高考人教版生物一轮第3单元 第4讲 光合作用Ⅱ 1文档格式.docx

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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

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。

合理灌溉，预防干旱。

（5）矿质元素

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。

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。

（6）多因子综合

①当在P点时，限制光合速率的因素应为横坐标表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。

②当在Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。

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。

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。

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？

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？

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？

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。

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________。

（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。

（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

考法2　考查环境因素影响光合作用的实验分析

3．下图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图，图乙为每小时所测得的结果。

据图分析错误的是（　　）

A．本实验可以通过改变灯泡功率或灯与广口瓶的距离来完成自变量的控制

B．本实验利用甲装置即可测得图乙结果，无需另设对照组

C．甲装置不能测得图乙中的A点数据

D．该实验不能用白炽灯作为光源

B　[探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响实验中，自变量是光照强度，根据本实验提供的装置，灯泡的瓦数或灯与广口瓶的距离都可控制该实验的自变量，由于气压变化等物理因素也可以导致液滴移动，需设置对照组；

为了测得实际光合作用强度，需要将其中的NaHCO3溶液换为NaOH溶液，且将装置放在黑暗条件下测出呼吸作用强度；

白炽灯产热，会影响实验温度，不符合单一变量原则，故不能用白炽灯作为光源。

]

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（μmol

CO2/mg蛋白·

min）

氧气释放速率（mmol

O2/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。

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。

（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

5．（2016·

全国卷Ⅲ）为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。

于中午12：

30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：

对照

组

实验

组一

组二

组三

组四

温度/℃

36

31

25

相对湿度/%

17

27

52

结果

光合速率/mg

CO2·

dm－2·

h－1

11.1

15.1

22.1

23.7

20.7

（1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是________，其依据是______________________________________________；

并可推测，________（填“增加”或“降低”）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。

（2）在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是_________________________________________________________

（3）小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程________（填“需要”或“不需要”）载体蛋白，________（填“需要”或“不需要”）消耗ATP。

（1）根据表格信息可知，对照组、实验组一、实验组二在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大；

实验组二、实验组三、实验组四在相同湿度条件下，随温度的变化，光合速率变化不大。

因此可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是湿度。

根据上述结论，增加麦田环境的相对湿度可提高小麦的光合速率，降低小麦光合作用“午休”的程度。

（2）与实验组四相比，实验组三的温度高6℃，光合速率有所提高，说明实验组四的环境温度未达到光合作用的最适温度，故适当提高第四组的环境温度能提高小麦的光合速率。

（3）CO2进入叶肉细胞的方式是自由扩散，不需要载体蛋白，不需要消耗ATP。

（1）湿度（或相对湿度）　在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大　增加　

（2）四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度　（3）不需要　不需要

考点二|光合作用与细胞呼吸的关系及综合应用

1．光合作用与细胞呼吸过程的联系

（1）写出下列物质名称：

b：

O2，c：

ATP，d：

ADP，e：

NADPH（[H]），f：

C5，g：

CO2，h：

C3。

（2）填写下表生理过程及场所

序号

①

②

③

④

⑤

生理过程

光反应

暗反应

有氧呼吸

第一阶段

第二阶段

第三阶段

场所

叶绿体

类囊体

薄膜

基质

细胞质

线粒体基质

线粒体

内膜

（3）物质方面

C：

CO2

C6H12O6

丙酮酸

O：

H2O

O2

H：

[H]

（4）能量方面

光能

ATP中活跃化学能

C6H12O6中稳定的化学能

2．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

释放量（黑暗）

吸收量

利用量、固定量、消耗量

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

（1）在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是类囊体薄膜和线粒体内膜。

CO2固定的场所是叶绿体基质，CO2产生的场所是线粒体基质。

（2）CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中。

C6H12O6分解成丙酮酸的过程发生在细胞质基质中，丙酮酸分解成CO2的过程发生在线粒体中。

（3）光合作用过程中光能转变成化学能，细胞呼吸过程中C6H12O6中的化学能转变成ATP中的化学能。

细胞呼吸过程中C6H12O6中的部分化学能转化成了热能。

（4）净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长。

（5）适宜光照下，植物吸收CO2的总量等于固定的CO2的总量。

适宜光照下，植物固定的CO2总量等于植物吸收CO2的量与细胞呼吸产生CO2的量之和。

（6）ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产生。

在线粒体中随水的生成，消耗[H]，产生ATP。

（1）实验过程中，给甲植物浇灌H

O，发现叶肉细胞中出现了（CH

O）。

分析其最可能的转化途径是什么？

有氧呼吸（第二阶段）生成二氧化碳（C18O2），二氧化碳（C18O2）再参与暗反应（光合作用）生成有机物（CH

（2）植物在光合作用过程中产生的ATP的量远大于细胞呼吸产生的ATP的量。

请说明原因。

植物在光合作用过程中产生的ATP中的能量转化为有机物中的能量，植物体合成的有机物只有一部分通过呼吸作用氧化分解，而且在此过程中大部分的能量以热能形式散失，少部分转移到ATP中。

1．光合作用和有氧呼吸中[H]、ATP来源和去路

比较项目

来源

去路

[H]

光合

作用

光反应中水的光解

作为暗反应阶段的还原剂，用于还原C3合成有机物等

有氧

呼吸

第一、二阶段产生

用于第三阶段与氧气结合产生水，同时释放大量能量

ATP

在光反应阶段合成ATP，其合成所需能量来自色素吸收、转换的太阳能

用于暗反应阶段C3还原时的能量之需，以稳定的化学能形式储存在有机物中

第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，能量来自有机物的分解

作为直接能源物质用于各项生命活动

2.光合作用与细胞呼吸之间的气体变化

下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示，据图判断生理过程。

图①：

表示黑暗中，只进行细胞呼吸；

图②：

表示细胞呼吸速率＞光合作用速率；

图③：

表示细胞呼吸速率＝光合作用速率；

图④：

表示细胞呼吸速率＜光合作用速率。

3．光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动

（1）细胞呼吸对应点（A点）的移动：

细胞呼吸增强，A点下移；

细胞呼吸减弱，A点上移。

（2）补偿点（B点）的移动

①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点应右移，反之左移。

②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2（或光）补偿点应右移，反之左移。

（3）饱和点（C点）和D点的移动：

相关条件的改变（如增大光照强度或增大CO2浓度）使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；

反之，移动方向相反。

考法1　综合考查光合作用和细胞呼吸的过程

1．（2019·

福建模拟）如图为绿色植物部分物质和能量转换过程的示意图，下列叙述正确的是（　　）

A．过程①发生在叶绿体中，过程③发生在线粒体中

B．过程①产生NADH，过程③消耗NADPH

C．若叶肉细胞中过程②速率大于过程③，则植物干重增加

D．过程③中ATP的合成与放能反应相联系，过程④与吸能反应相联系

D　[过程①发生在叶绿体中，过程③发生在细胞质基质和线粒体中，A项错误；

过程①产生NADPH，过程③产生NADH，也消耗NADH，B项错误；

若叶肉细胞中过程②速率大于过程③，则植物干重不一定增加，因为植物体还有很多细胞没有叶绿体，只进行细胞呼吸，C项错误；

过程③中ATP的合成与放能反应相联系，过程④与吸能反应相联系，D项正确。

2．（2017·

全国卷Ⅱ）如图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。

据图回答下列问题：

（1）图中①、②、③、④代表的物质依次是________、________、________、________，[H]代表的物质主要是____________。

（2）B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________（填“B和C”“C和D”或“B和D”）。

（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是__________________________________________________________________

_____________________________________________________________。

考查光合作用的过程、有氧呼吸和无氧呼吸的过程。

（1）分析图示，A过程为光合作用的光反应阶段，B过程是光合作用的暗反应阶段。

图中①为水光解产生的O2；

由②和H2O产生①与NADPH（[H]，即还原型辅酶Ⅱ）可知，②是NADP＋；

由③转化成ATP可知，③是ADP＋Pi；

由④与CO2结合生成C3可知，④为C5。

呼吸作用过程中的[H]代表的物质主要是NADH（还原型辅酶Ⅰ）。

（2）光合作用的光反应阶段（A）可产生ATP，而暗反应阶段（B）不产生ATP。

有氧呼吸的三个阶段都产生ATP，其中细胞质基质（C）中进行有氧呼吸的第一阶段，线粒体（D）中进行有氧呼吸的第二和第三阶段。

（3）在缺氧条件下，植物细胞可进行无氧呼吸，将丙酮酸转化成酒精。

（1）O2　NADP＋　ADP＋Pi　C5　NADH（或答：

还原型辅酶Ⅰ）　

（2）C和D　（3）在缺氧条件下进行无氧呼吸

考法2　光合作用和细胞呼吸的综合性考查

3．（2019·

丰台区练习）将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中，保持适宜的pH和温度，改变其他条件，测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度，结果如图所示。

下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是（　　）

A．前5分钟只进行呼吸作用

B．第4分钟只发生光能转化为化学能

C．第7分钟C5的数量瞬间增加

D．9～12分钟光合作用速率等于呼吸作用速率

D　[由曲线图可知，第4分钟时光照开始，说明前4分钟只进行呼吸作用，A错误；

第4分钟时光照开始，光反应过程中发生光能转化为化学能，暗反应过程中发生ATP中活跃化学能转变为稳定的化学能，B错误；

第7分钟添加一定量的CO2，CO2与C5反应生成C3，故此时C5的数量瞬间减少，C错误；

9～12分钟溶解氧保持不变，说明光合作用速率等于呼吸作用速率，D正确。

4．两棵同种生长状况基本相同的植物，分别置于透明的玻璃罩内，如图甲、乙所示；

在相同自然条件下，测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁曲线所示。

（1）ab段和cd段，引起曲线下降的主要环境因素分别是____________和________。

（2）一昼夜中，装置甲、乙中植物积累的有机物较多的是________（填“甲”或“乙”）。

（3）导致e点（12时左右）时光合作用强度明显减弱的主要原因是_________________________________________________________________

____________________________________________________________。

（4）装置甲的植物叶绿体中，在14时C5含量比10时________（填“高”或“低”）。

（1）图丙中，ab段下降的原因是密闭装置中二氧化碳被光合作用消耗，