高三一輪復習生物：導學案7光合作用的影響因素及相關曲線

1、光合作用的影響因素及相關曲線一、影響光合作用的因素：（題目沒有特殊說明，一般的制約因素指外部因素）（一）內因：一般在環(huán)境因素適宜的時候討論1、色素數(shù)量 2、酶數(shù)量 3、RuBP的含量 （二）外因：光強度、光質、溫度、CO2濃度（最重要）、礦質元素(如N、P、Mg等)和水分等：1、溫度：（1）光合作用有最適溫度，不同植物有所區(qū)別，一般溫帶植物的最適溫度常在25左右，比細胞呼吸的最適溫度要低。（2）溫度影響 酶的活性 ，來影響光合速率(光反應和碳反應都有影響，主要是 碳 反應)（3）溫度過高，植物葉片 氣孔關閉 ，吸收的 CO2 減少(主要影響 碳 反應)（4）溫度影響膜的結構和功能：(主要影響

2、光 反應)2、CO2濃度：直接影響 碳 反應。當空氣中的CO2濃度增加至1%以內時，光合速率會隨CO2濃度的增大而增高。不同植物固定CO2的能力不同，耐旱的植物固定CO2的能力強。3、水：缺水會導致氣孔關閉，使吸收CO2減少而影響光合速率。4、礦質元素：Mg是 葉綠素 的成分；N是 酶、葉綠素、磷脂、ATP、NADPH 的成分；P是 磷脂、ATP、NADPH 的成分。5、光照強度：直接影響 光 反應。每種植物進行光合作用都有光飽和點，不同植物的光飽和點不同；同種植物的在不同的環(huán)境條件下，光飽和點也不同；分析： A點：光強度為0，說明細胞此時 只進行細胞呼吸 ；AB段：隨著光照強度的增加，細胞光

3、合速率 不斷增強 ，但呼吸速率 大于 光合速率； B點：在該光強度下，呼吸速率 等于 光合速率，故該光強度B為 光補償點 ；BC段：隨著光照強度的增加，細胞光合速率 不斷增強 ，且呼吸速率 小于 光合速率； C點之后：隨著光照強度的增加，細胞光合速率 不再增強 ，故其對應的光強度D為 光飽和點 ；D點前的主要影響因素 光強度 ；D點后的主要影響因素 溫度、CO2濃度等 ；a表示： 呼吸速率 ；b表示： 表觀（凈）光合速率 ；c表示： 真正（總）光合速率 ；回答：多種因素的共同影響：分析下列各圖中的P點、Q點的限制因素分別是？P點：此點之前，限制光合速率的因素主要為橫坐標所表示的因子，隨著該因子

4、的不斷加強，光合速率不斷提高。Q點：此時橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的主要因素，影響因素為坐標圖中三條曲線所標示出的其他因子。二、光合速率表觀光合速率 = 真正光合速率呼吸速率真正（總）光合速率：針對植物體來說：O2的 產生量 ；CO2的 消耗量 ；有機物的 制造量 表觀（凈）光合速率： O2的 釋放量 ；CO2的 吸收量 ；有機物的 積累量 呼吸速率（黑暗條件下）： O2的 消耗量 ；CO2的 產生量 ；有機物的 消耗量 三、光合作用相關圖形圖例1、下列是溫度在最適宜時，綠色植物在密閉環(huán)境中的光合作用，回答問題：a點的含義是 黑暗條件下細胞呼吸釋放的CO2量 ，光的飽和點是 d 點，

5、c點時真正的光合速率為 m+a ，則c點時適當增加CO2濃度時，畫出曲線如何變化？ 藍色曲線 e點時溫度上升5，繪出曲線變化？ 紅色曲線 適當降低二氧化碳濃度， b點、c點和d點分別如何移動？ 向右移 、 向左下移 、 向左移 分析：若適當降低CO2濃度，光合作用減弱，即能達到的最大光合速率減小，達到該最大光合速率所需的光強度減小，即c點往左下方移動，d點往左移，b點含義為光合作用=呼吸作用的光補償點，而呼吸速率不變，故達到與呼吸作用相等的光合作用需要更多的光強度，即b點右移b點的含義是綠色植物光合作用消耗的CO2總量等于呼吸作用產生的CO2總量，則在其葉肉細胞中光合速率 大于 呼吸速率。分析

6、：綠色植物的葉肉細胞進行光合作用消耗的CO2總量和綠色植物所有的細胞（包括葉肉細胞、根細胞等）進行細胞呼吸產生的CO2總量相等，所以單看葉肉細胞，其光合作用大于呼吸作用。若該圖表示陰生植物，請在原圖中繪制陽生植物相關變化曲線？ 加粗黑色曲線 注：一般情況下，陽生植物的呼吸速率、光補償點、光飽和點大于陰生植物（5）a點葉肉細胞合成ATP的結構是 細胞溶膠和線粒體 ，b點時根尖細胞合成ATP的細胞器是 線粒體 。（6）圖一中c點時，圖二中存在的字母有 a、c、d、e、f、h ，圖二中的O2 不能 (能/不能)改為葡萄糖（原因：葡萄糖不能進入線粒體進行氧化分解，丙酮酸可以進入線粒體中進行氧化分解）。

7、（7）若植物長時間處于b點的光照，植物 不能 (能/不能)正常生長，原因是 沒有有機物的積累，以供給植物的生長發(fā)育繁殖 。（8）od點間，呼吸作用消耗有機物總量是 S1+S3 ，光合作用有機物的凈積累量為 S2-S1 （用S1、S2、S3表示）。（9）若縱坐標換成O2釋放量，O2吸收量或O2的產生量，與光強度的變化曲線如何表示呢？ 呼吸速率 凈光合速率 總光合速率圖例2、以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與細胞呼吸的影響，結果如圖所示。光照下CO2吸收量代表 表觀（凈）光合速率 ，黑暗中CO2的釋放量代表 呼吸速率 根據(jù)圖形分析下列問題： A光照相同時間，在 27

8、 條件下植物積累的有機物的量最多B溫度高于 35 時，光合作用制造的有機物的量開始減少C光照相同時間，35 時光合作用制造的有機物的量與 30 時相等圖例3、下圖表示某植物某葉肉細胞在不同光照強度下相關氣體的變化：葉綠體O2產生總量代表 真正（總）光合速率 ，葉肉細胞CO2釋放量代表 呼吸速率光合速率 光照強度為a時，呼吸速率為 6 ，真正光合速率為 0 光照強度為b時，呼吸速率為 6 ，表觀光合速率為 -3 光照強度為c時，呼吸速率 = 真正光合速率。光照強度為d時，單位時間內該葉肉細胞從周圍吸收 2 單位的二氧化碳。圖例4、下圖表示夏季某一晴天一晝夜中某棉花植株CO2的吸收和釋放曲線：分析

9、：a點之前、h點之后：只進行細胞呼吸a點：開始進行光合作用，h點：光合作用停止ac段、gh段：光合速率小于呼吸速率c點、g點：光合速率等于呼吸速率cg段：光合速率大于呼吸速率de段：溫度過高，部分氣孔關閉，出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象fg段：光照強度減弱（整個過程消耗有機物；ah段制造有機物；cg段積累有機物）植物的光合作用開始點和結束點分別是 a 、 h ，光合速率等于呼吸速率點是 c、g 。光合作用最強是 d 點，有機物總量最多的是 g 點。該植物一晝夜能否正常生長？ 能 de段主要原因是 溫度過高使氣孔關閉，CO2濃度減小 ，還可能是因為 溫度影響膜的結構和功能 ，de段三碳酸含量 減少 、RuBP

10、 增多 ；de段和fg段產生原因相同嗎？ 不同 （fg：光照強度減弱）（3）若g點溫度更接近細胞呼吸最適溫度，則g點光照強度 大于 c點（不考慮其他因素影響）分析：若g點溫度最接近細胞呼吸最適溫度，則g點細胞呼吸速率大于c點，而g、c點的含義均為光合速率=呼吸速率，所以g點的光合速率大于c點，進而g點的光強度大于c點。圖例5、若植物處于密閉容器中，置于晴朗夏季曲線為：分析：AB段：無光照，植物只進行細胞呼吸BC段：溫度降低，細胞呼吸減弱，此時植物仍只進行細胞呼吸CD段：4時后，微弱光照，開始進行光合作用，但光合作用細胞呼吸D點：光合作用細胞呼吸DH段：光合作用細胞呼吸，其中FG段表示“光合午休

11、”現(xiàn)象H點：光合作用細胞呼吸HI段：光照繼續(xù)減弱，光合作用細胞呼吸，直至光合作用完全停止，植物只進行細胞呼吸（AD段容器內CO2濃度增加，為消耗有機物； DH段容器內CO2濃度減少，為積累有機物；HI段容器內CO2濃度增加，為消耗有機物）（1）BC段CO2增大速率小于AB段，原因是 溫度較低，細胞呼吸釋放CO2減少 （2）CD段CO2增大速率小于BC段，原因是 植物開始進行光合作用，消耗CO2 （3）該植物D和H點的生理狀態(tài)為 光合等于呼吸 ，（4）DH段CO2濃度為何會降低？ 光合大于呼吸 ，F(xiàn)G段CO2濃度減小速率降低的原因是 溫度過高使氣孔關閉，CO2濃度減小 （5）光合作用開始于 D點

12、之前 時候，結束于 H點之后 時候。（6）I點與A點相比，有機物總量 增加 ，該植物是否正常生長？ 能 ，有機物含量最多是 H點 。若I點等于A點，有機物總量 不變 。若I點大于A點，有機物總量 減少 。四、光合作用速率測定相關實驗裝置（一）以O2為測量指標：、以液滴移動作為指標：3（1） 第一步：測定植物的細胞呼吸速率： 甲乙兩裝置的D中都盛 NaOH 溶液，其中乙組是 對照 組。將甲乙裝置進行 遮光/黑暗 處理，放在 溫度等其他因素相同且適宜 的環(huán)境中。30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度。分析：甲裝置在黑暗條件下植物只進行呼吸作用，由于NaOH溶液吸收了細胞呼吸產生的C

13、O2，所以單位時間內紅色液滴左移的距離表示植物的O2吸收速率，即呼吸速率。第二步：測定植物的凈光合速率：甲裝置的D 中放入 NaHCO3溶液 ，乙裝置中的D 中放入等量的相同溶液，裝置乙為 對照 組。將裝置甲、乙放在相同且適宜的環(huán)境中，其中必須要給予 光照 。30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度。分析：甲裝置在光照條件下植物進行光合作用和呼吸作用，由于NaHCO3溶液保證了容器內CO2濃度的恒定，所以單位時間內紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，即凈光合速率。（2）實驗數(shù)據(jù)分析：實驗操作30分鐘后，記錄甲裝置紅墨水滴移動情況如右表：右移左移假設紅墨水滴每移動1 cm，植

14、物體的葡萄糖增加或減少1g，那么該植物的總光合速率為 12 g/小時，若該植物白天光照14小時，那么它一晝夜葡萄糖的積累量是 72 g（不考慮晝夜溫差影響）。分析：該植物的呼吸速率為1.50.52(g/半小時)；凈光合速率為4.50.54(g/半小時)，故總光合速率為呼吸速率+凈光合速率=2+4=6(g/半小時)，即12(g/小時)。白天光照14 h的凈光合作用量是(42)14112(g)，一晝夜葡萄糖的積累量是14 h的光合作用實際生產量減去24 h的呼吸作用消耗量，等同于14h的凈光合作用量減去10 h的呼吸作用消耗量，即11241072(g)。、黑白瓶法：以溶解氧為測量指標：例2、某生物

15、探究小組從一淡水湖泊的某一深度取得一桶水樣，分裝于6對黑白瓶中，剩余的水樣測得原初溶解氧的含量為12mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶，將它們分別置于6種光照強度下（以字母A-E表示）24h后，實測獲得6對玻璃瓶內溶解氧的含量，記錄數(shù)據(jù)如下：光照強度（klx）0ABCDE白瓶溶解氧(mg/L)61218243030黑瓶溶解氧 (mg/L)666666（1）黑瓶內只進行細胞呼吸，溶解氧下降，其細胞呼吸消耗O2量為 6mg/L(24h) 。（2）白瓶內測得的數(shù)據(jù)為 表觀 （表觀、真正）光合速率。（3）光強為C時，白瓶中植物產生的氧氣量為 18 mg/L（24h）。（4）光的補償點和

16、飽和點對應的光照強度分別是 A 和 D 。分析：將裝有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水層中，測定單位時間內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，瓶中生物僅能進行呼吸作用其變化量體現(xiàn)呼吸速率；白瓶透光，瓶中生物可進行光合作用和呼吸作用其變化量體現(xiàn)表觀(凈)光合速率。因此，真正光合作用量(總光合作用量)白瓶中氧氣增加量黑瓶中氧氣減少量。III、小圓片上?。ǘㄐ苑治觯汗庹諚l件下，葉圓片上浮原因 光合作用產生O2 ；例3、下面甲圖為研究光合作用的實驗裝置。用打孔器在某植物的葉片上打出多個葉圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉片沉入水底，然后將等量的葉圓片轉至含有不同濃度的NaHCO3

17、溶液中，給予一定的光照，測量每個培養(yǎng)皿中葉圓片上浮至液面所用的平均時間(見圖乙)，以研究光合作用速率與NaHCO3溶液濃度的關系。有關分析正確的是 C A在ab段，隨著NaHCO3溶液濃度的增加，光合作用速率逐漸減小（ab段上浮時間變短說明產生的O2增多，光合速率增大）B在bc段，單獨增加光照或溫度或NaHCO3溶液濃度，都可以縮短葉圓片上浮的時間（bc段單獨增加NaHCO3溶液濃度，不能縮短葉片上浮時間）C在c點以后，因NaHCO3溶液濃度過高，使葉肉細胞失水而導致代謝水平下降D因配制的NaHCO3溶液中不含氧氣，所以整個實驗過程中葉圓片不能進行呼吸作用（活細胞都能進行呼吸作用，葉圓片可以利

18、用光合作用產生的O2來進行呼吸作用）（二）以CO2為測量指標：例4、將一個小綠色植物放入一個三角瓶中，如下圖所示。在瓶中安放一個測定瓶中CO2濃度的傳感器，將瓶口用橡膠塞塞上。傳感器的另一端與計算機連接，以監(jiān)測一段時間內瓶中CO2濃度的變化。如果用此裝置進行植物光合作用速率的測定，回答問題：分析：由曲線可知，在前23min，三角瓶中CO2濃度下降，即植物進行光合作用吸收外界的CO2，故首先該裝置在光照條件下；在后37min，三角瓶中CO2濃度上升，即植物進行呼吸作用釋放CO2到外界，故之后該裝置在黑暗條件下。（1）在適宜條件下，首先將該裝置置于 光照 條件下，此時測得的數(shù)值是 表觀光合速率 ；

19、（2）再將該裝置置于 黑暗 下，此時測得的數(shù)值是 呼吸速率 ；（3）如果上圖2為該植物在步驟 = 1 * GB3 = 2 * GB3 中測得的實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，該植物在單位時間（分）內，光合作用速率為 82.55(ppm/min) 。（保留小數(shù)點后2位有效數(shù)字）分析：由曲線可知，在前23min，三角瓶中CO2濃度由1800下降至150，即表觀光合速率=（1800-150）/23=71.74(ppm/min)，在后37min，三角瓶中CO2濃度由150上升至550，即呼吸速率=（550-150）/37=10.81(ppm/min)，所以真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率=82.55(pp

20、m/min)（三）以干物質量（積累有機物）為測量指標：、“半葉法”測定光合作用強度：例5、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?shù)姆椒ㄗ柚刮镔|和能量的轉移，見右圖。在適宜光照下照射a小時后，在A、B的對應部位截取同等面積（S）的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/（dm2h）。如果截取部位的葉片起始質量為M，則a小時內，呼吸速率為 （M-MA）/（S*a） mg/（dm2h），表觀光合速率為 （MB-M）/（S*a） mg/（dm2h），真正光合速率為 （MB-MA）/（S*a） mg/（dm2h），a小時內

21、光合作用合成的有機物總量（M）為 MB-MA 。、碘液檢測葉片中淀粉生成情況（定性分析）：例題6、綠色植物在光下制造淀粉的實驗步驟是：1.饑餓處理（暗處理），防止原有淀粉的干擾；設置實驗變量，部分遮光作為對照組，部分不遮光作為實驗組；脫色處理，因光合作用需要光合色素，所以開始時不脫去葉綠素，但光合作用結束后，為避免葉綠素的干擾，用酒精隔水脫色；檢測，淀粉的檢測試劑是碘液，故滴加碘液檢測，變藍說明合成淀粉，未變藍說明無淀粉合成；5.觀察實驗現(xiàn)象；（1）實驗植物在暗處放置一晝夜的原因 饑餓處理，讓葉片內原有的淀粉耗盡 （2）把遮光處理后的葉片放入酒精中，隔水加熱的原因 防止酒精燃燒，發(fā)生危險 ；加

22、熱清水漂洗后葉片的顏色為 黃白色 （3）此實驗證明 光照 是光合作用的必要條件， 淀粉 是光合作用的產物之一。1.如圖表示某植物葉肉細胞中三碳酸分子和RuBP濃度的變化情況，該植物在階段處于適宜環(huán)境條件下，階段是某個環(huán)境條件降低引起的瞬時變化。下列分析正確的是A.階段在類囊體膜上進行，階段在葉綠體基質中進行B.圖中階段所改變的環(huán)境條件很可能是降低了光強度C.圖中物質甲轉變成乙需要消耗光反應提供的ATP和NADPH D.階段的光飽和點比階段低解析.A：、階段都是卡爾文循環(huán)，都在葉綠體基質中進行B：若甲為RuBP，乙為三碳酸分子，使RuBP濃度升高，三碳酸分子濃度降低，說明改變的環(huán)境條件是降低了C

23、O2濃度；若甲為三碳酸分子，乙為RuBP，使三碳酸分子濃度升高，RuBP濃度降低，說明改變的環(huán)境條件是降低了光強度C：若甲為RuBP，乙為三碳酸分子，物質甲轉變成乙是CO2的固定過程，該過程不消耗光反應提供的ATP和NADPHD：階段CO2濃度降低或光強度降低，均導致光合速率下降，所以植物光飽和點降低2、陽光穿過上層植物的空隙形成光斑，它會隨太陽的運動而移動。下圖為紅薯葉在光斑照射前后吸收CO2和釋放O2的情況。下列分析正確的是A.圖中a點葉肉細胞間隙O2濃度最高B.ab段變化的原因是ADP和NADP濃度的限制C.光斑移開后因光反應受到抑制而使光合作用停止D.、所指示的陰影面積之和則是凈光合速

24、率解析.A:圖中a點說明葉肉細胞間隙O2釋放速率最大，但不是濃度最高B:“光斑”照射后O2釋放曲線變化趨勢是光反應先增加，然后降低，說明碳反應對光反應有限制作用，限制的原因是ADP和NADP+濃度的限制C:由于光斑期間積累了大量的ATP和NADPH，可使碳反應持續(xù)一段時間D:實線或虛線與橫軸圍成的面積代表凈光合速率，而、所指示的陰影面積之和不能代表凈光合速率3.銀邊天竺葵葉片邊緣細胞因不含葉綠體而顯白色(如圖中b所示)。將整株銀邊天竺葵放在黑暗中兩天，再進行如圖所示的處理。兩小時后取該葉片經酒精脫色處理，滴加碘液顯色后觀察。下列實驗結果分析正確的是A.實驗中a處和b處兩部分對照證明光合作用需要光B.實驗中a處和c處兩部分對照證明光合作用需要CO2C.實驗中a處和遮光紙遮擋部分對照證明光合作用發(fā)生于葉綠體中D.無論實驗時間長短，b處始終不變藍色解析：如果光照時間過長，a處產生的淀粉會向沒有產生淀粉的b處運輸4.如圖甲為在一定濃度CO2緩沖液、其他最適條件下培