3.4 影響光合作用和細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素課件 高一上學(xué)期生物蘇教版（2019）必修第一冊

影響光合作用和細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素02二、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素01一、影響光合作用的環(huán)境因素03三、光合作用和細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用目錄果蔬保鮮的核心問題就是如何減緩呼吸作用，抑制新陳代謝，使新鮮果蔬處于休眠或半休眠狀態(tài)。冷藏法是目前普遍使用的果蔬保鮮方法，但其保鮮時間比較短?！舅伎肌坷洳胤p緩果蔬呼吸作用的途徑是什么？情景思考1．光合速率：可以用單位時間單位葉面積上的CO2固定量或O2釋放量來表示。2．光照是植物進行光合作用的必要條件(1)光照強度會影響光合速率①光照強度可以用單位葉面積上所接收的可見光量來表示。②光照強度對光合速率的影響示意圖③在一定范圍內(nèi)，光合速率隨著光照強度的增強而相應(yīng)增加；當(dāng)達到某一定值后，光照強度即使繼續(xù)增強，光合速率也不再增加。一、影響光合作用的環(huán)境因素(2)光質(zhì)①葉綠體中的色素對不同光質(zhì)的光有不同的吸收值。②實驗表明，葉綠素a和葉綠素b在藍(lán)紫光區(qū)和紅光區(qū)各有兩個吸收高峰，類胡蘿卜素的吸收高峰在藍(lán)紫光區(qū)。葉綠體中的色素不吸收或很少吸收綠光。3．CO2是光合作用的原料之一(1)CO2濃度對光合速率的影響示意圖(2)在一定范圍內(nèi)，植物光合速率隨著環(huán)境中CO2濃度的上升而增加，在CO2濃度達到某一定值后，再增加CO2濃度，光合速率也不再增加。

4．溫度對光合作用中酶活性的影響很大，因而對光合速率也有明顯的影響。酶對溫度很敏感，低溫或高溫會導(dǎo)致酶活性降低，光合速率也會降低。5．土壤中的水分含量和無機鹽的種類也會影響光合速率(1)水是光合作用的原料之一，充足的水分能直接影響植物的光合速率。(2)氮素是蛋白質(zhì)、核酸的組成成分，充足的氮素供應(yīng)可以促進葉面積的增大和葉數(shù)量的增多，從而增加光照面積，間接地影響植物的光合速率。(3)鎂是葉綠素的組成成分，適時補充鎂元素可以促進葉綠素的合成，從而影響光合速率。溫室生產(chǎn)中晝夜溫差越大，作物產(chǎn)量越高嗎？運用生物學(xué)的知識和方法，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的問題。白天適當(dāng)提高溫度，可有利于提高光合產(chǎn)量，夜晚不能進行光合作用，適當(dāng)降低溫度可降低呼吸速率從而減少有機物消耗，所以適當(dāng)提高溫差可以提高作物有機物的積累量，從而提高產(chǎn)量。然而，晝夜溫差并非越大越好，因為夜晚溫度過低時，會影響呼吸相關(guān)酶的活性，當(dāng)呼吸作用被過度抑制時，必將減弱植物根對礦質(zhì)元素離子的吸收等代謝過程，這對植物生長顯然不利。實踐應(yīng)用1．呼吸速率是植物細(xì)胞代謝強弱的一個重要指標(biāo)，常用單位面積或單位重量的植物體在單位時間內(nèi)所吸收O2

或釋放CO2

的量來表示。2．溫度主要影響了與細(xì)胞呼吸有關(guān)的酶的活性。(1)在一定的溫度范圍內(nèi)，酶活性因溫度的升高而提高，呼吸速率也會增高；到達最高值后，因溫度高于酶的最適溫度，酶活性降低，因而呼吸速率也隨著溫度的升高而下降。(2)細(xì)胞呼吸的最適溫度、最低溫度和最高溫度會因植物的種類和生理狀態(tài)的不同而有較大差異。(3)植物細(xì)胞呼吸的最適溫度一般高于光合作用的最適溫度，因此，當(dāng)細(xì)胞呼吸處于最適溫度時，細(xì)胞呼吸旺盛，而光合作用可能已經(jīng)有所減弱。二、影響細(xì)胞呼吸的環(huán)境因素3．氧是細(xì)胞進行有氧呼吸的必要條件(1)在氧濃度較低的范圍內(nèi)，植物的呼吸(有氧呼吸)速率隨氧濃度的增加而升高，但增至一定程度時，呼吸速率就不再升高了。(2)在缺氧條件下，植物可短暫地進行無氧呼吸，但由于有機物的不完全氧化，積累的不完全氧化產(chǎn)物會對細(xì)胞產(chǎn)生毒害，所以，無氧呼吸最終常會使植物受到傷害。(3)蘋果細(xì)胞無氧呼吸會積累過多酒精，結(jié)果細(xì)胞受到毒害而死亡，失去抵御微生物入侵的能力，最后蘋果腐爛。同樣，動物在劇烈運動時會因無氧呼吸積累過多的乳酸，從而出現(xiàn)肌肉酸痛。(4)在以有氧呼吸為主的生物體內(nèi)，隨著氧濃度的提高，有氧呼吸會增強，無氧呼吸會有所減弱。4．二氧化碳是細(xì)胞呼吸的最終產(chǎn)物(1)空氣中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)約為0.033%。當(dāng)二氧化碳體積分?jǐn)?shù)高于5%時，細(xì)胞呼吸明顯受到抑制。(2)在土壤中，根系土壤微生物的細(xì)胞呼吸會產(chǎn)生大量的二氧化碳，當(dāng)土壤板結(jié)、深層通氣不良時，積累的二氧化碳體積分?jǐn)?shù)可達4%～10%，甚至更高。此時若不及時中耕松土，根部細(xì)胞的有氧呼吸會嚴(yán)重受阻。(3)一些植物(如豆科植物)種子由于種皮的限制，細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳難以被釋放出來，種皮內(nèi)積聚較高濃度的二氧化碳會抑制細(xì)胞呼吸，導(dǎo)致種子進入休眠狀態(tài)。5．植物組織的含水量與呼吸速率也有密切關(guān)系。在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸速率隨組織含水量的增加而增高。干燥種子的細(xì)胞呼吸速率很低，而當(dāng)種子吸水后，細(xì)胞呼吸速率迅速增高。

6．植物種類的不同以及同一植物的不同組織器官，也能影響植物細(xì)胞的呼吸速率。(1)不同種類的植物呼吸速率不同。一般來說，旱生植物生長緩慢，細(xì)胞呼吸速率比水生植物低；陰生植物所處的地方光照強度較弱，細(xì)胞呼吸速率比陽生植物低。(2)同一種植物在不同的生長發(fā)育時期，細(xì)胞呼吸速率有所不同。一般在幼苗期、開花期等生長旺盛期，細(xì)胞呼吸速率增高。同一種植物的不同器官，細(xì)胞呼吸速率也有所不同，一般生殖器官比營養(yǎng)器官的細(xì)胞呼吸速率高，幼嫩的組織器官比衰老的組織器官的細(xì)胞呼吸速率高。1．影響細(xì)胞呼吸的內(nèi)因——遺傳因素遺傳物質(zhì)的不同決定酶的種類和數(shù)量不同，進而影響細(xì)胞呼吸的類型、速率等。(1)生物的細(xì)胞呼吸類型①需氧型生物——需在氧氣充足的條件下才能正常生活，如人、絕大多數(shù)動植物。②厭氧型生物——需要在無氧條件下才能正常生活，有氧時呼吸作用會受到抑制，甚至不能生長，如乳酸菌、破傷風(fēng)桿菌。③兼性厭氧生物——在有氧條件下進行有氧呼吸，在無氧條件下進行無氧呼吸，如酵母菌。拓展延伸(2)不同種、不同生長發(fā)育時期或不同組織器官，細(xì)胞呼吸速率有差異(以植物為例)①不同種類植物的細(xì)胞呼吸速率不同，一般旱生植物小于水生植物，陽生植物大于陰生植物。②同一植物在不同生長發(fā)育時期呼吸速率不同，如幼苗期、開花期呼吸速率升高，成熟期呼吸速率下降。③同一植物的不同組織器官呼吸速率不同，一般生殖器官大于營養(yǎng)器官。2．影響細(xì)胞呼吸的外因——環(huán)境因素(1)溫度①影響(如圖)：細(xì)胞呼吸是一系列酶促反應(yīng)，溫度通過影響酶的活性進而影響細(xì)胞呼吸速率。細(xì)胞呼吸的最適溫度一般在25～35℃之間。②應(yīng)用低溫儲存食品大棚栽培在夜間和陰天適當(dāng)降溫溫水和面發(fā)得快CO2產(chǎn)生量O2濃度O2濃度對有氧呼吸和無氧呼吸分別有何影響？用曲線表示出來。無氧呼吸有氧呼吸O2濃度對酵母菌產(chǎn)生的CO2量有何影響？用曲線表示出來。CO2總量說出A、B兩點有氧呼吸和無氧呼吸有何關(guān)系？AB有氧呼吸和無氧呼吸放出CO2量相等無氧呼吸消失只進行有氧呼吸(2)氧氣在圖中有氧呼吸和無氧呼吸曲線的交點時，有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的速率是否相等？根據(jù)有氧呼吸和無氧呼吸的反應(yīng)式：C6H12O6→6CO2（有氧呼吸），C6H12O6→2CO2（無氧呼吸），可知，此時有氧呼吸和無氧呼吸消耗葡萄糖的比例為1:3。不相等。圖中有氧呼吸和無氧呼吸曲線的交點，表示兩者釋放的二氧化碳的量相等。思考：①影響(如圖)：O2是有氧呼吸所必需的，且O2對無氧呼吸過程有抑制作用。a．O2濃度＝0時，只進行無氧呼吸。b．0<O2濃度<10%時，同時進行有氧呼吸和無氧呼吸。c．O2濃度≥10%時，只進行有氧呼吸。d．O2濃度＝5%時，有機物消耗最少。②應(yīng)用:中耕松土促進植物根部有氧呼吸；無氧發(fā)酵過程需要嚴(yán)格控制無氧環(huán)境；低氧儲存糧食、水果和蔬菜（3）水分①影響水作為有氧呼吸的反應(yīng)物可直接參與反應(yīng)水作為生物化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)影響反應(yīng)的進行在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞呼吸速率隨含水量的增加而加快，隨含水量的減少而減慢②應(yīng)用糧食在入倉前要進行晾曬處理干種子萌發(fā)前進行浸泡處理(4)CO2①影響：CO2是細(xì)胞呼吸的最終產(chǎn)物，積累過多會抑制細(xì)胞呼吸的進行，如圖所示。②應(yīng)用：適當(dāng)增加CO2濃度，有利于水果和蔬菜的保鮮。低溫酶活性低呼吸強度低水含量少呼吸強度低低溫酶活性低呼吸強度低低氧抑制呼吸增加氧氣含量，促進呼吸1、貯藏糧食為什么要低溫、干燥？2.貯藏蔬菜、水果為什么要低溫、低氧？3.水稻的曬田，農(nóng)作物的中耕松土有什么道理？

針對生活中的生物學(xué)現(xiàn)象，進行觀察并提問思考：實踐應(yīng)用4.有一句關(guān)于鋤地(中耕松土)的諺語“鋤頭下面有肥”，請結(jié)合所學(xué)知識分析該諺語的合理性。松土可增加土壤中的氧氣濃度，促進農(nóng)作物的有氧呼吸強度，進而增強礦質(zhì)元素的吸收。實踐應(yīng)用1．增加光照面積、延長光照時間等可以充分利用光能。2．適當(dāng)增強細(xì)胞呼吸可以促進作物的生長發(fā)育。(1)在水稻生產(chǎn)中，適時采取露田和曬田等措施，就是為了改善土壤通氣條件，以增強根系的細(xì)胞呼吸。

三、光合作用和細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用新疆種植的哈密瓜為什么比較甜？(2)合理密植也有利于作物的細(xì)胞呼吸和光合作用。作物種植過密，在高溫和光照不足的情況下，細(xì)胞呼吸消耗過大，光合作用產(chǎn)物被較多地分解，因而凈光合速率降低，產(chǎn)量受到影響。3．在儲藏果蔬時，一般采用適當(dāng)降低溫度或氧濃度的方法，抑制細(xì)胞呼吸，以減少有機物的消耗。4．在儲藏糧食時，通過降低糧倉的濕度，使儲存的種子保持干燥，以抑制細(xì)胞呼吸，延長保存期限。水分（應(yīng)用：合理灌溉）礦質(zhì)元素（應(yīng)用：合理施肥）溫度：影響酶的活性應(yīng)用：適時播種、晝夜溫差大“午休”CO2濃度（升高CO2的濃度：通風(fēng)、混養(yǎng)、使用農(nóng)家肥、加干冰等）

光質(zhì)（光的顏色）光照

光照時間：（應(yīng)用：延長光照時間：一年兩/三熟）

光合面積（葉面指數(shù)）（應(yīng)用：合理密植、間苗、剪枝；適當(dāng)升高光照強度，間作套種（提高光能的利用率）（應(yīng)用：大棚種植用紅光或藍(lán)紫光的燈管；無色透明的薄膜）對影響光合作用的因素進行歸納總結(jié)細(xì)胞呼吸原理的應(yīng)用促進呼吸抑制呼吸創(chuàng)可貼植物松土水稻曬田發(fā)酵生產(chǎn)破傷風(fēng)疫苗提倡慢跑在儲存水果、蔬菜和糧食時，為充分保持營養(yǎng)成分，應(yīng)盡量降低細(xì)胞呼吸速率，減少有機物的消耗，結(jié)合氧濃度與二氧化碳的產(chǎn)生量分析，在儲存水果、蔬菜和糧食時，是不是氧氣濃度越低越好？在儲存水果、蔬菜和糧食時，并不是氧氣濃度越低越好，氧氣的濃度應(yīng)維持在產(chǎn)生二氧化碳的量為最小值的附近。糧食儲藏的條件一定范圍內(nèi)的低溫、干燥、低氧果蔬儲藏的條件一定范圍內(nèi)的低溫、濕度、低氧歸納總結(jié)影響呼吸作用的因素影響光合作用的因素溫度CO2濃度土壤中的含水量和無機鹽的種類光照光合速率應(yīng)用光照強度光質(zhì)溫度CO2濃度O2濃度植物種類的不同和同一植物的不同組織器官植物組織含水量呼吸速率應(yīng)用課堂總結(jié)1.《齊民要術(shù)》中，要求栽種農(nóng)作物要“正其行，通其風(fēng)”，原理是（

）

A．確保通風(fēng)透光，從而有利于提高光合作用的效率

B．通風(fēng)透光，可以增強農(nóng)作物的呼吸作用

C．可以增強農(nóng)作物的抗性

D．增強農(nóng)作物的蒸騰作用A課堂檢測2.如圖為光合作用與光照強度之間關(guān)系的曲線，光照強度在B點時，限制光合作用強度進一步升高的因素是()①光照強度②CO2濃度③溫度④水分A．②③B．③④C．①② D．②④A3.下