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高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用备课ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》二 光合作用的原理和应用备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了光合作用的原理和应用，研习1，光合作用原理的应用，研习2，研习3，完成课时作业等内容，欢迎下载使用。
第2课时 光合作用原理的应用
1．设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。 2．关注光合作用原理的应用。
1．运用归纳与概括的方法，理解光合作用的原理，并根据原理阐释日常生活和工农业生产中的实例(科学思维)。 2．能够关注光合作用原理的广泛应用，认同科学技术的重要价值(社会责任)。
(1) 概念：植物在光照下____________内通过光合作用制造________的数量。 (2) 表示方法：用一定时间内____________或____________的数量来定量表示。
①空气中____________浓度②土壤中___________ ③光照的______________以及光的成分④___________的高低
3．探究环境因素对光合作用强度的影响
小圆形叶片内的气体溢出
1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化原因的分析，错误的是( )
A.从A→B主要原因是光照增强，气温上升 B.从B→C主要原因是温度过高，酶失活 C.从C→D主要原因是气孔逐渐打开，CO2供应增加 D.从D→E主要原因是光照减弱，气温下降
2.如图曲线a表示某种植物在温度为20 ℃、CO2浓度为0.03%的环境中，随着光照强度的变化光合作用速率的变化；在N点时改变某种条件，结果发生了如曲线b的变化。下列分析正确的是(多选)( )
A.在N点时改变的某种条件不可能是适当提高了温度B.在N点时改变的某种条件可能是增加了CO2浓度C.图中M点与N点相比较，M点时叶绿体产生的NADPH少D.K点时光合作用的限制因素可能是光照强度
解析：图中M点与N点相比较，M点时光照强度弱，光反应弱，产生的NADPH少；在N点时，适当升高温度和增加CO2浓度都能提高光合作用速率；从曲线看出K点时光照强度是充足的，限制光合作用的因素可能是CO2浓度和温度。
1．探究光照强弱对光合作用强度的影响
叶片含有空气，上浮――→叶片下沉――――――――→充满细胞间隙，叶片上浮。
(2) 实验中沉水叶片的制备 ①小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。 ②沉水：用注射器抽出叶片内的气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。 ③黑暗目的：防止光合作用的进行。
①自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与试管之间的距离来调节光照强度的大小。
②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温产生影响。 ③因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量，或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强度。
① 在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图：
② 在弱光下，此时的光合作用强度小于或等于细胞呼吸强度，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图：
③ 在中、强光下，光合作用强度大于细胞呼吸强度，叶片中会有足够的氧气产生，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：
取材关键与实验结果分析
(1) 打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少。 (2) 用注射器抽出叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。 (3) 该实验中所取的叶片大小与生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。
(4) 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净产值，即光合作用与细胞呼吸的差值。 (5) 叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气量较少。
1．探究光照强弱对光合作用强度的影响实验的变量控制
(1) 在实验中，叶片下降的原因是什么？叶片上浮的原因是什么？影响叶片上浮的外界因素主要是什么？
抽出气体后，细胞间隙充满水，叶片下降；光合作用产生的O2导致叶片上浮；影响叶片上浮的主要外界因素是光照强度，即光照强度影响光合作用强度，进而影响叶片上浮。
(2) 本实验可以用什么方法调节光照强弱？
可以调节植物与同一功率的台灯距离来调节光照强弱，也可以用与植物同一距离不同功率的台灯照明。
(3) 实验中观察的指标(因变量)是什么？
同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量，每组叶片全部浮起所需要的时间。
(4) 本实验每组小圆形叶片由10片改为3片可以吗？
不可以。叶片太少，不能排除偶然性。
2．光照强度对光合作用强度的影响
下图为光照强度与绿色植物光合作用强度的关系曲线，分析该图并回答下列问题。
(1) 图中CO2的吸收量和释放量分别表示什么意义？
CO2的吸收量表示绿色植物的光合作用从外界吸收CO2的量；CO2的释放量表示绿色植物自身呼吸作用释放到外界的CO2的量。
(2) 图中A、B、C点代表的意义。
A点：光照强度为0，植物不进行光合作用，此时CO2的释放量可表示细胞呼吸速率。 B点：光补偿点，呼吸作用释放到外界的CO2量为0，光合作用从外界吸收的CO2量也为0，此时光合作用强度等于呼吸作用强度。 C点：光饱和点。
(3) 分析A→B、B→C′区间细胞呼吸和光合作用的强度大小。
A→B区间：呼吸作用强度大于光合作用强度。B→C′区间：光合作用强度大于呼吸作用强度。
(4) C′点前后限制光合作用的主要因素。
C′点前，限制光合作用的主要因素是光照强度；C′点后，限制光合作用的主要因素为温度和CO2浓度。
2．影响光合作用的外界因素及应用
只进行呼吸作用，不进行光合作用细胞释放CO2，吸收O2
呼吸作用速率>光合作用速率细胞释放CO2，吸收O2
呼吸作用速率=光合作用速率细胞外观上不与外界发生气体交换
呼吸作用速率>光合作用速率细胞吸收CO2，释放O2
说明：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，上图中虚线表示阴生植物，实线表示阳生植物。
适当提高光照强度；延长光照时间；温室大棚用无色透明材料；若要降低光合作用强度，则用有色透明材料，如用红色透明材料，植物的光合作用强度较白光弱，但较其他单色光强。
a．走势分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
b．关键点分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等；大田中“正其行，通其风”和多施有机肥来提高CO2浓度。
① 曲线分析 a．温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。 b．温度过高，会影响植物叶片气孔的开闭，影响CO2的供应，进而影响暗反应，从而影响光合作用强度。 c．一般植物光合作用的最适温度在25 ℃～30 ℃。
a．适时播种。 b．温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度。
①曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
② 应用： 根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
① 影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 ② 应用：根据作物的需水规律合理灌溉。
(6) 多因子变量对光合作用速率的影响
P点及P点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率，当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
(1) 打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少。 (2) 用注射器抽出叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。 (3) 该实验中所取的叶片大小与生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。
(4) 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净产值，即光合作用与细胞呼吸的差值。 (5) 叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气量较少。
1．CO2浓度、温度对光合作用强度的影响
(1) CO2浓度对光合作用强度的影响 ① 根据如图描述CO2浓度对光合作用强度的影响。
在一定范围内，植物光合作用强度随CO2浓度的增加而增强；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合作用强度也不再增强。
② 分析CO2浓度为A时，对应纵坐标的CO2表现为既不吸收也不释放的原因。 ③ 若在B点后适当增加光照强度，曲线会怎样变化
A点时，细胞进行光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量。
B点后CO2充足，适当增加光照强度，光合作用强度会增大，曲线会在原曲线上方。
(2) 温度影响光合作用的实质是什么？
温度影响植物体内与光合作用有关的酶的活性。
(3) 矿质元素对光合作用影响的实质是什么？
缺N会影响酶的合成，缺P会影响ATP、NADPH的合成，缺Mg会影响叶绿素的合成等。
2．光合作用原理的应用
(1) 从光照强度角度考虑，遭遇连续阴雨天气，如何提高温室大棚蔬菜产量？
遭遇连续阴雨天气时，光照强度较弱，适当补充光照可以提高蔬菜产量。
(3) 从CO2浓度方面考虑，为何施用农家肥可以提高庄稼产量？
(2) 从温度方面考虑，如何能有效提高大棚蔬菜的产量？
白天适当提高温度，保证光合速率较大；晚上适当降低温度，以降低蔬菜呼吸速率，从而保证有机物积累较多，提高蔬菜的产量。
农家肥中富含微生物，而微生物细胞呼吸时可为庄稼生长提供较高浓度的CO2，因此可以提高庄稼产量。
1．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示，下列叙述正确的是(多选)( )
A．装置内增加的氧气来自于水B．光照强度为a时，光合作用停止C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系
解析：光合作用释放的氧气来自水。光照强度为a时，装置内有少量氧气增加，说明光合作用在进行。照光后，CO2含量因光合作用消耗而降低，低于照光前。甲、乙、丙三组释放O2的量不同仅与光照强度有关。
(1) 图示信息：横坐标为光照强度，为________，纵坐标为氧气的增加量，为________。 (2) 隐含信息：光合作用消耗________，产生O2，呼吸作用消耗________，产生CO2，则氧气的增加量表示____________强度。
2．将生长旺盛的叶片剪成5 mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理(如图及图注)，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是( )
解析：光合作用需要光、CO2及适宜的温度等，故选C。
3．光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是( ) A．植物体鲜重增加量 B．植物体干重增加量 C．O2释放量 D．CO2吸收量
解析：光合作用强度可通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。植物体干重的增加量、O2的释放量和CO2的吸收量都可以作为衡量指标，反映光合作用进行的情况。植物体鲜重的增加也可能是植物吸水造成的，因此不能作为光合作用强度的指标。
4．植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是( )
A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自太阳能 B．叶温在36 ℃～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高 C．叶温为25 ℃时，植物甲的光合作用与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的 D．叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值均为0
解析：本题考查温度对光合作用的影响。植物的光合作用所需要的能量来自太阳能，A项正确；由曲线可知，在36 ℃～50 ℃时，植物甲的净光合速率高于植物乙，B项正确；植物光合作用与呼吸作用强度的差值即净光合速率，由曲线可知在叶温为25 ℃时，植物甲的净光合速率小于植物乙，C项正确；由曲线可知，叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的净光合速率相等，但不为0，故D项错误。
(1) 关键信息：净光合速率＝_____________－____________。(2) 图示信息： ① 35 ℃时，植物甲与植物乙的净光合速率________； ② 低于35 ℃时，植物甲的净光合速率________植物乙；
③ 高于35 ℃时，植物甲的净光合速率________植物乙。 (3) 巧记影响光合作用的因素：光(光照强度)、温(温度)、气(CO2)、水、肥(矿质元素)。
5．为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量，可采取的措施包括(多选)( ) A．增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积 B．增加温室中CO2浓度，以提高光合作用效率 C．适当增加光照时间，提高光能利用率 D．制作温室的薄膜改成绿色薄膜
解析：增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，这样可以增大光合作用面积，提高产量；在一定范围内，增加CO2浓度可以提高光合作用效率，因此为了增产可适当地增加温室中CO2浓度；适当增加光照时间，可提高光能利用率，提高产量；植物叶片对绿光的吸收量最少，因此制作温室的薄膜不能改成绿色薄膜，否则会减产。
提高作物产量的四大途径
6．在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是( ) A．红光，ATP下降 B．红光，未被还原的C3上升 C．绿光，NADPH下降 D．绿光，C5上升
解析：叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，对绿光的吸收最少；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。改为红光后，光反应增强，ATP和NADPH上升，未被还原的C3下降，A、B错误；改为绿光后，光反应减弱，ATP和NADPH下降，被还原的C3下降，故C5含量下降，C正确、D错误。
利用体外环境中的某些___________氧化时所释放的能量来______________。
硝化细菌，能利用氧化________释放的化学能将________合成为糖类，供自身利用。
(1)自养生物：将________转化为有机物的生物。 ①能进行____________的生物：如绿色植物。 ②能进行_______________的生物：如硝化细菌。 (2)异养生物：只能利用环境中_______________来维持自身生命活动，如人、动物、真菌以及大多数细菌。
光合作用与化能合成作用的根本不同点是( ) A．这两类作用的生物种类不同 B．用于合成有机物的无机原料不同 C．由无机物合成有机物的过程中所需的酶不同 D．所需能量的来源不同
1．概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。
根据获取有机物的方式不同，生物可分为以下几类：
光能自养生物(绿色植物)化能自养生物(硝化细菌等)
人、动物、真菌以及大多数细菌
2．原理：以硝化细菌为例，其同化作用是以氧化体外环境中的无机物来获得能量，将CO2和H2O合成有机物，并将能量储存在有机物中。其反应式如下：
1．生产实践中怎样给鸡粪除臭？
用硝化细菌。鸡粪中的臭味主要是NH3的气味，而硝化细菌能利用O2把NH3氧化成亚硝酸和硝酸，以达到除臭的目的。
2．硝化细菌是利用什么能量把无机物转化为有机物的？
硝化细菌利用NH3氧化释放出的能量把外界的CO2和H2O合成自身的有机物。
1．下列有关化能合成作用的叙述，正确的是( ) ①不利用光能 ②利用环境中物质氧化释放的能量 ③在叶绿素作用下进行 ④将水和二氧化碳合成有机物⑤储能不多，对自然界作用不大 ⑥新陈代谢类型属异养型 A．①②③ B．①②④ C．①④⑤ D．②④⑥
解析：化能合成作用是利用化学能将无机物H2O和CO2合成有机物的过程。该过程不利用叶绿素，新陈代谢类型为化能自养型。
化能合成作用与光合作用的比较
2．下图为生物体部分代谢过程，下列有关分析正确的是( ) A．过程②需要的酶均存在于线粒体内 B．能进行过程③的生物无核膜，无染色体 C．过程②和④只能发生于不同的细胞中 D．过程①只能在植物细胞的叶绿体中进行
解析：②过程代表有氧呼吸，场所为细胞质基质和线粒体；进行③过程的为硝化细菌，为原核生物，无核膜和染色体；过程②和④可同时发生在酵母菌和某些植物细胞中；过程①为光合作用，也可发生在蓝细菌内。
3．下列关于硝化细菌的描述，正确的是(多选)( ) A．其细胞内有叶绿素 B．细胞内有线粒体 C．自身能合成有机物 D．属自养型生物
解析：硝化细菌为原核生物，其细胞内没有叶绿素，属于化能自养型生物，不含线粒体；硝化细菌自身能将二氧化碳和水合成有机物。
光合作用和呼吸作用的关系
1．光合作用与有氧呼吸的区别
2．光合作用与有氧呼吸的联系
(3) NADPH、NADH和ATP的来源、去路的比较
3．光合作用与细胞呼吸的相关计算
(1) 呼吸速率、净光合速率与真正光合速率的关系
OA段表示植物呼吸速率， OD段表示植物净光合速率， OA＋OD段表示总光合速率(即真正光合速率)。 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(2) 相关计算 当植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系： ① 光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。 ② 光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量。
③光合作用葡萄糖净产生量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖产生量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。
说明：植物进行光合作用的同时，一定进行细胞呼吸，但在进行细胞呼吸时不一定进行光合作用，因为光合作用只有在有光条件下才能进行，而细胞呼吸只要是活细胞就会进行。
(3) 光合速率与呼吸速率的常用测定方法 利用下图中装置测定植物光合速率与呼吸速率
①装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
② 测定原理 a．甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
b．乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，代表净光合速率。 c．真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
③ 测定方法 a．将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 b．将同一植物(乙装置)置于光下相同时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 c．根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
④物理误差的校正：为防止气压、湿度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
1．如图所示，图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3(三碳化合物)相对含量在一天内的变化，请据图分析：
(1) 图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A、B、C、D依次是___________________。 (2) 在Ⅰ中发生的过程称为________，在Ⅰ中含有的参与此过程的物质是___________。 (3) Ⅰ中发生的反应与Ⅱ中发生的反应的物质联系是__________________________________________________________________。
H2O、CO2、C3、C
光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等
(4) 图乙中，从________点开始合成有机物，至________点有机物合成终止。 (5) AB段C3含量较高，其主要原因是______________________________________。 (6) G点C3含量极少，其原因是______________________________________________________________________________。 (7) G点与F点相比，叶绿体中NADPH含量较________(填“高”或“低”)。
无光不进行光反应，C3不能被还原
温度过高，部分气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定减弱
2．绿色植物在一昼夜光合作用变化曲线
(1) 简述图甲和图乙中各点和各段的细胞代谢特点。
图甲中AB段、FG段，图乙中AB段、HI段表示只进行呼吸作用，B点开始进行光合作用，BC段细胞呼吸速率>光合作用速率，图甲C、E点，图乙C、G点细胞呼吸速率＝光合作用速率，是光补偿点，CD段细胞呼吸速率<光合作用速率，D点光合速率达到最大值。图甲中EF段、图乙中GH段表示细胞呼吸速率>光合作用速率，图甲中F点、图乙中H点表示光合作用停止。
(2) 图乙中DE和FG段，光合作用速率下降的原因？
图乙中DE段由于中午温度过高，气孔部分关闭，CO2供应量减少，影响暗反应，导致光合作用强度明显减弱；FG段表示光照减弱，影响光反应，导致光合作用强度明显减弱。
1．如图是绿色开花植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是(多选)( )
A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的 B．乙过程中的ATP用于还原C3 C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同 D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等
解析：从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是细胞呼吸，丁是ATP的水解。细胞呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应；光反应过程中产生的ATP用于C3的还原；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能；人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要转运蛋白，但不消耗ATP。
2．某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下细胞光合作用速率和细胞呼吸速率的关系，并绘制了A、B、C、D四幅图。其中图中a点不能表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是( )
3．利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸。回答下列问题：
(1) 实验前，应________(填“打开”或“关闭”)活塞，记录有色液滴的位置。 (2) 忽略装置内其他微生物的干扰，可利用装置____________来探究该植物的呼吸作用类型，此时应对实验装置进行________处理，若_________________________________________________，则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。该植物的根尖细胞内能产生CO2 ，但不伴随ATP合成的生理过程是___________________。
装置甲中的有色液滴左移，装置乙中的有色液滴右移
(3) 忽略装置内其他微生物的干扰，最好选择装置________来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。在暗反应阶段中，CO2需要转化成________才能被NADPH还原。
解析：(1)可通过装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用和光合作用，故需记录有色液滴的位置(或所在的刻度)；另外，装置必须密闭，即要关闭活塞。 (2) 可利用装置甲和乙来探究该植株的呼吸作用类型，实验时一定要对装置进行完全遮光处理。装置甲内含有氢氧化钠溶液，可吸收植株呼吸作用产生的CO2，若呼吸作用消耗氧气，则有色液滴向左移；装置乙内无吸收CO2的溶液，根据有氧呼吸和无氧
呼吸的特点可知，若植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，则装置乙中的有色液滴会向右移。无氧呼吸(酒精发酵)的第二阶段有CO2产生，但不产生ATP。 (3) 装置甲内无CO2，而装置丙内有CO2，且CO2浓度在一段时间内不变，故这两套装置适合用于验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制
(1) 增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物。(2) 减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。(3) 除去容器中CO2——氢氧化钠溶液。(4) 除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。
(5) 除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。(6) 除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。(7) 得到单色光的方法——棱镜色散或薄膜滤光。(8) 线粒体提取——细胞匀浆离心。
1．光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗反应速率，这是最主要的因素。 2．温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。 3．CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2浓度的高低直接影响暗反应速率。
4．无机营养：例如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分。 5．水分：水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合作用强度下降。
1．下列条件下，改变哪一项与提高农作物的产量关系不大？( ) A．增加空气中氧气含量 B．提高温度 C．增加空气中CO2的含量 D．增加光照强度
解析：影响光合作用速率的因素中，温度会影响酶的活性，CO2的浓度会影响暗反应，光照强度会影响光反应。氧气是光合作用的产物，不会影响光合作用速率。
2．炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞( ) A．三碳化合物含量上升 B．光反应产物不能满足暗反应的需求 C．有机物积累速率下降 D．叶绿体基质中ADP含量增加
解析：夏季中午由于气温过高，气孔关闭，CO2供应不足，CO2固定减少，C3含量下降，C3还原产生的有机物减少。
3．下列关于光照与光合速率之间的关系的叙述，不正确的是(多选)( ) A．阴生植物的光合速率与光照强度呈负相关 B．光照越强，光合速率越高 C．适宜的光照可以提高阴生植物光合速率 D．阴生植物在光照条件下，光合速率为零
解析：阴生植物相对于阳生植物而言，达到最大光合速率所需的光照强度较低一些；阳生植物的光合速率随着光照强度增大而增加，达到一定强度后光合速率不再增加。
4．为提高温室内农作物的产量，根据光合作用和细胞呼吸原理，可采取的措施是( ) A．增加光照，提高温度 B．白天增加光照，夜间提高温度 C．白天增加光照，夜间适当降低温度 D．降低光照和温度
解析：农作物的产量取决于白天净光合作用有机物积累量与夜间细胞呼吸消耗有机物的差值，因此白天提高光合作用，夜晚降低呼吸作用可提高作物产量。
5．如图为某实验装置图，锥形瓶内装有水草和适宜浓度的Na2CO3/NaHCO3溶液。一段时间后，U形管左侧管内液面的高度变化和锥形瓶中液体的pH变化分别是( )
A．升高、升高 B．升高、降低C．降低、升高 D．降低、降低
解析：在一定温度和光照条件下，锥形瓶中的水草利用瓶内的CO2进行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，产生的O2几乎不溶于水，故随着反应的进行，O2越来越多，其压强大于大气压，从而造成U形管左侧液面下降、右侧液面上升，锥形瓶中液体的pH升高。
6．叶面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。如图表示某研究小组测得的叶面积指数与光合作用和呼吸作用强度的关系。下列叙述错误的是( )
A．A点时，光合作用和呼吸作用强度相等B．测定不同叶面积指数下的数据时，光照强度要相同C．叶面积指数为5时，对农作物增产最有利D．叶面积指数一旦超过7，农作物就会减产
解析：分析题图可知，A点时，光合作用和呼吸作用强度相等，A正确。测定不同叶面积指数下的数据时，光照强度属于无关变量，应保证相同且适宜，B正确。分析题图可知，叶面积指数为5时，光合作用强度与呼吸作用强度的差值最大，说明积累的有机物最多，对农作物增产最有利，C正确。叶面积指数为7～9时，光合作用强度大于呼吸作用强度，有有机物的积累，叶面积指数超过9时，农作物才会减产，D错误。
7．下图表示甲、乙两种植物的光合速率与光照强度的关系。据图分析回答：
(1) 光合作用受到温度、二氧化碳和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的________过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的________过程。 (2) 当在________klx光照强度条件下，甲植物的实际光合速率与乙植物最大的实际光合速率相同。 (3) 甲植物在光照强度为8 klx时，5 h中单位叶面积光合作用一共吸收CO2________mg，而植物从环境中实际吸收CO2的速率为________[mg/(h·单位叶面积)]。
解析：(1)光合作用过程中光照强度直接影响光合作用的光反应，而CO2浓度直接影响光合作用的暗反应。 (2) 由题图可以看出，乙植物最大的实际光合速率为1＋2＝3 [mg/(h·单位叶面积)]，在5 klx光照强度下，甲植物的实际光合速率为3 [mg/(h·单位叶面积)]。
(3) 由题图可知，甲植物在光照强度为 8 klx时，每小时单位叶面积吸收的CO2总量为 3＋2＝5(mg)，所以5 h中单位叶面积光合作用一共吸收CO2 25 mg，而植物从环境中实际吸收CO2的速率为 3 [mg/(h·单位叶面积)]。
第2课时 光合作用原理的应用
1．设计并实施实验，探究环境因素对光合作用强度的影响。 2．关注光合作用原理的应用。
1．运用归纳与概括的方法，理解光合作用的原理，并根据原理阐释日常生活和工农业生产中的实例(科学思维)。 2．能够关注光合作用原理的广泛应用，认同科学技术的重要价值(社会责任)。
(1) 概念：植物在光照下____________内通过光合作用制造________的数量。 (2) 表示方法：用一定时间内____________或____________的数量来定量表示。
①空气中____________浓度②土壤中___________ ③光照的______________以及光的成分④___________的高低
3．探究环境因素对光合作用强度的影响
小圆形叶片内的气体溢出
1.下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。下列有关光合作用强度变化原因的分析，错误的是( )
A.从A→B主要原因是光照增强，气温上升 B.从B→C主要原因是温度过高，酶失活 C.从C→D主要原因是气孔逐渐打开，CO2供应增加 D.从D→E主要原因是光照减弱，气温下降
2.如图曲线a表示某种植物在温度为20 ℃、CO2浓度为0.03%的环境中，随着光照强度的变化光合作用速率的变化；在N点时改变某种条件，结果发生了如曲线b的变化。下列分析正确的是(多选)( )
A.在N点时改变的某种条件不可能是适当提高了温度B.在N点时改变的某种条件可能是增加了CO2浓度C.图中M点与N点相比较，M点时叶绿体产生的NADPH少D.K点时光合作用的限制因素可能是光照强度
解析：图中M点与N点相比较，M点时光照强度弱，光反应弱，产生的NADPH少；在N点时，适当升高温度和增加CO2浓度都能提高光合作用速率；从曲线看出K点时光照强度是充足的，限制光合作用的因素可能是CO2浓度和温度。
1．探究光照强弱对光合作用强度的影响
叶片含有空气，上浮――→叶片下沉――――――――→充满细胞间隙，叶片上浮。
(2) 实验中沉水叶片的制备 ①小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。 ②沉水：用注射器抽出叶片内的气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底。 ③黑暗目的：防止光合作用的进行。
①自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与试管之间的距离来调节光照强度的大小。
②中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温产生影响。 ③因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量，或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强度。
① 在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图：
② 在弱光下，此时的光合作用强度小于或等于细胞呼吸强度，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图：
③ 在中、强光下，光合作用强度大于细胞呼吸强度，叶片中会有足够的氧气产生，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：
取材关键与实验结果分析
(1) 打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少。 (2) 用注射器抽出叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。 (3) 该实验中所取的叶片大小与生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。
(4) 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净产值，即光合作用与细胞呼吸的差值。 (5) 叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气量较少。
1．探究光照强弱对光合作用强度的影响实验的变量控制
(1) 在实验中，叶片下降的原因是什么？叶片上浮的原因是什么？影响叶片上浮的外界因素主要是什么？
抽出气体后，细胞间隙充满水，叶片下降；光合作用产生的O2导致叶片上浮；影响叶片上浮的主要外界因素是光照强度，即光照强度影响光合作用强度，进而影响叶片上浮。
(2) 本实验可以用什么方法调节光照强弱？
可以调节植物与同一功率的台灯距离来调节光照强弱，也可以用与植物同一距离不同功率的台灯照明。
(3) 实验中观察的指标(因变量)是什么？
同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量，每组叶片全部浮起所需要的时间。
(4) 本实验每组小圆形叶片由10片改为3片可以吗？
不可以。叶片太少，不能排除偶然性。
2．光照强度对光合作用强度的影响
下图为光照强度与绿色植物光合作用强度的关系曲线，分析该图并回答下列问题。
(1) 图中CO2的吸收量和释放量分别表示什么意义？
CO2的吸收量表示绿色植物的光合作用从外界吸收CO2的量；CO2的释放量表示绿色植物自身呼吸作用释放到外界的CO2的量。
(2) 图中A、B、C点代表的意义。
A点：光照强度为0，植物不进行光合作用，此时CO2的释放量可表示细胞呼吸速率。 B点：光补偿点，呼吸作用释放到外界的CO2量为0，光合作用从外界吸收的CO2量也为0，此时光合作用强度等于呼吸作用强度。 C点：光饱和点。
(3) 分析A→B、B→C′区间细胞呼吸和光合作用的强度大小。
A→B区间：呼吸作用强度大于光合作用强度。B→C′区间：光合作用强度大于呼吸作用强度。
(4) C′点前后限制光合作用的主要因素。
C′点前，限制光合作用的主要因素是光照强度；C′点后，限制光合作用的主要因素为温度和CO2浓度。
2．影响光合作用的外界因素及应用
只进行呼吸作用，不进行光合作用细胞释放CO2，吸收O2
呼吸作用速率>光合作用速率细胞释放CO2，吸收O2
呼吸作用速率=光合作用速率细胞外观上不与外界发生气体交换
呼吸作用速率>光合作用速率细胞吸收CO2，释放O2
说明：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，上图中虚线表示阴生植物，实线表示阳生植物。
适当提高光照强度；延长光照时间；温室大棚用无色透明材料；若要降低光合作用强度，则用有色透明材料，如用红色透明材料，植物的光合作用强度较白光弱，但较其他单色光强。
a．走势分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增大而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。
b．关键点分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。
温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等；大田中“正其行，通其风”和多施有机肥来提高CO2浓度。
① 曲线分析 a．温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。 b．温度过高，会影响植物叶片气孔的开闭，影响CO2的供应，进而影响暗反应，从而影响光合作用强度。 c．一般植物光合作用的最适温度在25 ℃～30 ℃。
a．适时播种。 b．温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降低温度。
①曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。
② 应用： 根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。
① 影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。 ② 应用：根据作物的需水规律合理灌溉。
(6) 多因子变量对光合作用速率的影响
P点及P点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率，当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
(1) 打孔时避开大叶脉是因为大叶脉部分含有的叶绿体少。 (2) 用注射器抽出叶片内的气体是为了防止细胞内原本存在的气体影响实验结果。 (3) 该实验中所取的叶片大小与生理状态应该是相同的，打孔时要取叶片的相同部位。
(4) 本实验中的数值并不代表真正的光合速率，而是光合作用的净产值，即光合作用与细胞呼吸的差值。 (5) 叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气量较少。
1．CO2浓度、温度对光合作用强度的影响
(1) CO2浓度对光合作用强度的影响 ① 根据如图描述CO2浓度对光合作用强度的影响。
在一定范围内，植物光合作用强度随CO2浓度的增加而增强；但达到一定浓度时，再增加CO2浓度，光合作用强度也不再增强。
② 分析CO2浓度为A时，对应纵坐标的CO2表现为既不吸收也不释放的原因。 ③ 若在B点后适当增加光照强度，曲线会怎样变化
A点时，细胞进行光合作用吸收的CO2量等于呼吸作用释放的CO2量。
B点后CO2充足，适当增加光照强度，光合作用强度会增大，曲线会在原曲线上方。
(2) 温度影响光合作用的实质是什么？
温度影响植物体内与光合作用有关的酶的活性。
(3) 矿质元素对光合作用影响的实质是什么？
缺N会影响酶的合成，缺P会影响ATP、NADPH的合成，缺Mg会影响叶绿素的合成等。
2．光合作用原理的应用
(1) 从光照强度角度考虑，遭遇连续阴雨天气，如何提高温室大棚蔬菜产量？
遭遇连续阴雨天气时，光照强度较弱，适当补充光照可以提高蔬菜产量。
(3) 从CO2浓度方面考虑，为何施用农家肥可以提高庄稼产量？
(2) 从温度方面考虑，如何能有效提高大棚蔬菜的产量？
白天适当提高温度，保证光合速率较大；晚上适当降低温度，以降低蔬菜呼吸速率，从而保证有机物积累较多，提高蔬菜的产量。
农家肥中富含微生物，而微生物细胞呼吸时可为庄稼生长提供较高浓度的CO2，因此可以提高庄稼产量。
1．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。照光相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示，下列叙述正确的是(多选)( )
A．装置内增加的氧气来自于水B．光照强度为a时，光合作用停止C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系
解析：光合作用释放的氧气来自水。光照强度为a时，装置内有少量氧气增加，说明光合作用在进行。照光后，CO2含量因光合作用消耗而降低，低于照光前。甲、乙、丙三组释放O2的量不同仅与光照强度有关。
(1) 图示信息：横坐标为光照强度，为________，纵坐标为氧气的增加量，为________。 (2) 隐含信息：光合作用消耗________，产生O2，呼吸作用消耗________，产生CO2，则氧气的增加量表示____________强度。
2．将生长旺盛的叶片剪成5 mm见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理(如图及图注)，这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是( )
解析：光合作用需要光、CO2及适宜的温度等，故选C。
3．光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是( ) A．植物体鲜重增加量 B．植物体干重增加量 C．O2释放量 D．CO2吸收量
解析：光合作用强度可通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。植物体干重的增加量、O2的释放量和CO2的吸收量都可以作为衡量指标，反映光合作用进行的情况。植物体鲜重的增加也可能是植物吸水造成的，因此不能作为光合作用强度的指标。
4．植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是( )
A．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自太阳能 B．叶温在36 ℃～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高 C．叶温为25 ℃时，植物甲的光合作用与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的 D．叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合作用与呼吸作用强度的差值均为0
解析：本题考查温度对光合作用的影响。植物的光合作用所需要的能量来自太阳能，A项正确；由曲线可知，在36 ℃～50 ℃时，植物甲的净光合速率高于植物乙，B项正确；植物光合作用与呼吸作用强度的差值即净光合速率，由曲线可知在叶温为25 ℃时，植物甲的净光合速率小于植物乙，C项正确；由曲线可知，叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的净光合速率相等，但不为0，故D项错误。
(1) 关键信息：净光合速率＝_____________－____________。(2) 图示信息： ① 35 ℃时，植物甲与植物乙的净光合速率________； ② 低于35 ℃时，植物甲的净光合速率________植物乙；
③ 高于35 ℃时，植物甲的净光合速率________植物乙。 (3) 巧记影响光合作用的因素：光(光照强度)、温(温度)、气(CO2)、水、肥(矿质元素)。
5．为提高温室栽培的番茄和黄瓜的产量，可采取的措施包括(多选)( ) A．增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，以增大光合作用面积 B．增加温室中CO2浓度，以提高光合作用效率 C．适当增加光照时间，提高光能利用率 D．制作温室的薄膜改成绿色薄膜
解析：增施氮肥和磷肥，促进茎叶生长，这样可以增大光合作用面积，提高产量；在一定范围内，增加CO2浓度可以提高光合作用效率，因此为了增产可适当地增加温室中CO2浓度；适当增加光照时间，可提高光能利用率，提高产量；植物叶片对绿光的吸收量最少，因此制作温室的薄膜不能改成绿色薄膜，否则会减产。
提高作物产量的四大途径
6．在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是( ) A．红光，ATP下降 B．红光，未被还原的C3上升 C．绿光，NADPH下降 D．绿光，C5上升
解析：叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，对绿光的吸收最少；类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。改为红光后，光反应增强，ATP和NADPH上升，未被还原的C3下降，A、B错误；改为绿光后，光反应减弱，ATP和NADPH下降，被还原的C3下降，故C5含量下降，C正确、D错误。
利用体外环境中的某些___________氧化时所释放的能量来______________。
硝化细菌，能利用氧化________释放的化学能将________合成为糖类，供自身利用。
(1)自养生物：将________转化为有机物的生物。 ①能进行____________的生物：如绿色植物。 ②能进行_______________的生物：如硝化细菌。 (2)异养生物：只能利用环境中_______________来维持自身生命活动，如人、动物、真菌以及大多数细菌。
光合作用与化能合成作用的根本不同点是( ) A．这两类作用的生物种类不同 B．用于合成有机物的无机原料不同 C．由无机物合成有机物的过程中所需的酶不同 D．所需能量的来源不同
1．概念：自然界中少数种类的细菌，虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能够利用体外环境中的某些无机物氧化时释放的能量来制造有机物，这种合成作用叫做化能合成作用。
根据获取有机物的方式不同，生物可分为以下几类：
光能自养生物(绿色植物)化能自养生物(硝化细菌等)
人、动物、真菌以及大多数细菌
2．原理：以硝化细菌为例，其同化作用是以氧化体外环境中的无机物来获得能量，将CO2和H2O合成有机物，并将能量储存在有机物中。其反应式如下：
1．生产实践中怎样给鸡粪除臭？
用硝化细菌。鸡粪中的臭味主要是NH3的气味，而硝化细菌能利用O2把NH3氧化成亚硝酸和硝酸，以达到除臭的目的。
2．硝化细菌是利用什么能量把无机物转化为有机物的？
硝化细菌利用NH3氧化释放出的能量把外界的CO2和H2O合成自身的有机物。
1．下列有关化能合成作用的叙述，正确的是( ) ①不利用光能 ②利用环境中物质氧化释放的能量 ③在叶绿素作用下进行 ④将水和二氧化碳合成有机物⑤储能不多，对自然界作用不大 ⑥新陈代谢类型属异养型 A．①②③ B．①②④ C．①④⑤ D．②④⑥
解析：化能合成作用是利用化学能将无机物H2O和CO2合成有机物的过程。该过程不利用叶绿素，新陈代谢类型为化能自养型。
化能合成作用与光合作用的比较
2．下图为生物体部分代谢过程，下列有关分析正确的是( ) A．过程②需要的酶均存在于线粒体内 B．能进行过程③的生物无核膜，无染色体 C．过程②和④只能发生于不同的细胞中 D．过程①只能在植物细胞的叶绿体中进行
解析：②过程代表有氧呼吸，场所为细胞质基质和线粒体；进行③过程的为硝化细菌，为原核生物，无核膜和染色体；过程②和④可同时发生在酵母菌和某些植物细胞中；过程①为光合作用，也可发生在蓝细菌内。
3．下列关于硝化细菌的描述，正确的是(多选)( ) A．其细胞内有叶绿素 B．细胞内有线粒体 C．自身能合成有机物 D．属自养型生物
解析：硝化细菌为原核生物，其细胞内没有叶绿素，属于化能自养型生物，不含线粒体；硝化细菌自身能将二氧化碳和水合成有机物。
光合作用和呼吸作用的关系
1．光合作用与有氧呼吸的区别
2．光合作用与有氧呼吸的联系
(3) NADPH、NADH和ATP的来源、去路的比较
3．光合作用与细胞呼吸的相关计算
(1) 呼吸速率、净光合速率与真正光合速率的关系
OA段表示植物呼吸速率， OD段表示植物净光合速率， OA＋OD段表示总光合速率(即真正光合速率)。 真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(2) 相关计算 当植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系： ① 光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。 ② 光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量。
③光合作用葡萄糖净产生量(葡萄糖积累量)＝光合作用实际葡萄糖产生量(叶绿体产生或合成的葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量。
说明：植物进行光合作用的同时，一定进行细胞呼吸，但在进行细胞呼吸时不一定进行光合作用，因为光合作用只有在有光条件下才能进行，而细胞呼吸只要是活细胞就会进行。
(3) 光合速率与呼吸速率的常用测定方法 利用下图中装置测定植物光合速率与呼吸速率
①装置中溶液的作用：在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时，NaHCO3溶液可提供CO2，保证了容器内CO2浓度的恒定。
② 测定原理 a．甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
b．乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，代表净光合速率。 c．真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
③ 测定方法 a．将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。 b．将同一植物(乙装置)置于光下相同时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。 c．根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
④物理误差的校正：为防止气压、湿度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
1．如图所示，图甲为叶绿体结构与功能示意图，图乙表示一株小麦叶片细胞内C3(三碳化合物)相对含量在一天内的变化，请据图分析：
(1) 图甲中A、B、C、D分别表示参与光合作用或光合作用生成的物质，则A、B、C、D依次是___________________。 (2) 在Ⅰ中发生的过程称为________，在Ⅰ中含有的参与此过程的物质是___________。 (3) Ⅰ中发生的反应与Ⅱ中发生的反应的物质联系是__________________________________________________________________。
H2O、CO2、C3、C
光反应为暗反应提供NADPH和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi等
(4) 图乙中，从________点开始合成有机物，至________点有机物合成终止。 (5) AB段C3含量较高，其主要原因是______________________________________。 (6) G点C3含量极少，其原因是______________________________________________________________________________。 (7) G点与F点相比，叶绿体中NADPH含量较________(填“高”或“低”)。
无光不进行光反应，C3不能被还原
温度过高，部分气孔关闭，叶肉细胞内CO2含量低，CO2的固定减弱
2．绿色植物在一昼夜光合作用变化曲线
(1) 简述图甲和图乙中各点和各段的细胞代谢特点。
图甲中AB段、FG段，图乙中AB段、HI段表示只进行呼吸作用，B点开始进行光合作用，BC段细胞呼吸速率>光合作用速率，图甲C、E点，图乙C、G点细胞呼吸速率＝光合作用速率，是光补偿点，CD段细胞呼吸速率<光合作用速率，D点光合速率达到最大值。图甲中EF段、图乙中GH段表示细胞呼吸速率>光合作用速率，图甲中F点、图乙中H点表示光合作用停止。
(2) 图乙中DE和FG段，光合作用速率下降的原因？
图乙中DE段由于中午温度过高，气孔部分关闭，CO2供应量减少，影响暗反应，导致光合作用强度明显减弱；FG段表示光照减弱，影响光反应，导致光合作用强度明显减弱。
1．如图是绿色开花植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是(多选)( )
A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的 B．乙过程中的ATP用于还原C3 C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同 D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等
解析：从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是细胞呼吸，丁是ATP的水解。细胞呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应；光反应过程中产生的ATP用于C3的还原；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能；人的红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要转运蛋白，但不消耗ATP。
2．某校生物兴趣小组以玉米为实验材料，研究不同条件下细胞光合作用速率和细胞呼吸速率的关系，并绘制了A、B、C、D四幅图。其中图中a点不能表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是( )
3．利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸。回答下列问题：
(1) 实验前，应________(填“打开”或“关闭”)活塞，记录有色液滴的位置。 (2) 忽略装置内其他微生物的干扰，可利用装置____________来探究该植物的呼吸作用类型，此时应对实验装置进行________处理，若_________________________________________________，则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸。该植物的根尖细胞内能产生CO2 ，但不伴随ATP合成的生理过程是___________________。
装置甲中的有色液滴左移，装置乙中的有色液滴右移
(3) 忽略装置内其他微生物的干扰，最好选择装置________来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。在暗反应阶段中，CO2需要转化成________才能被NADPH还原。
解析：(1)可通过装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用和光合作用，故需记录有色液滴的位置(或所在的刻度)；另外，装置必须密闭，即要关闭活塞。 (2) 可利用装置甲和乙来探究该植株的呼吸作用类型，实验时一定要对装置进行完全遮光处理。装置甲内含有氢氧化钠溶液，可吸收植株呼吸作用产生的CO2，若呼吸作用消耗氧气，则有色液滴向左移；装置乙内无吸收CO2的溶液，根据有氧呼吸和无氧
呼吸的特点可知，若植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，则装置乙中的有色液滴会向右移。无氧呼吸(酒精发酵)的第二阶段有CO2产生，但不产生ATP。 (3) 装置甲内无CO2，而装置丙内有CO2，且CO2浓度在一段时间内不变，故这两套装置适合用于验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制
(1) 增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物。(2) 减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。(3) 除去容器中CO2——氢氧化钠溶液。(4) 除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中。
(5) 除去叶中叶绿素——酒精隔水加热。(6) 除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。(7) 得到单色光的方法——棱镜色散或薄膜滤光。(8) 线粒体提取——细胞匀浆离心。
1．光照强度：直接影响光反应速率，光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗反应速率，这是最主要的因素。 2．温度：影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。 3．CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2浓度的高低直接影响暗反应速率。
4．无机营养：例如Mg是叶绿素的组成成分，N是光合酶的组成成分，P是ATP分子的组成成分。 5．水分：水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合作用强度下降。
1．下列条件下，改变哪一项与提高农作物的产量关系不大？( ) A．增加空气中氧气含量 B．提高温度 C．增加空气中CO2的含量 D．增加光照强度
解析：影响光合作用速率的因素中，温度会影响酶的活性，CO2的浓度会影响暗反应，光照强度会影响光反应。氧气是光合作用的产物，不会影响光合作用速率。
2．炎热夏季中午，因失水过多会导致植物气孔关闭，此时叶肉细胞( ) A．三碳化合物含量上升 B．光反应产物不能满足暗反应的需求 C．有机物积累速率下降 D．叶绿体基质中ADP含量增加
解析：夏季中午由于气温过高，气孔关闭，CO2供应不足，CO2固定减少，C3含量下降，C3还原产生的有机物减少。
3．下列关于光照与光合速率之间的关系的叙述，不正确的是(多选)( ) A．阴生植物的光合速率与光照强度呈负相关 B．光照越强，光合速率越高 C．适宜的光照可以提高阴生植物光合速率 D．阴生植物在光照条件下，光合速率为零
解析：阴生植物相对于阳生植物而言，达到最大光合速率所需的光照强度较低一些；阳生植物的光合速率随着光照强度增大而增加，达到一定强度后光合速率不再增加。
4．为提高温室内农作物的产量，根据光合作用和细胞呼吸原理，可采取的措施是( ) A．增加光照，提高温度 B．白天增加光照，夜间提高温度 C．白天增加光照，夜间适当降低温度 D．降低光照和温度
解析：农作物的产量取决于白天净光合作用有机物积累量与夜间细胞呼吸消耗有机物的差值，因此白天提高光合作用，夜晚降低呼吸作用可提高作物产量。
5．如图为某实验装置图，锥形瓶内装有水草和适宜浓度的Na2CO3/NaHCO3溶液。一段时间后，U形管左侧管内液面的高度变化和锥形瓶中液体的pH变化分别是( )
A．升高、升高 B．升高、降低C．降低、升高 D．降低、降低
解析：在一定温度和光照条件下，锥形瓶中的水草利用瓶内的CO2进行光合作用，且光合作用大于呼吸作用，产生的O2几乎不溶于水，故随着反应的进行，O2越来越多，其压强大于大气压，从而造成U形管左侧液面下降、右侧液面上升，锥形瓶中液体的pH升高。
6．叶面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。如图表示某研究小组测得的叶面积指数与光合作用和呼吸作用强度的关系。下列叙述错误的是( )
A．A点时，光合作用和呼吸作用强度相等B．测定不同叶面积指数下的数据时，光照强度要相同C．叶面积指数为5时，对农作物增产最有利D．叶面积指数一旦超过7，农作物就会减产
解析：分析题图可知，A点时，光合作用和呼吸作用强度相等，A正确。测定不同叶面积指数下的数据时，光照强度属于无关变量，应保证相同且适宜，B正确。分析题图可知，叶面积指数为5时，光合作用强度与呼吸作用强度的差值最大，说明积累的有机物最多，对农作物增产最有利，C正确。叶面积指数为7～9时，光合作用强度大于呼吸作用强度，有有机物的积累，叶面积指数超过9时，农作物才会减产，D错误。
7．下图表示甲、乙两种植物的光合速率与光照强度的关系。据图分析回答：
(1) 光合作用受到温度、二氧化碳和光照强度的影响。其中，光照强度直接影响光合作用的________过程；二氧化碳浓度直接影响光合作用的________过程。 (2) 当在________klx光照强度条件下，甲植物的实际光合速率与乙植物最大的实际光合速率相同。 (3) 甲植物在光照强度为8 klx时，5 h中单位叶面积光合作用一共吸收CO2________mg，而植物从环境中实际吸收CO2的速率为________[mg/(h·单位叶面积)]。
解析：(1)光合作用过程中光照强度直接影响光合作用的光反应，而CO2浓度直接影响光合作用的暗反应。 (2) 由题图可以看出，乙植物最大的实际光合速率为1＋2＝3 [mg/(h·单位叶面积)]，在5 klx光照强度下，甲植物的实际光合速率为3 [mg/(h·单位叶面积)]。
(3) 由题图可知，甲植物在光照强度为 8 klx时，每小时单位叶面积吸收的CO2总量为 3＋2＝5(mg)，所以5 h中单位叶面积光合作用一共吸收CO2 25 mg，而植物从环境中实际吸收CO2的速率为 3 [mg/(h·单位叶面积)]。
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