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    第三章- 第四节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素(课件PPT)

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    这是一份第三章- 第四节 影响光合作用和细胞呼吸的环境因素(课件PPT),共60页。

    第四节影响光合作用和细胞呼吸的环境因素第三章高中生物学 必修11. 尝试探究影响光合速率的环境因素。2. 说出光合作用原理的应用。3. 说出影响细胞呼吸速率的环境因素。4. 说出细胞呼吸原理的应用。学习目标果蔬保鲜的核心问题就是如何减缓呼吸作用,抑制新陈代谢,使新鲜果蔬处于休眠或半休眠状态。冷藏法是目前普遍使用的果蔬保鲜方法,但其保鲜时间比较短。【思考】冷藏法减缓果蔬呼吸作用的途径是什么?针对生活中的生物学现象,进行观察并提出提问,体现了科学探究的核心素养。 新疆种植的哈密瓜为什么比较甜??对生活中的生物学现象进行观察并提出问题,体现了科学探究的核心素养。1.光合速率:可以用单位时间单位______上的____________或__________来表示。2.光照是植物进行光合作用的必要条件(1)光照强度会影响光合速率①光照强度可以用单位叶面积上所接收的可见光量来表示。②光照强度对光合速率的影响示意图③在________内,光合速率随着光照强度的____而相应____;当达到________后,光照强度即使继续增强,光合速率也________。一、影响光合作用的环境因素一定范围 增强 增加 某一定值 不再增加 叶面积 CO2固定量 O2释放量 (2)光质①叶绿体中的色素对____光质的光有____________。②实验表明,叶绿素a和叶绿素b在__________和______各有两个吸收高峰,类胡萝卜素的吸收高峰在___________。叶绿体中的色素______或________绿光。不同 不同的吸收值 蓝紫光区 红光区 蓝紫光区 不吸收 很少吸收 3.CO2是光合作用的原料之一(1)CO2浓度对光合速率的影响示意图(2)在________内,植物光合速率随着环境中CO2浓度的____而____,在CO2浓度达到________后,再增加CO2浓度,光合速率也________。一定范围 上升 增加 某一定值 不再增加 4.温度对光合作用中______的影响很大,因而对光合速率也有明显的影响。酶对温度______,____或____会导致酶活性____,光合速率也会降低。酶活性 很敏感 低温 高温 降低 5.土壤中的水分含量和无机盐的种类也会影响光合速率(1)水是光合作用的____之一,充足的水分能____影响植物的光合速率。(2)氮素是______、____的组成成分,充足的氮素供应可以促进叶面积的____和叶数量的____,从而增加________,____地影响植物的光合速率。(3)镁是______的组成成分,适时补充镁元素可以促进____________,从而影响光合速率。原料 直接 蛋白质 核酸 增大 增多 光照面积 间接 叶绿素 叶绿素的合成 1.光照强度(1)原理分析:光照强度主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生,进而限制暗反应阶段。(2)曲线分析(3)应用分析①欲使植物正常生长,则光照强度应大于B点对应的光照强度。②适当提高光照强度可增加作物产量。③阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低,间作套种时农作物的种类要合理搭配。2.CO2的浓度(1)原理分析:通过影响暗反应阶段,制约C3生成。(2)曲线分析图1         图2①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。②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。(3)应用分析①温室中适当增加CO2浓度,如投入干冰等;②大棚中“正其行,通其风”,以及多施有机肥来提高CO2浓度。3.温度(1)原理分析:通过影响酶活性进而影响光合作用。(2)曲线分析①AB段:随着温度升高,光合作用增强。②B点:光合作用最适温度。③BC段:随着温度升高,光合作用减弱。④温度过高时,酶失活,光合作用完全停止。(3)应用分析①适时播种。②温室栽培时白天适当提高温度,夜间适当降低温度。【易错提醒】温室生产中昼夜温差越大,作物产量越高吗?运用生物学的知识和方法,解决农业生产上的问题,体现了社会责任的核心素养。白天适当提高温度,可有利于提高光合产量,夜晚不能进行光合作用,适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗,所以适当提高温差可以提高作物有机物的积累量,从而提高产量。然而,昼夜温差并非越大越好,因为夜晚温度过低时,会影响呼吸相关酶的活性,当呼吸作用被过度抑制时,必将减弱植物根对矿质元素离子的吸收等代谢过程,这对植物生长显然不利。4.水和营养元素(1)水:是光合作用重要的反应物,又可影响气孔的开闭,间接影响CO2的吸收,还可影响光合产物的运输,从而影响光合速率。(2)营养元素:影响细胞内许多化合物的合成,从而影响植物体的光合作用,如氮是构成细胞内叶绿素、酶、ATP等物质的基本元素,可以促进叶面积的增大和叶片数量的增多,从而影响光合作用。各种环境因素同时对植物的光合作用产生影响,请问冬季早晨和夏季早晨限制光合作用的因素分别是什么?提示:冬季早晨温度较低,温度是限制光合作用的主要因素;夏季早晨温度较高,光照较弱,光照是限制光合作用的主要因素。针对生活中的生物学现象,进行观察并提问,体现了科学探究的核心素养。其他影响光合作用的因素(1)因叶绿体中色素对各种色光的吸收不同,光质(不同色光)也会影响光合作用强度。(2)光照时间的长短不影响光合作用速率,但可以影响植物体光合作用的总量,从而影响植物的生长。(3)叶龄也会影响光合作用强度,随叶龄的增大,叶面积逐渐增大,光合作用速率也随之增大,到成熟时达到最大,之后随叶片衰老,叶绿素不断分解,光合作用速率随之下降。【拓展延伸】对影响光合作用的因素进行拓展延伸,体现了科学思维的核心素养。5.多因子变量【例1】已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图表示该植物在25 ℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度提高到30 ℃的条件下(其他条件不变),从理论上讲,图中相应点的移动应该是(  )A.a点上移,b点左移,m点上移B.a点不移,b点左移,m点不移C.a点下移,b点右移,m点下移D.a点下移,b点不移,m点上移温度由25 ℃升高到30 ℃,对于细胞呼吸而言,达到最适温度,呼吸速率增大;对于光合作用而言,超过最适温度,光合速率下降。因此,a点因细胞呼吸加强而往下移。b点为光补偿点,一方面细胞呼吸加强,需较强的光照强度才能产生与细胞呼吸消耗量相当的有机物,另一方面光合速率下降,产生有机物的速率也下降,也需较强的光照强度才能产生与原来等量的有机物,所以b点右移;因温度超过光合作用最适温度,酶活性下降,光合作用强度降低,m点下移,故选C。C1.呼吸速率是植物____________的一个重要指标,常用单位____或单位____的植物体在单位____内所________或__________的量来表示。2.温度主要影响了与细胞呼吸有关的________。(1)在一定的温度范围内,酶活性因温度的升高而____,呼吸速率也会____;到达最高值后,因温度高于酶的____温度,酶活性____,因而呼吸速率也随着温度的升高而____。(2)细胞呼吸的最适温度、最低温度和最高温度会因植物的____和________的不同而有较大差异。二、影响细胞呼吸的环境因素细胞代谢强弱 面积 重量 时间 吸收O2 释放CO2 酶的活性 提高 增高 最适 降低 下降 种类 生理状态 (3)植物细胞呼吸的最适温度一般____光合作用的最适温度,因此,当细胞呼吸处于最适温度时,细胞呼吸____,而光合作用可能已经有所____。高于 旺盛 减弱 3.氧是细胞进行有氧呼吸的必要条件(1)在氧浓度____的范围内,植物的呼吸(有氧呼吸)速率随氧浓度的增加而____,但增至一定程度时,呼吸速率就________了。(2)在____条件下,植物可短暂地进行____呼吸,但由于有机物的______氧化,积累的______氧化产物会对细胞产生____,所以,无氧呼吸最终常会使植物受到____。较低 升高 不再升高 缺氧 无氧 不完全 不完全 毒害 伤害 (3)苹果细胞无氧呼吸会积累过多____,结果细胞受到毒害而死亡,失去______________的能力,最后苹果腐烂。同样,动物在剧烈运动时会因无氧呼吸积累过多的____,从而出现________。(4)在以________为主的生物体内,随着氧浓度的提高,有氧呼吸会____,无氧呼吸会有所____。酒精 抵御微生物入侵 乳酸 肌肉酸痛 有氧呼吸 增强 减弱 4.二氧化碳是细胞呼吸的最终产物(1)空气中二氧化碳的体积分数约为0.033%。当二氧化碳体积分数高于____时,细胞呼吸明显受到抑制。(2)在土壤中,根系__________的细胞呼吸会产生大量的二氧化碳,当土壤板结、深层通气不良时,积累的二氧化碳体积分数可达____________,甚至更高。此时若不及时________,根部细胞的有氧呼吸会________。5% 土壤微生物 4%~10% 中耕松土 严重受阻 (3)一些植物(如豆科植物)种子由于____的限制,细胞呼吸产生的二氧化碳____被释放出来,种皮内积聚较高浓度的二氧化碳会____细胞呼吸,导致种子进入____状态。种皮 难以 抑制 休眠 5.植物组织的含水量与呼吸速率也有密切关系。在一定范围内,细胞呼吸速率随组织含水量的增加而____。________的细胞呼吸速率很低,而当种子______,细胞呼吸速率迅速增高。增高 干燥种子 吸水后 6.植物____的不同以及同一植物的____组织器官,也能影响植物细胞的呼吸速率。(1)不同种类的植物呼吸速率____。一般来说,旱生植物生长____,细胞呼吸速率比水生植物__;阴生植物所处的地方光照强度____,细胞呼吸速率比阳生植物__。种类 不同 不同 缓慢 低 较弱 低 (2)同一种植物在不同的____________,细胞呼吸速率有所不同。一般在______、______等生长旺盛期,细胞呼吸速率____。同一种植物的____器官,细胞呼吸速率也有所不同,一般____器官比____器官的细胞呼吸速率高,____的组织器官比____的组织器官的细胞呼吸速率高。生长发育时期 幼苗期 开花期 增高 不同 生殖 营养 幼嫩 衰老 1.影响细胞呼吸的内因——遗传因素遗传物质的不同决定酶的种类和数量不同,进而影响细胞呼吸的类型、速率等。(1)生物的细胞呼吸类型①需氧型生物——需在氧气充足的条件下才能正常生活,如人、绝大多数动植物。②厌氧型生物——需要在无氧条件下才能正常生活,有氧时呼吸作用会受到抑制,甚至不能生长,如乳酸菌、破伤风杆菌。③兼性厌氧生物——在有氧条件下进行有氧呼吸,在无氧条件下进行无氧呼吸,如酵母菌。【归纳提升】对影响呼吸作用的因素进行归纳总结,体现了科学思维的核心素养。(2)不同种、不同生长发育时期或不同组织器官,细胞呼吸速率有差异(以植物为例)①不同种类植物的细胞呼吸速率不同,一般旱生植物小于水生植物,阳生植物大于阴生植物。②同一植物在不同生长发育时期呼吸速率不同,如幼苗期、开花期呼吸速率升高,成熟期呼吸速率下降。③同一植物的不同组织器官呼吸速率不同,一般生殖器官大于营养器官。2.影响细胞呼吸的外因——环境因素(1)温度①影响(如图):细胞呼吸是一系列酶促反应,温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在25~35 ℃之间。②应用低温储存食品大棚栽培在夜间和阴天适当降温温水和面发得快CO2产生量O2浓度O2浓度对有氧呼吸和无氧呼吸分别有何影响?用曲线表示出来。O2浓度对酵母菌产生的CO2量有何影响?用曲线表示出来。说出A、B两点有氧呼吸和无氧呼吸有何关系?AB..有氧呼吸和无氧呼吸放出CO2量相等无氧呼吸消失只进行有氧呼吸???(2)氧气在图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点时,有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率是否相等?根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式:C6H12O6→6CO2(有氧呼吸),C6H12O6→2CO2(无氧呼吸),可知,此时有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的比例为1:3。提示:不相等。图中有氧呼吸和无氧呼吸曲线的交点,表示两者释放的二氧化碳的量相等。?①影响(如图):O2是有氧呼吸所必需的,且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。a.O2浓度=0时,只进行无氧呼吸。b.0

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