光合作用的過程及影響因素學案必修1

第2課時光合作用的過程及影響因素一、光合作用的探究歷程(連線)二、光合作用的過程1．完善光合作用的過程(1)圖中①表示O2，②表示C3，③表示CO2，④表示[H]。(2)光合作用的總反應式為：6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠體))C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\a\vs4\al(,。)2．光反應與暗反應的比較項目光反應暗反應條件光、水、色素和酶ATP、[H]、CO2、多種酶場所在類囊體薄膜上在葉綠體基質中物質轉化水的光解；ATP的形成CO2的固定和C3的還原能量轉化光能→ATP中活躍的化學能ATP中活躍的化學能→有機物中穩(wěn)定的化學能聯(lián)系光反應為暗反應提供[H]和ATP，暗反應為光反應提供ADP和Pi[基礎微點練清]1．判斷正誤(1)將一株質量為20g的黃瓜幼苗栽種在光照等適宜的環(huán)境中，一段時間后植株達到40g，其增加的質量來自水、礦質元素和空氣(2019·全國卷Ⅰ，T3A)(√)(2)光反應階段中水在光下分解需要ATP提供能量(×)(2019·天津高考，T2C)(3)光合作用釋放的氧氣中的氧元素來自水(√)[新人教版必修1P106“概念檢測”T1(1)](4)影響光反應的因素不會影響暗反應(×)[新人教版必修1P106“概念檢測”T1(3)](5)光合作用需要的色素和酶分布在葉綠體基粒和基質中(×)(6)光反應為暗反應提供[H]和H2O(×)(7)破壞葉綠體外膜后，O2不能產生(×)(8)離體葉綠體基質中添加ATP、[H](NADPH)和CO2后，可完成暗反應(√)(9)光照下葉綠體中的ATP主要是由光合作用合成的糖經有氧呼吸產生的(×)(10)光反應將光能轉化為穩(wěn)定的化學能儲存在ATP中(×)2．(2018·海南高考)高等植物細胞中，下列過程只發(fā)生在生物膜上的是()A．光合作用中的光反應 B．光合作用中CO2的固定C．葡萄糖分解產生丙酮酸 D．以DNA為模板合成RNA解析：選A光反應階段在葉綠體的類囊體薄膜上進行水的光解；光合作用中CO2的固定發(fā)生在葉綠體基質中；葡萄糖分解產生丙酮酸發(fā)生在細胞質基質中；以DNA為模板合成RNA主要發(fā)生在細胞核中。3．(新人教版必修1P106“概念檢測”T2)如果用含有14C的CO2A．CO2→葉綠素→ADP B．CO2→葉綠體→ATPC．CO2→乙醇→糖類 D．CO2→C3→糖類解析：選D光合作用中先通過CO2和C5(CO2的固定)結合生成C3，然后C3再被還原成糖類。4．根據下面光合作用圖解，判斷下列說法正確的是()A．⑤過程發(fā)生于葉綠體基質中B．⑥過程發(fā)生于葉綠體類囊體薄膜上C．圖示①～④依次為[H]、ATP、CO2、(CH2O)D．②不僅用于還原C3，還可促進③與C5的結合解析：選C根據光合作用的過程判斷①②③④⑤⑥分別表示[H]、ATP、CO2、(CH2O)、光反應和暗反應。光反應發(fā)生在葉綠體的類囊體薄膜上，暗反應發(fā)生在葉綠體的基質中。C3還原過程中需要ATP，CO2固定過程中不需要ATP。5．(新人教版必修1P106“拓展應用”T1(5))根據所學知識，提出提高綠色植物光合作用強度的一些措施。提示：可以利用溫室大棚控制光照強度、溫度的方式，如補光、遮陰、生爐子、噴淋降溫等，提高綠色植物光合作用強度。一、光合作用的原理和過程[試考題·查欠缺]1．(2020·天津等級考)研究人員從菠菜中分離類囊體，將其與16種酶等物質一起用單層脂質分子包裹成油包水液滴，從而構建半人工光合作用反應體系。該反應體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸。下列分析正確的是()A．產生乙醇酸的場所相當于葉綠體基質B．該反應體系不斷消耗的物質僅是CO2C．類囊體產生的ATP和O2參與CO2固定與還原D．與葉綠體相比，該反應體系不含光合作用色素解析：選A題干信息“該反應體系在光照條件下可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，并不斷產生有機物乙醇酸”說明，乙醇酸是在暗反應中合成的，合成場所相當于葉綠體基質，A正確；該反應體系既能在類囊體上進行光反應，又能利用CO2等物質進行暗反應，因此該反應體系不斷消耗的物質有CO2、H2O等，B錯誤；類囊體上進行的光反應為暗反應中C3的還原提供了NADPH和ATP，光反應產生的O2不參與暗反應，C錯誤；該反應體系中有類囊體，在光照條件下還可實現(xiàn)連續(xù)的CO2固定與還原，說明該反應體系中有吸收、傳遞和轉化光能的光合作用色素，D錯誤。2．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·重慶卷)綠色植物的光合作用過程，可用如下化學反應式來表示：CO2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(光照),\s\do5(葉綠體))(CH2O)＋O2下列有關敘述錯誤的是()A．在此過程中，CO2中的C被還原，H2O中的O被氧化B．光能的吸收發(fā)生在類囊體膜上，光能的直接轉化發(fā)生在葉綠體基質中C．產物(CH2O)是地球上有機物的主要來源D．釋放出的O2有利于地球上好氧生物多樣性的提高解析：選B在光合作用過程中，CO2中的C被NADPH還原，H2O中的O被氧化，A正確；光能的吸收和轉化均發(fā)生在類囊體膜上，B錯誤；綠色植物通過光合作用制造的有機物是地球上有機物的主要來源，C正確；好氧生物的生存需要O2，光合作用釋放出的O2有利于地球上好氧生物多樣性的提高，D正確。3．(2021·四平模擬)將如圖所示細胞置于密閉容器中培養(yǎng)。在不同光照強度下細胞內外的CO2和O2濃度在短時間內發(fā)生了相應變化。下列敘述錯誤的是()A．黑暗條件下，①增大、④減小B．光照強度低于光補償點時，①③增大C．光照強度等于光補償點時，②③保持不變D．光照強度等于光飽和點時，②減小、④增大解析：選B黑暗條件下，細胞只有呼吸作用，呼吸作用消耗④提供的O2，產生的CO2擴散至細胞外，因此①增大、④減小，A正確；光照強度低于光補償點時，細胞光合作用強度小于呼吸作用強度，此時①增大、③減小，B錯誤；光照強度等于光補償點時，光合作用強度等于呼吸作用強度，②③保持不變，C正確；光照強度等于光飽和點時，光合作用強度大于呼吸作用強度，②減小、④增大，D正確。4．(2018·浙江選考)各取未轉基因的水稻(W)和轉Z基因的水稻(T)數(shù)株，分組后分別噴施蒸餾水、寡霉素和NaHSO3,24h后進行干旱脅迫處理(脅迫指對植物生長和發(fā)育不利的環(huán)境因素)，測得未脅迫和脅迫8h時的光合速率如圖所示。已知寡霉素抑制光合作用和細胞呼吸中ATP合成酶的活性。下列敘述正確的是()A．寡霉素在細胞呼吸過程中抑制線粒體外膜上[H]的傳遞B．寡霉素在光合作用過程中的作用部位是葉綠體中的基質C．轉Z基因提高光合作用的效率，且增加寡霉素對光合速率的抑制作用D．噴施NaHSO3促進光合作用，且減緩干旱脅迫引起的光合速率的下降解析：選D由題目可知，寡霉素抑制光合作用和細胞呼吸中ATP合成酶的活性，細胞呼吸中合成ATP的場所在細胞溶膠(細胞質基質)、線粒體基質和內膜，光合作用合成ATP的場所在類囊體膜。比較圖中W＋H2O和T＋H2O兩組的柱狀圖可知，轉基因植物在未脅迫和脅迫狀態(tài)下光合速率均比未轉基因植物高，所以轉Z基因能提高光合作用的效率；比較圖中W＋H2O、W＋寡霉素兩組光合速率的差值和T＋H2O、T＋寡霉素兩組光合速率的差值，可知施加了寡霉素之后，轉基因植物光合速率下降的幅度更小，所以轉Z基因能減弱寡霉素對光合速率的抑制作用。比較圖中W＋H2O和W＋NaHSO3及T＋H2O和T＋NaHSO3，可知噴施NaHSO3后，轉基因植物和未轉基因植物在未脅迫和脅迫狀態(tài)下光合速率均提高，且可以減緩干旱脅迫引起的光合速率的下降。[強知能·補欠缺]1．理清光合作用中元素去向(1)反應式(以生成C6H12O6為例)：6CO2＋12H2Oeq\o(→,\s\up7(葉綠體),\s\do5(光能))C6H12O6＋6O2＋6H2O(2)同位素標記元素轉移途徑：H：eq\x(3H2O)eq\o(→,\s\up7(光反應),\s\do5())eq\x([3H])eq\o(→,\s\up7(暗反應),\s\do5())eq\x(C3H2O)C：eq\x(14CO2)eq\o(→,\s\up7(CO2的固定))eq\x(14C3)eq\o(→,\s\up7(C3的還原))eq\x(14CH2O)O：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\x(H\o\al(18,2)O)\o(→,\s\up7(光反應),\s\do5())\x(18O2),\x(C18O2)\o(→,\s\up7(CO2的固定),\s\do5())\x(C3)\o(→,\s\up7(C3的還原),\s\do5())\x(CH\o\al(18,2)O)))2．比較光合作用和化能合成作用項目光合作用化能合成作用區(qū)別能量來源光能氧化無機物放出的能量代表生物綠色植物硝化細菌相同點都能將CO2和H2O等無機物合成有機物3.過程法分析C3和C5等物質含量變化當外界條件改變時，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量變化可以采用如圖分析：(1)停止光照時光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：過程①停止↓過程②停止↓過程③停止↓過程④停止a.ATP不再產生b.原有ATP仍繼續(xù)分解，直至全部消耗?ADP積累，含量增加；ATP減少a.C3不再還原成C5和(CH2O)b.原有C5仍繼續(xù)參與CO2的固定，直至全部消耗?C3積累，含量增加；C5減少(2)停止CO2供應時CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下：過程④停止↓過程③停止↓過程②停止↓過程①停止a.C3不再生成b.原有C3繼續(xù)還原生成C5和(CH2O)直至全部消耗?C5積累，含量增加；C3減少a.ATP不再分解b.原有ADP繼續(xù)合成ATP，直至全部消耗?ATP積累，含量增加；ADP減少4．模型法表示C3和C5等物質含量變化[特別提醒]分析光合作用相關物質含量變化的注意點(1)以上分析只表示條件改變后短時間內各物質相對含量的變化，而非長時間。(2)以上各物質變化中，C3和C5含量的變化是相反的，[H]和ATP的含量變化是一致的。[練題點·全過關]1．下列物質中，可以在葉綠體類囊體薄膜上被消耗的有()A．水、二氧化碳、ATP B．氧氣、水、ATPC．水、ADP、Pi D．ADP、C3、水解析：選C在葉綠體類囊體的薄膜上發(fā)生的光反應，有ATP的形成和水的光解。2．下列關于植物細胞內與能量轉換有關的兩種細胞器中進行的生理過程描述，正確的是()A．兩種細胞器中水的消耗都發(fā)生在基質中B．兩種細胞器中產生的[H]可以相互利用C．(CH2O)→[H]和[H]→(CH2O)發(fā)生在兩種細胞器中D．在這兩種細胞器的有關生物膜結構上，都能產生ATP解析：選D植物細胞內與能量轉換有關的細胞器是線粒體和葉綠體，線粒體中水的消耗發(fā)生在有氧呼吸第二階段，場所為線粒體基質，葉綠體中水的消耗發(fā)生在光反應階段，場所為類囊體薄膜，A錯誤；兩種細胞器中產生的[H]不是同一種物質，不能相互利用，線粒體中產生的[H]與氧結合生成水，葉綠體中的[H]參與C3的還原，B錯誤；(CH2O)→[H]表示細胞呼吸第一階段，發(fā)生在細胞質基質中，C錯誤；線粒體內膜和葉綠體類囊體薄膜上都能產生ATP，D正確。3．(2019·海南高考)下列關于高等植物光合作用的敘述，錯誤的是()A．光合作用的暗反應階段不能直接利用光能B．紅光照射時，胡蘿卜素吸收的光能可傳遞給葉綠素aC．光反應中，將光能轉變?yōu)榛瘜W能需要有ADP的參與D．紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用解析：選B光合作用的暗反應階段不能直接利用光能，但需要利用光反應階段形成的[H]和ATP，A正確；胡蘿卜素不能吸收紅光，B錯誤；光反應中，將光能轉變?yōu)锳TP中活躍的化學能，需要有ADP和Pi及有關酶的參與，C正確；紅光照射時，葉綠素b吸收的光能可用于光合作用，D正確。[易錯提醒]關注光合作用中的幾種能量關系(1)光反應中光能轉換為活躍的化學能并非只儲存于ATP中，NADPH([H])中也含有能量。(2)光反應產生的ATP只用于C3的還原，不用于植物體的其他生命活動。(3)C3還原消耗的能量不只來自ATP，還可由NADPH提供。4．下列物質與植物光合作用的關系，錯誤的是()選項物質主要生理作用AATP參與CO2的固定B酶催化光合作用中的化學反應C葉綠素捕獲光能DH2O參與O2和(CH2O)的形成解析：選ACO2的固定過程不需要消耗ATP。5．如圖表示在夏季晴朗的白天植物細胞內C3和C5的相對含量隨一種環(huán)境因素的改變的變化情況，下列對這一環(huán)境因素改變的分析正確的是()A．突然停止光照B．突然增加CO2濃度C．降低環(huán)境溫度D．增加光照強度解析：選D突然停止光照，光反應產生的[H]和ATP減少，被還原的C3減少，生成的C5減少，而CO2被C5固定形成C3的過程不變，故C3的相對含量將增加、C5的相對含量將減少；突然增加CO2濃度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3還原速率不變，植物細胞內C3相對含量增加、C5相對含量減少；降低環(huán)境溫度，CO2固定速率和C3還原速率均下降，C5的相對含量不會大幅度地增加；增加光照強度，光反應產生的[H]和ATP增多，被還原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的過程不變，故C3的相對含量將減少、C5的相對含量將增加。[方法技巧]判斷C3、C5等物質含量變化的分析思路葉綠體內相關物質含量變化可通過對物質的來路和去路是否平衡進行分析：(1)來路eq\o(→,\s\up7(動態(tài)平衡))去路，則物質含量相對穩(wěn)定。(2)來路不變，去路增加，或來路減少，去路不變，則物質含量減少。(3)來路不變，去路減少，或來路增加，去路不變，則物質含量增加。二、影響光合作用的因素及應用[試考題·查欠缺]1．(2020·浙江選考)將某植物葉片分離得到的葉綠體，分別置于含不同蔗糖濃度的反應介質溶液中，測量其光合速率，結果如圖所示。圖中光合速率用單位時間內單位葉綠素含量消耗的二氧化碳量表示。下列敘述正確的是()A．測得的該植物葉片的光合速率小于該葉片分離得到的葉綠體的光合速率B．若分離的葉綠體中存在一定比例的破碎葉綠體，測得的光合速率與無破碎葉綠體的相比，光合速率偏大C．若該植物較長時間處于遮陰環(huán)境，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中B～C段對應的關系相似D．若該植物處于開花期，人為摘除花朵，葉片內蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中A～B段對應的關系相似解析：選A測得的該植物葉片的光合速率為凈光合速率，不僅需要考慮葉綠體的光合速率，還需要考慮線粒體的呼吸速率，因此分離得到的葉綠體的光合速率大于測得的該植物葉片的光合速率，A正確；葉綠體破碎后，結構被破壞，無法進行光合作用，因此無破碎葉綠體的光合速率比有一定比例破碎葉綠體的光合速率大，B錯誤；該植物較長時間處于遮陰環(huán)境，由于缺乏光照，葉片的光合速率為0，C錯誤；若該植物處于開花期，人為摘除花朵后，葉片光合作用產生的蔗糖不能運輸?shù)交ǘ?，導致葉片內蔗糖積累過多，不利于光合作用的進行，其蔗糖濃度與光合速率的關系與圖中B～C段對應的關系相似，D錯誤。2.(2020·重慶模擬)如圖所示的縱坐標表示某種植物氣體吸收量或釋放量的變化，且該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃。下列說法正確的是()A．若a代表O2吸收量，可以判斷d點開始進行光合作用B．若a代表CO2釋放量，e點時限制光合作用的因素可能是CO2濃度C．若a代表CO2釋放量，提高大氣中CO2濃度，e點不移動D．若a代表O2吸收量，圖示曲線是環(huán)境溫度為25℃時測定的，當環(huán)境溫度上升至30℃，b點下移解析：選B若a代表O2吸收量，則隨光照強度的增大，從外界吸收的O2量逐漸減少，說明光合作用生成的O2被有氧呼吸所利用，所以光合作用是從O2吸收量減少開始進行的，即在d點之前光合作用已經進行，A錯誤；若a代表CO2釋放量，則e點對應的光照強度為光飽和點(光合作用達到最大值所對應的最小光照強度)，因此e點時限制光合作用的因素不再是光照強度，而可能是CO2濃度，若提高大氣中CO2濃度，e點將向右下方移動，B正確，C錯誤；已知光合作用和呼吸作用的最適溫度分別為25℃和30℃，若a代表O2吸收量，圖示曲線是環(huán)境溫度為25℃時測定的，當環(huán)境溫度上升至30℃時，光合作用減弱，呼吸作用增強，b點則上移，D錯誤。3．(2021·廣東名校聯(lián)考)如圖為植物細胞代謝的部分過程簡圖，①～⑦為相關生理過程。下列敘述錯誤的是()A．若植物缺Mg，則首先會受到顯著影響的是③B．②的進行與⑤⑥密切相關C．藍藻細胞中④發(fā)生在葉綠體基質中D．葉肉細胞③中O2的產生量小于⑥中O2的吸收量，則該細胞內有機物的總量將減少解析：選CMg是合成葉綠素的成分，光反應階段需要葉綠素吸收光能，若植物缺Mg，則葉綠素的合成受到影響，首先會受到顯著影響的生理過程是③光反應過程，A正確；植物細胞②吸收礦質元素離子是主動運輸過程，需要消耗能量，故與⑤⑥呼吸作用過程密切相關，B正確；藍藻細胞是原核細胞，沒有葉綠體，C錯誤；圖中③光反應過程O2的釋放量小于⑥有氧呼吸過程O2的吸收量，則凈光合作用量＜0，該植物體內有機物的量將減少，D正確。4.(2018·江蘇高考)如圖為某一植物在不同實驗條件下測得的凈光合速率，下列假設條件中能使圖中結果成立的是()A．橫坐標是CO2濃度，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度B．橫坐標是溫度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度C．橫坐標是光波長，甲表示較高溫度，乙表示較低溫度D．橫坐標是光照強度，甲表示較高CO2濃度，乙表示較低CO2濃度解析：選D隨著CO2濃度的增大，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，但由于凈光合速率最大時對應著一個溫度，即最適溫度，低于或高于此溫度，凈光合速率都將下降，所以無法確定在CO2濃度足夠大時，較高溫度下的凈光合速率高于較低溫度；植物進行光合作用存在最適溫度，高于最適溫度后，凈光合速率減小，所以隨著溫度升高，凈光合速率不應先升高后趨于穩(wěn)定；由于光合色素主要吸收紅光和藍紫光，在相應光波長時，植物的凈光合速率存在峰值，不應呈現(xiàn)先升高后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)，且光波長一定時，較高溫度下的凈光合速率不一定較高；隨著光照強度的增加，凈光合速率先增大后趨于穩(wěn)定，在光照強度足夠時，較高的CO2濃度下凈光合速率較大。[強知能·補欠缺]用曲線模型分析影響光合作用的環(huán)境因素1．光照強度曲線模型模型分析曲線對應點細胞生理活動ATP產生場所植物組織外觀表現(xiàn)圖示A點只進行細胞呼吸，不進行光合作用只在細胞質基質和線粒體從外界吸收O2，向外界排出CO2AB段(不含A、B點)呼吸量>光合量細胞質基質、線粒體、葉綠體從外界吸收O2，向外界排出CO2B點光合量＝呼吸量與外界不發(fā)生氣體交換B點之后光合量>呼吸量從外界吸收CO2，向外界釋放O2。此時植物可更新空氣應用①溫室生產中，適當增強光照強度，以提高光合速率，使作物增產②陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，如圖中虛線所示，間作套種農作物，可合理利用光能2.CO2濃度2.CO2濃度原理CO2影響暗反應階段，制約C3的形成曲線模型及分析圖1中A點表示CO2補償點，即光合速率等于呼吸速率時的CO2濃度，圖2中A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B′點都表示CO2飽和點應用在農業(yè)生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等增大CO2濃度，提高光合速率3．溫度原理溫度通過影響酶的活性影響光合作用曲線模型及分析AB段：在B點之前，隨著溫度升高，光合速率增大B點：酶的最適溫度，光合速率最大BC段：隨著溫度升高，酶的活性下降，光合速率減小，50℃左右光合速率幾乎為零應用溫室栽培植物時，白天調到光合作用最適溫度，以提高光合速率；晚上適當降低溫室內溫度，以降低細胞呼吸速率，保證植物有機物的積累4．礦質元素原理礦質元素是參與光合作用的許多重要化合物的組成成分，缺乏會影響光合作用的進行。例如，N是酶的組成元素，N、P是ATP的組成元素，Mg是葉綠素的組成元素等曲線模型及分析在一定濃度范圍內，增大必需礦質元素的供應，可提高光合作用強度；但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高，植物滲透失水而導致植物光合作用強度下降應用在農業(yè)生產上，根據植物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料，可以提高光能利用率5.光照、CO2濃度和溫度對光合作用的綜合作用常見曲線模型曲線分析P點：限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨著因子的不斷加強，光合速率不斷提高Q點：橫坐標所表示的因子不再是影響光合速率的因素，影響因素主要為各曲線所表示的因子(圖1為溫度，圖2為CO2濃度，圖3為光照強度)應用溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同時適當增加CO2，進一步提高光合速率；當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度以提高光合速率[練題點·全過關]1.如圖為在不同光照強度下測定的甲、乙兩種植物的光合作用強度變化曲線。下列說法正確的是()A．在連續(xù)陰雨的環(huán)境中，生長受到影響較大的是植物甲B．光照強度為M時，植物乙的光合速率高于植物甲C．光照強度大于500lx時，植物乙對光能的利用率比植物甲高D．光照強度大于1000lx時，限制植物乙光合速率的環(huán)境因素是光照強度解析：選A據圖分析可知，植物乙的光補償點較低，植物甲的光補償點較高，故陰雨天氣受影響較大的是植物甲，A正確；光照強度為M時，兩種植物的凈光合速率相等，但植物甲的呼吸速率大于植物乙，故植物甲的光合速率(呼吸速率＋凈光合速率)高于植物乙，B錯誤；據圖可知，光照強度大于500lx時，植物乙CO2的吸收量較植物甲低，故植物乙對光能的利用率比植物甲低，C錯誤；在光照強度為1000lx之前，植物乙的光合速率已不再隨光照強度增大而增加，故當光照強度大于1000lx時，限制植物乙光合速率的環(huán)境因素不再是光照強度，D錯誤。2．景天酸代謝(CAM)途徑屬于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚氣孔開放，通過一系列反應將CO2固定于蘋果酸，并儲存在液泡中(甲)；白天氣孔關閉，蘋果酸運出液泡后放出CO2，供葉綠體的暗反應(乙)。下列關于這類植物的敘述錯誤的是()A．在夜晚，葉肉細胞能產生ATP的細胞器只有線粒體B．景天酸代謝途徑的出現(xiàn)，可能與植物適應干旱條件有關C．給植物提供14C標記的14CO2,14C可以出現(xiàn)在OAA、蘋果酸、CD．在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，葉肉細胞中C3的含量短時間內會降低解析：選D在夜晚，葉肉細胞只能通過細胞呼吸產生ATP，即產生ATP的細胞器是線粒體，A正確。具有景天酸代謝途徑的植物，氣孔白天關閉，可以減少蒸騰作用，夜晚氣孔張開吸收CO2，因此可以適應干旱的環(huán)境條件，B正確。晚上氣孔開放，14CO2進入細胞后在細胞質基質中與PEP結合生成OAA，然后再轉化為蘋果酸而被固定；白天蘋果酸運出液泡后放出14CO2,14CO2首先與C5結合生成C3，隨后C3被還原生成有機物，即14CO2→14C3→(14CH2O)，C正確。在上午某一時刻，突然降低外界的CO2濃度，對于該葉肉細胞來說，其暗反應不受影響，即C33．將某種植物生長狀況相同的葉片分成4等份，先在不同溫度條件下暗處理1h，再用強度相同的光照射1h，葉片有機物含量變化如圖所示。下列分析正確的是()A．在27℃、28℃和29℃時該植物光合作用積累的有機物量相等B．該植物在27℃時生長最快，在29℃和30℃時不表現(xiàn)生長現(xiàn)象C．在所給的4個溫度中，該植物呼吸作用和光合作用的最適溫度都是29℃D．30℃時該植物光合作用制造的有機物量等于呼吸作用消耗的有機物量解析：選C27℃、28℃和29℃時植物光合作用積累的有機物量，即凈光合量等于黑暗時的減少量＋光照后與暗處理前的有機物增加量，很明顯三者不相等，A錯誤；圖中29℃時該植物光合作用積累的有機物量最大，為3＋3＝6，生長最快，B錯誤；圖中呼吸作用的最適溫度是29℃，同時該溫度時光合速率也最大，C正確；30℃時該植物光合作用制造的有機物量為真正的光合作用量，等于2倍呼吸速率＋光照后與暗處理前的有機物增加量＝2＋1＝3，D錯誤。4.植物的光合作用受溫度(T)和光照強度(L)的影響。如圖表明植物在3種不同的光照強度下消耗CO2的情況。分析在－5～0℃和20～30℃溫度范圍內，光合作用的限制因素分別是()A．L；T B．T和L；都不是C．T；L D．T；T解析：選C在－5～0℃范圍內，光合速率不隨光照增強而增大，所以限制因素是溫度；20～30℃范圍內，光合速率不隨溫度升高而增大，而隨光照強度增強而增大，所以限制因素是光照強度。5.為了探究生長條件對植物光合作用的影響，某研究小組將某品種植物的盆栽苗分成甲、乙兩組，置于人工氣候室中，甲組模擬自然光照，乙組提供低光照，其他培養(yǎng)條件相同。培養(yǎng)較長一段時間(T)后，測定兩組植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度(即單位時間、單位葉面積吸收CO2的量)，光合作用強度隨光照強度的變化趨勢如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)據圖判斷，光照強度低于a時，影響甲組植物光合作用的限制因子是______________。(2)b光照強度下，要使甲組的光合作用強度升高，可以考慮的措施是提高______________(填“CO2濃度”或“O2濃度”)。(3)播種乙組植株產生的種子，得到的盆栽苗按照甲組的條件培養(yǎng)T時間后，再測定植株葉片隨光照強度變化的光合作用強度，得到的曲線與甲組的相同。根據這一結果能夠得到的初步結論是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根據圖示信息，對于甲組植物而言，當光照強度低于a時，隨光照強度的增加，光合作用強度逐漸升高，說明此時限制其光合作用強度的主要因子為光照強度。(2)根據圖示信息，對于甲組植物而言，當光照強度高于b時，隨光照強度的增加，光合作用強度不變，說明受其他環(huán)境因素的限制。由于光合作用需要不斷消耗環(huán)境中的CO2，故提高CO2濃度可使b光照強度下甲組的光合作用強度升高。(3)由題目信息可知，乙組和甲組是同一種植物，只是環(huán)境中的光照強度不同，雖然乙組植物在低光照環(huán)境中的光合作用強度低，但其子代在模擬自然光照下其光合作用強度仍然能夠升高，說明乙組光合作用強度與甲組的不同是由環(huán)境因素即低光強引起的，而非遺傳物質的改變造成的。答案：(1)光照強度(2)CO2濃度(3)乙組光合作用強度與甲組的不同是由環(huán)境因素即低光強引起的，而非遺傳物質的改變造成的[方法技巧]多因素對光合速率影響題目的分析方法多因素對光合速率影響的曲線圖，線的條數(shù)較多，還有可能涉及多個“點”，表面上看這類題目很復雜，但在解答這類試題時，仍然需依據單一變量原則，每次只分析一個自變量的變化對實驗結果的影響，逐一分析即可得出正確答案。一、科學思維——開放環(huán)境與密閉容器中光合作用的曲線分析1．開放環(huán)境中光合作用晝夜變化曲線分析(1)曲線分析MN段和PQ段夜晚植物只進行細胞呼吸；植物體內有機物的總量減少，環(huán)境中CO2量增加，O2量減小NP段光合作用與呼吸作用同時進行NA段和EP段清晨和傍晚光照較弱，光合作用強度小于細胞呼吸強度；植物體內有機物的總量減少，環(huán)境中CO2量增加，O2量減少A點和E點光合作用強度等于細胞呼吸強度，CO2的吸收和釋放達到動態(tài)平衡；植物體內有機物的總量不變，環(huán)境中CO2量不變，O2量不變AE段光合作用強度大于細胞呼吸強度；植物體內有機物的總量增加；環(huán)境中CO2量減少，O2量增加C點葉片表皮氣孔部分關閉，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象E點光合作用產物的積累量最大(2)一晝夜有機物的積累量的計算方法(用CO2表示)一晝夜有機物的積累量＝白天從外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用釋放的CO2量，即S3－(S1＋S2)。2．密閉玻璃罩內CO2濃度與時間的關系曲線(1)曲線分析AB段無光照，植物只進行呼吸作用BC段溫度降低，呼吸作用減弱CD段4時后，微弱光照，開始進行光合作用，但光合作用強度＜呼吸作用強度D點光合作用強度＝呼吸作用強度DH段光合作用強度＞呼吸作用強度。其中FG段表示“光合午休”現(xiàn)象H點光合作用強度＝呼吸作用強度HI段光照繼續(xù)減弱，光合作用強度＜呼吸作用強度，直至光合作用完全停止(2)植物生長與否的判斷方法I點低于A點說明一晝夜，密閉容器中CO2濃度減小，即光合作用＞呼吸作用，植物生長若I點高于A點說明光合作用＜呼吸作用，植物體內有機物總量減少，植物不能生長若I點等于A點說明光合作用＝呼吸作用，植物體內有機物總量不變，植物不生長[素養(yǎng)訓練]1．圖1表示夏季晴朗的一天，某種綠色植物在24小時內O2吸收和釋放速率的變化示意圖，A、B點對應時刻分別為6時和19時。圖2表示光照強度與植物光合速率的關系。下列有關說法錯誤的是()A．圖1中24小時內不進行光合作用的時段是0～5時和20～24時B．圖1的陰影部分可表示6～19時有機物的積累量C．圖2中限制A～C段光合速率的主要外界因素是光照強度D．圖2的C點時，每個細胞合成ATP的場所都有細胞質基質、線粒體、葉綠體解析：選D據圖分析可知，圖1中0～5時和20～24時O2吸收速率一直保持最大，只進行呼吸作用，A正確；圖中6時和19時光合速率＝呼吸速率，故圖1的陰影部分可表示6～19時有機物的積累量，B正確；圖2中A～C段光合速率隨光照強度的增大而增大，說明此段限制光合速率的主要外界因素是光照強度，C正確；圖2的C點時，每個細胞合成ATP的場所都有細胞質基質、線粒體，能夠進行光合作用的細胞產生ATP的場所還有葉綠體，D錯誤。2．(2021·華南師大附中模擬)圖1表示八月份某一晴天，一晝夜棉花植株CO2的吸收和釋放曲線；圖2表示棉花葉肉細胞兩種細胞器的四種生理活動狀態(tài)。則圖1中時間a、b、c、d依次發(fā)生了圖2所示的哪項生理活動()A．(1)(2)(3)(4) B．(3)(2)(4)(1)C．(3)(4)(1)(2) D．(4)(3)(2)(1)解析：選D圖1曲線中橫坐標以上都是光合速率大于呼吸速率，橫坐標以下是光合速率小于呼吸速率或只有呼吸作用，曲線與橫坐標的交點處都是光合速率等于呼吸速率。圖2中(1)表示光合速率大于呼吸速率，對應圖1中d、e、f點；圖2中(2)表示光合速率等于呼吸速率，對應圖1中c、g點；圖2中(3)表示光合速率小于呼吸速率，對應圖1中b點；圖2中(4)表示只有呼吸作用，對應圖1中a、h點。3．(2021·中山期末)如圖為植物在夏季晴天一晝夜CO2吸收量的變化情況，對此正確的判斷是()①該植物進行光合作用的時間段是bg②植物在a和h時刻只進行呼吸作用，不進行光合作用③ce段與fg段光合速率下降的原因相同④若c、f時刻的光合速率相等，則植物的呼吸速率為c時刻大于f⑤ce段光合速率的變化可能與有些氣孔的關閉有關A．①③ B．②④C．①④ D．②⑤解析：選D當CO2釋放減少時說明出現(xiàn)光合作用，因此該植物進行光合作用的時間段是ah，①錯誤；植物在a和h時刻只能進行呼吸作用，②正確；ce段光合速率下降的原因是溫度過高，氣孔部分關閉，CO2吸收量減少，而fg段光合速率下降的原因是光照強度降低，③錯誤；若c、f時刻的光合速率相等，由于總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，圖中顯示c點凈光合速率大于f點，因此植物呼吸速率為f時刻大于c時刻，④錯誤；ce段光合速率下降的原因是溫度過高，氣孔部分關閉，CO2吸收量減少，⑤正確。4．圖1是生物興趣小組在密閉的玻璃容器中進行的實驗示意圖(CO2傳感器用于測量裝置內CO2的含量)，圖2表示在夏季晴朗的一天圖1所示密閉玻璃容器內24h的CO2濃度的變化，請回答下列問題：(1)植物葉肉細胞中吸收光能的色素分布在葉綠體的______________。(2)圖1所示實驗中對光照強度的控制可通過調節(jié)燈泡的亮度來實現(xiàn)，也可通過調節(jié)____________________來實現(xiàn)，裝置中熱屏障的作用是_____________________________。(3)圖2中代表植物光合作用強度等于呼吸作用強度的點是________________。(4)圖2中FG段相比EF段CO2濃度下降趨緩的原因是________________________________________________。(5)利用儀器測定密閉玻璃容器內CO2含量的變化：先黑暗處理1h，測得玻璃容器內CO2含量增加50mg；再給以1h的充足光照，測得玻璃容器內CO2含量比光照前減少了72mg，則這1h光照條件下植物光合作用固定的CO2為______mg。解析：(1)植物葉肉細胞中吸收光能的色素分布在葉綠體的類囊體薄膜上。(2)利用圖1裝置探究光照強度對光合速率影響時，對光照強度的控制可通過調節(jié)燈泡的亮度來實現(xiàn)，也可通過調節(jié)燈泡與熱屏障(或玻璃容器)之間的距離來實現(xiàn)，裝置中熱屏障可防止光照改變密閉玻璃容器中的溫度，從而改變植物光合作用強度。(3)光補償點時，植物的光合作用強度等于呼吸作用強度，圖2中代表光合作用強度等于呼吸作用強度的點有D、H。(4)圖2中FG段相比EF段CO2濃度下降趨緩，這是由于中午溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關閉，CO2供應減少，導致光合作用強度明顯減弱，植物出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。(5)由題意可知，給以1h的充足光照，測得玻璃容器內CO2含量比光照前減少了72mg，即凈光合速率是72mg/h；“黑暗”處理1h，測得玻璃容器內CO2含量增加50mg，表示呼吸速率為50mg/h，因此這1h光照條件下植物光合作用固定的CO2為50＋72＝122(mg)。答案：(1)類囊體薄膜上(2)燈泡與熱屏障(或玻璃容器)之間的距離防止光照改變密閉玻璃容器中的溫度，從而改變植物光合作用強度(3)D、H(4)中午溫度很高，蒸騰作用很強，氣孔大量關閉，CO2供應減少，導致光合作用強度明顯減弱(5)122二、科學探究——探究光照等條件變化對光合作用物質合成的影響[典例]科學家以生長狀態(tài)相同的某種植物在適宜且穩(wěn)定的條件下開展下列實驗。請回答下列問題：組別AB處理光照時間為135秒先光照后黑暗，光暗交替，每次光照和黑暗時間各為3.75毫秒，總時間為135秒光合產物相對含量100%94%(1)上述實驗表明，光合作用中包含需要光的階段和__________的階段，為驗證這一觀點，可以對進行光合作用的植物短暫閉光，并提供__________經放射性檢測后發(fā)現(xiàn)植物在短暫黑暗中會利用該物質。(2)分析表格可知，B組在單位光照時間內生產有機物的量較A組________，依據是______________________________________________。若將B組的每次光照和黑暗時間設定