《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》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《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（18頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第3講　光合作用(Ⅱ) 影響光合作用速率的環(huán)境因素(Ⅱ) 1.通過光合作用合成有機(jī)物，儲存能量（生命觀念） 2.通過曲線圖分析光照強(qiáng)度、溫度、CO2濃度等對光合作用的影響；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：單位葉面積上所接受的可見光能量。 2．光合速率：單位時間單位葉面積上的CO2固定量。 3．影響光合作用強(qiáng)度的因素 (1)光照強(qiáng)度 ①關(guān)系曲線 A點(diǎn)：光照

2、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))。 ②應(yīng)用：陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)都較陽生植物低，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 ①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)。 ②應(yīng)用 a．大田

3、要“正其行，通其風(fēng)”，多施有機(jī)肥。 b．溫室內(nèi)可通過放干冰、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 ①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)酶對溫度反應(yīng)更為敏感。 ②應(yīng)用：溫室栽培植物時，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 ①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)。 ②曲線分析 圖1　　　　　　　　　圖2

4、 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)度暫時降低，是因?yàn)闇囟雀?，氣孔部分關(guān)閉，影響了CO2的供應(yīng)。 ③應(yīng)用：合理灌溉，預(yù)防干旱。 (5)礦質(zhì)元素 ①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。 ②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)超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高，植物滲透失水而導(dǎo)致植物光合作用強(qiáng)度下降。 1．生長于較弱光照條件下的植物，當(dāng)提高CO2濃度時，其光合速率未

5、隨之增加，主要限制因素是光照強(qiáng)度。(√) 2．延長光照時間能提高光合作用強(qiáng)度。(×) [提示]　延長光照時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濃度過低。(×) [提示]　出現(xiàn)光合“午休”現(xiàn)象是因?yàn)橄募局形鐪囟冗^高，引起氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，而不是環(huán)境中CO2濃度過低。 1．三大單因

6、子環(huán)境因素對光合作用的影響 (1)光照強(qiáng)度(如圖1) ①原理：主要影響光反應(yīng)階段ATP和[H]的產(chǎn)生。 ②分析P點(diǎn)后的限制因素： (2)CO2的濃度(如圖2) ①原理：影響暗反應(yīng)階段C3的生成。 ②分析P點(diǎn)后的限制因素： (3)溫度：通過影響酶的活性而影響光合作用(如圖3)。 2．多因子環(huán)境因素對光合作用的影響 (1)曲線分析 ①OP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。 ②PQ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。 ③Q點(diǎn)之后的線段：橫坐標(biāo)所表示

7、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，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，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 (1)細(xì)胞呼吸對應(yīng)點(diǎn)(A點(diǎn))的移動：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 ①細(xì)胞呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。 ②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，CO2(或光

8、)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：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，C點(diǎn)右移，D點(diǎn)上移的同時右移；反之，移動方向相反。 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)生無機(jī)鹽和CO2，為大棚作物的生長補(bǔ)充CO2和無機(jī)鹽，提高大棚作物的產(chǎn)量。 3．在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，農(nóng)作物的種植密度過大時，農(nóng)作物的產(chǎn)量反而會降低，原因是什么？ [提示]　農(nóng)作物的種植密度過大時，會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

9、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)到相等時的光照強(qiáng)度值)的自然環(huán)境中，植物能否正常生長？原因是什么？ [提示]　不能。因?yàn)楣庹諒?qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)時，植物在白天沒有有機(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。 5．生長環(huán)境中的CO2濃度由1%降低到0.03%時，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，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，CO2濃度

10、降低，所需要的光照強(qiáng)度增大。 6．研究小組將生長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。一段時間后，持續(xù)提供14C標(biāo)記的14CO2進(jìn)行光合作用，然后檢測并比較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

11、能力，并且混合使用效果更佳，請簡要寫出證明該觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路。 [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，測量并比較四種情況下的凈光合速率大小。 考查環(huán)境因素影響光合作用的坐標(biāo)曲線分析 1．(2018·全國卷Ⅰ)甲、乙兩種植物凈光合速率隨光照強(qiáng)度的變化趨勢如圖所示。 回答下列問題： (1)當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時，甲、乙兩種植物中，對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，如果種植密度過大，那么凈光合速率下降幅度較大的植物是________，判斷的依據(jù)是 _________________

12、___________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (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，

13、因此甲、乙兩種植物在光照強(qiáng)度較低時乙更具有生長優(yōu)勢。當(dāng)光照強(qiáng)度大于a時，甲種植物光合作用強(qiáng)度高于乙種植物，因此甲種植物對光能的利用率較高。(2)根據(jù)曲線圖可知，甲種植物的光飽和點(diǎn)較高，對光照的需求大。當(dāng)甲、乙兩種植物單獨(dú)種植時，如果種植密度過大，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，種植密度過大，植株接受的光照強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致甲植物凈光合

14、速率下降幅度比乙大 (3)乙 (4)CO2 2．在適宜光照下，測定植物甲、乙在不同CO2濃度下的光合速率，結(jié)果如圖所示。回答問題。 (1)CO2濃度為q時，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，現(xiàn)提高環(huán)境溫度，q點(diǎn)將向__________移動。 (2)若將植物甲、乙同時種植在同一個透明的密閉環(huán)境中，在適宜光照下，一段時間后，植物____________可能無法正常生長，原因是____________________________________________。 (3)CO2濃度為r時，植物甲的總光合速

15、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，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，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得，提高環(huán)境溫度，植物甲的光合速率會下降，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、乙同時種植在同一個透明的密閉環(huán)境中，適宜光照下，一段時間后，植物的凈光合速率大于0，隨著時間的延長，環(huán)境中CO2濃度不斷下降，在低CO2濃度下，植物甲的凈光

16、合速率可能小于0，無法正常生長。(3)當(dāng)CO2濃度為0時，縱坐標(biāo)所示數(shù)值表示呼吸速率，當(dāng)CO2濃度大于0時，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，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，植物甲的凈光合速率為0，植物乙的凈光合速率為b，此時植物乙與植物甲固定的CO2量(總光合速率)的差值＝b＋c－d。 [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，隨著時間的延長，環(huán)境中C

17、O2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，無法正常生長 (3)大于　b＋c－d 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，間隔相同時間記錄到指針偏轉(zhuǎn)變化情況。下列相關(guān)描述，正確的是(　　) A．d點(diǎn)時指針向右偏轉(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 C．f點(diǎn)與a、b、c、d點(diǎn)的指針偏轉(zhuǎn)方

18、向相同，但數(shù)值較小 D．若改在無CO2緩沖液情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，b點(diǎn)時指針偏轉(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錯誤；e點(diǎn)指針的偏轉(zhuǎn)格數(shù)為零，此時細(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錯誤；b點(diǎn)時

19、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，此時若改在無CO2緩沖液情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，b點(diǎn)時指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)減小，D錯誤。] 4．(2019·河北省調(diào)研)某生物興趣小組在探究多種環(huán)境因素對水稻光合作用影響的活動中，測得水稻吸收(用“＋”表示)或釋放(用“－”表示)CO2的速率(單位：mg·h－1)隨溫度變化的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示。請回答下列問題： 組別 條件 溫度 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 35 ℃ 40 ℃ 45 ℃ A 黑暗 －5 －10 －18 －34 －40 －34 B 適當(dāng)遮蔭，CO2濃度為0.03% 3 5 0

20、 －16 －24 －24 C 全光照，CO2濃度為0.03% 5 8 4 2 0 －14 D 全光照，CO2濃度為1.22% 10 20 40 28 12 0 (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)若對水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時，根據(jù)表格中信息，應(yīng)選擇光照為__________、CO2濃度為_______

21、_、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，對水稻進(jìn)行光照、黑暗處理各12小時，且要求水稻內(nèi)有機(jī)物積累的最多，則光

22、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臺燈、

23、燒杯、4% NaHCO3溶液、蒸餾水、不同顏色的透明薄膜等。 (1)某同學(xué)選取其中一個因素進(jìn)行探究，以下是實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 時間 上浮的葉圓片數(shù)量(片) 蒸餾水 0.5% NaHCO3 1% NaHCO3 1.5% NaHCO3 2% NaHCO3 2 min 0 7 11 10 4 4 min 0 15 16 13 7 ①該實(shí)驗(yàn)的目的是____________________，實(shí)驗(yàn)檢測指標(biāo)是：__________________________。 ②有哪些措施可以減少實(shí)驗(yàn)誤差？ _________________________________

24、___________________________ ____________________________________________________________。(至少寫出二項(xiàng)) ③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？并說明理由： ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ __________

25、__________________________________________________。 (2)利用以上材料，還可以探究的環(huán)境因素有____________。(答出2個) [解析]　(1)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對葉片光合作用的影響。實(shí)驗(yàn)觀察的指標(biāo)是單位時間內(nèi)上浮的葉圓片的數(shù)量。②減少實(shí)驗(yàn)誤差就要平衡無關(guān)變量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)求平均值。③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)

26、從蒸餾水中葉圓片沒有上浮來論述。 (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)對光合作用的影響。 [答案]　(1)①研究CO2濃度(或NaHCO3濃度)對葉片光合速率的影響　相同時間內(nèi)燒杯中葉片浮起的數(shù)量 ②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 ③該同學(xué)的認(rèn)識是錯誤的，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 ①細(xì)胞呼吸速率：植物非

27、綠色組織(如蘋果果肉細(xì)胞)或綠色組織在黑暗條件下測得的值——單位時間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量。 ②凈光合速率：植物綠色組織在有光條件下測得的值——單位時間內(nèi)一定量葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量。 ③真正光合速率＝凈光合速率＋細(xì)胞呼吸速率。 (2)判定方法 ①根據(jù)坐標(biāo)曲線判定 a．當(dāng)光照強(qiáng)度為0時，若CO2吸收值為負(fù)值，該值的絕對值代表細(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，光合速率也為0，該曲線代表真正光合速率，如圖乙。 ②根據(jù)關(guān)鍵詞判定 檢測指標(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)

28、 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.光合速率的測定 (1)測定裝置 (2)測定方法 ①測定呼吸速率 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，單位時間內(nèi)移動距離代表呼吸速率。 ②測定凈光合速率 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，單位時間內(nèi)移動距

29、離代表凈光合速率。 ③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)計對照實(shí)驗(yàn)。對照實(shí)驗(yàn)與上圖不同之處在于不放植物或放置死亡的植物。 ④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，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，葉肉細(xì)胞的光合速率大于呼吸速率。 4．綠

30、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”測定光合速率與呼吸速率 將裝有水和水生植物的黑、白瓶置

31、于不同水層中，測定單位時間內(nèi)瓶中溶解氧含量的變化，借此測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”測定光合作用有機(jī)物的產(chǎn)生量 “半葉法”的原理是將對稱葉片的一部分(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小時后，在A、B的對應(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)，則可計算出該葉片的光合作用強(qiáng)度，其

32、單位是mg/(dm2·h)。即M＝MB－MA，M表示B葉片被截取部分在6小時內(nèi)光合作用合成的有機(jī)物總量。 某興趣小組設(shè)計如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究“光照強(qiáng)度對黑藻光合速率的影響”。 (1)單位時間內(nèi)有色小液滴的移動距離代表一定量的黑藻單位時間內(nèi)什么的量？ (2)如果利用該裝置測定在一定光照強(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，測出黑藻單位時間內(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，測出黑藻單位時間內(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間氧氣釋放量(凈

33、光合作用速率)加上黑暗條件下黑藻單位時間內(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。 考查總光合速率、凈光合速率和呼吸速率的關(guān)系 1．(2018·全國卷Ⅲ)回答下列問題： (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，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b時，

34、群體干物質(zhì)積累速率降低，其原因是 ____________________________________________________________。 (3)通常，與陽生植物相比，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，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b時，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

35、)植物光合作用吸收與呼吸釋放的CO2量相等時所需要的光照強(qiáng)度即光補(bǔ)償點(diǎn)。通常，與陽生植物相比，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·全國卷Ⅱ節(jié)選)通常，對于一個水生生態(tài)系統(tǒng)來說，可根據(jù)水體中含氧量的變化計算出生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(chǎn)量(生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物總量)。若要測定某一水生生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的總初級生產(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，一份直接測定O2含量(A)；另兩份分別裝入

36、不透光(甲)和透光(乙)的兩個玻璃瓶中，密閉后放回取樣處，若干小時后測定甲瓶中的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的差值表示這段時間內(nèi)___________；C與B的差值表示這段時間內(nèi)______________________；A與B的差值表示這段時間內(nèi)______________________。 [解析]　若干小時后，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

37、一時間段內(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 考查光合速率的測定 3．現(xiàn)采用如圖所示方法測定植物葉片光合作用強(qiáng)度，將對稱葉片的一半遮光(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間，在A、B中截取對應(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)。下列說法正確的是(　　) A．該方法在未測出細(xì)胞呼吸強(qiáng)度的條件下，能測出實(shí)際光合作用的強(qiáng)度 B．(m2－m1)表示B葉片

38、被截取的部分在光照時間內(nèi)有機(jī)物的積累量 C．m2表示被截取的部分在光照時間內(nèi)凈光合作用的大小 D．m1表示被截取的部分在光照時間內(nèi)細(xì)胞呼吸的大小 A　[假設(shè)原來半片葉重為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，而在該時間段內(nèi)，前者只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，而后者同時進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，則m0－m1＝細(xì)胞呼吸速率，m2－m0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＝m2－m0＋m0－m1＝m2－m1，即B葉片被截取的部分在光照時間內(nèi)有機(jī)物的合成量。] 4．(2019·山東、湖北聯(lián)考)將一株

39、小麥密閉在無色玻璃鐘罩內(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)對照組。0～60 min小麥的真正光合速率為________μ mol CO2/(V L·h)。(V是鐘罩體積)。 (2)實(shí)驗(yàn)10 min時，小麥葉肉細(xì)胞進(jìn)行光合作用所需CO2的來源是____________________。在停止光照的瞬間葉綠體內(nèi)C3的含量__

40、______。 [解析]　(1)前60分鐘測定凈光合速率，后60分鐘測定呼吸速率，不需要另設(shè)對照。真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(2 000－800)＋(1 200－800)＝1 600。(2)實(shí)驗(yàn)10 min時，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

41、光合速率，但土壤中礦質(zhì)元素濃度過高，會引起植物滲透失水，光合作用強(qiáng)度下降。 3．易錯易混的“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)量多少會影響暗反應(yīng)的速率。 2．溫度：影響光合作用過程，特別是影響暗反應(yīng)中酶的催化效率，從而影響光合速率。 3．CO2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得的數(shù)值表示呼吸速率。(2)綠色植

42、物組織在有光的條件下，光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行，測得的數(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，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

43、速率小，所以甲、乙與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)不一樣，A錯誤；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表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，B錯誤；若橫坐標(biāo)是光波長，則在紅光區(qū)與藍(lán)紫光區(qū)兩個波長段出現(xiàn)波峰，與圖中甲、乙曲線變化不符，C錯誤；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·全國卷Ⅱ)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)選取來自樹冠不同層的A、B兩種葉片，分別測定其凈光合速率，結(jié)果如圖所示。據(jù)圖回答問題： (1)從圖可知，A葉片是樹冠________(填“上層”或“下層”)的葉片，判

44、斷依據(jù)是_____________________________________。 (2)光照強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值時，A葉片的凈光合速率開始下降，但測得放氧速率不變，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所需的光照強(qiáng)度會低于上層葉片，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，A葉片的凈光合速率開始下降，說明CO2的吸收量減少，但測得放氧速率不變，由此可知，光反應(yīng)速率基本不變，因此

45、，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)溶劑無水乙醇對葉綠素進(jìn)行提取。 [答案]　(1)下層　A葉片的凈光合速率達(dá)到最大時所需光照強(qiáng)度低于B葉片　(2)暗　(3)無水乙醇 3．(2016·全國卷Ⅰ)為了探究生長條件對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)較長一段時間(T)后，測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)度的變化趨勢如圖所示。回答下列問題： (1)據(jù)圖判斷，光照強(qiáng)度低于a時，影響甲

46、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時間后，再測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，對于甲組植物而言，當(dāng)光照強(qiáng)度低于a時，隨光照強(qiáng)度的增加，光合作用強(qiáng)度逐漸升高，說明限制其光合作用強(qiáng)

47、度的主要因素為光照強(qiáng)度。(2)根據(jù)圖示信息，對于甲組植物而言，當(dāng)光照強(qiáng)度高于b時，隨光照強(qiáng)度的增加，光合作用強(qiáng)度不變，說明受其他環(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)的改變造成的。 [答案]　(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，

48、而非遺傳物質(zhì)的改變造成的 4．(2016·全國卷Ⅲ)為了探究某地夏日晴天中午時氣溫和相對濕度對A品種小麥光合作用的影響，某研究小組將生長狀態(tài)一致的A品種小麥植株分為5組，1組在田間生長作為對照組，另4組在人工氣候室中生長作為實(shí)驗(yàn)組，并保持其光照和CO2濃度等條件與對照組相同。于中午12：30測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/℃ 36 36 36 31 25 相對濕度/% 17 27 52 52 52 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果 光合速率/mg CO2·dm－2·h－1

49、11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 回答下列問題： (1)根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以推測中午時對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，________(填“增加”或“降低”)麥田環(huán)境的相對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__________________________________ ____________________________________________________________。

50、 (3)小麥葉片氣孔開放時，CO2進(jìn)入葉肉細(xì)胞的過程________(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，對照組、實(shí)驗(yàn)組一、實(shí)驗(yàn)組二在相同溫度條件下，相對濕度改變時光合速率變化較大；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。因此可以推測中午時對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(或相對濕度)　在相同溫度條件下，相對濕度改變時光合速率變化較大　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