绿色植物光合作用与呼吸作用的相关计算教案.docx
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绿色植物光合作用与呼吸作用的相关计算教案
绿色植物光合作用与呼吸作用的相关计算
松江一中赵金萍
教学目标:
1、知识与技能:
概述绿色植物光合作用与呼吸作用的关系、测量光合作用的指标以及它们之间的关系。
2、过程与方法:
(1)通过解析有关绿色植物光合作用与呼吸作用的练习题,一方面学会解析题目的方法,另一方面理解绿色植物光合作用与呼吸作用的关系,并能总结出测量光合作用的指标以及它们之间的关系。
(2)运用所学绿色植物光合作用与呼吸作用的知识解析实际生活中的自然现象。
3、情感态度与价值观:
(1)、通过小组比赛的形式激发学习研究的热情,逐步形成锲而不舍、探索创新的学习态度,促进自身的可持续发展。
(2)增强关注自然、关注生活、热爱生活的积极的生活态度。
(3)采用小组合作的学习方式,在合作交流中获得知识、促进理解、提高能力,潜移默化地培养学生正确的价值观和人生观。
教学重点:
测量光合作用的指标以及它们之间的关系。
教学难点:
运用测量光合作用的指标以及它们之间的关系解析练习题。
教学过程:
课前准备:
比赛:
每个学习小组解析两道有关绿色植物光合作用与呼吸作用的练习题。
导入:
多媒体演示:
新疆素有“瓜果之乡”的美称。
在民间流传着一首优美的“顺口溜”,对新疆不同地区的不同瓜果加以概括。
吐鲁番葡萄哈密的瓜 叶城的石榴人人夸,
库尔勒的香梨甲天下, 伊犁苹果顶呱呱,
阿图什的无花果名声大, 下野地的西瓜甜又沙,
喀什樱桃赛珍珠, 伽师甜瓜甜掉牙,
和田的薄皮核桃不用敲, 库车白杏味最佳。
一年四季有瓜果, 来到新疆不想家。
【学生活动:
】讨论为什么新疆的水果比其他内地地区的水果含糖等有机物多?
【教师:
】①吐鲁番地区属于高纬度地区,日照时间比内地地区长,光合作用时间长;②吐鲁番地区属于沙漠性气候,日夜温差大,有利有机物质的积累。
通过这节课的学习我们会有更全面的认识。
【学生活动:
】每组汇报练习题的答案
【教师:
】公布答案
例1:
参考答案:
(1)3
(2)4(3)7.03
例2:
60mg
【学生活动:
】由做错的或对的讲讲解题步骤。
【教师:
】引导学生分析错题原因。
【学生活动:
】谈谈解析这两道题目的关键。
【教师:
】关键一:
绿色植物光合作用与呼吸作用的关系
【学生活动:
】讨论总结
【教师:
】
绿色植物光合作用与呼吸作用的关系:
绿色植物既进行光合作用,也进行呼吸作用,光合作用进行的必要条件是有光,呼吸作用则时刻进行与光无关。
【学生活动:
】分析下图,植物体中光合作用与呼吸作用的关系
【教师:
】
光合作用等于呼吸作用,植物不从大气中吸收CO2也不释放O2到大气中。
光合作用小于呼吸作用,植物从大气中吸收O2且释放CO2到大气中
光合作用大于呼吸作用,植物从大气中吸收CO2且释放O2到大气中
【教师:
】关键二:
测量光合作用的指标:
【学生活动:
】讨论总结测量光合作用的指标
【教师:
】通常有三个:
CO2吸收量、O2释放量、有机物的积累量。
【教师:
】关键三:
已知条件中的测量值是净产量还是总产量,二者的关系。
【学生活动:
】讨论总结
【教师:
】测量值(净产量)=实际值(总产量)-呼吸作用消耗值
解析题目:
例1将某种绿色植物的叶片,放在特定的实验装置中。
研究在10℃、20℃的温度下,分别置于5000勒克斯、20000勒克斯光照和黑暗条件下的光合作用和呼吸作用。
结果如图所示。
(1)该叶片的呼吸速率在20℃下是10℃下的倍。
(2)该叶片在10℃、5000勒克斯的光照条件下,每小时光合作用所产生的氧气量是
mg。
(3)该叶片在20℃、20000勒克斯的光照条件下,如果光合作用合成的有机物都是葡萄糖,每小时产生的葡萄糖为mg。
解析:
1、要弄清题干中告诉我们的信息是什么?
——要抓住所示气体量变化量为实际测得的,即“植物从外界吸收的氧气量是净产量,而不是植物实际的产生量”是关键。
2、需要解决的问题是什么?
——每小时光合作用所产生的氧气量和每小时产生的葡萄糖是实际产生量还是净产量(均为实际产量)。
(1)黑暗时因只进行呼吸作用,因此测得的氧气吸收量就是它实际消耗的O2量,在200C时呼吸速率:
1.5mg,在100C时呼吸速率:
0.5mg,因此该叶片的呼吸速率在200C时是100C时的3倍;
(2)光照时测得的O2释放量则是释放到外界的,是净产量。
光合作用实际产生的氧气量=测得的+自身呼吸消耗的
=释放的O2量3.5mg(净产量)+呼吸消耗0.5mg
=4mg
(3)光合作用实际产生的氧气量=测得的+自身呼吸消耗的
=释放的O2量6mg(净产量)+呼吸消耗1.5mg
=7.5mg
根据反应式,设产生葡萄糖为X,则
6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O
180192
X7.5
X=180×7.5÷192=7.03mg
参考答案:
(1)3
(2)4(3)7.03
例2在25℃,有氧条件下,某植物在黑暗中,每小时产生CO2为44mg,给予充足光照后,每小时吸收44mgCO2,则该植物每小时实际合成的C6H12O6的量为mg。
解析:
教师:
首先,该植物在黑暗中产生的CO2来自有氧呼吸,因此测得的产生的CO2就是呼吸作用实际消耗量。
其次,该植物每小时向外界吸收CO244mg为测量值,即为光合作用净产量。
它们之间的关系并以量化的形式表达出来。
光合作用实际消耗的CO2量=测得的+自身呼吸产生的
=CO2吸收量44mg(净产量)+呼吸产生CO244mg
=88mg
据光合作用反应方程式:
6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O
264180
88X
X=88×180÷264
则该植物每小时实际合成C6H12O6为60mg。
教师小节:
其中A1、A2、A3这三项可以按1:
6:
6的摩尔比计算;B1、B2、B3;C1、C2、C3也可以按1:
6:
6的摩尔比计算。
呼吸作用葡萄糖消耗量亦可由黑暗中测得的氧气消耗量(减少量)或CO2释放量(增加量)通过呼吸作用总反应式求出。
C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
例3:
有一位科学家做了这样一个实验,将10g叶肉细胞中的叶绿体和线粒体分离开来,在离体条件下分别测定其光合作用中CO2的吸收量和呼吸作用中CO2的释放量,图A曲线表示:
分别在15℃和30℃条件下,测定叶绿体在不同光照和不同温度条件下每小时CO2的吸收量;图B曲线表示:
在不同温度条件下测得的线粒体呼吸作用每小时CO2的释放量。
请仔细分析后回答下列问题:
(1)在温度为30℃,光照为8000勒克斯的条件下,离体叶绿体的光合作用强度为___
g/h/10g;在温度为15℃,光照为8000勒克斯时,离体叶绿体的光合作用强度为___
g/h/10g。
在光照强度相同,温度不同的的条件下,光合作用强度不同,是因为受光合作用的______过程的限制。
(2)离体线粒体在温度为15℃和30℃时的呼吸作用强度分别为____
g/h/10g和____
g/h/10g。
(3)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致,在30℃条件下的叶肉细胞内既不吸收CO2也不释放CO2的光照强度为__________勒克斯,此时光合作用正好补偿呼吸作用的消耗,呼吸作用所释放出的CO2正好用于_______。
(4)假定离体叶绿体和线粒体与在叶肉细胞内的生理活性基本一致,在温度为30℃,光照强度为8000勒克斯时,光照10h,然后转入无光条件下,温度也为30℃时,10克叶肉组织一昼夜能积累葡萄糖_______
g。
如果黑暗条件下的温度平均为15℃,则10克叶肉组织积累葡萄糖_______
g。
(比赛看看谁的解题方法多)
(5)根据第(4)小题计算的结果,解释种在新疆吐鲁番的哈密瓜比种在江苏的品质要好的原因是___________________________________________________。
解析读懂曲线,本题目所设条件叶绿体与线粒体已分离,在测定叶绿体的光合作用时不存在呼吸作用的影响。
所以光合作用和呼吸作用速率(或强度)只要直接读取曲线中的有关数据就可以了。
第(3)小题所设条件是叶肉细胞,内有叶绿体和线粒体,在光下既进行光合作用又进行呼吸作用,光合作用释放的O2有一部分被呼吸作用消耗掉,呼吸作用释放的CO2被光合作用吸收掉。
当光合作用吸收的CO2与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度称为光补偿点。
在图B曲线中查出在30℃时每小时产生CO2量为1.5
g,在图A中查出在30℃时的每小时吸收CO21.5
g时的光照强度为1500勒克斯。
第(4)小题可以通过以下几种方法来计算:
解法一:
先通过光合作用反应式,算出10g叶肉细胞在30℃、8000勒克斯光照条件下光合作用10h葡萄糖的总生成量。
6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O
264180
8
g×10=80
gX
X=80×180÷264=54.55
g
再通过呼吸作用反应式计算出一昼夜所消耗的葡萄糖量。
C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
1806×44=264
X36
X=180×36÷264=24.55
最后计算出一昼夜能积累葡萄糖:
54.55—24.55=30
g
解法二:
先通过光合作用反应式,根据10g叶肉细胞在30℃、8000勒克斯光照条件下光合作用10hCO2的净吸收量计算出葡萄糖的净产量。
6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O
264180
65
gX
X=65×180÷264=44.32
g
再通过呼吸作用反应式计算出无光条件下14h所消耗的葡萄糖量。
(在30t条件下14h的呼吸作用消耗为1.5
g×14=21
g。
)
C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
180264
X21
X=180×21÷264=14.32
最后计算出一昼夜能积累葡萄糖:
44.32—14.32=30
g
解法三:
过光合作用反应式,由叶肉细胞一昼夜CO2的净吸收量直接计算出。
根据题意,CO2的净吸收量=叶肉细胞一昼夜在光下的总吸收量(8
g×10=80
g)减去一昼夜呼吸的总释放量(1.5
g×24=36
g)=44
g
6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O
264180
44
gX
X=44×180÷264=30
g
在15℃条件下14h的呼吸作用消耗为0.75
g×14=11.5
g,一昼夜积累有机物为
6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O
264180
80-15-10.5(0.75
g×14)=54.5
gX
X=54.5×180÷264=37.16
g
第5小题主要是考虑光照和温度对光合作用和呼吸作用的影响。
答案
(1)84暗反应
(2)0.751.5(3)1500光合作用(4)3036.5(5)①吐鲁番地区属于高纬度地区,日照时间比江苏长,光合作用时间长;②吐鲁番地区属于沙漠性气候,日夜温差大,有利有机物质的积累。
【学生活动:
】在农业生产上提高农作物产量有哪些措施?
【教师:
】
(1)适当提高光照强度
(2)延长光合作用时间
(3)对温室大棚用无色透明玻璃
(4)温室栽培植物时,可增加光合作用面积,合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。
(5)温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度,如释放一定量的干冰或多施有机肥,使根部吸收的CO2增多。
大田生产“正其行,通其风”,即为提高CO2浓度、增加产量
(6)温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温
【学生活动:
】课题研究——影响光合作用的因素
【练习题:
】
1、将一株植物置于密闭的容器中,用红外测量仪进行测量,测量时间均为1小时。
测定时的条件和结果如下表所示。
(数据均在标准状况下测得。
单位:
mL)
对其结果仔细分析后回答下列问题:
在充分光照下
暗处
15℃
25℃
15℃
25℃
CO2减少量
22.4
56.0
-
-
CO2增加量
-
-
11.2
22.4
(1)在25℃条件下,这株植物在充分光照下1小时总共制造葡萄糖____________。
(2)在25℃条件下,这株植物在充分光照下1小时积累的有机物都是葡萄糖,则积累葡萄糖_____________?
(3)如果一天有10小时充分光照,其余时间在黑暗下度过且昼夜温度均为25℃,假定积累的有机物都是葡萄糖,则积累葡萄糖___________?
(4)如果光照时的温度为25℃,光照时间10小时,黑暗下温度为15℃,则一昼夜积累葡萄糖_______________。
(5)根据你的计算,解释种在新疆吐鲁番地区的西瓜比种在江苏的甜的原因是
___________________________________________________________________
参考答案:
(1)0.105g
(2)0.075g(3)0.33g(4)0.54g(5)新疆的吐鲁番地区是沙漠中的绿洲,属于沙漠性气候,日夜温差比江苏大,有利于有机物的积累,特别是糖的积累,各界的糖多所以特别甜。
2、1999年11月21日,我国载人航天飞机“神舟”号,首次试飞成功,这标志着我国的航天技术已居世界领先地位。
在长期的航天飞行中,比较难解决的问题是宇航员的食物与氧气供应问题。
科学家发现,在太空舱内“饲养”小球藻可以很好地解决这个问题,因为小球藻经过光合作用,即可释放氧气,也能合成有机物。
在一般光照条件下,每500克小球藻(鲜重)经光合作用每小时约可释放氧气224mL(标准状况)。
一名宇航员要维持正常的生命活动,每小时约需0.25mol的葡萄糖来提供能量。
请回答下列有关问题:
(1)每公斤小球藻在光照条件下,每小时可产生___________克葡萄糖。
(2)若宇航员维持生命活动所需的氧气全部来自小球藻的光合作用,则在太空舱内至少要“饲养”小球藻___________公斤。
(3)若宇航员每天(24小时)消耗的900克葡萄糖全部由小球藻提供(不考虑小球藻的自身消耗),则“饲养”的这些小球藻至少需光照___________小时。
(4)若宇航员用18O标记的水来培植小球藻,则经过一段时间后,首先出现含18O的应是___________(填序号),并说明为什么。
_________________________________________。
A.小球藻的光合产物C6H12O6B.小球藻的呼吸产物CO2
C.宇航员的呼吸产物CO2D.空气中的O2
答案:
(1)0.6
(2)75(3)20(4)D因为O2来自于水的光解
3、(2004上海市高考题)下面是有关光合作用的问题。
(1)图1表示的反应过程进行的场所是________。
(2)请据图1回答:
①在有光条件下,停止供给CO2时,二磷酸核酮糖的浓度变化如图2的________;磷酸甘油酸的浓度变化如图2的________。
②在CO2存在条件下,将植物从暗处移到明处后,磷酸甘油醛的浓度变化如图2的________。
(3)图3表示某绿色植物光合作用中光强度和氧气释放速度的关系。
图4表示该植物在不同温度(
和
)下,某一光强度时氧气释放量和时间的关系,请据图回答:
①当图4纵坐标分别表示光合作用所产生氧气的净释放量和总量时,则它们分别是在光强度为________和________千勒克司下的测定值。
②若该植物的呼吸商(呼吸商=呼吸放出的CO2量/呼吸消耗的O2量)为0.8,在25℃条件下,1小时内呼吸作用放出的CO2量为________毫升。
③若该植物的呼吸商为0.8,在25℃.4千勒克司光强度下,该植物进行光合作用时除完全利用呼吸所产生的CO2外,每小时还应从外界吸收CO2_______毫升。
④在4千勒克司光强度下,25℃时该植物每小时光合作用所产生的葡萄糖量是15℃时的________倍,这主要是因为________。
参考答案:
(1)叶绿体基质
(2)①DC②B(3)①42.5②16③54
④1.4温度影响光合作用中酶的活性(暗反应的酶活性)
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