2023届高三生物第一轮复习：光合作用的影响因素及应用 课件

这是一份2023届高三生物第一轮复习：光合作用的影响因素及应用 课件，共43页。PPT课件主要包含了温馨提示，五碳化合物，2叶龄，3叶面积指数，4其他内部因素，脱落酸，2光照强度，A和C，3CO2浓度，4水分或矿质元素等内容，欢迎下载使用。
使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。植物工厂是现代农业的重要组成部分，是科学技术发展到一定阶段的必然产物，是现代生物技术、建筑工程、环境控制、机械传动、材料科学、设施园艺和计算机科学等多学科集成创新、知识与技术高度密集的农业生产方式。
植物工厂(plant factry)的概念最早是由日本提出来的。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，是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO₂浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，
问题1.如果你拥有一个植物工厂，你觉得从哪些方面可以提高该工厂的产出量？
选用良种、控制内部环境、加强管理
1，作为补充光照，在一天的任何时间都可以增强光照，可以延长有效照明时间。避免由于自然环境中光照不足导致光合作用强度低而造成减产。2，在温室或植物实验室，人工光源的强度和不同色光是可以调控的，可以根据植物生长情况进行调控，以实现蔬菜产量最大。3，彻底解决育苗阶段看产天吃饭的情况，完全根据苗株交货期来合理安排时间，从而实验反季节生产的目的。
问题2.靠人工光源生产蔬菜有什么好处？
问题3. 工厂的产出量体现的是“真正的光合作用强度”还是“净光合作用强度”？它们的关系是怎样的？它们的具体常用指标是什么？
　真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率①光合作用消耗的CO2量＝从环境中吸收的CO2量＋呼吸释放的CO2量②光合作用产生的O2量＝释放到环境中的O2量＋呼吸作用消耗的O2量③光合作用合成的有机物=光合作用积累的有机物+细胞呼吸消耗的有机物
叶绿体”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强度
（2021·辽宁大连质检）图甲表示某植物叶肉细胞光合速率随光照强度变化的关系曲线（其他条件均适宜，温度为光合作用最适温度），图乙～戊表示叶肉细胞内叶绿体和线粒体两种细胞器的气体代谢过程。下列有关叙述中错误的是    
下列有关叙述中错误的是（ ）    A.图甲中c点对应图乙所处的状态B.图丁表示该叶肉细胞处于黑暗条件下C.图丙中CO2从产生部位到利用部位穿过8层磷脂分子D.在图甲光补偿点b时，若温度变化，则叶肉细胞从空气中吸收的CO2减少
（3）该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_____________。①模块1 ②模块2 ③模块3A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
典例。人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中模块3中的甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类，相关装置及过程如下图所示，其中模块3中的甲、乙表示物质，模块3中的反应过程与叶绿体基质内糖类的合成过程相同。
（4）模块3中的甲可与CO2结合，甲为_____________。若正常运转过程中气泵突然停转，则短时间内乙的含量将_____________（填“增加”“不变”或“减少”）。
（5）在与植物光合作用固定的CO2量、三碳化合物还原量相等的情况下，该系统糖类的积累量_____________（填“高于”“等于”或“低于”）植物，原因是__________________________。（6）实验人员不断加大气泵工作效率，不断增大进入该装置CO2量，但当CO2浓度提高到一定程度后，装置中糖类产生的速率不再升高，其原因可能是__________________________。
植物呼吸作用消耗糖类，而人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类
模块1和模块2模拟的光反应速度有限，产物有限限制了模块3模拟的暗反应；装置中五碳化合物和三碳化合物有限，限制了模块3模拟的暗反应；装置中酶系统活性有限，限制了模块3模拟的暗反应
考点3 影响光合作用的因素及其应用
第10讲　光合作用的影响因素及其应用
SHENG WU XUE
问题：如果你拥有一个植物工厂，你觉得从哪些方面可以提高该工厂的产出量？
选用良种、内部环境、管理与科技
1.内部因素(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)。
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
(3)叶面积指数(4)其他内部因素
影响光合作用强度的因素及应用
1.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，如图所示。
是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数。
生产实践中，可适时喷施植物激素中的__ ，起到调节气孔开度的作用
叶片的有机物输出越多快，其光合速率越快。若将一株植物的果实去除，则去除的果实越多，其光合速率就_________，两片相邻的叶片，若一片遮光，则另一片叶子的光合速率会________。
有机物的输出情况 、气孔导度等
拓展：过高的ABA能促使保卫细胞中的K+外渗，使保卫细胞渗透压下降而失水引起气孔关闭。
(2018·全国卷Ⅰ)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)当光照强度大于a 时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_______。
种植密度过大，植株接受的光强度减弱，据图可知导致甲净光合速率下降幅度比乙大
2.外部因素(1)单因子变量对光合作用---温度 ①温度
小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳， C菜地的上方和四周用无色透明薄膜全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是 。
C的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C的净光合速率降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B。
若CO2浓度增大：点B左移，光饱和点C右移，D点向右上方移动
光照强度达到C点前，为何随着光照强度增加光合作用加强？
思考：（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）
分析：两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光（与P选二25，群落的垂直结构联系，P选二32，立体农业联系）
一种农作物单独种植称为单作，不同种类农作物间行种植称为间作。如图是玉米与花生间作(已知玉米株高大于花生)和玉米单作时，在不同光照强度下测得的单株玉米吸收CO2速率。假设间作与单作时各农作物间的株距相同。回答下列问题：(1)光照强度为a 时，间作和单作的光合速率无明显差别，导致该现象的主要原因是_____________________________________________________。
此时光照强度弱，光反应限制光合速率，间作和单作的光合速率均较小
(2)光照强度为b 时，玉米间作时的光合速率比单作时高，从环境角度分析其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________ 。
间作玉米与玉米间距较大，不会彼此遮光，且有利于行间通风，局部CO2浓度升高。所以间作对CO2和光能的利用优于单作，光合速率高。
2020，全国1卷(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表，从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是 。选择这两种作物的理由是 。
作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用。
原理：CO2影响暗反应阶段，通过制约C3的形成来影响光合作用。
为探究CO2浓度对植物光合作用速率的影响，研究人员以大豆、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度（375µml·ml-l），乙组提供CO2浓度为倍增环境（750µml·ml-l），丙组先在CO2浓度倍增的环境中培养60d，测定前一周恢复为大气CO2浓度，其他条件适宜。选择晴天上午测定各组的光合作用速率，结果如图所示。回答下列问题。
（4）丙组光合速率低于甲组。 原因可能是长期高浓度CO2环境会 从而导致CO2固定反应降低。请设计实验验证这一推测。材料用具：水稻、 一定浓度的C5溶液、饱和CO2溶液、试管等。实验思路：______。预测结果：______。
自变量：RUBP羧化酶的来源因变量：RUBP羧化酶活性
降低RuBP羧化酶（CO2固定酶）的活性
实验思路 取两支试管编号A、B，各加入等量的一定浓度的C5溶液和等量的饱和CO2溶液，再分别加入等量的甲组、丙组小麦叶肉细胞RuBP羧化酶提取液，一段时间后，检测并比较A、B两组溶液中C3的含量 预测结果A组中C3的含量高于B组
原理：水既是光合作用的原料，也是化学反应的介质。矿质元素影响色素等物质的合成。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
思考：为何土壤中水或矿质元素过量，也而使光合作用降低？
水（淹）过量会导致植物根系进行无氧呼吸，影响矿质元素的主动吸收而影响光合作用。矿质元素浓度过大，土壤溶液渗透压过大，导致根系吸收水分的量减少
应用：1.合理施肥 2.轮作
(2021·河北高考，节选)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。
回答下列问题：(1)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。(2)施氮同时补充水分提高了光合速率，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的吸收量增多，同时RuBP羧化酶的活性增大，使叶肉细胞固定CO2的速率增大
(2)多因子对光合速率的影响
提醒　①不同因素的作用具有互补效应。如当光照强度降低时，可通过增加CO2浓度补偿。②不同条件下关键影响因素不同。如其他条件适宜，CO2达到饱和点，此时限制因素最可能是五碳化合物的含量。
1.[2020·山东卷，21(4)]干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是 ？ 2.西瓜、玉米和辣椒轮作和固定种植玉米相比，其优点是？ (答出两点即可)。3.在温室大棚生产中，大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，原因是？
叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
充分利用土壤中的矿质资源、改善土壤、减少大面积病虫害发生
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，提高大棚作物的产量。
4.北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是？6.[2017·全国卷Ⅰ，30(2)]若将某种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是？7.[2017·全国卷Ⅰ，30(1)]已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是
光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱
该植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2是有氧呼吸的反应物，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加
植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低
玉米在高温、干旱条件下仍能保持高效的光合作用与其叶片的特殊结构有关。图1为玉米叶片横切图，其维管束外围的维管束鞘细胞和叶肉细胞含有不同类型的叶绿体。叶肉细胞中的叶绿体具有发达的基粒，缺少暗反应必需的酶系，维管束鞘细胞的叶绿体中几乎无基粒，却有很多的淀粉粒。图2为玉米光合作用的部分途径。
（1）玉米光合作用的光反应阶段主要在 细胞中完成，暗反应阶段中C3的还原在 细胞中完成。（2）高温、干旱时植物关闭气孔，玉米在此条件下还能保持高效光合作用的原因是： 。玉米光合作用的途径体现了生物对环境的适应，是长期 的结果。
当气孔关闭时，玉米特有的PEP羧化酶能固定细胞间隙中低浓度的CO2形成苹果酸，苹果酸能分解产生二氧化碳供暗反应正常进行，故还能保持高效光合作用
（3）科研人员将玉米体内控制合成高活性PEP羧化酶的基因转入水稻体内，以期提高水稻在高温干旱环境下的光合速率。下表为实验测定的野生型水稻和转基因水稻的相关指标。
①与野生型水稻相比，转基因水稻 ，能说明“转入的基因正常表达，但水稻的光反应降低”。
PEP羧化酶活性高，放氧速率小
②综合题目信息结合上述表格结果分析，转基因水稻光反应降低的原因可能是：水稻叶片的维管束鞘细胞中不含叶绿体，其光反应和暗反应均在叶肉细胞中进行。转入水稻体内的PEP羧化酶基因正常表达后， ，最终导致光反应降低。
使苹果酸含量大量升高，在苹果酸含量降低释放CO2的过程中，会消耗大量NADP＋，NADP＋同时还是叶肉细胞进行光反应的原料，NADP＋原料供应减少
光合作用曲线中的“关键点”移动
(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)