1、第2课时 光合作用原理的应用概念认知自主学习一、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:单位时间 糖类 3.研究意义:直接影响农作物的产量。4.影响光合作用强度的因素:土壤含水量 无机营养 光照强度 温度高低 气孔开闭 病虫害 CO2浓度 光的颜色 pH大小 将以上影响因素分类:(1)光合作用的原料:_。(2)光合作用动力:_。(3)光合作用场所:_。(4)酶的活性:_。【警示】光照时间长短不会影响光合作用强度,但影响最终光合作用产物的 量。二、化能合成作用 1.能量来源:_的能量。2.制造产物:有机物。3.实例:硝化细菌。4.过程:无机物氧化释放【点拨】化能
2、合成作用与光合作用的主要区别是能量来源不同,前者来自化学能后者来自光能,其物质变化都是CO2和H2O反应生成(CH2O)。【质疑批判】光合作用受外界环境因素的影响,某同学提出了如下几个观点:月季在树荫下光合作用强度较低,影响因素主要是光照强度。常绿植物冬青在冬季光合作用强度较低,影响因素主要是温度。塑料大棚若使用绿色塑料薄膜,蔬菜光合作用强度较低,影响因素主要是光照 强度。害虫蚕食了大豆的叶片导致大豆光合作用强度下降,影响因素主要是光合作 用场所。使用农家肥使玉米等农作物的光合作用速率上升,影响因素与无机物无关。你的判断:正确的结论有_。【思维激活】新疆的哈密瓜引种到山东地区,收获后发现哈密瓜
3、的甜度明显下降,请你分析出现这一现象的原因。提示:新疆地区夏季日光充足,昼夜温差大有利于糖类的积累。【教材开发】P106 概念检测 问题:光照强度降低会导致光反应速率下降,对暗反应有什么影响?提示:光反应为暗反应提供ATP和NADPH,光反应速率下降暗反应速率也会下降。能力形成合作探究学习任务一:光合作用强度的影响因素与应用【情境探究】大棚蔬菜种植深受人们喜爱,让人们在任何时间都可以吃到反季节的蔬菜。科学管理才能使蔬菜生长更好,产生更多的经济效益。思考:如果遇到长期的阴雨天气,蔬菜产量明显下降,其原因主要是什么?提示:光照强度较低导致光合作用强度降低,蔬菜产量下降。【探究活动】(科学思维模型与
4、建模)1.光照强度对光合作用强度的影响模型:(1)影响机理:光照是光合作用的动力,为光合作用提供能量,主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生,进而影响暗反应,影响光合作用强度。(2)曲线模型分析:关键点分析:光照强度光合作用强度O光合作用强度为O,此时只进行细胞呼吸,A代表呼吸速率1 klx光合作用强度等于细胞呼吸强度,此时的光照强度为光补偿点O4 klx随着光照强度的增加,光合作用强度增加4 klx光合作用强度达到最大值,此时的光照强度为光饱和点(3)光合作用速率、净光合速率、细胞呼吸速率之间的关系:三者的检测指标:检测 指标呼吸速率净光合 速率真正(总)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收
5、量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量数值计算:光合作用强度=净光合作用速率+细胞呼吸速率 探讨:结合(2)图分析,若某植物始终处于光照条件下,该植物正常生长和生长状况最佳的最低光照强度分别是多少?提示:正常生长的最低光照强度是1 klx,生长状况最佳的最低光照强度是4 klx。2.CO2对光合作用强度的影响模型:(1)影响机理:CO2为光合作用提供原料,主要通过影响暗反应阶段C3的生成,进而影响光合作用强度。(2)曲线模型分析:关键点分析:CO2浓度光合作用强度O光合作用强度为O,此时只进行细胞呼吸,A代表呼吸速率0.01%光合作用强度
6、等于细胞呼吸速率,此时的CO2浓度为CO2补偿点O0.06%随着CO2浓度的增加,光合作用强度增加0.06%光合作用强度达到最大值,此时的CO2浓度为CO2饱和点探讨:为增加温室大棚蔬菜的产量,获得最大的经济效益,温室大棚中CO2浓度最低应该是多少?请提供提高温室大棚CO2浓度的方法。(至少提供一种)提示:最低浓度为0.06%,种植蘑菇、养殖动物、施加有机肥等方法(答出一条合理即可)。3.温度对光合作用强度的影响模型:(1)影响机理:温度会影响与光合作用有关酶的活性,进而影响光合作用强度。(2)趋势分析:在一定范围内随温度的升高,光合作用强度随之升高。达到一定温度后,随温度的升高,光合作用强度
7、降低。1.水及矿质元素对光合作用的影响:(1)原理:N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素,若这些元素缺乏,会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,水还会影响气孔的开闭,从而影响CO2进入植物体。(2)曲线:2.光合作用原理在生产实践中的应用:实例原理间作套种有利于改善作物的通风、透光条件,提高光能利用率,延长光照时间冬季大棚内温度应白天适当提高,晚上适当降低白天有光,适当升温能提高光合速率;晚上无光,适当降温可降低细胞呼吸对有机物的消耗“正其行,通其风”合理密植,通风透气,有利于充分利用光能和CO2,有利于光合作用的进行合理灌溉缺少水分会导致植物
8、叶片气孔关闭,CO2供应不足4.多因子变量对光合作用的影响:(1)曲线分析。P点:限制光合作用强度的因素主要应为横坐标所表示的因子,随着此因子的不断加强,光合作用强度不断提高。Q点:横坐标所表示的因子不再是限制光合作用强度的因子,限制因素主要为各曲线所表示的因子。(2)应用:温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合作用所需酶的活性,提高光合作用强度,也可同时适当增加CO2浓度,进一步提高光合作用强度;当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用强度。【易错陷阱】光照强度和CO2浓度对光合作用强度影响的两个误区(1)误认为光照强度对所有植物影响都相同:并不是光照强度
9、越高植物的光合作用强度越大。一些阴生植物如人参等,光照强度过高植物光合作用强度反而会降低。(2)误认为CO2浓度越高越好:CO2浓度过高会抑制植物的细胞呼吸,影响光合作用原料的吸收、产物的运输等,从而导致植物光合作用强度降低。【素养案例】(2020山东等级考)人工光合作用系统可利用太阳能合成糖类,相关装置及过程如图所示,其中甲、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。(1)该系统中执行相当于叶绿体中光反应功能的模块是_,模块3中的甲可与CO2结合,甲为_。(2)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”或“减少”)。若气泵停转时间较长,模块2中的能
10、量转换效率也会发生改变,原因是_。(3)在与植物光合作用固定的CO2量相等的情况下,该系统糖类的积累量_(填“高于”“低于”或“等于”)植物,原因是_。(4)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是_。人工光合作用系统由于对环境中水的依赖程度较低,在沙漠等缺水地区有广阔的应用前景。【思维流程】【解析】(1)分析图示可知,模块1为将光能转化为电能的过程,模拟的是光合色素吸收光能,释放高能电子的过程,模块2模拟的是光合色素失去电子成为一种强氧化剂,从水分中捕获电子,使水分子氧化以产生氧分子和氢离子,并合成ATP的过程,因此两个模块模拟的是光反应过程。模块3表示暗反应过程,气泵泵入的是CO2
11、,其中甲表示C5,乙表示C3。(2)若正常运行过程中气泵突然停转,则输入暗反应系统中的CO2浓度下降,CO2固定减少,则C3的含量会减少,若气泵停转的时间较长,则暗反应过程为光反应提供的ADP、Pi和NADP+不足,会导致模块2中的能量转换效应下降。(3)若与植物固定的CO2的量相等,则和植物的总光合作用速率相等,由于该系统未模拟细胞呼吸,不会通过呼吸作用消耗糖类,而植物会发生呼吸作用,因此该系统积累的糖类高于植物。(4)干旱条件下,植物的光合作用速率降低的主要原因是干旱导致植物的蒸腾作用加强,植物为了防止水分散失会关闭气孔,叶片气孔开放程度降低,CO2吸收量减少。答案:(1)模块1和模块2
12、五碳化合物(或C5)(2)减少模块3为模块2提供的ADP、Pi和NADP+不足(3)高于 人工光合作用系统没有呼吸作用消耗糖类(4)叶片气孔开放程度降低,CO2吸收量减少【素养迁移】(1)图示中的模块2为模块3提供了物质和能量,相当于光合作用中的哪些物质?提示:NADPH和ATP。(2)用文字和箭头的形式写出人工光合作用系统中能量的转化过程。提示:光能电能化学能。【题后反思】植物有机物积累量与光合作用、细胞呼吸的关系(1)植物体的光合作用强度大于细胞呼吸速率,植物有机物的积累量增加,植物能正常生长。(2)植物叶肉细胞的光合作用强度等于细胞呼吸强度,植物体的有机物积累量减少,因为植物体叶肉细胞可
13、进行光合作用,而其他细胞只进行细胞呼吸。【典题加练】1.如图表示在一定范围内,不同环境因素与水稻叶片光合作用强度的关系,对其叙述错误的是()A.如果横坐标是CO2含量,则a为强光,b为弱光 B.如果横坐标是光照强度,a的CO2含量较高,b的CO2含量较低 C.如果横坐标是光照强度,a温度较适宜,b温度较低 D.如果横坐标是CO2含量,则a为红光,b为白光【解析】选D。CO2是光合作用的原料,所以CO2含量相等时,光照强度强,则光合作用强度强,因此a为强光,b为弱光,A正确;如果横坐标是光照强度,二氧化碳的含量越高,光合作用强度越大,a的CO2含量较高,b的CO2含量较低,B正确;温度会影响酶的
14、活性,如果温度较低,则光合作用强度就低;如果横坐标是光照强度,则a温度较适宜,b温度较低,C正确;叶片色素主要吸收红光和蓝紫光,对其他波长的光也有吸收,白光含有红光和蓝紫色,还含有其他波长的光,所以白光下的光合作用强度大于红光下光合作用强度,D错误。2.图甲表示A植物光合速率受光照强度影响的变化曲线。图乙表示A植物在不同光照强度环境条件下,光合速率受CO2含量影响的变化曲线。a点与c点相比较,c点时叶肉细胞中C3的含量;b点与c点相比较,b点时叶肉细胞中C5的含量依次是()A.高、高 B.低、基本一致 C.低、高 D.高、基本一致【解析】选A。由图甲可知m比n光照强度大,在乙图中当光照强度为n
15、时,a点与c点相比较,c点CO2含量高,则叶肉细胞中C3的含量高;b点与c点相比较,CO2含量相同,b点光照强度高,则叶肉细胞中还原生成的C5含量高。学习任务二:影响光合作用强度的因素的综合分析【情境探究】某同学将水生的绿色植物封闭在一个密闭的透明玻璃瓶中,并置于一定的光照条件下,刚开始时植物能正常生长,一段时间后植物不再生长。将玻璃瓶打开后,植物又开始能正常生长了。思考:分析植物不能正常生长最可能的原因是什么。提示:密闭玻璃瓶内的CO2浓度过低造成光合作用小于植物呼吸速率。【探究活动】(科学思维模型与建模)1.密闭容器内CO2浓度与时间关系的模型:趋势分析:(1)A-B:玻璃罩内CO2浓度上
16、升,细胞呼吸速率大于光合作用强度或者只进行细胞呼吸。(2)B-C:玻璃罩内CO2浓度下降,光合作用强度大于细胞呼吸速率。(3)C-D:玻璃罩内CO2浓度上升,细胞呼吸速率大于光合作用强度或者只进行细胞呼吸。(4)B、C点光合作用强度等于细胞呼吸速率。探讨:依据上图分析:该植物经过一昼夜后,植物的干重如何变化?说明你的理由。提示:植物的干重增加,因为经过一昼夜后即D点时玻璃罩内的CO2浓度低于初始A点,说明植物从外界吸收CO2产生了有机物导致植物干重增加。2.开放环境中CO2浓度与时间关系的模型:关键点分析 区段光合作用与细胞呼吸关系MN和PQ只进行细胞呼吸NA和EP光合作用强度小于细胞呼吸速率
17、AE光合作用强度大于细胞呼吸速率C气孔关闭,CO2吸收减少,光合作用强度降低A、E光合作用强度等于细胞呼吸速率探讨:结合题图分析:蔬菜到了采摘季节,一天中选择什么时间采摘的蔬菜产量最高?提示:18时即E点,此时有机物积累量最大。【易错陷阱】光合作用和细胞呼吸相关物质量的关系(1)光合作用消耗CO2总量=从外界吸收CO2量+细胞呼吸产生的CO2量(2)光合作用产生O2总量=释放到外界O2量+细胞呼吸消耗O2量(3)一昼夜有机物的积累量=白天有机物的积累量-夜晚细胞呼吸消耗有机物的量【素养案例】如图为桑叶光合作用强度随土壤水分减少的日变化曲线图,图中曲线、分别为降雨后第2、8、15天测得的数据。若
18、光照强度的日变化相同,则据图判断错误的是()A.在水分充足时桑叶没有出现“午休”现象 B.曲线双峰形成与光照强度的变化有关 C.导致曲线日变化的主要因素是土壤含水量 D.适时进行灌溉可以缓解桑叶“午休”现象【思维流程】解答本题需突破以下两个关键点:【解析】选C。曲线为降雨后第2天(水分充足)测得的数据,曲线没有出现“午休”现象,A正确;曲线双峰形成,是因为中午光照逐渐增强,温度逐渐升高,部分气孔关闭,CO2吸收减少,光合作用强度下降,以致出现双峰现象,B正确;曲线至的变化主要由于土壤含水量不同,而曲线在一日中不同时段的变化与光照强度和温度有关,C错误;根据曲线可知,适时进行灌溉可以缓解桑叶“午
19、休”现象。【素养迁移】(1)曲线在12-18时光合作用强度下降的原因是什么?提示:光照强度下降。(2)曲线在12时植物有机物的含量与10时相比_,原因是:_ _ 增加 10时-12时光 合作用强度大于细胞呼吸速率,植物有机物积累,含量增加。【题后反思】多因素影响时曲线的分析 在受多种因素影响时,找出自变量限制因素的方法,将多因素转变为单一因素:对纵坐标或横坐标作垂线、只看某一条曲线的变化。【典题加练】1.如图表示在夏季晴朗的白天,某植物处于密闭、透光但原料充足的环境下所测得的某些物质的变化情况。下列叙述错误的是()A.图A曲线可表示O2浓度的变化 B.图B曲线可表示CO2浓度的变化 C.图A曲
20、线可表示植株干重的变化 D.图B曲线可表示土壤中矿质元素量的变化【解析】选D。夏季晴朗的白天,某植物处于密闭、透光但原料充足的环境下,植物开始只能进行细胞呼吸,所以O2和有机物的含量都下降,CO2的浓度增加;6点到18点之间光合作用大于细胞呼吸,所以O2和有机物的含量都增加,CO2浓度降低;之后光合作用小于细胞呼吸,O2和有机物减少,CO2的浓度增加,因此图A曲线可表示O2浓度和植株干重的变化,A、C正确;图B曲线表示CO2浓度的变化,B正确;图B曲线不能表示土壤中矿质元素量的变化,D错误。2.图甲表示某植物叶肉细胞内的部分结构及相关代谢中发生的气体转移情况。乙图表示密闭环境中某植物在光照充足
21、的条件下,温度对光合作用和细胞呼吸速率的影响。请据图分析回答。(1)图甲中b过程中的气体参与线粒体完成生理活动过程的第_阶段,a过程中的气体参与叶绿体完成生理活动过程的_阶段。(2)图乙中M点表示的生物学意义是_。此时,植物有机物的积累量为_,M点以后密闭环境中CO2的积累量_。(3)图乙中在4060 范围内,随着温度上升,光合作用速率比细胞呼吸速率变化大,其主要原因是_ 。(4)冬季,密封的温室内容易因CO2缺乏而导致作物产量下降,生产中经常用施加农家肥的方法来增加温室内CO2的含量,原理是_。(5)请写出图甲中植物光合作用的总方程式:_。【解析】(1)图甲中b过程中的气体为叶绿体产生的O2
22、,可参与线粒体内有氧呼吸过程的第三阶段,a过程中的气体为线粒体产生的CO2,参与叶绿体中的光合作用的暗反应阶段。(2)由图可知,图乙中M点表示的生物学意义是光合作用的速率等于细胞呼吸的速率,由于植物的积累量=光合作用制造有机物的量-呼吸消耗有机物的量,故此时,植物有机物的积累量为0,M点以后细胞呼吸大于光合作用,植物释放CO2,故密闭环境中CO2的积累量增加。(3)图乙中在4060 范围内,随着温度上升,由于催化细胞呼吸的酶更耐高 温(或催化光合作用的酶对高温更敏感),故光合作用比细胞呼吸的变化速率 大。(4)农家肥中含有很多有机物,通过微生物的分解作用可产生CO2,因此生产中经 常用施加农家
23、肥的方法来增加温室内CO2的含量。(5)光合作用的总方程式为H2O+CO2 (CH2O)+O2。答案:(1)三 暗反应(2)光合作用的速率等于细胞呼吸的速率(或光合作用强度等于细胞呼吸强度)零 增加(3)催化细胞呼吸的酶更耐高温(或催化光合作用的酶对高温更敏感)(4)农家肥中含有很多有机物,通过微生物的分解作用可产生CO2(5)H2O+CO2 (CH2O)+O2 光能 叶绿体 学情诊断课堂测评1.(水平1概念检测)在寒冷的冬季,我们能吃上新鲜的蔬菜依赖于温室大棚。温室大棚的种植技术能够影响蔬菜的产量和质量,下列措施及方法中有利于提高产量的有_。温室薄膜(或玻璃)上经常出现水膜导致透光率降低,应
24、及时清除 阴雨天气使用绿光灯照射,以弥补冬季阳光的不足 白天应适当增加大棚内的二氧化碳浓度,提高光合作用强度 夜晚植物不能进行光合作用只进行细胞呼吸,应将大棚内的温度降低到0 以下 如遇持续的阴雨天气,白天不宜过多升高温室温度,仍保持昼夜温差【解析】选。水膜会影响透光率,降低温室内的光照强度,从而降低光合速率,故正确;植物几乎不吸收绿光,因此不能使用绿光灯补光,故错误;白天应适当增加大棚内的二氧化碳浓度,可以提高光合作用强度,故正确;夜晚植物不能进行光合作用,只进行细胞呼吸,如果温度降低到0 以下会导致植物因温度过低而死亡,故错误;植物白天进行光合作用积累有机物,也进行细胞呼吸消耗有机物,持续
25、的阴雨天气,植物的光合作用强度不高,升高温室温度会提高植物的细胞呼吸,消耗更多的有机物,使植物有机物的积累量下降;保持昼夜温差,减少夜间的呼吸消耗,有助于植物积累有机物,故正确。2.(水平2)在寒冷的冬季,现代化钢架玻璃大棚为人们提供了新鲜的果蔬。若要提高果蔬的产量,下列措施不合理的是()A.适当降低CO2的浓度 B.适当增加CO2的浓度 C.适当延长光照时间 D.适当增大昼夜温差【解析】选A。适当提高CO2的浓度可促进光合作用的 暗反应,从而提高果蔬的产量,A不合理,B合理;适当 延长光照时间有利于有机物的积累,提高果蔬的产 量,C合理;夜晚植物只进行细胞呼吸,夜间温度降低,可降低呼吸速率,
26、故适当增大昼夜温差可增加一昼夜 中有机物的积累,提高果蔬的产量,D合理。3.(水平1)硝化细菌通过化能合成作用形成有机物,需要下列哪种环境条件()A.具有NH3和氧 B.具有NH3及缺氧 C.具有硝酸和氧 D.具有硝酸及缺氧【解析】选A。硝化细菌是利用NH3被氧化成亚硝酸和硝酸的过程中释放的能量将CO2和H2O合成有机物的,NH3和氧是必不可少的原料。4.(水平2教材“旁栏思考”改编)某植物在适宜的光照等条件下的氧气释放量表示()A.植物体光合作用实际产生的氧气量 B.植物叶片光合作用实际产生的氧气量 C.植物体光合作用实际产生的氧气量除去细胞呼吸消耗的氧气量 D.植物叶片光合作用实际产生的氧
27、气量除去细胞呼吸消耗的氧气量【解析】选C。植物在适宜光照等条件下氧气释放量是指植物体光合作用实际产生的氧气量减去细胞呼吸消耗的氧气量。5.(水平2)贾思勰,青州益都(今属山东寿光市)人,是中国古代杰出的农学家。约在北魏永熙二年至东魏武定二年间(533544),贾思勰著成综合性农书齐民要术。书中,要求栽种农作物要“正其行,通其风”的原理是()A.确保通风透光,从而有利于提高光合作用强度 B.通风透光,可以增强农作物的细胞呼吸 C.可以增强农作物的抗性 D.增强农作物的蒸腾作用【解析】选A。“正其行,通其风”是做到了合理密植,有利于植株合理利用光照和CO2,从而提高光合作用强度。【能力挑战题组】1
28、.如图表示某种植物在最适温度和0.03%的CO2浓度条件下,光合作用合成量随光照强度变化的曲线,若在B点时改变某种条件。结果发生了如曲线b的变化,则改变的环境因素是()A.适当提高温度 B.增大光照强度 C.适当增加CO2浓度 D.增加酶的数量【解析】选C。此时温度已经是最适温度,所以再提高温度会使酶的活性降低,光合作用速率降低,A不符合题意;B点是光照的饱和点,此时光照不是限制光合作用的因素,B不符合题意;CO2的浓度为0.03%,相对较低,所以增加CO2浓度会提高光合作用的速率,C符合题意;酶的数量属于内因,D不符合题意。2.如图表示在温度不变的条件下,绿色植物吸收CO2的量随光照强度的变
29、化情况,下列相关叙述正确的是()A.在ab段对应的任何时间内都适宜进行植物细胞呼吸强度的测定 B.b点表示绿色植物光合速率和呼吸速率相等 C.在c点所对应的光照强度下,绿色植物仅进行光合作用 D.由图分析可知随着光照强度的增强,光合作用强度持续增大【解析】选B。分析题图可知,a点只进行细胞呼吸,可以测定植物细胞呼吸的强度,a点以后,CO2释放量逐渐减少,说明存在光合作用,且光合作用逐渐增强,会干扰细胞呼吸强度的测定,A错误;b点表现为既不吸收CO2,也不释放CO2,此点表示绿色植物光合速率和细胞呼吸速率相等,B正确;在c点所对应的光照强度,绿色植物不仅进行光合作用,也进行细胞呼吸,C错误;随着
30、光照强度的增强,光合作用强度先不断增加,最后维持相对稳定,D错误。3.科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响,得到实验结果如图。下列叙述错误的是()A.光照强度为a时,造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同 B.光照强度为b时,造成曲线和光合作用强度差异的原因是温度不同 C.光照强度为ab,曲线光合作用强度随光照强度升高而升高 D.光照强度为bc,曲线、光合作用强度随光照强度升高而升高【解析】选D。光照强度为a时,曲线和的光照强度相同、温度相同,而曲线的光合速率明显高于曲线,说明此处造成曲线和光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同,A正确;光照强度为b时,曲
31、线和的光照强度相同,CO2浓度相同,因此造成曲线和光合作用强度差异的原因是温度的不同,B正确;图中看出,光照强度为ab,曲线、的光合作用强度随光照强度升高而升高,C正确;光照强度为bc,曲线光合作用强度不再增强,说明b点时就达到饱和点,D错误。4.苹果树有开心形和圆冠形两种树形,如甲图所示。为探究树形差异对光合作用的影响,科研人员进行了实验研究。请回答问题:(1)植物的光合作用是利用_能,将CO2和水转化为储存能量的有机物,并且释放出_的过程。(2)实验结果如乙图所示,实验的自变量除树形外,还有_。(3)据图分析,更有利于苹果树光合作用的树形是_,推测可能的原因是_。【解析】(1)光合作用的原
32、料是CO2和水,产物是有机物和O2,场所是叶绿体,条件是有光,把光能转化成化学能储存在有机物里面。(2)据图分析,该实验的自变量除树形外还有光照强度和CO2浓度。(3)树形为开心形的苹果树光合速率更高,因为开心形苹果树主枝少、主枝间开角大,叶片可获得更多光照,有利于光反应,还可获得更多CO2,有利于暗(碳)反应。答案:(1)光 O2(2)光照强度、CO2浓度(3)开心形 开心形苹果树主枝少、主枝间开角大,叶片可获得更多光照,有利于光反应,还可获得更多CO2,有利于暗(碳)反应 素养发展创新应用素材 嗜盐菌 绿色植物及光合细菌都靠叶绿素进行光合作用,但一种生长在盐湖里的嗜盐菌,虽没有叶绿素,也能
33、在厌氧光照条件下同化CO2。嗜盐菌在低氧和日光下生长,其质膜可产生明显的斑块。因为斑块的颜色与人眼的感光物质视紫红质很相似,所以叫紫膜。紫膜中仅含一种蛋白质,其结构也与视紫红质相似,因而被命名细菌视紫红质。它能把接受到的阳光大约10%变成其他形式的能,这比叶绿素能够转换约30%的光能要低。每一分子细菌视紫红质吸收光子并引起一系列光化学反应循环。紫膜蛋白嗜盐菌紫膜中细菌视紫红质在吸收光子引起光化学反应循环的同时,能合成ATP,用于同化CO2,生成糖类等有机物。探究(1)将你学过的植物光合作用知识与本文中介绍的新知识进行比较,将不同之处填入下表。捕获光能的场所捕获光能的物质教材知识_本文知识_(2
34、)你认为上述材料中该生物体内进行的代谢过程能称作光合作用吗?请陈述理由_。(3)如果采用现代生物技术改造植物,使植物叶肉细胞的类囊体薄膜上同时存在细菌视紫红质和叶绿素,能否提高植物的光合作用效率?写出你的判断依据_。【解析】(1)植物细胞内捕获光能的场所在叶绿体的类囊体薄膜,捕获光能的物质为光合色素叶绿素和类胡萝卜素;由题干信息“紫膜中仅含一种蛋白质,其结构也与视紫红质相似,因而被命名细菌视紫红质。它能把接受到的阳光大约10%变成其他形式的能,这比叶绿素能够转换约30%的光能要低”可知文中所述生物捕获光能的场所为紫膜,捕获光能的物质为细菌视紫红质。(2)光合作用的定义为“能把二氧化碳和水转变成
35、有机物,把光能转变为化学能,储存在有机物中”,上述材料中该生物体内能进行“在厌氧光照条件下同化C产生H+、ATP”等过程,进行的代谢过程可称为光合作用。(3)植物的光合作用效率是由光反应和暗反应两个过程决定的,若使植物叶肉细胞的类囊体薄膜上同时存在细菌视紫红质和叶绿素,可提高光反应产物的供给,故可提高光合效率(或者说不能,因为缺乏暗反应条件支持)。答案:(1)叶绿体类囊体薄膜 叶绿素和类胡萝卜素 紫膜 细菌视紫红质 (2)能,把二氧化碳和水转变成有机物,把光能转变为化学能,储存在有机物中。(3)能,增加光反应产物的供给或不能,缺乏暗反应条件支持【拓展阅读】蝴蝶兰的光合作用 蝴蝶兰是一种深受人们喜爱的观赏花卉,原生长于热带雨林地区。夜晚蝴蝶兰叶片吸收CO2并将其转化为苹果酸储存起来;白天,苹果酸在酶的催化下分解生成CO2用于光合作用。探究:(1)蝴蝶兰适于在热带高温环境中生长,其光合作用所利用的CO2的来源有哪些?提示:苹果酸分解和细胞呼吸。(2)为了研究增施CO2对蝴蝶兰生长与开花的影响,可以通过哪些方面进行检测?提示:用植株叶面积或株高或植株重量来表示生长状况;开花时间早晚、开花的数量、开花的时间长短可作为开花情况的指标。
