高考苏教版生物一轮必修1 第3单元 第3讲 光合作用Ⅱ.docx
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高考苏教版生物一轮必修1第3单元第3讲光合作用Ⅱ
第3讲 光合作用（Ⅱ）
[考纲展示] 影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）
考点一|影响光合作用速率的环境因素及应用
1．光照强度：
单位叶面积上所接受的可见光能量。
2．光合速率：
单位时间单位叶面积上的CO2固定量。
3．影响光合作用强度的因素
（1）光照强度
①关系曲线
A点：
光照强度为0，只进行细胞呼吸；
AB段：
光合作用强度小于细胞呼吸强度；
B点：
光补偿点（光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度）；
BD段：
光合作用强度大于细胞呼吸强度；
C点：
光饱和点（光照强度达到C点后，光合作用强度不再随着光照强度的增大而加强）。
②应用：
阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。
（2）CO2浓度
①关系曲线
图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
B和B′点都表示CO2饱和点。
②应用
a．大田要“正其行，通其风”，多施有机肥。
b．温室内可通过放干冰、使用CO2生成器、施用农家肥与猪舍鸡舍连通等方法适当提高CO2浓度。
（3）温度
①曲线分析
光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响，但光合作用相关酶对温度反应更为敏感。
②应用：
温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸强度，保证植物有机物的积累。
（4）水
①原理：
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
②曲线分析
图1 图2
图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。
图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，气孔部分关闭，影响了CO2的供应。
③应用：
合理灌溉，预防干旱。
（5）矿质元素
①原理：
矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。
例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。
②曲线分析
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降。
[判断与表述]
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。
（√）
（2）延长光照时间能提高光合作用强度。
（×）
提示：
延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。
（3）植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。
（×）
提示：
植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。
（4）停止供水，植物光合速率下降，这是由于水是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。
（√）
（5）夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。
（×）
提示：
出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，二氧化碳吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。
2．思考回答（规范表述）
（1）在光照较强的夏季中午，绿色植物的光合作用强度会降低，原因是什么？
提示：
夏季中午，光照过强、温度过高，导致部分气孔关闭，叶肉细胞吸收CO2减少，C3生成减少，故光合作用强度会降低。
（2）大棚生产中，为什么多施有机肥能够提高作物的产量？
提示：
有机肥中的有机物被微生物分解产生了CO2和无机盐，能够增加大棚中的CO2浓度并为作物提供矿质营养。
（3）生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？
提示：
光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和[H]少。
光补偿点升高，因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大。
1．三大单因子环境因素对光合作用的影响
（1）光照强度（如图1）
①原理：
主要影响光反应阶段ATP和[H]的产生。
②分析P点后的限制因素：
（2）CO2的浓度（如图2）
①原理：
影响暗反应阶段C3的生成。
②分析P点后的限制因素：
（3）温度：
通过影响酶的活性而影响光合作用（如图3）。
2．多因子环境因素对光合作用的影响
（1）曲线分析
①OP段：
限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。
②PQ段：
曲线变化受横坐标所表示的因子与坐标曲线中另一因子的共同控制，如A图受光照强度与温度的共同影响。
③Q点之后的线段：
横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。
（2）应用：
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率。
当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
◎考法1 考查环境因素影响光合作用的坐标曲线分析
1．（2018·全国卷Ⅰ）甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
（1）当光照强度大于a时，甲、乙两种植物中，对光能的利用率较高的植物是________。
（2）甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（3）甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________。
（4）某植物夏日晴天中午12：
00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的________（填“O2”或“CO2”）不足。
解析：
（1）由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。
当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。
（2）根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。
当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。
（3）乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。
（4）夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。
答案：
（1）甲
（2）甲 光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
（3）乙
（4）CO2
2．（2019·衡水中学检测）将某植物置于密闭的容器中，测量其CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。
请分析回答下列相关问题：
（1）A点时该植物产生ATP的细胞器是________，且与17℃相比，22℃条件下呼吸速率更________（填“大”或“小”）。
（2）B点时光合速率________呼吸速率；当植物缺镁时，B点向________移，E点向________移。
（3）C、D两点CO2吸收量相同，两点光合作用合成有机物的量________（填“不同”或“相同”），限制C、E两点光合速率的主要因素分别是________。
（4）由上述实验得到启示：
阴雨天为了提高大棚蔬菜的产量，可适当________或________。
解析：
（1）A点时的光照强度为0，该植物只进行细胞呼吸，所以此时产生的ATP的细胞器是线粒体；据图可知，与17℃相比，22℃条件下呼吸速率较大。
（2）B点对应的光照强度是该植物在22℃条件的光补偿点，此时植物的光合速率等于呼吸速率；当植物缺镁时，叶绿素合成减少，导致植物利用光能的效率下降，E点向左下方移动。
（3）C、D两点CO2吸收速率相同，即两点的净光合速率相等，但两点对应温度下的呼吸速率不同，由于真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以两点合成的有机物的量不同；C点处于两阶段的上升阶段，影响该点光合速率的主要因素是光照强度；而E点时的光合速率最大，且E点之后光合速率不再随光照强度的增强而升高，影响该点光合速率的主要因素是温度。
（4）阴雨天光照强度较弱，为了提高大棚蔬菜的产量，可适当提高光照强度，以提高植物的光合作用强度（或者适当降低温度，以降低植物的呼吸作用强度），进而提高植物的净光合作用强度来提高大棚蔬菜的产量。
答案：
（1）线粒体 大
（2）等于 右 左下方 （3）不同 光照强度、温度 （4）降低温度 提高光照强度
[归纳提升]
在影响光合作用的因素中，光照强度、温度、二氧化碳浓度等指的是外界影响因素，而影响光合作用的内部因素通常指的是叶绿素的含量、酶的数量（或活性）等，回答影响因素这类问题时，①要注意审清题中需要回答的是外界影响因素还是内部影响因素；②针对曲线模型，在曲线上升阶段，限制因素为横坐标表示的因子，当曲线不再上升时，要从内部因素（如色素含量、酶活性等）和横坐标表示的因子之外的环境因素（如温度、CO2浓度等）进行分析；③若为表格，则应先将表格信息转化成曲线图再进行分析。
◎考法2 考查环境因素影响光合作用的实验分析
3．（2018·湖南师大附中第二次月考）甲图中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩；其中B已死亡，气球内的培养液中均含CO2缓冲液（维持气球内CO2浓度不变）；初始时指针指向正中零的位置。
乙图为不断改变灯泡距水面的距离，间隔相同时间记录到指针偏转变化情况。
下列相关描述，正确的是（ ）
A．d点时指针向右偏转
B．该实验的自变量为光照强度，c点植物O2释放速率最大
C．f点与a、b、c、d点的指针偏转方向相同，但数值较小
D．若改在无CO2缓冲液情况下进行实验，b点时指针偏转格数加大
A [在适宜的光照条件下（如图中的a、b、c、d点），植物进行光合作用释放出的氧气大于呼吸作用消耗的氧气，使A植物所在的气球的体积增大，指针向右偏转，A正确；该实验的目的是探究光照强度对光合作用强度的影响，实验自变量为光照强度（灯泡与水面的距离），乙图c点指针偏转格数最大，表明O2的释放量最大，B错误；e点指针的偏转格数为零，此时细胞呼吸速率等于光合速率，ef段随着灯泡与水面的距离增大，光照强度继续减弱，导致细胞的呼吸速率大于光合速率，指针向左偏转，与a、b、c、d点相比，指针的偏转方向相反，C错误；b点时光合速率大于细胞呼吸速率，光合作用吸收的CO2大于呼吸作用释放的CO2，此时若改在无CO2缓冲液情况下进行实验，b点时指针偏转格数减小，D错误。
]
4．（2019·山东实验中学模拟）柱花草是我国南方地区重要的豆科牧草，对低温胁迫较为敏感，易发生冷害。
下表为科研人员在不同温度下测得的柱花草叶片光合速率等相关指标。
处理
Fv/Fm
RuBPcase活性（μmolCO2/mg蛋白·min）
氧气释放速率（mmolO2/GFW·h）
对照（20℃）
0.87
6.86
16.28
低温处理（6℃）
0.68
3.34
3.09
高温处理（36℃）
0.85
6.07
14.51
注：
①Fv/Fm的大小表示色素复合体受伤害的程度；②RuBPcase是催化CO2和RuBP（C5）结合的酶。
请回答下列问题：
（1）20℃时，柱花草叶肉细胞中能够消耗水并伴随着[H]产生的场所有____________________。
与对照组相比，高温处理相同的时间，柱花草光合作用制造的有机物量________（填“较多”“较少”“相等”或“无法确定”）。
（2）据表分析，低温处理能抑制光合作用的原因主要包括两方面：
一方面是低温导致________________________，从而引起光反应生成的ATP、NADPH少；另一方面，低温使____________降低，从而导致暗反应速率降低。
解析：
光合作用和有氧呼吸中都有消耗水并伴随着[H]产生的过程。
测得的氧气释放速率为净光合速率，由于不知道呼吸速率，因此无法判断高温处理和对照组的总光合速率。
答案：
（1）类囊体薄膜和线粒体基质 无法确定
（2）色素复合体受伤害，吸收的光能减少 RuBPcase活性
◎考法3 考查环境因素影响光合作用的实验探究
5．如图为某研究小组测定光照强度对植物叶片光合作用影响的实验装置。
将该装置先放在黑暗条件下一段时间，然后给予不同强度的光照。
关于该实验的叙述，正确的是（ ）
A．温度、CO2浓度和有色液滴的移动距离都是无关变量
B．CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定
C．如果有色液滴向右移动，说明不进行光合作用
D．如果有色液滴向左移动，说明不进行光合作用
B [依题意可知：
该实验的目的是探究光照强度对植物叶片光合作用的影响，自变量是光照强度，因变量是有色液滴的移动距离，温度、CO2浓度等都是无关变量，A错误；CO2缓冲液的作用是维持容器中CO2浓度的稳定，B正确；有色液滴移动的距离是由装置内O2的变化量引起，如果有色液滴向右移动，说明光合作用释放的氧气量大于呼吸作用吸收的氧气量，试管内气体压强变大，C错误；如果有色液滴向左移动，说明光合作用释放的氧气量小于呼吸作用吸收的氧气量，试管内气体压强变小，D错误。
]
6．（2018·福州期末）为完成“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验，提供以下材料用具：
菠菜叶、打孔器（直径1cm）、注射器、40W台灯、烧杯、4%NaHCO3溶液、蒸馏水、不同颜色的透明薄膜等。
（1）某同学选取其中一个因素进行探究，以下是实验结果：
时间
上浮的叶圆片数量（片）
蒸馏水
0.5%NaHCO3
1%NaHCO3
1.5%NaHCO3
2%NaHCO3
2min
0
7
11
10
4
4min
0
15
16
13
7
①该实验的目的是________________，实验检测指标是：
__________________________。
②有哪些措施可以减少实验误差？
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（至少写出二项）
③有同学认为叶片之所以浮起，是因为呼吸作用消耗了有机物且产生了CO2导致叶片上浮的。
根据实验结果判断该观点是否正确？
并说明理由：
_________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（2）利用以上材料，还可以探究的环境因素有
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（答出2个）
解析：
（1）①由表格看出实验的自变量是不同浓度的NaHCO3溶液，NaHCO3溶液的浓度不同，提供的CO2浓度不同，因此该实验是研究的不同浓度的CO2对叶片光合作用的影响。
实验观察的指标是单位时间内上浮的叶圆片的数量。
②减少实验误差就要平衡无关变量，重复实验求平均值。
③叶片上浮的原因是光合作用大于呼吸作用，叶片中氧气增多，叶圆片密度变小。
若要说明叶圆片上浮的原因不是呼吸作用消耗了有机物且产生了CO2，应从蒸馏水中叶圆片没有上浮来论述。
（2）利用上述实验材料，还可探究光照强度或不同的光质对光合作用的影响。
答案：
（1）①研究CO2浓度（或NaHCO3浓度）对叶片光合速率的影响 相同时间内烧杯中叶片浮起的数量
②用打孔器打出的叶片数量足够多；每组实验重复几次，记录的数据取平均值
③该同学的认识是错误的，因为在蒸馏水的那组实验中，叶片一样进行了呼吸作用，却没有叶片浮起，叶片上浮的原因是光合作用强度大于呼吸作用强度，叶片内氧气增多
（2）光照强度、光的性质
考点二|光合作用速率及其测定
1．真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系
（1）内在关系
①细胞呼吸速率：
植物非绿色组织（如苹果果肉细胞）或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率：
植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
③真正光合速率＝净光合速率＋细胞呼吸速率。
（2）判定方法
①根据坐标曲线判定
a．当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。
b．当光照强度为0时，光合速率也为0，该曲线代表真正光合速率，如图乙。
②根据关键词判定
检测指标
细胞呼吸速率
净光合速率
真正（总）光合速率
CO2
释放量（黑暗）
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
吸收量（黑暗）
释放量
产生量
有机物
消耗量（黑暗）
积累量
制造量、产生量
2．光合速率的测定
（1）测定装置
（2）测定方法
①测定呼吸速率
a．装置小烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液，用于吸收CO2。
b．玻璃钟罩应遮光处理，目的是排除光合作用的干扰。
c．置于适宜温度环境中。
d．红色液滴向左移动，单位时间内移动距离代表呼吸速率。
②测定净光合速率
a．装置小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于维持容器内CO2浓度的恒定。
b．给予较强光照处理，且温度适宜。
c．红色液滴向右移动，单位时间内移动距离代表净光合速率。
③误差校正
为排除温度、气压等因素引起的气体体积膨胀，应设计对照实验。
对照实验与上图不同之处在于不放植物或放置死亡的植物。
④实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
（正确的打“√”，错误的打“×”）
1．绿色植物的光合速率总是大于呼吸速率。
（×）
提示：
绿色植物在光照强度大于光补偿点后光合速率才大于呼吸速率。
2．在光下测得的光合速率是净光合速率。
（√）
3．当植物体的光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞的光合速率也等于呼吸速率。
（×）
提示：
植物体所有活细胞都进行细胞呼吸，而叶肉细胞是进行光合作用的主要细胞，当植物体的光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。
4．绿色植物吸收的CO2量可表示实际光合速率。
（×）
提示：
绿色植物吸收的CO2量表示净光合速率。
1．光合速率的关键词判定
检测指标
净光合速率
真正（总）光合速率
CO2
吸收量
利用量、固定量、消耗量
O2
释放量
产生量
有机物
积累量
制造量、产生量
2.光合作用实验探究中常用实验条件的控制方法
实验条件
控制方法
增加水中O2
泵入空气或吹气或放入绿色水生植物
减少水中O2
容器密封或油膜覆盖或用凉开水
除去容器中CO2
氢氧化钠溶液
除去叶中原有淀粉
置于黑暗环境中
除去叶中叶绿素
酒精隔水加热
除去光合作用对细胞呼吸的干扰
给植株遮光
得到单色光
棱镜色散或薄膜滤光
维持容器内CO2浓度的恒定
适宜浓度的NaHCO3溶液
◎考法1 考查总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
1．（2018·全国卷Ⅲ）回答下列问题：
（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质分布在叶绿体的________上，该物质主要捕获可见光中的____________。
（2）植物的叶面积与产量关系密切。
叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。
由图可知：
当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均________。
当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（3）通常，与阳生植物相比，阴生植物光合作用吸收与呼吸作用放出的CO2量相等时所需要的光照强度________（填“高”或“低”）。
解析：
（1）高等植物光合作用中捕获光能的物质为叶绿体中的色素，分布于类囊体膜，主要吸收蓝紫光和红光。
（2）由图可知，叶面积系数小于a时，群体干物质积累速率和群体光合速率都增加；叶面积系数超过b时，群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，因此群体净光合速率降低，干物质积累速率降低。
（3）植物光合作用吸收与呼吸释放的CO2量相等时所需要的光照强度即光补偿点。
通常，与阳生植物相比，阴生植物的光饱和点及光补偿点都比较低，即达到此点需要的光照强度低。
答案：
（1）类囊体膜 蓝紫光和红光
（2）增加 群体光合速率不变，但群体呼吸速率仍在增加，故群体干物质积累速率降低 （3）低
2．（2018·潍坊期末）科研人员分别在25℃和42℃培养条件下（其他条件适宜）。
测得某植物的部分数据如图所示。
已知该植物生长的适宜温度条件是25～35℃。
请回答相关问题：
（1）图中甲组代表________℃下测得的结果，作出该判断的理由是
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（2）某兴趣小组测定了25℃～42℃范围内该植物的净光合速率，发现30℃时净光合速率最大，则30℃________（填“是”“不是”或“不一定是”）光合作用的最适温度，原因是______________
________________________________________________________________。
（3）若将培养温度由25℃快速提升至42℃时，据图分析，该植物叶肉细胞间隙CO2浓度明显________（填“上升”或“下降”），这一变化的主要原因是
________________________________________________________________。
解析：
（1）植物的生长速度决定于净光合速率。
甲组净光合速率大于乙组，说明甲组植物生长的温度条件适宜。
（2）总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，30℃时净光合速率最大，但没有测定相应温度下的呼吸速率，因此不能确定总光合速率。
（
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