間作時(shí)的光合速率比單作時(shí)高，從環(huán)境角度分析其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________ 。
間作玉米與玉米間距較大，不會(huì)彼此遮光，且有利于行間通風(fēng)，局部CO2濃度升高。所以間作對(duì)CO2和光能的利用優(yōu)于單作，光合速率高。
2020，全國(guó)1卷(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常采用間作(同一生長(zhǎng)期內(nèi)，在同一塊農(nóng)田上間隔種植兩種作物)的方法提高農(nóng)田的光能利用率?，F(xiàn)有4種作物，在正常條件下生長(zhǎng)能達(dá)到的株高和光飽和點(diǎn)(光合速率達(dá)到最大時(shí)所需的光照強(qiáng)度)見下表，從提高光能利用率的角度考慮，最適合進(jìn)行間作的兩種作物是 。選擇這兩種作物的理由是 。
作物A光飽和點(diǎn)高且長(zhǎng)得高，可利用上層光照進(jìn)行光合作用；作物C光飽和點(diǎn)低且長(zhǎng)得矮，與作物A間作后，能利用下層的弱光進(jìn)行光合作用。
原理：CO2影響暗反應(yīng)階段，通過制約C3的形成來影響光合作用。
為探究CO2濃度對(duì)植物光合作用速率的影響，研究人員以大豆、水稻、棉花作為實(shí)驗(yàn)材料，分別進(jìn)行三種不同實(shí)驗(yàn)處理，甲組提供大氣CO2濃度（375μml·ml-l），乙組提供CO2濃度為倍增環(huán)境（750μml·ml-l），丙組先在CO2濃度倍增的環(huán)境中培養(yǎng)60d，測(cè)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(cè)定各組的光合作用速率，結(jié)果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。
（4）丙組光合速率低于甲組。 原因可能是長(zhǎng)期高濃度CO2環(huán)境會(huì) 從而導(dǎo)致CO2固定反應(yīng)降低。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一推測(cè)。材料用具：水稻、 一定濃度的C5溶液、飽和CO2溶液、試管等。實(shí)驗(yàn)思路：______。預(yù)測(cè)結(jié)果：______。
自變量：RUBP羧化酶的來源因變量：RUBP羧化酶活性
降低RuBP羧化酶（CO2固定酶）的活性
實(shí)驗(yàn)思路 取兩支試管編號(hào)A、B，各加入等量的一定濃度的C5溶液和等量的飽和CO2溶液，再分別加入等量的甲組、丙組小麥葉肉細(xì)胞RuBP羧化酶提取液，一段時(shí)間后，檢測(cè)并比較A、B兩組溶液中C3的含量 預(yù)測(cè)結(jié)果A組中C3的含量高于B組
原理：水既是光合作用的原料，也是化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)。礦質(zhì)元素影響色素等物質(zhì)的合成。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)。
思考：為何土壤中水或礦質(zhì)元素過量，也而使光合作用降低？
水（淹）過量會(huì)導(dǎo)致植物根系進(jìn)行無氧呼吸，影響礦質(zhì)元素的主動(dòng)吸收而影響光合作用。礦質(zhì)元素濃度過大，土壤溶液滲透壓過大，導(dǎo)致根系吸收水分的量減少
應(yīng)用：1.合理施肥 2.輪作
(2021·河北高考，節(jié)選)為探究水和氮對(duì)光合作用的影響，研究者將一批長(zhǎng)勢(shì)相同的玉米植株隨機(jī)均分成三組，在限制水肥的條件下做如下處理：(1)對(duì)照組；(2)施氮組，補(bǔ)充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮組，補(bǔ)充尿素(12 g·m－2)同時(shí)補(bǔ)水。檢測(cè)相關(guān)生理指標(biāo)，結(jié)果見下表。
回答下列問題：(1)參與光合作用的很多分子都含有氮。氮與___離子參與組成的環(huán)式結(jié)構(gòu)使葉綠素能夠吸收光能，用于驅(qū)動(dòng) 兩種物質(zhì)的合成以及______的分解；RuBP羧化酶將CO2轉(zhuǎn)變?yōu)轸然拥? 分子上，反應(yīng)形成的產(chǎn)物被還原為糖類。(2)施氮同時(shí)補(bǔ)充水分提高了光合速率，這需要足量的CO2供應(yīng)。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，葉肉細(xì)胞CO2供應(yīng)量增加的原因是_______。
氣孔導(dǎo)度增加，CO2的吸收量增多，同時(shí)RuBP羧化酶的活性增大，使葉肉細(xì)胞固定CO2的速率增大
(2)多因子對(duì)光合速率的影響
提醒?、俨煌蛩氐淖饔镁哂谢パa(bǔ)效應(yīng)。如當(dāng)光照強(qiáng)度降低時(shí)，可通過增加CO2濃度補(bǔ)償。②不同條件下關(guān)鍵影響因素不同。如其他條件適宜，CO2達(dá)到飽和點(diǎn)，此時(shí)限制因素最可能是五碳化合物的含量。
1.[2020·山東卷，21(4)]干旱條件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 ？ 2.西瓜、玉米和辣椒輪作和固定種植玉米相比，其優(yōu)點(diǎn)是？ (答出兩點(diǎn)即可)。3.在溫室大棚生產(chǎn)中，大棚內(nèi)多施農(nóng)家肥有利于提高作物的產(chǎn)量，原因是？
葉片氣孔開放程度降低，CO2的吸收量減少
充分利用土壤中的礦質(zhì)資源、改善土壤、減少大面積病蟲害發(fā)生
農(nóng)家肥中的有機(jī)物被微生物分解產(chǎn)生無機(jī)鹽和CO2，CO2和無機(jī)鹽被作物利用，提高大棚作物的產(chǎn)量。
4.北方夏季中午時(shí)，光照強(qiáng)度很強(qiáng)，植物出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象的原因是？6.[2017·全國(guó)卷Ⅰ，30(2)]若將某種植物密閉在無O2、但其他條件適宜的小室中，照光培養(yǎng)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)植物的有氧呼吸增加，原因是？7.[2017·全國(guó)卷Ⅰ，30(1)]已知甲種植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)大于乙種植物的。將正常生長(zhǎng)的甲、乙兩種植物放置在同一密閉小室中，適宜條件下照光培養(yǎng)。培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)兩種植物的光合速率都降低，原因是
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
該植物在光下進(jìn)行光合作用釋放的O2使密閉小室中O2增加，而O2是有氧呼吸的反應(yīng)物，所以當(dāng)O2增多時(shí)，有氧呼吸會(huì)增加
植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用釋放CO2的量，使密閉小室中CO2濃度降低，光合速率也隨之降低
玉米在高溫、干旱條件下仍能保持高效的光合作用與其葉片的特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)。圖1為玉米葉片橫切圖，其維管束外圍的維管束鞘細(xì)胞和葉肉細(xì)胞含有不同類型的葉綠體。葉肉細(xì)胞中的葉綠體具有發(fā)達(dá)的基粒，缺少暗反應(yīng)必需的酶系，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體中幾乎無基粒，卻有很多的淀粉粒。圖2為玉米光合作用的部分途徑。
（1）玉米光合作用的光反應(yīng)階段主要在 細(xì)胞中完成，暗反應(yīng)階段中C3的還原在 細(xì)胞中完成。（2）高溫、干旱時(shí)植物關(guān)閉氣孔，玉米在此條件下還能保持高效光合作用的原因是： 。玉米光合作用的途徑體現(xiàn)了生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，是長(zhǎng)期 的結(jié)果。
當(dāng)氣孔關(guān)閉時(shí)，玉米特有的PEP羧化酶能固定細(xì)胞間隙中低濃度的CO2形成蘋果酸，蘋果酸能分解產(chǎn)生二氧化碳供暗反應(yīng)正常進(jìn)行，故還能保持高效光合作用
（3）科研人員將玉米體內(nèi)控制合成高活性PEP羧化酶的基因轉(zhuǎn)入水稻體內(nèi)，以期提高水稻在高溫干旱環(huán)境下的光合速率。下表為實(shí)驗(yàn)測(cè)定的野生型水稻和轉(zhuǎn)基因水稻的相關(guān)指標(biāo)。
①與野生型水稻相比，轉(zhuǎn)基因水稻 ，能說明“轉(zhuǎn)入的基因正常表達(dá)，但水稻的光反應(yīng)降低”。
PEP羧化酶活性高，放氧速率小
②綜合題目信息結(jié)合上述表格結(jié)果分析，轉(zhuǎn)基因水稻光反應(yīng)降低的原因可能是：水稻葉片的維管束鞘細(xì)胞中不含葉綠體，其光反應(yīng)和暗反應(yīng)均在葉肉細(xì)胞中進(jìn)行。轉(zhuǎn)入水稻體內(nèi)的PEP羧化酶基因正常表達(dá)后， ，最終導(dǎo)致光反應(yīng)降低。
使蘋果酸含量大量升高，在蘋果酸含量降低釋放CO2的過程中，會(huì)消耗大量NADP＋，NADP＋同時(shí)還是葉肉細(xì)胞進(jìn)行光反應(yīng)的原料，NADP＋原料供應(yīng)減少
光合作用曲線中的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(dòng)
(1)A點(diǎn)：代表呼吸速率，細(xì)胞呼吸增強(qiáng)，A點(diǎn)下移；反之，A點(diǎn)上移。(2)B點(diǎn)與C點(diǎn)的變化(注：只有橫坐標(biāo)為自變量，其他條件不變)