【生物】2018届一轮复习人教版光合作用(Ⅱ)教案（适用全国） 22页

第 4 讲　光合作用(Ⅱ) 考点一| 影响光合作用的环境因素及应用 1．光合作用强度 (1)含义：植物在单位时间单位面积内，通过光合作用制造糖类的数量。 (2)两种表示方法 ①一定时间内原料的消耗量。 ②一定时间内产物的生成量。 2．影响光合作用强度的因素 (1)空气中 CO2 浓度。 (2)土壤中水分的多少，温度的高低。 (3)光照的长短与强弱，光的成分。 判断下列有关外界因素对光合作用影响叙述的正误。 (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，主要限制因素是光反应。(√) (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。(√) 1．说明光照强度、CO2 浓度、温度影响光合作用强度的原理。 【提示】　光照强度通过影响植物的光反应，进而影响光合速率，CO2 浓度 是通过影响暗反应制约光合速率；温度是通过影响酶的活性来影响光合作用。 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．解读光照强度对光合作用强度影响的曲线 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)。 4．解读 CO2 浓度对光合作用强度影响的曲线 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。 5．解读温度对光合作用强度影响的曲线 光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在 10～35 ℃下正常进行光合作用，其中 AB 段(10～35 ℃)随温度的升高而逐渐加强，B 点 (35 ℃)以上由于光合酶活性下降，光合作用开始下降，50 ℃左右光合作用停止。 6．举例说明光照强度、温度、CO2 浓度影响光合速率的应用 【提示】　(1)光照强度：温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速 率，使作物增产。 (2)温度：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率； 晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。 (3)CO2 浓度：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充 CO2，即适当提高 CO2 浓度可提高农作物产量。 视角 1 考查光照强度、CO2 浓度对光合作用的影响 1．(2017·高考押题卷)如图表示在适宜温度和一定 CO2 浓度条件下，光照强 度对甲、乙两种绿色植物净光合速率的影响曲线。请回答下列问题。 (1)在绿色植物细胞中，吸收光能的色素分布在叶绿体的______________。 若甲植物吸收光能的色素被破坏，会使叶绿体中光反应产生的________减少，进 而影响暗反应中 C3 的还原，此时图中 A 点将向________(填“左”或“右”)移 动。 (2)植物光合作用在遇到一定限制因素时，其速率将受到影响。对于甲植物 来说，图中限制Ⅰ和限制Ⅱ分别代表的主要外界因素最可能是__________和 ____________。 (3)自然条件下，影响图中 B 点上下移动的主要外界因素是______________。 甲植物从 A 点对应的光照强度突然转移至 C 点对应的光照强度下，短时间内叶 绿体中 C5 含量将________(填“增加”或“减少”)。 【解析】　(1)在绿色植物细胞中，吸收光能的色素分布在叶绿体的类囊体 薄膜上。若甲植物吸收光能的色素被破坏，会使叶绿体中光反应产生的 ATP 和[H] 减少，进而影响暗反应中 C3 的还原，此时光合速率下降而呼吸速率不变，故 A 点(光合速率等于呼吸速率)将向右移动。(2)根据题意，图中限制Ⅰ最可能是光照 强度，因为此阶段甲植物净光合速率随光照强度增加而增加；限制Ⅱ不再是光照 强度，最可能是 CO2 浓度。(3)B 点可代表甲植物的呼吸作用强度。自然条件下， 影响 B 点上下移动的主要外界因素是温度。甲植物从 A 点对应的光照强度下突 然转移至 C 点对应的光照强度下，即光照强度增加，光反应为暗反应提供的[H] 和 ATP 增加，短时间内叶绿体中 C3 含量相对减少，C5 含量将增加。 【答案】　(1)类囊体薄膜上　ATP 和[H](NADPH)　右 (2)光照强度　CO2 浓度　(3)温度　增加 (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。 2．(2017·湖北八校联考)取生长旺盛的绿叶，用直径为 1 cm 打孔器打出小圆 片若干(注意避开大叶脉)，抽出小叶圆片内的气体，并在黑暗处用清水处理使小 叶圆片细胞间隙充满水，然后平均分装到盛有等量的不同浓度的富含 CO2 溶液 的小烧杯中，置于光温恒定且适宜的条件下，测得各组小叶圆片上浮至液面所需 平均时间，将记录结果绘制成曲线如图 1。 图 1 图 2 (1)与 a 浓度相比，b 浓度时小叶圆片叶肉细胞的类囊体薄膜上[H]的生成速 率____________(填“快”“相等”或“慢”)，此时小圆片的叶肉细胞中能产生 ATP 的细胞器有________。 (2)当 CO2 浓度大于 c 时，随着 CO2 浓度的增大，小叶圆片中有机物的积累 速率________(填“加快”“不变”或“减慢”)。 (3)另取若干相同的小叶圆片分别置于溶液 CO2 浓度为 a 的小烧杯中，选用 40W 的台灯作为光源，通过改变光源与小烧杯之间的距离进行实验(实验温度保 持相同且适宜)，根据实验结果绘制成图 2 曲线(X1>0)。 ①该实验的目的是____________________________________________。 ②限制 B 点净光合速率的主要外界因素是__________________________，C 点的含义是______________时光源与小烧杯之间的距离。 【解析】　(1)小叶圆片上浮的越快，表明光合速率越快，因此，b 浓度时小 叶圆片叶肉细胞类囊体膜上[H]的生成速率比 a 浓度时快。小叶圆片的叶肉细胞 光合作用和细胞呼吸同时进行。(2)CO2 浓度大于 C 时，光合速率减慢。(3)光源 与小烧杯之间的距离越近，小圆片接受的光越强，距离越远，接受的光越弱。AB 段小圆片接受的光较强，限制光合速率的主要外界因素是 CO2 浓度。C 点 O2 释 放量为 0，表明净光速率为 0。 【答案】　(1)快　叶绿体、线粒体 (2)减慢　(3)①探究光照强度对光合作用速率的影响 ②CO2 浓度　小圆片光合作用速率等于呼吸作用速率 外界因素对光合作用影响的实质 影响因素 产生影响 影响过程 光照强度 影响水的光解产生[H] 影响 ATP 的形成 主要是光反应阶段 CO2 浓度 影响 C3 的合成 温度 影响光合作用酶的活性 主要是暗反应阶段 视角 2 考查其他因素对光合作用的影响 3．(2017·潍坊期末)探究在适合生长的氮浓度范围内，不同氮素水平对青花 菜叶片光合作用的影响，实验结果如下表所示： 氮素水平 (mmol·L－1) 叶绿素含量 (μg·cm－2) 净光合速率 (μmol·m－ 2·s－1) 气孔导度 (mmol·m－2·s －1) 胞间 CO2 浓 度(μL·L－1) 5(低氮) 86 19.4 0.68 308 10(中氮) 99 20.7 0.84 304 15(偏高) 103 21.4 0.85 301 20(高氮) 103 22.0 0.84 295 请回答： (1)表中净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在____________相同的实验条 件下，测得的单位时间、单位叶面积________________的吸收量。 (2)光合作用过程中，叶绿素主要吸收______________光，光合色素吸收的 光能一部分用于将水分解为__________，还有一部分转移到____________中。 (3)从表中可知，随着氮素水平的增高，叶片净光合速率逐渐____________， 气孔导度____________(填“限制”或“不限制”)净光合速率的变化。 (4)高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高，而叶绿素含量相同，推断其主 要原因可能是参与光合作用的酶____________。 (5)为使实验数据更可靠，在控制好无关变量的基础上，应针对每个氮素水 平条件下设置____________。 【解析】　(1)由题意知，该系列实验的自变量是不同的氮素水平，因变量 是青花菜叶片光合作用速率，因此要控制无关变量叶龄、光照强度、CO2 浓度、 温度等相同且适宜；净光合作用速率可以用 CO2 的吸收量、O2 的释放量或有机 物的积累量来表示。(2)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光；光合作用的光反应阶段， 光合色素吸收的光能一部分用于将水分解为 O2 和[H]即水的光解，另一部分转移 到 ATP 中。 (3)从表中可知，随着氮素水平的增高，叶片净光合作用速率逐渐提高；在 中氮、偏高、高氮三种情况下，气孔导度大体相同，而净光合作用速率有所提高， 所以说气孔导度不限制净光合作用速率的变化。(4)由于高氮组和偏高组的叶绿 素含量相同，但高氮组比偏高组叶片净光合作用速率高，推断其主要原因可能是 参与光合作用的酶数量较多(或活性较强)。(5)为使实验数据更可靠，在控制好无 关变量的基础上，应针对每个氮素水平条件下设置多个重复实验。 【答案】　(1)光照强度、CO2 浓度、温度　CO2 (2)红光和蓝紫　O2 和[H]　 ATP (3)提高　不限制 (4)数量较多(或活性较强) (5)(至少有 3 个平行)重复实验 考点二| 光合作用与细胞呼吸的关系及综合应用 1．光合作用与有氧呼吸的区别 光合作用 有氧呼吸 物质变化 无机物 ― ― → 合成 有机物 有机物 ― ― → 分解 无机物 能量变化 光能―→稳定的 化学能(储能) 稳定的化学能―→ATP 中活跃的化学能、 热能(放能) 实质 合成有机物，储存能量 分解有机物、释放能量，供细胞利用 场所 叶绿体 活细胞(主要在线粒体) 条件 只在光下进行 有光、无光都能进行 2.光合作用与有氧呼吸的联系 (1)物质方面 C：CO2 ― ― → 暗反应 C6H12O6 ― ― → 有氧呼吸 第一阶段丙酮酸 ― ― → 有氧呼吸 第二阶段CO2 O：H2O ― ― → 光反应 O2 ― ― → 有氧呼吸 第三阶段H2O H：H2O ― ― → 光反应 [H] ― ― → 暗反应 C6H12O6 ― ― → 有氧呼吸 第一、二阶段[H] ― ― → 有氧呼吸 第三阶段H2O (2)能量方面 光能 ― ― → 光反应 ATP 中活跃化学能 ― ― → 暗反应 C6H12O6 中稳定的 化学能 ― ― → 有氧 呼吸 {热能 ATP中活跃化学能 ― →各项生命活动 3．光合速率和呼吸速率 (1)净光合速率和总光合速率的关系：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 凡是进行光合作用的植物，同时也在进行着呼吸作用。在不考虑光照强度对 呼吸速率影响的情况下，C 点时，OA 段代表植物呼吸速率，OD 段代表植物净 光合速率，OA＋OD 表示总光合速率，故总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 图中 B 点既不吸收也不释放二氧化碳，表示总光合速率＝呼吸速率，净光合速 率为_0_。在考题中，常需根据图表中的信息找出净光合速率和呼吸速率，进而 推出总光合速率。 (2)净光合速率和总光合速率的判定方法： ①若为坐标曲线形式，当光照强度为 0 时，CO2 吸收值为 0，则为总光合速 率，若是负值则为净光合速率。 ②若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为净光合速率。 ③有机物积累量为净光合速率，制造量为总光合速率。 1．判断下列有关光合作用和细胞呼吸说法的正误。 (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。 (×) 【提示】　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。(×) 【提示】　C6H12O6 的分解发生在细胞质基质和线粒体中。 (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。(×) 【提示】　呼吸作用中 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。(×) 【提示】　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。 2．如图为某绿色植物叶肉细胞中的部分代谢示意图，其中 A－D 表示生理 过程，①－⑦表示物质，请据图回答下列问题： (1)图中 A 表示____________过程，D 表示____________过程。 (2)物质④表示____________；⑥表示____________ (3)若突然停止光照，短时间内③/②的比值会________(填“上升”“下降” 或“不变”)。 【答案】　(1)光反应　有氧呼吸第一阶段 (2)丙酮酸　氧气　(3)上升 1．探究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 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 [H] 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 光合 作用 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 ATP 有氧 呼吸 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 作为能量直接用于各项生命活动 2.探究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。 视角 1 综合考查光合作用和细胞呼吸的过程 1．(2017·潍坊联考)如图表示光照下叶肉细胞中 A、B 两种细胞器间的气体 交换，下列有关叙述正确的是(　　) A．在黑暗中 A 将停止生理作用 B．A 结构能产生 ATP，B 结构不能产生 ATP C．植物正常生长时，B 结构产生的 O2 全部被 A 结构利用 D．白天适当升温，夜晚适当降温能增加农作物的产量 D　[无光照时，植物仍能进行呼吸作用产生 CO2；A 结构为线粒体，B 结构 为叶绿体，A、B 结构都能产生 ATP；植物正常生长时，B 结构产生的 O2 除被 A 结构利用，还有一部分释放到外界环境中。] 2．(2017·潍坊检测)能量在生态系统中的变化形式如图所示。请根据所学知 识回答下列问题： (1) 图 中 过 程 ① 主 要 通 过 生 产 者 的 ________ 实 现 ， 将 光 能 首 先 转 化 成 ________________，再转化为________________，对于真核生物，第一次能量转 化发生的场所是________________。 (2)②过程主要通过____________________实现，此生理过程释放的能量除 以热能的形式散失外，其余少部分储存在________中。此物质合成过程往往与细 胞内的________(填“吸能”或“放能”)反应相联系。 (3)以上过程发生于白天的是________，发生于夜间的是________。(填写图 中序号) 【答案】　(1)光合作用　ATP 中活跃的化学能　有机物中稳定的化学能　 叶绿体类囊体薄膜 (2)各营养级生物的呼吸作用　ATP　放能 (3)①②　② 视角 2 考查光合速率和呼吸速率的计算 3．下图为从植物的同一叶片上陆续取下面积、厚薄相同的叶圆片，称其干 重。假定在整个实验过程中温度不变，叶片内有机物不向其他部位转移。以下分 析正确的是(　　) A．三个叶圆片的质量大小关系一定是 z＞x＞y B．叶圆片 Z 在 4 小时内的有机物积累量为(z－x－2y)g C．叶圆片 Z 在后 2 小时内的有机物制造量为(z＋x－2y)g D．整个实验过程中呼吸速率可表示为(x－y)g/4 h C　[本题以实验为载体考查光合作用与细胞呼吸的综合。在上午 10 时移走 的叶圆片的质量为 x g，上午 10 时移动整个装置于黑暗中，中午 12 时移走的叶 圆片质量为 y g，在 2 小时黑暗中，叶圆片只进行细胞呼吸，叶圆片的细胞呼吸 量为 x－y。下午 14 时移走的叶圆片质量为 z g，因此在下午 2 小时叶圆片同时 进行光合作用和细胞呼吸，下午 2 小时叶圆片的净光合量为 z－y。三个叶圆片 质量关系为 x＞y，z＞y，但 z 和 x 的大小没法比较。 叶圆片 Z 在 4 小时内的有机物积累量为(z－x)g。叶圆片 Z 在后 2 小时内的 有机物制造量为叶圆片的总光合量，叶圆片 Z 在后 2 小时内总光合量等于 2 小 时叶圆片的净光合量＋2 小时叶圆片的细胞呼吸量，为(z－y＋x－y)g＝(z＋x－ 2y)g。整个实验过程中呼吸速率可表示为(x－y)g/2h。] 4．(2017·云南名校模拟)下表是某生物小组研究光照对植物光合作用影响的 实验装置图、实验条件及各实验组玻璃罩内的 CO2 含量变化，实验过程中室温 恒定且适宜，BCD 三组中植物生理状况相似，ACD 三组中小鼠均健康且生理状 况相似。请分析回答： 组别 A B C D 实验装 置图 实验条件 黑暗 黑暗 光照为 3 klx 光照为 6 klx CO2 含量变化 (mg·h－1) ＋3 ＋6 ＋3 ？ (1)B 组 植 物 叶 肉 细 胞 中 能 产 生 ATP 的 结 构 有 ______________________________________________________________。 (2)C 组植物光合作用 1 h 固定了________mg CO2。此状态下钟罩 C 内的植 物能不能正常生长？答：____________________________________。 (3)D 组钟罩内的 CO2 含量变化可能________(填“＞”“＜”或“＝”)＋3 mg·h－1。 (4)C 组中给植物提供 H182 O，最先在小鼠的________(填物质名称)中检测出 放射性标记(不考虑蒸腾作用释放的 H2O)，该物质产生于________(填细胞结构)。 【解析】　(1)B 组植物处于黑暗条件下，叶肉细胞产生 ATP 的场所是细胞 质基质和线粒体。(2)C 组植物和小鼠细胞呼吸会产生 6＋3 mg CO2，小室中 CO2 增加 3 mg，因此植物光合作用 1 h 固定了 6 mg CO2。此时，植物光合作用固定 的 CO2 量与细胞呼吸产生的 CO2 量相等，因此植物不能正常生长。(3)D 组实验 的光照为 6 klx，光照强度大于 C 组的 3 klx，植物的光合作用加快，固定的 CO2 增多，因此，D 组钟罩内的 CO2 含量变化应＜＋3 mg·h－1。(4)C 组中给植物提供 H182 O，在光合作用中水的光解先会在氧气中有放射性，氧气参与小鼠的有氧呼 吸形成水。氧气与[H]结合生成水，发生在线粒体中。 【答案】　(1)细胞质基质、线粒体　(2)6　不能　(3)＜ (4)水　线粒体 咬文嚼字确定光合速率的“总”与“净” 项目 表示方法 净光合速率 CO2 吸收量、O2 释放量、 C6H12O6 积累量 真正光合速率 CO2 固定量、O2 产生量、 C6H12O6 制造量 呼吸速率(遮光条件下测得) CO2 释放量、O2 吸收量、 C6H12O6 消耗量 专项突破 光合作用和细胞呼吸的实验探究综合 1．实验法测定光合速率与呼吸速率 (1)测定装置 (2)测定方法及解读 ①测定呼吸速率 a．装置烧杯中放入适宜浓度 NaOH 溶液用于吸收 CO2。b.玻璃钟罩遮光处 理，以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(单位时间内左移距离代表呼吸速率)。 ②测定净光合速率 a．装置烧杯中放入适宜浓度的 CO2 缓冲液，用于保证容器内 CO2 浓度恒定， 满足光合作用需求。 b．必须给予较强光照处理，且温度适宜。 c．红色液滴向右移动(单位时间内右移距离代表净光合速率)。 2．光合作用、细胞呼吸实验的常用研究方法 (1)“黑白瓶法”：用黑瓶(无光照的一组)测得呼吸作用强度值，用白瓶(有 光照的一组)测得净光合作用强度值，综合两者即可得到真光合作用强度值。 (2)“半叶法”：测定时，叶片一半遮光，一半曝光，分别测定两半叶的干 物质重量，进而计算叶片的真正光合速率、呼吸速率和净光合速率。 (3)梯度法：用一系列不同光照强度、温度或 CO2 浓度的装置，可探究光照 强度、温度或 CO2 浓度对光合作用强度的影响。 　(2017·黄冈检测)某同学为探究光照强度和光合作用速率的关系，取 几株有 5 个叶片、株高相近的西红柿植株，分别放在密闭的玻璃容器内。实验开 始先测定 CO2 浓度，12 小时后，再测定 CO2 浓度，且以 7 种不同光照强度进行 实验。实验装置如下图，实验结果见表格。 序号 温度 ℃ 光照强度(%) 开始时 CO2 浓 度(%) 12 h 后 CO2 浓 度(%) 植物叶 片数 1 25 0 0.35 0.368 5 2 25 10 0.35 0.342 5 3 25 20 0.35 0.306 5 4 25 40 0.35 0.289 5 5 25 60 0.35 0.282 5 6 25 80 0.35 0.280 5 7 25 95 0.35 0.279 5 (1)该同学的实验目的是________________________。实验上表自变量是 ________，无关变量是________________________等。(至少回答 2 点) (2)表中序号 1 的目的是________。序号 2 至 7，实验前后 CO2 浓度的变化值 来表示________________________________________。 (3)若实验中 7 种光照强度各都只用 1 株植物，则该同学在实验设计时，遵 循了________原则和________原则。 【解析】　(1)根据表格分析可知，实验的单一变量(自变量)是光照强度，因 变量是 12 h 后 CO2 浓度，而温度、开始时的 CO2 浓度，植物叶片数和高度等在 7 组实验中都相同，属于无关变量。根据自变量可知该实验目的是研究光照强度与 光合作用速率的关系。 (2)表中序号 1 的光照强度是 0，不能发生光合作用，只有呼吸作用，目的是 作为空白对照，以便分析结果。序号 2 至 7，实验前后 CO2 浓度的变化值为光合 作用与呼吸作用的差值，即表示西红柿植株的净光合速率。 (3)该实验遵循了实验的单一变量原则和对照性原则。 【答案】　(1)研究光照强度与光合作用速率的关系　光照强度　温度、开 始时 CO2 浓度、植物叶片数和高度 (2)作为空白对照，以便分析结果(答“对照”即可)　西红柿植株的净光合速 率 (3)单一变量　对照(性)(顺序可交换) [跟踪练习] 1．某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶 片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物 质和能量转移。在适宜光照下照射 6 小时后，在 A、B 的对应部位截取同等面积 的叶片，烘干称重，分别记为 MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光 合速率，其单位是 mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题： (1)MA 表示 6 小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB 表示 6 小时后(____________)＋(_________________)－呼吸作用有机物的消耗量。 (2)若 M＝MB－MA，则 M 表示__________________________。 (3)净光合速率的计算方法是_______________________________。 (4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。_______ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 【解析】　叶片 A 部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸 作用。叶片 B 部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析 题意可知，MB 表示 6 h 后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用 有机物的消耗量，MA 表示 6 h 后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则 MB－MA 就是光合作用 6 h 有机物的总产量(B 叶片被截取部分在 6 h 内光合作 用合成的有机物总量)。由此可计算净光合速率，即 M 值除以时间再除以面积。 【答案】　(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量　(2)B 叶片被截取 部分在 6 h 内光合作用合成的有机物总量　(3)M 值除以时间再除以面积，即 M/(截取面积×时间)　(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一 部分立即烘干称重，另一部分在暗环境中保存几小时后再烘干称重，根据二者干 重差即可计算出叶片的呼吸速率 2．(2017·湖北八市月考)下图甲是采用黑、白瓶法(黑瓶不透光)，分别测定 某池塘夏季白天不同深度水层每小时的平均氧浓度变化曲线，纵轴表示水池深度 (假定不同深度的水温不变)，横轴表示瓶中 O2 的变化量(g/m3·h)；图乙是某同 学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置图。请回答下列问题： (1)黑瓶中的水藻及水 4 m 时白瓶中的水藻都不能进行光合作用，此时水藻 产生 ATP 的结构有__________________________________________。 (2)白瓶中测得的 O2 变化量为净光合作用产生量，则光照适宜时，水深 2 m 处每平方米的水藻 1 小时制造的 O2 的总量为_________________________。　 (3)白瓶在水深 3 m 时，O2 的变化量为 0，表明在此深度时，水藻的光合速 率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸速率，若将白瓶水藻从 3 m 处 移到 2 m 处，则短时间内水藻细胞中 C3 的含量将____________________。 (4)若图乙实验中将试管向右移，随着距离的增加，气泡产生速率下降，产 生这一结果的主要原因是____________________________________________。 【解析】　(1)细胞不进行光合作用时，只有细胞呼吸产生 ATP，则产生场 所为细胞呼吸场所，即线粒体和细胞质基质。(2)从曲线中可看出，水藻的呼吸 速率为 1.5，水深 2 m 处净光合作用速率为 1.5，则光合作用产生的氧气量＝1.5＋ 1.5＝3 g。(3)O2 的变化量为 0，即为光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率；若 将白瓶水藻从 3 m 处移到 2 m 处，光照强度增强，光反应产生的 ATP 和[H]增多， 则 C3 的还原加快，C3 的含量减少。(4)图乙实验中将试管向右移，水藻与光源的 距离增大，光照强度减弱，光合速率降低。 【答案】　(1)细胞质基质、线粒体　(2)3 g　(3)等于　减少(或下降)　(4)光 照强度减弱，光合作用产生的 O2 量减少 真题验收| 感悟高考　淬炼考能 1．(2014·全国卷Ⅱ)关于光合作用和呼吸作用的叙述，错误的是(　　) A．磷酸是光反应中合成 ATP 所需的反应物 B．光合作用中叶绿素吸收光能不需要酶的参与 C．人体在剧烈运动时所需要的能量由乳酸分解提供 D．病毒核酸的复制需要宿主细胞的呼吸作用提供能量 C　[A 项，光合作用的光反应中有 ATP 的合成，需要原料 ADP 和磷酸。B 项，光合作用中叶绿素吸收并转化光能的过程与酶的催化作用无关。C 项，乳酸 是无氧呼吸的产物，在人体内不能继续分解供能，人体在剧烈运动时所需的能量 是由葡萄糖分解提供的。D 项，病毒无独立的代谢系统，病毒核酸的复制所需要 的能量由宿主细胞的呼吸作用提供。] 2．(2016·全国乙卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组 将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照， 乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株 叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收 CO2 的量)， 光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题： (1)据图判断，光照强度低于 a 时，影响甲组植物光合作用的限制因子是 ________。 (2)b 光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高 ________(填“CO2 浓度”或“O2 浓度”)。 (3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养 T 时间后， 再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根 据这一结果能够得到的初步结论是_______________________________ ______________________________________________________________。 【解析】　(1)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度低于 a 时， 随光照强度的增加，光合作用强度逐渐升高，说明限制其光合作用强度的主要因 素为光照强度。(2)根据图示信息，对于甲组植物而言，当光照强度高于 b 时， 随光照强度的增加，光合作用强度不变，说明受其他环境因素的限制。由于光合 作用需要不断消耗环境中的 CO2，故提高 CO2 浓度可使 b 光照强度下甲组的光 合作用强度升高。(3)由题目信息可知，乙组和甲组是同一种植物，只是环境中 的光照强度不同，虽然乙组植物在低光照环境中的光合作用强度低，但其子代在 模拟自然光照下其光合作用强度仍然能够升高，说明乙组光合作用强度与甲组的 不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的。 【答案】　(1)光照强度　(2)CO2 浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同 是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的 3．(2016·全国甲卷)BTB 是一种酸碱指示剂。BTB 的弱碱性溶液颜色可随其 中 CO2 浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼 吸作用，进行了如下实验：用少量的 NaHCO3 和 BTB 加水配制成蓝色溶液，并 向溶液中通入一定量的 CO2 使溶液变成浅绿色，之后将等量的绿色溶液分别加 入到 7 支试管中。其中 6 支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密 闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。 试管编号 1 2 3 4 5 6 7 水草 无 有 有 有 有 有 有 距日光灯的 距离(cm) 20 遮光* 100 80 60 40 20 50 min 后试 管中溶液的 颜色 浅绿色 X 浅黄色 黄绿色 浅绿色 浅蓝色 蓝 色 *遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯 100 cm 的地方。 若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题： (1)本实验中，50 min 后 1 号试管的溶液是浅绿色，则说明 2 至 7 号试管的 实验结果是由____________________________________________________ ______________________________________________________________ 引起的；若 1 号试管的溶液是蓝色，则说明 2 至 7 号试管的实验结果是 ________(填“可靠的”或“不可靠的”)。 (2)表中 X 代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判 断依据是________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (3)5 号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草 ______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 【解析】　(1)1 号试管中没有加水草，50 min 后 1 号试管的溶液颜色仍为浅 绿色，说明无关变量不会引起溶液颜色的变化，2 至 7 号试管的实验结果应是由 水草的光合作用、呼吸作用引起的；若 1 号试管的溶液是蓝色，说明无水草的光 照条件下溶液中 CO2 含量减少了，无关变量对实验结果有影响，则说明 2 至 7 号试管的实验结果是不可靠的。(2)2 号试管进行了遮光，水草不能进行光合作用， 只能进行呼吸作用产生 CO2，而且与 3 号试管(光合作用强度小于呼吸作用强度) 相比，2 号试管溶液中的 CO2 含量更多，颜色应为黄色。(3)5 号试管中的溶液颜 色在照光前后没有变化，说明在此条件下溶液中 CO2 含量没有变化，水草的光 合作用强度与呼吸作用强度相等，吸收与释放的 CO2 量相等。 【答案】　(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用　不可靠的　(2)黄色　 水草不进行光合作用，只进行呼吸作用，溶液中 CO2 浓度高于 3 号管　(3)光合 作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的 CO2 量相等 4．(2016·全国丙卷)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 实验 组二 实验 组三 实验 组四 温度/℃ 36 36 36 31 25实验 处理 相对湿度/% 17 27 52 52 52 实验 结果 光合速率 /mgCO2·dm －2·h－1 11.1 15.1 22.1 23.7 20.7 回答下列问题： (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。 【解析】　(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。 【答案】　(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 5．(2014·全国卷Ⅱ)某植物净光合速率的变化趋势如下图所示。 据图回答下列问题： (1)当 CO2 浓度为 a 时，高光强下该植物的净光合速率为________。CO2 浓 度在 a～b 之间时，曲线________表示了净光合速率随 CO2 浓度的增高而增高。 (2)CO2 浓度大于 c 时，曲线 B 和 C 所表示的净光合速率不再增加，限制其 增加的环境因素是_______________________________________。 (3)当环境中 CO2 浓度小于 a 时，在图示的 3 种光强下，该植物呼吸作用产 生的 CO2 量______(填“大于”、“等于”或“小于”)光合作用吸收的 CO2 量。 (4)据图可推测，在温室中，若要采取提高 CO2 浓度的措施来提高该种植物 的产量，还应该同时考虑______这一因素的影响，并采取相应措施。 【解析】　(1)根据曲线图可知，当 CO2 浓度为 a 时，高光强下(曲线 A)该植 物的净光合速率为 0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当 CO2 浓度在 a～b 之间时，曲线 A、B 和 C 的净光合速率都随着 CO2 浓度的增高而增高。(2)由题 图可知，影响净光合速率的因素为 CO2 浓度和光强。当 CO2 浓度大于 c 时，由 于受光强的限制，光反应产生的[H]和 ATP 不足，暗反应受到限制，曲线 B 和 C 的净光合速率不再增加。(3)当环境中的 CO2 浓度小于 a 时，在图示的 3 种光强 下，植物的净光合速率小于 0，说明该植物此时呼吸作用产生的 CO2 量大于光合 作用吸收的 CO2 量。(4)据图可推测，光强和 CO2 浓度都会影响植物的净光合速 率，因此若要采取提高 CO2 浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑 光强这一因素的影响。 【答案】　(1)0　A、B、C　(2)光强　(3)大于(4)光强 1．光照强度直接影响光反应的速率，光反应产物[H]和 ATP 的数量多少会 影响暗反应的速率。 2．温度影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响 光合速率。 3．CO2 是暗反应的原料，CO2 浓度高低直接影响光合速率。 4．矿质元素：直接或间接影响光合作用。例如镁是叶绿素的组成成分，氮 对酶的含量有影响，磷是 ATP 的组成成分。 5．光合速率与呼吸速率的关系：(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值 表示呼吸速率。(2)绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进 行，测得的数值表示净光合速率。(3)真光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。