5.4光合作用的影响因素及其应用课件(共48张PPT1个视频)-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

(共48张PPT)
2.3 基因工程的应用
第三单元 细胞的能量供应和利用
光合作用的影响因素及其应用
课标要求
探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响；关注光合作用与农业生产及生活的联系。
考点一
探究环境因素对光合作用强度的影响
1.光合作用强度
(1)概念：植物在 内通过光合作用制造 的数量。
(2)表示方法：用一定时间内 来定量表示。
单位时间
糖类
原料消耗或产物生成的数量
单位时间内CO2的消耗量
或单位时间内O2产生量
或单位时间内糖类的产生量
2.影响光合作用强度的因素
(1)影响光合作用强度的内部因素： 的含量、 的含量和活性、叶龄等。
(2)影响光合作用强度的环境因素：_________________
__ ___。
只要影响到 (CO2、水)、 (动力—光能)，都可能是影响光合作用强度的因素。
色素
酶
光照强度、二氧化碳浓度、
温度、水分等
原料
能量的供应
3.探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中 ，光照下叶片进行光合作用产生 ，充满细胞间隙，叶片又会 。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量 。
归纳 夯实必备知识
下沉
氧气
上浮
越多
自变量 不同_________
控制自变量 调节 进行控制
因变量 _____________
检测因变量 同一时间段内_____________
对无关变量进行控制 等保持一致
(2)实验中变量分析
光照强度
光源与烧杯的距离
光合作用强度
叶片浮起数量
叶片大小、溶液的量
3.探究光照强度对光合作用强度的影响
(3)实验流程：取材→排气→沉水→分组→光照→观察并记录。
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
阅读P105，
找出以下关键信息：
1. 手指堵住注射器前端的小孔,
并拉动活塞的作用？
答：使叶片内的气体逸出
2. 将处理过的圆形小叶片放入清水中，小圆形叶片
为什么沉到水底？
答：叶肉细胞间隙中的气体逸出后， 细胞间隙充满水。
3. 分组实验：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（或1%~2%的NaHCO3溶液）
4.每支烧杯分别放入10片叶圆片的目的。
答：为光合作用提供原料
CO2
答：减少实验误差，避免实验结果的偶然性。
自变量：
光照强弱
因变量：
光合作用强度
检测指标
相同时间内，小叶圆片浮起的数量
控制方法
相同瓦数的台灯离实验材料的距离或不同瓦数的灯
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
4.将3只小烧杯分别置于强、中、弱三种光照下。可用5W的LED灯
作为光源，利用 来调节光照强度。
小烧杯与光源的距离（10/30/50cm）
盛水玻璃柱有什么作用？
吸收热量，排除温度对光合作用的干扰
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量
1 10片 20 mL 强 多
2 10片 20 mL 中 中
3 10片 20 mL 弱 少
(4)实验结果：
(5)实验结论：
细胞间隙积累O2，
浮力增大
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也_______(单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多)。
增强
在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片也 。
越多
(6)注意事项
①打孔时要避开 ，因为其中没有叶绿体，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。
②为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入_________溶液中。
大的叶脉
NaHCO3
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
讨论：利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？
这些因素分别如何控制呢？
CO2浓度（不同质量分数的NaHCO3溶液）、
温度（水浴保温）、
光质（不同颜色的彩色灯泡）
1.在教材“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验中，叶片上浮的原因是什么？
拓展 提升科学思维
叶片光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，会释放O2，
使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。
2.在“探究光照强度对光合作用强度的影响实验”中，若改用普通灯泡(钨丝)作为光源，应注意什么，怎样改进？
若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，应在灯泡和光源之间加一玻璃水柱进行隔温处理。
1.某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以LED灯作为光源，移动LED灯调节其与大试管的距离，分别在10 ℃、20 ℃
和30 ℃下进行实验，观察并记录单位时间内不同距离下枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述不正确的是
A.该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响
B.A点和C点的限制因素分别为温度和光照强度
C.B点条件下伊乐藻能进行光合作用
D.若在缺镁的培养液中进行此实验，则B点向
右移动
√
若培养液中缺镁，叶绿素合成受阻，光合速率减弱，而呼吸速率不变，需要增大光照强度来增大光合速率，使光合速率等于呼吸速率，即B点向左移动
2.如图为“探究影响植物光合速率的因素”实验装置图，下列关于该图的说法正确的是
A.用盛水玻璃柱吸收灯光热量
是使光均匀照射水藻
B.向光源方向移动试管，试管
内的水温不会有显著变化
C.该实验装置测出的植物光合速率为总光合速率
D.改变盛水玻璃柱与灯的距离可以用来探究光照强度对光合作用的影响
√
盛水玻璃柱吸收灯光热量，所以试管内的水温不会有显著变化
净光合速率
改变试管与灯的距离
考点二
光合作用的影响因素及其应用
归纳 夯实必备知识
1.外部环境因素
(1)光照强度
①原理：光照强度通过影响植物的 反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速度 ，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
光
加快
②曲线分析
②曲线分析
项目 生理过程 气体交换 生理状态模型
A点 只进行____作用 吸收O2、释放CO2

AB段 呼吸作用___ ___光合作用 吸收O2、释放CO2

呼吸
大
于
B点 呼吸作用___ ___光合作用 不与外界进行气体交换

B点 以后 呼吸作用___ ___光合作用 吸收CO2、_______

等
于
小
于
释放O2
③应用：温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产；阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
光照强度
(2)CO2浓度 ①原理：CO2影响 反应阶段，制约___的形成。
②曲线分析
图1中 点表示CO2补偿点，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
CO2的 浓度。B点和B′点都表
示CO2 点。
③应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等_____CO2浓度，提高光合速率。
暗
C3
A
最低
饱和
增大
AB段 在B点之前，随着温度升高，光合速率_____
B点 酶的 温度，光合速率最大
BC段 随着温度升高，酶的活性下降，光合速率 ，50 ℃左右光合速率几乎为零
(3)温度
①原理：温度通过影响 影
响光合作用。
②曲线分析
酶的活性
增大
最适
减小
③应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当 温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
降低
图1表明在农业生产中，可根
据作物的需水规律，合理灌
溉。图2曲线中间E处光合作
用强度暂时降低，是因为温
度高，蒸腾作用过强，部分气孔关闭，影响了______的供应。
(4)水分
①原理：水既是光合作用的原料，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。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
②曲线分析
介质
CO2
(5)矿质元素
①原理：N、Mg等是叶绿素合成的必需元
素，若这些元素缺乏，会影响 的合成，
从而影响光合作用。
②应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，
适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光合作用效率。
叶绿素
2.内部因素
(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
<
<
阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，
间作套种农作物，可合理利用光能。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
活性
活
性
(3)植物叶面积指数
不再增加
合理密植
3.多因子变量对光合速率的影响
A点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，依次为光照强度、CO2浓度和光照强度；
B点之后：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素。
依次为温度、光照强度和CO2浓度。
农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的光合作用等生理活动，也可以影响环境。如中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施。轮作是指在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物的种植方式。间作套种是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式。
1.中耕松土能促进植物生长的原因是什么？
拓展 提升科学思维
(1)减少杂草与农作物对水分、矿质元素和光的竞争。
(2)增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸，进而促进根细胞对无机盐的吸收。
2.缺磷影响光合作用的原因是什么？
ATP和NADPH含有磷元素，缺磷植株照光后叶片中ATP和NADPH的含量明显下降，暗反应速率随之降低，从而使光合作用受到影响。
3.轮作的好处有哪些？
防止土壤养分失衡，恢复和提高土壤肥力（如豆科植物和十字花科植物轮作，豆科植物可与根瘤菌共生，根瘤菌固氮恢复和提高土壤肥力。）
4.玉米和大豆的根系深浅不同，植株高矮不同。玉米间作套种大豆可充分利用哪些资源提高农作物产量？
不同层次土壤内的水分、养分(无机盐)、光能、空间等。
3.农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。请分析下列操作正确的是
A.矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的流动性
B.给农田施加尿素的主要目的是利于植物合成糖类、脂肪等化合物
C.向农田中施加农家肥，不仅可为植物的光合作用提供CO2，还可为植物
的生长提供一定的无机盐
D.在酸化土壤中，无机盐多以离子形式存在，有利于农作物的生长和发育
突破 强化关键能力
√
体现了水的功能之一水是良好的溶剂
糖类和脂肪都不含N
农家肥中的有机物可被土壤微生物分解成
二氧化碳和无机盐
酸化土壤会影响植物根细胞的代谢活动，不利于农作物的生长发育
4.(2023·河南新乡高三模拟)图1表示玉米光合作用和有氧呼吸过程中的部分物质变化，图2表示玉米在充足CO2、不同温度和不同光照强度下的光合速率。下列相关叙述正确的是
A.图1中，在生物膜上进行的过程有①②③，⑤过程需要消耗ATP
B.图1中，若叶肉细胞内②过
程与④过程的速率相等，
则玉米植株可正常生长
C.图2中，P点对应的光照强
度下，限制玉米光合速率
的主要环境因素是CO2浓度
D.图2中，若环境中CO2浓度降低，则曲线上的Q点将向左下方移动
√
关于环境因素影响光合速率的两点提醒
核心归纳
温度改变对光合作用的影响 当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量比参与光反应的多
CO2浓度对光合作用的影响 CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用
1.(2022·湖南，13改编)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因不可能是
A.叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定
的CO2量
C.叶绿体类囊体薄膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效
率降低
D.光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降
√
2.(2018·江苏，18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是
A.横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，
乙表示较低温度
B.横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，
乙表示较低CO2浓度
C.横坐标是光波长，甲表示较高温度，
乙表示较低温度
D.横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
√
为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误。
3.(2021·辽宁，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
√
注：气孔导度反映气孔开放的程度。
4.(2021·河北，19)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：
(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素
(12 g·m－2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
生理指标 对照组 施氮组 水＋氮组
自由水/结合水 6.2 6.8 7.8
气孔导度/ (mmol·m－2·s－1) 85 65 196
叶绿素含量/ (mg·g－1) 9.8 11.8 12.6
RuBP羧化酶活性/ (μmol·h－1·g－1) 316 640 716
光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 6.5 8.5 11.4
生理指标 对照组 施氮组 水＋氮组
自由水/结合水 6.2 6.8 7.8
气孔导度/ (mmol·m－2·s－1) 85 65 196
叶绿素含量/ (mg·g－1) 9.8 11.8 12.6
RuBP羧化酶活性/ (μmol·h－1·g－1) 316 640 716
光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 6.5 8.5 11.4
回答下列问题：
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括______________________________
____________________________________________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的______，提高植株氮供应水平。
细胞内良好的溶剂；能够参与生化反应；能为细胞提供液体环境；能运送营养物质和代谢废物
吸收
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与_____离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动________________两种物质的合成以及____的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到____________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
镁
ATP和NADPH
水
C5(或RuBP)
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是_______________________
______________________________________________________。
气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大
生理指标 对照组 施氮组 水＋氮组
自由水/结合水 6.2 6.8 7.8
气孔导度/ (mmol·m－2·s－1) 85 65 196
叶绿素含量/ (mg·g－1) 9.8 11.8 12.6
RuBP羧化酶活性/ (μmol·h－1·g－1) 316 640 716
光合速率/ (μmol·m－2·s－1) 6.5 8.5 11.4
注：曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。
5.(2022·湖北)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同，研究证实高浓度臭氧(O3)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。
回答下列问题：
(1)图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会_____(填“减小”“不变”或“增大”)。
增大
(2)与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明__________________
_____________________________________。
高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小
(3)从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的_________________________
___________，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明_____________
________________________________________________。
1
2
3
4
5
实验组的净光合速率均明显
小于对照组
长时间高浓度
臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果
有差异
(4)实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定基因A功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中基因A过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为________________________________
____________________，则说明基因A的功能与乙植物对O3耐受力无关。
基因A过量表达与表达量下降时，乙
植物的净光合速率相同
(2)请分析下图中限制P点和Q点光合速率的因素。
如图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为_____
______________，随着该因
子的不断加强，光合速率不
断提高。当达到Q点时，横
坐标所表示的因子不再是影
响光合速率的因素，要想提
高光合速率，可采取适当提
高 的方法。
横坐
标所表示的因子
图示中的其他因子