2021版高考生物一輪復(fù)習(xí) 第3單元 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用 第3講 光合作用（Ⅱ）學(xué)案 蘇教版必修1

第3講光合作用()影響光合作用速率的環(huán)境因素()1.通過(guò)光合作用合成有機(jī)物，儲(chǔ)存能量（生命觀念）2.通過(guò)曲線圖分析光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度等對(duì)光合作用的影響；模型與建模：建立光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度等對(duì)光合作用影響的數(shù)學(xué)模型（科學(xué)思維）3.探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響（科學(xué)探究）4.光合作用的原理在生產(chǎn)中的應(yīng)用（社會(huì)責(zé)任） 影響光合作用速率的環(huán)境因素及應(yīng)用1光照強(qiáng)度：?jiǎn)挝蝗~面積上所接受的可見光能量。2光合速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位葉面積上的CO2固定量。3影響光合作用強(qiáng)度的因素(1)光照強(qiáng)度關(guān)系曲線A點(diǎn)：光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸；AB段：光合作用強(qiáng)度小于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；B點(diǎn)：光補(bǔ)償點(diǎn)(光合作用強(qiáng)度與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等時(shí)的光照強(qiáng)度)；BD段：光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度；C點(diǎn)：光飽和點(diǎn)(光照強(qiáng)度達(dá)到C點(diǎn)后，光合作用強(qiáng)度不再隨著光照強(qiáng)度的增大而加強(qiáng))。應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽(yáng)生植物低，間作套種農(nóng)作物、林間帶樹種的配置和冬季溫室栽培等都可合理利用光能。(2)CO2濃度關(guān)系曲線圖1中A點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用速率等于呼吸作用速率時(shí)的CO2濃度，圖2中A點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B點(diǎn)都表示CO2飽和點(diǎn)。應(yīng)用a大田要“正其行，通其風(fēng)”，多施有機(jī)肥。b溫室內(nèi)可通過(guò)放干冰、使用CO2生成器、施用農(nóng)家肥與豬舍雞舍連通等方法適當(dāng)提高CO2濃度。(3)溫度曲線分析光合作用強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸強(qiáng)度都受溫度的影響，但光合作用相關(guān)酶對(duì)溫度反應(yīng)更為敏感。應(yīng)用：溫室栽培植物時(shí)，白天調(diào)到光合作用最適溫度，以提高光合作用強(qiáng)度；晚上適當(dāng)降低溫室內(nèi)溫度，以降低細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，保證植物有機(jī)物的積累。(4)水原理：水既是光合作用的原料，又是體內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，如植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)。曲線分析圖1圖2圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可根據(jù)作物的需水規(guī)律，合理灌溉。圖2曲線中間E處光合作用強(qiáng)度暫時(shí)降低，是因?yàn)闇囟雀撸瑲饪撞糠株P(guān)閉，影響了CO2的供應(yīng)。應(yīng)用：合理灌溉，預(yù)防干旱。(5)礦質(zhì)元素原理：礦質(zhì)元素是參與光合作用的許多重要化合物的組成成分，缺乏會(huì)影響光合作用的進(jìn)行。例如，N是酶的組成元素，N、P是ATP的組成元素，Mg是葉綠素的組成元素等。曲線分析在一定濃度范圍內(nèi)，增大必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)，可提高光合作用強(qiáng)度；但當(dāng)超過(guò)一定濃度后，會(huì)因土壤溶液濃度過(guò)高，植物滲透失水而導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降。1生長(zhǎng)于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時(shí)，其光合速率未隨之增加，主要限制因素是光照強(qiáng)度。()2延長(zhǎng)光照時(shí)間能提高光合作用強(qiáng)度。(×)提示延長(zhǎng)光照時(shí)間只能提高光合作用的產(chǎn)物量，不能提高光合作用強(qiáng)度。3植物體從土壤中吸收的水分主要用于光合作用。(×)提示植物體從土壤中吸收的水分主要用于蒸騰作用。4停止供水，植物光合速率下降，這是由于水既是光合作用的原料，又是光合產(chǎn)物在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)闹饕橘|(zhì)。()5夏季晴天，植物出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象的主要原因是環(huán)境中CO2濃度過(guò)低。(×)提示出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象是因?yàn)橄募局形鐪囟冗^(guò)高，引起氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，而不是環(huán)境中CO2濃度過(guò)低。1三大單因子環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響(1)光照強(qiáng)度(如圖1)原理：主要影響光反應(yīng)階段ATP和H的產(chǎn)生。分析P點(diǎn)后的限制因素：(2)CO2的濃度(如圖2)原理：影響暗反應(yīng)階段C3的生成。分析P點(diǎn)后的限制因素：(3)溫度：通過(guò)影響酶的活性而影響光合作用(如圖3)。2多因子環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響(1)曲線分析OP段：限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著該因子的不斷加強(qiáng)，光合速率不斷提高。PQ段：曲線變化受橫坐標(biāo)所表示的因子與坐標(biāo)曲線中另一因子的共同控制，如A圖受光照強(qiáng)度與溫度的共同影響。Q點(diǎn)之后的線段：橫坐標(biāo)所表示的因子不再影響光合速率，要想提高光合速率，可適當(dāng)提高圖中的其他因子。(2)應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度，進(jìn)一步提高光合速率。當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。1光合作用與細(xì)胞呼吸曲線中的“關(guān)鍵點(diǎn)”移動(dòng)(1)細(xì)胞呼吸對(duì)應(yīng)點(diǎn)(A點(diǎn))的移動(dòng)：細(xì)胞呼吸增強(qiáng)，A點(diǎn)下移；細(xì)胞呼吸減弱，A點(diǎn)上移。(2)補(bǔ)償點(diǎn)(B點(diǎn))的移動(dòng)細(xì)胞呼吸速率增加，其他條件不變時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。細(xì)胞呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。(3)飽和點(diǎn)(C點(diǎn))和D點(diǎn)的移動(dòng)：相關(guān)條件的改變(如增大光照強(qiáng)度或增大CO2濃度)使光合速率增大時(shí)，C點(diǎn)右移，D點(diǎn)上移的同時(shí)右移；反之，移動(dòng)方向相反。2在溫室大棚生產(chǎn)中，施用農(nóng)家肥能夠提高作物的產(chǎn)量，原理是什么？提示農(nóng)家肥中的有機(jī)物被微生物分解能夠產(chǎn)生無(wú)機(jī)鹽和CO2，為大棚作物的生長(zhǎng)補(bǔ)充CO2和無(wú)機(jī)鹽，提高大棚作物的產(chǎn)量。3在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，農(nóng)作物的種植密度過(guò)大時(shí)，農(nóng)作物的產(chǎn)量反而會(huì)降低，原因是什么？提示農(nóng)作物的種植密度過(guò)大時(shí)，會(huì)造成作物下部的葉片通風(fēng)和透光度低；下部的葉片因光照強(qiáng)度和CO2濃度低，光合速率降低，而作物種植密度大又造成整體上作物的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的增大，因此作物的凈光合速率降低。4若植物長(zhǎng)期處于光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)(植物的光合強(qiáng)度和呼吸強(qiáng)度達(dá)到相等時(shí)的光照強(qiáng)度值)的自然環(huán)境中，植物能否正常生長(zhǎng)？原因是什么？提示不能。因?yàn)楣庹諒?qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，植物在白天沒(méi)有有機(jī)物的積累，而且植物在夜間又進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗有機(jī)物，植物體內(nèi)的有機(jī)物減少，因此植物將不能正常生長(zhǎng)。5生長(zhǎng)環(huán)境中的CO2濃度由1%降低到0.03%時(shí)，植物的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)如何變化，原因是什么？提示光飽和點(diǎn)降低，因?yàn)镃O2濃度降低時(shí)，暗反應(yīng)的強(qiáng)度低，所需要的ATP和H少。光補(bǔ)償點(diǎn)升高，因?yàn)樵诤铣捎袡C(jī)物的量不變時(shí)，CO2濃度降低，所需要的光照強(qiáng)度增大。6研究小組將生長(zhǎng)狀況相似的菠菜幼苗均分為A、B兩組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，A組培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液中，B組培養(yǎng)在缺Mg2的培養(yǎng)液中，其他條件相同且適宜。一段時(shí)間后，持續(xù)提供14C標(biāo)記的14CO2進(jìn)行光合作用，然后檢測(cè)并比較14C標(biāo)記的有機(jī)化合物的量。(1)該實(shí)驗(yàn)的目的是什么？(2)B組14C標(biāo)記的(14CH2O)的量比A組低，原因是什么？提示(1)探究Mg2對(duì)植物光合作用的影響(2)缺少M(fèi)g2不利于葉綠素的合成，光反應(yīng)產(chǎn)生的H和ATP不足，C3的還原減少，形成的(CH2O)減少。7研究表明，鈣(CaCl2)與脫落酸(ABA)都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出證明該觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。提示在干旱條件下分別用清水、CaCl2、ABA及CaCl2和ABA的混合物分別處理棉花，測(cè)量并比較四種情況下的凈光合速率大小?？疾榄h(huán)境因素影響光合作用的坐標(biāo)曲線分析1(2018·全國(guó)卷)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲、乙兩種植物中，對(duì)光能的利用率較高的植物是_。(2)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過(guò)大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是_，判斷的依據(jù)是_。(3)甲、乙兩種植物中，更適合在林下種植的是_。(4)某植物夏日晴天中午12：00時(shí)葉片的光合速率明顯下降，其原因是進(jìn)入葉肉細(xì)胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。解析(1)由題圖可知，乙的光飽和點(diǎn)及光補(bǔ)償點(diǎn)都比甲低，因此甲、乙兩種植物在光照強(qiáng)度較低時(shí)乙更具有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時(shí)，甲種植物光合作用強(qiáng)度高于乙種植物，因此甲種植物對(duì)光能的利用率較高。(2)根據(jù)曲線圖可知，甲種植物的光飽和點(diǎn)較高，對(duì)光照的需求大。當(dāng)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時(shí)，如果種植密度過(guò)大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，甲種植物凈光合速率下降幅度較大。(3)乙種植物的光補(bǔ)償點(diǎn)較低，所以更適合在光照較弱的林下種植。(4)夏日晴天中午溫度過(guò)高，氣孔部分關(guān)閉，因此進(jìn)入葉肉細(xì)胞的CO2不足，葉片的光合速率明顯下降。答案(1)甲(2)甲光照強(qiáng)度降低導(dǎo)致甲植物凈光合速率降低的幅度比乙大，種植密度過(guò)大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO22在適宜光照下，測(cè)定植物甲、乙在不同CO2濃度下的光合速率，結(jié)果如圖所示?；卮饐?wèn)題。(1)CO2濃度為q時(shí)，限制植物甲、乙光合作用的環(huán)境因素分別是_；若曲線是在光合作用的適宜溫度下所測(cè)，現(xiàn)提高環(huán)境溫度，q點(diǎn)將向_移動(dòng)。(2)若將植物甲、乙同時(shí)種植在同一個(gè)透明的密閉環(huán)境中，在適宜光照下，一段時(shí)間后，植物_可能無(wú)法正常生長(zhǎng)，原因是_。(3)CO2濃度為r時(shí)，植物甲的總光合速率_(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的總光合速率；當(dāng)CO2濃度為q時(shí)，植物乙與植物甲固定的CO2量的差值為_。解析(1)據(jù)圖可知，CO2濃度為q時(shí)，限制植物甲光合作用的環(huán)境因素是CO2濃度，限制植物乙光合作用的環(huán)境因素是溫度，若圖中曲線是在光合作用的適宜溫度下測(cè)得，提高環(huán)境溫度，植物甲的光合速率會(huì)下降，只有在更高的CO2濃度下，植物甲的光合速率才能與呼吸速率相等，q點(diǎn)將右移。(2)若將植物甲、乙同時(shí)種植在同一個(gè)透明的密閉環(huán)境中，適宜光照下，一段時(shí)間后，植物的凈光合速率大于0，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，環(huán)境中CO2濃度不斷下降，在低CO2濃度下，植物甲的凈光合速率可能小于0，無(wú)法正常生長(zhǎng)。(3)當(dāng)CO2濃度為0時(shí)，縱坐標(biāo)所示數(shù)值表示呼吸速率，當(dāng)CO2濃度大于0時(shí)，縱坐標(biāo)所示數(shù)值表示凈光合速率，而凈光合速率總光合速率呼吸速率。據(jù)此分析可知，當(dāng)CO2濃度為r時(shí)，植物甲、植物乙的凈光合速率均等于b，但植物甲的呼吸速率(d)大于植物乙的呼吸速率(c)，所以植物甲的總光合速率大于植物乙的總光合速率。當(dāng)CO2濃度為q時(shí)，植物甲的凈光合速率為0，植物乙的凈光合速率為b，此時(shí)植物乙與植物甲固定的CO2量(總光合速率)的差值bcd。答案(1)CO2濃度、溫度右(2)甲在光照、密閉的環(huán)境中，植物的凈光合速率大于0，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，環(huán)境中CO2濃度不斷下降，在低CO2濃度下，植物甲的凈光合速率可能小于0，無(wú)法正常生長(zhǎng)(3)大于bcd考查環(huán)境因素影響光合作用的實(shí)驗(yàn)分析3(2018·湖南師大附中第二次月考)甲圖中，A、B分別為培植于無(wú)色透明氣球內(nèi)、質(zhì)量相等的某植物幼苗，氣球可膨脹、收縮；其中B已死亡，氣球內(nèi)的培養(yǎng)液中均含CO2緩沖液(維持氣球內(nèi)CO2濃度不變)；初始時(shí)指針指向正中零的位置。乙圖為不斷改變燈泡距水面的距離，間隔相同時(shí)間記錄到指針偏轉(zhuǎn)變化情況。下列相關(guān)描述，正確的是()Ad點(diǎn)時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)B該實(shí)驗(yàn)的自變量為光照強(qiáng)度，c點(diǎn)植物O2釋放速率最大Cf點(diǎn)與a、b、c、d點(diǎn)的指針偏轉(zhuǎn)方向相同，但數(shù)值較小D若改在無(wú)CO2緩沖液情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，b點(diǎn)時(shí)指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)加大A在適宜的光照條件下(如圖中的a、b、c、d點(diǎn))，植物進(jìn)行光合作用釋放出的氧氣大于呼吸作用消耗的氧氣，使A植物所在的氣球的體積增大，指針向右偏轉(zhuǎn)，A正確；該實(shí)驗(yàn)的目的是探究光照強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)自變量為光照強(qiáng)度(燈泡與水面的距離)，乙圖c點(diǎn)指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)最大，表明O2的釋放量最大，B錯(cuò)誤；e點(diǎn)指針的偏轉(zhuǎn)格數(shù)為零，此時(shí)細(xì)胞呼吸速率等于光合速率，ef段隨著燈泡與水面的距離增大，光照強(qiáng)度繼續(xù)減弱，導(dǎo)致細(xì)胞的呼吸速率大于光合速率，指針向左偏轉(zhuǎn)，與a、b、c、d點(diǎn)相比，指針的偏轉(zhuǎn)方向相反，C錯(cuò)誤；b點(diǎn)時(shí)光合速率大于細(xì)胞呼吸速率，光合作用吸收的CO2大于呼吸作用釋放的CO2，此時(shí)若改在無(wú)CO2緩沖液情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，b點(diǎn)時(shí)指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)減小，D錯(cuò)誤。4(2019·河北省調(diào)研)某生物興趣小組在探究多種環(huán)境因素對(duì)水稻光合作用影響的活動(dòng)中，測(cè)得水稻吸收(用“”表示)或釋放(用“”表示)CO2的速率(單位：mg·h1)隨溫度變化的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：組別條件溫度10 20 30 35 40 45 A黑暗51018344034B適當(dāng)遮蔭，CO2濃度為0.03%350162424C全光照，CO2濃度為0.03%5842014D全光照，CO2濃度為1.22%10204028120(1)A組數(shù)據(jù)可表示水稻的_隨溫度變化的情況。由表中數(shù)據(jù)可知，影響水稻光合速率的外界因素有_。(2)分析表中數(shù)據(jù)可知，在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組的，其原因是_。(3)若對(duì)水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時(shí)，根據(jù)表格中信息，應(yīng)選擇光照為_、CO2濃度為_、光照下溫度為_和黑暗下溫度為_的條件，以保證水稻內(nèi)有機(jī)物的積累量最多。解析(1)A組實(shí)驗(yàn)是在黑暗條件下測(cè)得的，可以表示水稻在不同溫度條件下的呼吸速率；根據(jù)以上分析可知，影響光合速率的因素有溫度、光照強(qiáng)度和CO2濃度。(2)根據(jù)表格分析，B與C組的單一變量是光照強(qiáng)度，即在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強(qiáng)度強(qiáng)于B組，C組光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和H較多，促進(jìn)了C3的還原，使暗反應(yīng)加快，光合速率升高，所以表格中在相同溫度下，C組的光合速率明顯高于B組。(3)根據(jù)題意分析，對(duì)水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時(shí)，且要求水稻內(nèi)有機(jī)物積累的最多，則光照條件下的凈光合速率與黑暗條件下的呼吸速率的差值應(yīng)該最大，因此應(yīng)選擇光照為全光照、CO2濃度為1.22%、光照下溫度為30 和黑暗下溫度為10 的條件。答案(1)呼吸速率光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度(2)在溫度和CO2濃度都相同的情況下，C組的光照強(qiáng)度強(qiáng)于B組的，C組光反應(yīng)階段產(chǎn)生的ATP和H較多，促進(jìn)了C3的還原，使暗反應(yīng)加快，光合速率升高(3)全光照1.22%30 10 考查環(huán)境因素影響光合作用的實(shí)驗(yàn)探究5(2018·福州期末)為完成“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”實(shí)驗(yàn)，提供以下材料用具：菠菜葉、打孔器(直徑1 cm)、注射器、40 W臺(tái)燈、燒杯、4% NaHCO3溶液、蒸餾水、不同顏色的透明薄膜等。(1)某同學(xué)選取其中一個(gè)因素進(jìn)行探究，以下是實(shí)驗(yàn)結(jié)果：時(shí)間上浮的葉圓片數(shù)量(片)蒸餾水0.5% NaHCO3 1% NaHCO31.5% NaHCO32% NaHCO32 min07111044 min01516137該實(shí)驗(yàn)的目的是_，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)是：_。有哪些措施可以減少實(shí)驗(yàn)誤差？ _。(至少寫出二項(xiàng))有同學(xué)認(rèn)為葉片之所以浮起，是因?yàn)楹粑饔孟牧擞袡C(jī)物且產(chǎn)生了CO2導(dǎo)致葉片上浮的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷該觀點(diǎn)是否正確？并說(shuō)明理由：_。(2)利用以上材料，還可以探究的環(huán)境因素有_。(答出2個(gè))解析(1)由表格看出實(shí)驗(yàn)的自變量是不同濃度的NaHCO3溶液，NaHCO3溶液的濃度不同，提供的CO2濃度不同，因此該實(shí)驗(yàn)是研究的不同濃度的CO2對(duì)葉片光合作用的影響。實(shí)驗(yàn)觀察的指標(biāo)是單位時(shí)間內(nèi)上浮的葉圓片的數(shù)量。減少實(shí)驗(yàn)誤差就要平衡無(wú)關(guān)變量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)求平均值。葉片上浮的原因是光合作用大于呼吸作用，葉片中氧氣增多，葉圓片密度變小。若要說(shuō)明葉圓片上浮的原因不是呼吸作用消耗了有機(jī)物且產(chǎn)生了CO2，應(yīng)從蒸餾水中葉圓片沒(méi)有上浮來(lái)論述。(2)利用上述實(shí)驗(yàn)材料，還可探究光照強(qiáng)度或不同的光質(zhì)對(duì)光合作用的影響。答案(1)研究CO2濃度(或NaHCO3濃度)對(duì)葉片光合速率的影響相同時(shí)間內(nèi)燒杯中葉片浮起的數(shù)量用打孔器打出的葉片數(shù)量足夠多；每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)幾次，記錄的數(shù)據(jù)取平均值該同學(xué)的認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，因?yàn)樵谡麴s水的那組實(shí)驗(yàn)中，葉片一樣進(jìn)行了呼吸作用，卻沒(méi)有葉片浮起，葉片上浮的原因是光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，葉片內(nèi)氧氣增多(2)光照強(qiáng)度、光的性質(zhì) 光合作用速率及其測(cè)定1真正光合速率、凈光合速率和細(xì)胞呼吸速率的關(guān)系(1)內(nèi)在關(guān)系細(xì)胞呼吸速率：植物非綠色組織(如蘋果果肉細(xì)胞)或綠色組織在黑暗條件下測(cè)得的值單位時(shí)間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。凈光合速率：植物綠色組織在有光條件下測(cè)得的值單位時(shí)間內(nèi)一定量葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量。真正光合速率凈光合速率細(xì)胞呼吸速率。(2)判定方法根據(jù)坐標(biāo)曲線判定a當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，若CO2吸收值為負(fù)值，該值的絕對(duì)值代表細(xì)胞呼吸速率，該曲線代表凈光合速率，如圖甲。b當(dāng)光照強(qiáng)度為0時(shí)，光合速率也為0，該曲線代表真正光合速率，如圖乙。根據(jù)關(guān)鍵詞判定檢測(cè)指標(biāo)細(xì)胞呼吸速率凈光合速率真正(總)光合速率CO2釋放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)釋放量產(chǎn)生量有機(jī)物消耗量(黑暗)積累量制造量、產(chǎn)生量2.光合速率的測(cè)定(1)測(cè)定裝置(2)測(cè)定方法測(cè)定呼吸速率a裝置小燒杯中放入適宜濃度NaOH溶液，用于吸收CO2。b玻璃鐘罩應(yīng)遮光處理，目的是排除光合作用的干擾。c置于適宜溫度環(huán)境中。d紅色液滴向左移動(dòng)，單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離代表呼吸速率。測(cè)定凈光合速率a裝置小燒杯中放入適宜濃度的CO2緩沖液，用于維持容器內(nèi)CO2濃度的恒定。b給予較強(qiáng)光照處理，且溫度適宜。c紅色液滴向右移動(dòng)，單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離代表凈光合速率。誤差校正為排除溫度、氣壓等因素引起的氣體體積膨脹，應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)與上圖不同之處在于不放植物或放置死亡的植物。實(shí)際光合速率凈光合速率呼吸速率。1綠色植物的光合速率總是大于呼吸速率。(×)提示綠色植物在光照強(qiáng)度大于光補(bǔ)償點(diǎn)后光合速率才大于呼吸速率。2在光下測(cè)得的光合速率是凈光合速率。()3當(dāng)植物體的光合速率等于呼吸速率時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合速率也等于呼吸速率。(×)提示植物體所有活細(xì)胞都進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而葉肉細(xì)胞是進(jìn)行光合作用的主要細(xì)胞，當(dāng)植物體的光合速率等于呼吸速率時(shí)，葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率。4綠色植物吸收的CO2量可表示實(shí)際光合速率。(×)提示綠色植物吸收的CO2量表示凈光合速率。1光合作用實(shí)驗(yàn)探究中常用實(shí)驗(yàn)條件的控制方法實(shí)驗(yàn)條件控制方法增加水中O2泵入空氣或吹氣或放入綠色水生植物減少水中O2容器密封或油膜覆蓋或用涼開水除去容器中CO2氫氧化鈉溶液除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境中除去葉中葉綠素酒精隔水加熱除去光合作用對(duì)細(xì)胞呼吸的干擾給植株遮光得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光維持容器內(nèi)CO2濃度的恒定適宜濃度的NaHCO3溶液2.“黑白瓶法”測(cè)定光合速率與呼吸速率將裝有水和水生植物的黑、白瓶置于不同水層中，測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)瓶中溶解氧含量的變化，借此測(cè)定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物僅能進(jìn)行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可進(jìn)行光合作用和呼吸作用。因此，真正光合作用量(光合作用總量)白瓶中氧氣增加量黑瓶中氧氣減少量。3.“半葉法”測(cè)定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量“半葉法”的原理是將對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當(dāng)?shù)姆椒?可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理)阻止兩部分的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時(shí)后，在A、B的對(duì)應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計(jì)算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其單位是mg/(dm2·h)。即MMBMA，M表示B葉片被截取部分在6小時(shí)內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量。某興趣小組設(shè)計(jì)如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究“光照強(qiáng)度對(duì)黑藻光合速率的影響”。(1)單位時(shí)間內(nèi)有色小液滴的移動(dòng)距離代表一定量的黑藻單位時(shí)間內(nèi)什么的量？(2)如果利用該裝置測(cè)定在一定光照強(qiáng)度下黑藻葉綠體實(shí)際光合作用的速率，可采取什么方法(寫出具體的實(shí)驗(yàn)思路)?提示(1)釋放氧氣(2)首先不給予光照，測(cè)出黑藻單位時(shí)間內(nèi)的氧氣吸收量(呼吸作用速率)；再給予一定光照條件，其他條件不變，測(cè)出黑藻單位時(shí)間內(nèi)氧氣釋放量(凈光合作用速率)；然后將光照條件下黑藻單位時(shí)間氧氣釋放量(凈光合作用速率)加上黑暗條件下黑藻單位時(shí)間內(nèi)的氧氣吸收量(呼吸作用速率)，就是該光照條件下黑藻葉綠體實(shí)際光合作用的速率?？疾榭偣夂纤俾省艄夂纤俾屎秃粑俾实年P(guān)系1(2018·全國(guó)卷)回答下列問(wèn)題：(1)高等植物光合作用中捕獲光能的物質(zhì)分布在葉綠體的_上，該物質(zhì)主要捕獲可見光中的_。(2)植物的葉面積與產(chǎn)量關(guān)系密切。葉面積系數(shù)(單位土地面積上的葉面積總和)與植物群體光合速率、呼吸速率及干物質(zhì)積累速率之間的關(guān)系如圖所示。由圖可知：當(dāng)葉面積系數(shù)小于a時(shí)，隨葉面積系數(shù)增加，群體光合速率和干物質(zhì)積累速率均_。當(dāng)葉面積系數(shù)超過(guò)b時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是_。(3)通常，與陽(yáng)生植物相比，陰生植物光合作用吸收與呼吸作用放出的CO2量相等時(shí)所需要的光照強(qiáng)度_(填“高”或“低”)。 解析 (1)高等植物光合作用中捕獲光能的物質(zhì)為葉綠體中的色素，分布于類囊體膜，主要吸收藍(lán)紫光和紅光。(2)由圖可知，葉面積系數(shù)小于a時(shí)，群體干物質(zhì)積累速率和群體光合速率都增加；葉面積系數(shù)超過(guò)b時(shí)，群體光合速率不變，但群體呼吸速率仍在增加，因此群體凈光合速率降低，干物質(zhì)積累速率降低。(3)植物光合作用吸收與呼吸釋放的CO2量相等時(shí)所需要的光照強(qiáng)度即光補(bǔ)償點(diǎn)。通常，與陽(yáng)生植物相比，陰生植物的光飽和點(diǎn)及光補(bǔ)償點(diǎn)都比較低，即達(dá)到此點(diǎn)需要的光照強(qiáng)度低。答案(1)類囊體膜藍(lán)紫光和紅光(2)增加群體光合速率不變，但群體呼吸速率仍在增加，故群體干物質(zhì)積累速率降低(3)低2(2019·全國(guó)卷節(jié)選)通常，對(duì)于一個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可根據(jù)水體中含氧量的變化計(jì)算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物總量)。若要測(cè)定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級(jí)生產(chǎn)量，可在該水生生態(tài)系統(tǒng)中的某一水深處取水樣，將水樣分成三等份，一份直接測(cè)定O2含量(A)；另兩份分別裝入不透光(甲)和透光(乙)的兩個(gè)玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時(shí)后測(cè)定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。據(jù)此回答下列問(wèn)題。在甲、乙瓶中生產(chǎn)者呼吸作用相同且瓶中只有生產(chǎn)者的條件下，本實(shí)驗(yàn)中C與A的差值表示這段時(shí)間內(nèi)_；C與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)_；A與B的差值表示這段時(shí)間內(nèi)_。解析若干小時(shí)后，透光的乙瓶中的O2含量(C)與水樣中O2的初始含量(A)的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量；水樣中O2的初始含量(A)與不透光的甲瓶中的O2含量(B)的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量；C與B的差值表示這一時(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)者光合作用的總放氧量。答案生產(chǎn)者凈光合作用的放氧量生產(chǎn)者光合作用的總放氧量生產(chǎn)者呼吸作用的耗氧量考查光合速率的測(cè)定3現(xiàn)采用如圖所示方法測(cè)定植物葉片光合作用強(qiáng)度，將對(duì)稱葉片的一半遮光(A)，另一半不遮光(B)，并采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ柚笰、B間物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移。在適宜光照和溫度下照射一段時(shí)間，在A、B中截取對(duì)應(yīng)部分相等面積的葉片，烘干稱重，分別記作m1和m2，單位為mg/(dm2·h)。下列說(shuō)法正確的是()A該方法在未測(cè)出細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的條件下，能測(cè)出實(shí)際光合作用的強(qiáng)度B(m2m1)表示B葉片被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的積累量Cm2表示被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)凈光合作用的大小Dm1表示被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)細(xì)胞呼吸的大小A假設(shè)原來(lái)半片葉重為m0，m1和m2分別表示在適宜光照和溫度下照射一段時(shí)間后的被截取的部分(A部分)干重和被截取的部分(B部分)干重，而在該時(shí)間段內(nèi)，前者只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而后者同時(shí)進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，則m0m1細(xì)胞呼吸速率，m2m0為光照下的凈光合作用速率，實(shí)際光合作用速率凈光合作用速率細(xì)胞呼吸速率m2m0m0m1m2m1，即B葉片被截取的部分在光照時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的合成量。4(2019·山東、湖北聯(lián)考)將一株小麥密閉在無(wú)色玻璃鐘罩內(nèi)(鐘罩體積為V L)，在室內(nèi)調(diào)溫25 ，給予恒定適宜的光照60 min，然后遮光處理60 min。全程用CO2傳感器測(cè)定鐘罩內(nèi)CO2濃度的變化，得到圖2曲線。 圖1 圖2(1)若要獲得小麥的真正光合速率，_(填“需要”或“不需要”)另設(shè)對(duì)照組。060 min小麥的真正光合速率為_ mol CO2/(V L·h)。(V是鐘罩體積)。(2)實(shí)驗(yàn)10 min時(shí)，小麥葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用所需CO2的來(lái)源是_。在停止光照的瞬間葉綠體內(nèi)C3的含量_。解析(1)前60分鐘測(cè)定凈光合速率，后60分鐘測(cè)定呼吸速率，不需要另設(shè)對(duì)照。真正光合速率凈光合速率呼吸速率(2 000800)(1 200800)1 600。(2)實(shí)驗(yàn)10 min時(shí)，光合作用旺盛，葉綠體需要較多CO2，包括線粒體供給和細(xì)胞外吸收。停止光照，缺少NADPH和ATP，不能還原C3，且短時(shí)間內(nèi)CO2的固定速率不變，C3含量增多。答案(1)不需要1 600(2)線粒體供給和細(xì)胞外吸收增多(或升高)1.植物缺水導(dǎo)致萎蔫，使光合速率下降的主要原因是缺水引起氣孔部分關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足。2增加土壤中的礦質(zhì)元素供應(yīng)可提高光合速率，但土壤中礦質(zhì)元素濃度過(guò)高，會(huì)引起植物滲透失水，光合作用強(qiáng)度下降。3易錯(cuò)易混的“總光合速率” “凈光合速率”與“呼吸速率” 1.光照強(qiáng)度：直接影響光反應(yīng)的速率，光反應(yīng)產(chǎn)物H和ATP的數(shù)量多少會(huì)影響暗反應(yīng)的速率。2溫度：影響光合作用過(guò)程，特別是影響暗反應(yīng)中酶的催化效率，從而影響光合速率。3CO2濃度：CO2是暗反應(yīng)的原料，CO2濃度直接影響光合速率。4礦質(zhì)元素：直接或間接影響光合作用。例如，鎂是葉綠素的組成成分，氮對(duì)酶的含量有影響，磷是ATP的組成成分。5光合速率與呼吸速率的關(guān)系：(1)綠色植物組織在黑暗條件下測(cè)得的數(shù)值表示呼吸速率。(2)綠色植物組織在有光的條件下，光合作用與細(xì)胞呼吸同時(shí)進(jìn)行，測(cè)得的數(shù)值表示凈光合速率。(3)真正光合速率凈光合速率呼吸速率。真題體驗(yàn)| 感悟高考淬煉考能1(2018·江蘇高考)如圖為某一植物在不同實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)得的凈光合速率，下列假設(shè)條件中能使圖中結(jié)果成立的是()A橫坐標(biāo)是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度B橫坐標(biāo)是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度C橫坐標(biāo)是光波長(zhǎng)，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度D橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度 D若橫坐標(biāo)是CO2濃度，較高溫度下，呼吸速率大，較低溫度下，呼吸速率小，所以甲、乙與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)不一樣，A錯(cuò)誤；若橫坐標(biāo)是溫度，則隨著溫度的升高，光合速率與呼吸速率都會(huì)表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，B錯(cuò)誤；若橫坐標(biāo)是光波長(zhǎng)，則在紅光區(qū)與藍(lán)紫光區(qū)兩個(gè)波長(zhǎng)段出現(xiàn)波峰，與圖中甲、乙曲線變化不符，C錯(cuò)誤；若橫坐標(biāo)是光照強(qiáng)度，較高濃度的CO2有利于光合作用的進(jìn)行，因此甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度，D正確。2(2018·全國(guó)卷)為了研究某種樹木樹冠上下層葉片光合作用的特性，某同學(xué)選取來(lái)自樹冠不同層的A、B兩種葉片，分別測(cè)定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答問(wèn)題：(1)從圖可知，A葉片是樹冠_(填“上層”或“下層”)的葉片，判斷依據(jù)是_。(2)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，A葉片的凈光合速率開始下降，但測(cè)得放氧速率不變，則凈光合速率降低的主要原因是光合作用的_反應(yīng)受到抑制。(3)若要比較A、B兩種新鮮葉片中葉綠素的含量，在提取葉綠素的過(guò)程中，常用的有機(jī)溶劑是_。解析(1)樹冠下層葉片達(dá)到最大凈光合速率時(shí)所需的光照強(qiáng)度會(huì)低于上層葉片，故由圖中曲線可得出A葉片是樹冠下層葉片。(2)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，A葉片的凈光合速率開始下降，說(shuō)明CO2的吸收量減少，但測(cè)得放氧速率不變，由此可知，光反應(yīng)速率基本不變，因此，凈光合速率下降的主要原因是光合作用的暗反應(yīng)受到抑制。(3)常用有機(jī)溶劑無(wú)水乙醇對(duì)葉綠素進(jìn)行提取。答案(1)下層A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時(shí)所需光照強(qiáng)度低于B葉片(2)暗(3)無(wú)水乙醇3(2016·全國(guó)卷)為了探究生長(zhǎng)條件對(duì)植物光合作用的影響，某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩組，置于人工氣候室中，甲組模擬自然光照，乙組提供低光照，其他培養(yǎng)條件相同。培養(yǎng)較長(zhǎng)一段時(shí)間(T)后，測(cè)定兩組植株葉片隨光照強(qiáng)度變化的光合作用強(qiáng)度(即單位時(shí)間、單位葉面積吸收CO2的量)，光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度的變化趨勢(shì)如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)據(jù)圖判斷，光照強(qiáng)度低于a時(shí)，影響甲組植物光合作用的限制因子是_。(2)b光照強(qiáng)度下，要使甲組的光合作用強(qiáng)度升高，可以考慮的措施是提高_(dá)(填“CO2濃度”或“O2濃度”)。(3)播種乙組植株產(chǎn)生的種子，得到的盆栽苗按照甲組的條件培養(yǎng)T時(shí)間后，再測(cè)定植株葉片隨光照強(qiáng)度變化的光合作用強(qiáng)度，得到的曲線與甲組的相同。根據(jù)這一結(jié)果能夠得到的初步結(jié)論是_。解析(1)根據(jù)圖示信息，對(duì)于甲組植物而言，當(dāng)光照強(qiáng)度低于a時(shí)，隨光照強(qiáng)度的增加，光合作用強(qiáng)度逐漸升高，說(shuō)明限制其光合作用強(qiáng)度的主要因素為光照強(qiáng)度。(2)根據(jù)圖示信息，對(duì)于甲組植物而言，當(dāng)光照強(qiáng)度高于b時(shí)，隨光照強(qiáng)度的增加，光合作用強(qiáng)度不變，說(shuō)明受其他環(huán)境因素的限制。由于光合作用需要不斷消耗環(huán)境中的CO2，故提高CO2濃度可使b光照強(qiáng)度下甲組的光合作用強(qiáng)度升高。(3)由題目信息可知，乙組和甲組是同一種植物，只是環(huán)境中的光照強(qiáng)度不同，雖然乙組植物在低光照環(huán)境中的光合作用強(qiáng)度低，但其子代在模擬自然光照下其光合作用強(qiáng)度仍然能夠升高，說(shuō)明乙組光合作用強(qiáng)度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的，而非遺傳物質(zhì)的改變?cè)斐傻?。答?1)光照強(qiáng)度(2)CO2濃度(3)乙組光合作用強(qiáng)度與甲組的不同是由環(huán)境因素低光照引起的，而非遺傳物質(zhì)的改變?cè)斐傻?(2016·全國(guó)卷)為了探究某地夏日晴天中午時(shí)氣溫和相對(duì)濕度對(duì)A品種小麥光合作用的影響，某研究小組將生長(zhǎng)狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組，1組在田間生長(zhǎng)作為對(duì)照組，另4組在人工氣候室中生長(zhǎng)作為實(shí)驗(yàn)組，并保持其光照和CO2濃度等條件與對(duì)照組相同。于中午12：30測(cè)定各組葉片的光合速率，各組實(shí)驗(yàn)處理及結(jié)果如表所示：對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組一實(shí)驗(yàn)組二實(shí)驗(yàn)組三實(shí)驗(yàn)組四實(shí)驗(yàn)處理溫度/3636363125相對(duì)濕度/%1727525252實(shí)驗(yàn)結(jié)果光合速率/mg CO2·dm2·h111.115.122.123.720.7回答下列問(wèn)題：(1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以推測(cè)中午時(shí)對(duì)小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是_，其依據(jù)是_；并可推測(cè)，_(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對(duì)濕度可降低小麥光合作用“午休”的程度。(2)在實(shí)驗(yàn)組中，若適當(dāng)提高第_組的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率，其原因是_。(3)小麥葉片氣孔開放時(shí)，CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞的過(guò)程_(填“需要”或“不需要”)載體蛋白，_(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。解析(1)根據(jù)表格信息可知，對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組一、實(shí)驗(yàn)組二在相同溫度條件下，相對(duì)濕度改變時(shí)光合速率變化較大；實(shí)驗(yàn)組二、實(shí)驗(yàn)組三、實(shí)驗(yàn)組四在相同濕度條件下，隨溫度的變化，光合速率變化不大。因此可以推測(cè)中午時(shí)對(duì)小麥光合速率影響較大的環(huán)境因素是濕度。根據(jù)上述結(jié)論，增加麥田環(huán)境的相對(duì)濕度可提高小麥的光合速率，降低小麥光合作用“午休”的程度。(2)與實(shí)驗(yàn)組四相比，實(shí)驗(yàn)組三的溫度高6 ，光合速率有所提高，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)組四的環(huán)境溫度未達(dá)到光合作用的最適溫度，故適當(dāng)提高實(shí)驗(yàn)組四的環(huán)境溫度能提高小麥的光合速率。(3)CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞的方式是自由擴(kuò)散，不需要載體蛋白，不需要消耗ATP。答案(1)濕度(或相對(duì)濕度)在相同溫度條件下，相對(duì)濕度改變時(shí)光合速率變化較大增加(2)四該實(shí)驗(yàn)組的環(huán)境溫度未達(dá)到光合作用的最適溫度(3)不需要不需要18