【生物】2020届一轮复习人教版光合作用的过程和影响因素学案

【生物】2020届一轮复习人教版光合作用的过程和影响因素学案

‎2020届 一轮复习 人教版 光合作用的过程和影响因素 学案 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命观念 通过比较光反应与暗反应的关系和光合作用元素去向分析，建立生命活动对立统一的观点 科学思维 通过分析C3、C5等物质变化和影响光合作用的曲线，培养学生能用文字、图表及数学模型准确描述生物学知识的能力 科学探究 通过“探究光照强度对光合作用强度影响”的实验，培养学生的实验探究能力 考点一　光合作用的原理和过程[重难深化类]‎ ‎1．连线光合作用的探究历程 ‎2．图解光合作用的过程(据图填空)‎ 图中：①是，②是[H]，③是，④是CO2。‎ 光反应(Ⅰ)‎ 暗反应(Ⅱ)‎ 场所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质 物质变化 ‎2H2O＋4[H] ‎ ADP＋PiATP CO2＋C5‎2C3‎ ‎2C‎3(CH2O)＋C5‎ 能量变化 光能→ATP中活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 ‎[基础自测]‎ ‎1．判断下列叙述的正误 ‎(1)类囊体上产生的ATP可用于暗反应(√)‎ ‎(2)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(×)‎ ‎(3)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中(×)‎ ‎(4)在适宜光照条件下，叶肉细胞中CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质(√)‎ ‎(5)破坏叶绿体外膜后，O2不能产生(×)‎ ‎(6)光反应为暗反应提供[H]和H2O(×)‎ ‎(7)离体叶绿体基质中添加ATP、[H](NADPH)和CO2后，可完成暗反应(√)‎ ‎(8)进入叶绿体的CO2不能被[H](NADPH)直接还原(√)‎ ‎2．据光合作用过程图完成下列问题 ‎(1)色素的功能是吸收、传递和转化光能，水分解为O2、[H]的场所是叶绿体类囊体薄膜。‎ ‎(2)进行光反应的条件有光、色素、酶等，产物有ATP、O2和[H]。‎ ‎(3)暗反应进行的场所是叶绿体基质，参与反应的物质有CO2、ATP、[H]和C5，进行的条件是多种酶。‎ ‎(4)写出光合作用的总反应式并标出各元素的来源和去向。‎ ‎①光合作用总反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。‎ ‎②各元素的去向：‎ a．氧元素：H2O→；CO2→(CH2O)‎ b．碳元素：CO2→→(CH2O)‎ c．氢元素：H2O→[H]→(CH2O)‎ ‎3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练 ‎(1)土壤中缺乏N，植物的光合作用就会受影响，请分析原因：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 提示：N是组成ATP、NADPH、酶以及类囊体薄膜等与光合作用有关的物质或结构的重要元素 ‎(2)若将某种植物密闭在无O2，但其他条件适宜的小室中，光照培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增强，原因是________________________________________________。‎ 提示：该植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增强 ‎1．明确光反应与暗反应的联系 ‎(1)光反应为暗反应提供[H]、ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi。‎ ‎(2)没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。‎ ‎(3)光反应中光能转换为活跃的化学能并非只储存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。‎ ‎(4)光反应产生的ATP只用于C3的还原，不用于植物体的其他生命活动。‎ ‎(5)C3还原消耗的能量不只来自ATP，还可由NADPH提供。‎ ‎2．理清光合作用中元素去向 ‎(1)反应式(以生成C6H12O6为例)‎ ‎6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O ‎(2)同位素标记元素转移途径 H： C： O： ‎3．比较光合作用和化能合成作用 光合作用 化能合成作用 区别 能量来源 光能 氧化无机物放出的能量 代表生物 绿色植物 硝化细菌 相同点 都能将CO2和H2O等无机物合成有机物 ‎[对点落实]‎ ‎1．(2018·北京高考)光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中(　　)‎ A．需要ATP提供能量　 B．DCIP被氧化 C．不需要光合色素参与 D．会产生氧气 解析：选D　光合作用中的光反应发生在类囊体薄膜上，光合色素吸收光能，一方面使水光解，释放出氧气和形成[H]，另一方面在有关酶的催化作用下，促使ADP与Pi发生化学反应形成ATP。结合题干信息，加入氧化还原指示剂DCIP后，DCIP会被光反应产生的[H]还原。‎ ‎2．科学家提取植物细胞中的叶绿体，将叶绿体膜破坏，分离出基质和基粒，用来研究光合作用的过程(如下表，表中“＋”表示有或添加，“－”表示无或不添加)。下列条件下能产生葡萄糖的是(　　)‎ 选项 场所 光照 CO2‎ ATP ‎[H]‎ C5‎ A 基质 ‎－‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎＋‎ ‎＋‎ B 基粒 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎＋‎ C 基质和基粒 ‎－‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎－‎ D 基质和基粒 ‎＋‎ ‎＋‎ ‎－‎ ‎－‎ ‎＋‎ 解析：选D　光合作用分光反应和暗反应两大阶段，光反应在基粒上进行，需要光照，暗反应进行时需要光反应提供的[H]和ATP，同时还需要叶绿体基质中的C5和大气中的CO2参与。‎ ‎3．(2019·湖北五校冲刺卷)研究者使用同位素18O标记水和碳酸氢钠中的部分氧原子，加入三组小球藻培养液中，记录反应起始时水和碳酸氢钠中18O的比例，光照一段时间后，分别检测小球藻释放的氧气中18O的比例，实验结果如下表所示。下列相关叙述错误的是(　　)‎ 组别 起始时水中18O的比例(%)‎ 起始时HCO中18O的比例(%)‎ 释放的O2中18O的比例(%)‎ ‎1‎ ‎0.85‎ ‎0.41‎ ‎0.84‎ ‎2‎ ‎0.85‎ ‎0.55‎ ‎0.85‎ ‎3‎ ‎0.85‎ ‎0.61‎ ‎0.85‎ A．18O2是在小球藻叶绿体的类囊体上生成的 B．HCO可为小球藻的光合作用提供碳元素 C．HCO中18O的比例不同导致放氧速率不同 D．释放的O2中18O比例与水相近，推测O2来自水 解析：‎ 选C　光合作用光反应阶段水在光下分解，释放氧气，该过程是在叶绿体的类囊体薄膜上进行；碳酸氢钠释放二氧化碳，为光合作用提供碳元素；据表中数据可知，放氧速率与水中18O起始比例一致，与HCO中18O的比例不同；释放的O2中18O比例与水中18O起始比例一致，与HCO中18O的比例不同，推知O2中的氧原子来自水。‎ ‎1．流程图中的物质转化及含量变化 ‎[典型图示]‎ ‎[问题设计]‎ ‎(1)停止光照时：光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：‎ 过程①停止 ‎↓‎ 过程②停止 ‎↓‎ 过程③停止 ‎↓‎ 过程④停止 a.ATP不再产生 b.原有ATP仍继续分解，直至全部消耗 ‎⇒ADP积累，含量增加；ATP减少 a.C3不再还原成C5和(CH2O)‎ b.原有C5仍继续参与CO2的固定，直至全部消耗 ‎⇒C3积累，含量增加；C5减少 ‎(2)停止CO2供应时： CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：‎ 过程④停止 ‎↓‎ 过程③停止 ‎↓‎ 过程②停止 ‎↓‎ 过程①停止 a.不再生成 b.原有C3继续还原生成C5和(CH2O)，直至全部消耗 ‎⇒积累，含量增加；减少 a.ATP不再分解 b.原有ADP继续合成ATP，直至全部消耗 ‎⇒ATP积累，含量增加；ADP减少 ‎2．曲线图中的物质含量变化 ‎[典型图示]‎ ‎(1)光照强度变化 ‎(2)CO2浓度变化 ‎[问题设计]‎ ‎①图1中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、[H]、ATP。‎ ‎②图2中曲线甲表示C5、[H]、ATP，曲线乙表示C3。‎ ‎③图3中曲线甲表示C5、[H]、ATP，曲线乙表示C3。‎ ‎④图4中曲线甲表示C3，曲线乙表示C5、[H]、ATP。‎ ‎[对点落实]‎ ‎4．(2014·全国卷Ⅰ)正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是(　　)‎ A．O2的产生停止 B．CO2的固定加快 C．ATP/ADP比值下降 D．NADPH/NADP＋比值下降 解析：选B　黑暗处理后，光反应停止，O2的产生也停止。ATP和NADPH是光反应的产物，同时也是暗反应的原料，黑暗处理后，ATP和NADPH的产生减少，且仍被暗反应所消耗，产生的ADP和NADP＋增多。光反应产生的ATP和NADPH减少，使得暗反应产生的C5减少，CO2的固定减慢。‎ ‎5．用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是(　　)‎ A．促进叶绿体中CO2的固定 B．促进叶绿体中ATP的合成 C．抑制叶绿体中[H]的形成 D．抑制叶绿体中有机物的输出 解析：选B　若NaHSO3溶液促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3增加，则消耗的C5增加，故C5的含量将减少，C3的含量将增加；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增多，消耗的C3增加，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将减少，C5的含量将增加；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中[H]的形成，则被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少；若NaHSO3‎ 溶液抑制叶绿体中有机物的输出，意味着暗反应中C3的还原过程变慢，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的含量将增加，C5的含量将减少。‎ ‎6．(2019·山西大学附属中学模拟)如图表示某植物叶片暗反应中 C3和C5微摩尔浓度的变化趋势，该植物在Ⅰ阶段处于适宜环境条件下，Ⅱ阶段改变的环境条件是降低光照强度或者降低CO2浓度中的某一项。下列分析正确的是(　　)‎ A．图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP B．图中Ⅱ阶段所改变的环境条件是降低了光照强度 C．Ⅱ阶段甲上升是因为叶绿体中[H]和ATP的积累 D．Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低 解析：选D　根据题意和题图可知，物质甲是C5，物质乙是C3，Ⅱ阶段改变的条件是降低了CO2浓度。Ⅱ阶段改变的条件影响暗反应的进行，所以Ⅱ阶段光合速率最大时所需光照强度比Ⅰ阶段低。‎ ‎[类题通法]‎ 判断C3、C5等物质含量变化的分析思路 叶绿体内相关物质含量变化可通过对物质的来路和去路是否平衡进行分析：‎ ‎(1)来路去路，则物质含量相对稳定。‎ ‎(2)来路不变，去路增加，或来路减少，去路不变，则物质含量减少。‎ ‎(3)来路不变，去路减少，或来路增加，去路不变，则物质含量增加。‎ 考点二　影响光合作用的环境因素及其应用[重难深化类]‎ 探究光照强度对光合作用强度的影响 ‎1．实验原理 叶片含有空气，上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮。‎ ‎2．实验装置分析 ‎(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。‎ ‎(2)中间盛水的玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响。‎ ‎(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。‎ ‎3．实验结果分析 ‎(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图：‎ ‎(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如下图：‎ ‎(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如下图：‎ ‎[对点落实]‎ ‎1．(2019·安徽六校联考)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)，抽出小圆片内的气体，并在黑暗处用清水处理使小圆片细胞间隙充满水，然后平均分装到盛有等量的富含不同浓度CO2的溶液的小烧杯中，置于光照强度和温度恒定且适宜的条件下，测得各组小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。‎ ‎(1)与a浓度相比，b浓度时小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)另取若干相同的小圆片分别置于温度相同且适宜、CO2溶液浓度为a的小烧杯中，选用40 W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，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：叶圆片在被抽取出空气后沉入水底，在光照下，当光合作用产生O2大于呼吸作用消耗O2时，叶圆片会上浮。台灯距离叶片越近，光照强度越大，叶圆片的光合作用越强，叶圆片上浮的速度越快，数量越多。‎ 答案：(1)快　叶绿体、线粒体　(2)减慢　(3)①探究光照强度对光合速率的影响　②CO2浓度　小圆片光合速率等于细胞呼吸速率(净光合速率为零)‎ ‎[归纳拓展]‎ 小圆形叶片上浮实验中的三个关注点 ‎(1)叶片上浮的原因是光合作用产生O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。‎ ‎(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。‎ ‎(3)为确保溶液中CO2含量充足，小圆形叶片可以放入NaHCO3溶液中。‎ 用曲线模型分析影响光合作用的环境因素(据图填表)‎ ‎1．光照强度 曲线模型 模型分析 曲线对应点 细胞生理活动 ATP产生场所 植物组织外观表现 图示 A点 只进行细胞呼吸，不进行光合作用 只在细胞质基质和线粒体 从外界吸收，向外界排出CO2‎ AB段(不含A、B点)‎ 呼吸量光合量 细胞质基质、线粒体、叶绿体 从外界吸收O2，向外界排出CO2‎ B点 光合量呼吸量 与外界不发生气体交换 B点之后 光合量呼吸量 从外界吸收CO2，向外界释放O2。此时植物可更新空气 应用 ‎①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阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能 ‎2．CO2浓度 原理 CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成 曲线模型及分析 图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的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 应用 在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率 ‎3．温度 原理 温度通过影响酶的活性影响光合作用 曲线模型及分析 AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大 B点：酶的最适温度，光合速率最大 BC段：随着温度升高，酶的活性 下降，光合速率减小，‎50 ℃‎左右光合速率几乎为零 应用 温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，提高植物有机物的积累量 ‎4．矿质元素 曲线模型 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 曲线分析 应用 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，植物发生渗透失水而导致植物光合作用强度下降 在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高光能利用率 ‎5．光照、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用 常见曲线模型 曲线分析 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高 Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子(图1为温度，图2为CO2浓度，图3为光照强度)‎ 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，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 ‎[对点落实]‎ ‎2．(2018·江苏高考)如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是(　　)‎ A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度 B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度 C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度 D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度 解析：选D　随着CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对应着一个温度，即最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，所以无法确定在CO2浓度足够大时，较高温度下的净光合速率高于较低温度；植物进行光合作用存在最适温度，高于最适温度后，净光合速率减小，所以随着温度升高，净光合速率不应先升高后趋于稳定；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且光波长一定时，较高温度下的净光合速率不一定较高；随着光照强度的增加，净光合速率先增大后趋于稳定，在光照强度足够时，较高的CO2浓度下净光合速率较大。‎ ‎3.(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)由曲线图可知，光照强度大于a时，随着光照强度的增加，甲植物的净光合速率增加的幅度更大，说明甲植物对光能的利用率较高。(2)当种植密度过大时，植株的叶片会相互遮挡，植株接受的光照强度减弱，导致植物净光合速率下降。由曲线图可知，光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大。(3)由曲线图可知，在低光照强度下，乙植物的净光合速率较高，在高光照强度下，乙植物的净光合速率明显低于甲植物，所以乙植物更适合在林下低光照强度的环境下种植。(4)夏日晴天中午12点，温度较高，部分气孔关闭，进入叶肉细胞的CO2明显减少，抑制暗反应，导致叶片的光合速率明显降低。‎ 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 ‎[易错提醒]‎ 关于环境因素影响光合速率的两点提醒 温度改变对光合作用的影响 当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多 CO2浓度对光合作用的影响 CO2浓度很低时，光合作用不能进行，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用 考点三　开放环境与密闭容器中光合作用的昼夜变化曲线分析[题点精析类]‎ ‎1．开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析 ‎(1)曲线分析 MN和PQ 夜晚植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减小 N～P 光合作用与呼吸作用同时进行 NA和EP 清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少 A点和E点 光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量不变，O2量不变 A～E 光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加；环境中CO2量减少，O2量增加 C点 叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象 E点 光合作用产物的积累量最大 ‎(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示)‎ 一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S2)。‎ ‎2．密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线 ‎(1)曲线分析 AB段 无光照，植物只进行呼吸作用 BC段 温度降低，呼吸作用减弱 CD段 C点后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度 D点 光合作用强度＝呼吸作用强度 DH段 光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象 H点 光合作用强度＝呼吸作用强度 HI段 光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止 ‎(2)植物生长与否的判断方法 I点低于A点 说明一昼夜，密闭容器中CO2浓度减小，即光合作用＞呼吸作用，植物生长 若I点高于A点 说明光合作用＜呼吸作用，植物体内有机物总量减少，植物不能生长 若I点等于A点 说明光合作用＝呼吸作用，植物体内有机物总量不变，植物不生长 ‎[题点全练]‎ ‎1．科研人员检测晴朗天气下露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率(Pn)日变化情况，并将检测结果绘制成下图。下列相关说法错误的是(　　)‎ A．光照强度增大是导致ab段、lm段Pn增加的主要原因 B．致使bc段、mn段Pn下降的原因是气孔关闭 C．致使ef段、op段Pn下降的原因是光照逐渐减弱 D．适时浇水、增施农家肥是提高大田作物产量的重要措施 解析：‎ 选B　早晨日出后光照强度不断增大，使得露地栽培和大棚栽培的油桃的光合速率迅速上升。大棚栽培条件下的油桃在bc段Pn下降，主要原因是日出后旺盛的光合作用消耗大量CO2，使大棚内密闭环境中CO2浓度迅速下降；而露地栽培的油桃在mn段Pn下降，是因环境温度过高导致部分气孔关闭，吸收CO2减少。15时以后，两种栽培条件下油桃的光合速率持续下降，是光照强度逐渐减弱所致。适时浇水避免植物因缺水导致气孔关闭、增施农家肥从而增加环境中CO2浓度是提高大田作物产量的可行性重要措施。‎ ‎2．某研究小组进行某植物的栽培实验，图1表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下测得的光合曲线和黑暗条件下的呼吸曲线；图2为在恒温密闭玻璃温室中，连续24 h测定的温室内CO2浓度以及植物CO2吸收速率的变化曲线。据图分析，下列说法错误的是(　　)‎ ‎ ‎ A．图1中，当温度达到‎55 ℃‎时，植物光合作用相关的酶失活 B．6 h时，图2叶肉细胞产生[H]的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质 C．18 h时，图2叶肉细胞中叶绿体产生的O2量大于线粒体消耗的O2量 D．该植株在进行光合作用且吸收CO2的量为0时，在两图中的描述点共有4个 解析：选D　图1中的虚线始终为CO2的释放，从图中看出，当温度达到‎55 ℃‎时，光合作用不再吸收CO2，只剩下细胞呼吸释放CO2的曲线，表示植物不再进行光合作用，只进行细胞呼吸；图2中6 h时，CO2的吸收速率为0，此时光合速率等于呼吸速率，因此叶肉细胞产生[H]的场所有叶绿体、线粒体和细胞质基质；图2中18 h时，CO2的吸收速率等于0，说明植物的光合速率等于呼吸速率，植株的叶肉细胞的叶绿体产生的O2量必须大于线粒体消耗的O2量，才能保证非叶肉细胞的O2供应，而使植物的光合作用强度等于有氧呼吸的强度；图2中当光合速率等于呼吸速率时，净光合速率为0，处于室内CO2浓度曲线的拐点，因此图2中光合速率和呼吸速率相等的时间点有2个，图1中，光合速率与呼吸速率相等的温度条件是‎40 ℃‎，故两图中进行光合作用且吸收CO2的量为0的描述点共有3个。‎ ‎3．(2019·龙岩模拟)夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行24 h的检测，结果如下图1。图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请回答下列问题：‎ ‎(1)图1中所测气体为________；该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？________，原因是___________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是________、________，图1中CD段变化的原因可能是_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)处于图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有____________；而处于图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有____________。‎ 解析：(1)密闭大棚内气体含量发生变化的主要是O2和CO2，图中E、B两点气体变化量为0，说明E、B两点的光合速率等于呼吸速率。7点之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故图1所测气体为O2。F点的O2含量高于A点，表明一昼夜内O2的净积累量大于0，即有机物有积累。(2)EC段，光照强度逐渐增强，光反应产生的[H]和ATP增多，C3被还原的量就会增多，故C3含量的变化趋势为减少；DB段，光照强度逐渐降低，光反应产生的[H]和ATP减少，C3被还原的量就会减少，故C3含量的变化趋势为增加；CD段，光照强度过强，使气温偏高，部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行。(3)图1中B点的光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有绿色部分进行光合作用，在整体光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞内肯定是光合速率大于呼吸速率；图1中DB段光合速率大于呼吸速率，对于叶肉细胞来说，叶绿体消耗CO2和产生O2的速率均大于线粒体产生CO2和消耗O2的速率，则图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E。‎ 答案：(1)O2　是　F点的O2含量高于A点(一天内光合作用产生的O2量多于呼吸作用消耗的O2量)　(2)减少　增加　光照过强，使温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行　(3)A、C、D、E　A、C、D、E ‎　 　　　课堂一刻钟 ‎1．(2017·天津高考)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是(　　)‎ A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型 B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型 C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境 因素是光照强度 D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境 因素是CO2浓度 解题关键——图文转换 解答本题的关键是正确审读曲线信息，将曲线信息转换为文字信息。由图可知光照强度高于P时，突变型CO2吸收速率(即光合速率 ‎)随光照强度增强而逐渐升高，因此此时限制突变型光合速率的主要因素仍是光照强度。　　　　　　　　　　　 　　 　　　　　　　　 　　 ‎ 解析：选D　光照强度低于P时，光反应强度受叶绿素含量影响较大，突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，故其光反应强度低于野生型；光照强度高于P时，暗反应强度受固定CO2酶的影响较大，突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，故其暗反应强度高于野生型；光照强度低于P时，限制光合速率的主要环境因素是光照强度；P点并未达到突变型水稻光合作用的光饱和点，故光照强度高于P小于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是光照强度，当光照强度大于光饱和点时，限制光合速率的主要环境因素是CO2浓度。‎ ‎2．(2016·天津高考)在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是(　　)‎ A．红光，ATP下降　　　　 B．红光，未被还原的C3上升 C．绿光，[H]下降 D．绿光，C5上升 破题障碍——不明原理 叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收相对较少，因此红光使光合作用增强，绿光使光合作用减弱，从而引起相关物质含量发生变化。明白了这一原理，本题便可迎刃而解。　　　　 ‎ 解析：选C　叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收最少，因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时，光反应增强，ATP、[H]、C5含量上升，ADP、C3含量减少；当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时，光反应减弱，ATP、[H]、C5含量减少，ADP、C3含量增多。‎ ‎3．(2016·海南高考)下列叙述错误的是(　　)‎ A．温度和光照会影响CO2的同化速率 B．光合作用中O2的产生发生在光反应阶段 C．光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应 D．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖 易错探因——记忆不准 ‎“硝化细菌为自养型生物，可以通过化能合成作用将CO2和H2O合成糖类等有机物。”若对这一知识点记忆不准就可能错选D。‎ 解析：选C　温度影响酶活性，光照影响光反应，二者均会影响暗反应中CO2的同化速率；光反应阶段发生水的分解，产生O2；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应；硝化细菌属于自养型生物， 可以利用CO2和H2O合成糖类。‎ ‎4．(2015·海南高考)将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0。之后保持不变。‎ 在上述整时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)‎ A．降低至一定水平时再升高 B．持续保持相对稳定状态 C．降低至一定水平时保持不变 D．升高至一定水平时保持相对稳定 易错探因——过程不明 密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸，只要光合作用大于呼吸作用，CO2浓度就会下降，直至光合作用与呼吸作用相等。　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 ‎ 解析：选C　密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量；根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变，说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0保持不变，密闭容器内的CO2浓度保持不变。‎ ‎5．(2018·全国卷Ⅱ)为了研究某种树木树冠上下层叶片光合作用的特性，某同学选取来自树冠不同层的A、B两种叶片，分别测定其净光合速率，结果如图所示。据图回答问题：‎ ‎ ‎ ‎(1)从图可知，A叶片是树冠______(填“上层”或“下层”)的叶片，判断依据是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 失分原因——不明图意，答题不规范 由图中曲线信息可知，左图中A叶片随光照强度增强净光合速率增加后迅速下降，而右图中光照强度同样变化时，B叶片净光合速率持续升高，由此可知A叶片的净光合速率达最大时的光照强度低于B叶片，从而判断出A为树冠下层叶片，据此再对第(2)空进行准确描述才能不失分。‎ ‎(2)光照强度达到一定数值时，A叶片的净光合速率开始下降，但测得放氧速率不变，则净光合速率降低的主要原因是光合作用的________反应受到抑制。‎ ‎(3)若要比较A、B两种新鲜叶片中叶绿素的含量，在提取叶绿素的过程中，常用的有机溶剂是________。‎ 解析：(1)根据题图中的曲线可知，A叶片净光合速率最大时，对应的光照强度约为 1 200 μmol·m－2·s－1，B叶片净光合速率最大时，对应的光照强度至少为2 000 μmol·m－2·s－1，即A叶片的净光合速率达到最大时所需的光照强度低于B叶片，因此A叶片位于树冠下层。(2)当光照强度达到一定数值时，A叶片的放氧速率不变，但净光合速率下降，原因可能是光合作用的暗反应受到抑制。(3)常用的提取叶绿素的有机溶剂是无水乙醇。‎ 答案：(1)下层　A叶片的净光合速率达到最大时所需光照强度低于B叶片　(2)暗　(3)无水乙醇 ‎6．(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 实验组二 实验组三 实验组四 实验处理 温度(℃)‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎36‎ ‎31‎ ‎25‎ 相对湿度(%)‎ ‎17‎ ‎27‎ ‎52‎ ‎52‎ ‎52‎ 实验结果 光合速率(mg CO2·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。‎ 解题关键——信息获取 准确对表格数据分析是解答(1)(2)小题的关键。由表格可知本实验的自变量有两个，一是相对湿度，二是温度。对照组与实验组一、二形成一组实验，自变量为相对湿度；实验组二、三、四形成一组实验，自变量为温度，通过分析两组实验结果的数据即可对(1)(2)小题进行作答。 ‎ 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，也不需要消耗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(其他合理答案可酌情给分)　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(其他合理答案可酌情给分)　(3)不需要　不需要 ‎[学情考情·了然于胸]‎ 一、明考情·知能力——找准努力方向 考查知识 ‎1.光合作用的原理和过程，其中对光合作用的过程的考查是高频点。‎ ‎2.影响光合作用的环境因素，多以曲线形式考查。‎ ‎3.光合作用的原理在生产中的应用。‎ 考查能力 ‎1.识记能力：主要考查对光合作用的物质转化和能量转化过程的识记能力。‎ ‎2.识图能力：借助曲线考查对信息的获取、处理和运用能力。‎ ‎3.实验探究能力：以影响光合作用的环境因素为素材，考查实验探究和分析能力。‎ 二、记要点·背术语——汇总本节重点 ‎1．叶绿体：进行光合作用的场所。它内部的类囊体薄膜上，不仅分布着许多吸收光能的色素分子，还有许多进行光合作用所必需的酶。‎ ‎2．光合作用 ‎(1)光合作用释放的O2来自H2O。‎ ‎(2)光反应阶段是叶绿体中的色素吸收光能，将H2O分解成[H]和O2，同时形成ATP的过程。‎ ‎(3)暗反应过程是在多种酶催化下完成的，其场所是叶绿体基质，包括CO2的固定和C3的还原等过程。‎ ‎3．影响光合作用的因素 ‎(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，氮是酶等多种物质的组成成分，磷是ATP和生物膜的组成成分。‎