浙科版高考生物一輪復(fù)習(xí)第2單元細(xì)胞的代謝第8講第2課時(shí)影響光合作用的因素及應(yīng)用課件

第8講第2課時(shí)影響光合作用的因素及應(yīng)用考點(diǎn)一探究環(huán)境因素對(duì)光合速率的影響落實(shí)主干基礎(chǔ)特別提醒探究環(huán)境因素對(duì)光合速率影響時(shí)的自變量控制與因變量觀測方法(1)自變量的控制自變量控制方法控制作用光照不同功率光源等距離照射創(chuàng)設(shè)不同的光強(qiáng)度相同功率光源不等距離照射相同功率光源不同程度遮光曝光、遮光創(chuàng)設(shè)有光和無光的條件黑暗環(huán)境中照光自變量控制方法控制作用CO2不同濃度NaHCO3溶液創(chuàng)設(shè)不同的CO2濃度CO2緩沖液維持CO2濃度穩(wěn)定NaOH溶液創(chuàng)設(shè)有無CO2的條件溫度不同溫度水浴創(chuàng)設(shè)不同的溫度條件(2)因變量的觀測

因變量檢測方法實(shí)驗(yàn)方法有機(jī)物積累光暗處理后葉圓片的干重半葉法O2釋放葉圓片上浮的快慢真空滲水法液滴移動(dòng)的距離液封法黑白瓶中溶氧的變化量黑白瓶法CO2吸收溶有CO2的溴麝香草酚藍(lán)溶液顏色變化的快慢指示劑法[練一練]1.判斷下列說法正誤。以黑藻、NaHCO3溶液、精密pH試紙、100W聚光燈、大燒杯和不同顏色的玻璃紙等為材料用具,探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響。(1)選用無色、綠色、紅色和藍(lán)色的4種玻璃紙分別罩住聚光燈,在相同時(shí)間內(nèi),用黃色玻璃紙罩住的實(shí)驗(yàn)組O2釋放量最少。(

)提示

在相同時(shí)間內(nèi),用綠色玻璃紙罩住的實(shí)驗(yàn)組O2釋放量最少。(2)用精密pH試紙檢測溶液pH來估算光合速率變化,其理由是黑藻將溶液中的CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,引起溶液pH的改變。(

)×√(3)若將燒杯口密封,持續(xù)一段時(shí)間,直至溶液pH保持穩(wěn)定,與密封前相比,此時(shí)五碳糖含量上升,三碳酸的含量下降。(

)提示

若將燒杯口密封,持續(xù)一段時(shí)間,直至溶液pH保持穩(wěn)定,此時(shí)五碳糖和三碳酸的含量與密封前相比分別為下降、下降?！?.結(jié)合必修1第105頁“活動(dòng)”思考:以菠菜葉圓片“探究光強(qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同的光照組葉片浮起,蒸餾水的那組沒有葉片浮起,實(shí)驗(yàn)組葉片上浮的原因是什么?提示

光合速率大于呼吸速率,葉片內(nèi)氧氣增多。

3.長句訓(xùn)練?！疤骄抗鈴?qiáng)度對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”實(shí)驗(yàn)中通常以產(chǎn)生的氧氣量為檢測指標(biāo),其原因是

。

提示

氧氣是光合作用的產(chǎn)物之一

突破命題視角考向

探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響[典例]為完成“探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響”實(shí)驗(yàn),提供以下材料用具:菠菜葉、打孔器(直徑1cm)、注射器、40W臺(tái)燈、燒杯、不同質(zhì)量濃度的NaHCO3溶液、蒸餾水、不同顏色的透明薄膜等。(1)某同學(xué)選取其中一個(gè)因素進(jìn)行探究,以下是實(shí)驗(yàn)結(jié)果:時(shí)間/min上浮的葉圓片數(shù)量/片蒸餾水0.5%NaHCO31%NaHCO31.5%NaHCO32%NaHCO320711104401516137①該實(shí)驗(yàn)的目的是

,

實(shí)驗(yàn)檢測指標(biāo)是

。

②有哪些措施可以減小實(shí)驗(yàn)誤差?(寫出兩項(xiàng))。用打孔器打出數(shù)量足夠多的葉圓片;每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)幾次,記錄的數(shù)據(jù)取平均值③有同學(xué)認(rèn)為葉圓片之所以浮起,是因?yàn)榧?xì)胞呼吸消耗了有機(jī)物且產(chǎn)生了CO2。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷該觀點(diǎn)是否正確?并說明理由:

。

該同學(xué)的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的,因?yàn)樵谡麴s水的那組實(shí)驗(yàn)中,葉圓片一樣進(jìn)行了細(xì)胞呼吸,卻沒有葉圓片浮起,葉圓片上浮的原因是光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,葉圓片內(nèi)氧氣增多探究CO2濃度(或NaHCO3溶液濃度)對(duì)葉片光合速率的影響

相同時(shí)間內(nèi)燒杯中葉圓片浮起的數(shù)量(2)利用以上材料,還可以探究的影響光合作用的環(huán)境因素有

(答出兩個(gè))。

光強(qiáng)度、光的性質(zhì)解析

(1)①根據(jù)表格內(nèi)容可知,本實(shí)驗(yàn)的自變量是不同質(zhì)量濃度的NaHCO3溶液,NaHCO3溶液可以為光合作用提供CO2,因此本實(shí)驗(yàn)的目的是探究CO2濃度對(duì)葉片光合速率的影響;實(shí)驗(yàn)檢測指標(biāo)是相同時(shí)間內(nèi)燒杯中葉圓片浮起的數(shù)量。②本實(shí)驗(yàn)的自變量為不同質(zhì)量濃度的NaHCO3溶液,因變量是單位時(shí)間內(nèi)葉圓片上浮數(shù)量,故主要通過重復(fù)實(shí)驗(yàn)和控制無關(guān)變量來減小實(shí)驗(yàn)誤差,如用打孔器打出數(shù)量足夠多的葉圓片;每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)幾次,記錄的數(shù)據(jù)取平均值等。③有同學(xué)認(rèn)為葉圓片之所以浮起,是因?yàn)榧?xì)胞呼吸消耗了有機(jī)物且產(chǎn)生了CO2,該同學(xué)的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的,因?yàn)樵谡麴s水的那組實(shí)驗(yàn)中,葉圓片一樣進(jìn)行了細(xì)胞呼吸,卻沒有葉圓片浮起,葉圓片上浮的原因是光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,葉圓片內(nèi)氧氣增多。(2)根據(jù)題干所給材料,還可通過改變臺(tái)燈與葉圓片的距離來探究光強(qiáng)度對(duì)光合速率的影響,或利用不同顏色的透明薄膜來探究光的性質(zhì)對(duì)光合速率的影響?？偨Y(jié)歸納NaHCO3溶液和NaOH溶液在測定光合速率和呼吸速率中的作用NaOH溶液:一般用于測定細(xì)胞呼吸速率。黑暗條件下,密閉容器中植物需氧呼吸消耗氧氣,放出的二氧化碳被NaOH溶液吸收,容器內(nèi)氣壓減小,液滴移動(dòng),液滴移動(dòng)距離乘以玻璃管橫截面面積代表細(xì)胞呼吸耗氧量。NaHCO3溶液:能放出二氧化碳,一定程度維持密閉容器中二氧化碳濃度的穩(wěn)定,一般可用于密閉容器中植物光合作用速率的測定。植物在光照下消耗二氧化碳進(jìn)行光合作用,放出氧氣,使瓶內(nèi)氣壓上升,液滴移動(dòng),液滴移動(dòng)量代表光合作用釋放氧氣量。[對(duì)點(diǎn)練]

某同學(xué)想利用校園內(nèi)的香樟幼葉作為材料,探究CO2濃度對(duì)植物光合速率的影響,實(shí)驗(yàn)思路和裝置如圖乙。用注射器連續(xù)多次拉動(dòng)活塞使葉肉細(xì)胞間隙中的氣體全部逸出,細(xì)胞間隙充滿了水而使浮力減小,葉片沉入水底(如圖甲)。由于植物光合作用產(chǎn)生的O2在細(xì)胞間積累,浮力增大,葉圓片又會(huì)重新上浮。將葉圓片放入等量不同濃度的NaHCO3溶液中(如表),根據(jù)葉圓片全部上浮所消耗的時(shí)間,來推測光合作用的速率。甲乙試管編號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)NaHCO3溶液濃度00.5%1%1.5%2%2.5%(1)使葉圓片上浮的O2來自光反應(yīng)中

(填過程)。試管中添加的NaHCO3溶液可為碳反應(yīng)提供CO2,該反應(yīng)物進(jìn)入葉綠體后形成的第一個(gè)糖產(chǎn)物是

,該過程涉及的能量轉(zhuǎn)化為

。

ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能(2)在反應(yīng)初期,對(duì)比3號(hào)與4號(hào)試管,葉肉細(xì)胞中葉綠體基質(zhì)的五碳糖含量相對(duì)較高的是

。

水的裂解三碳糖3號(hào)(試管)(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)較長時(shí)間后1號(hào)試管的葉圓片也有輕微上浮,其光合作用所需CO2可能來自

;6號(hào)試管相較5號(hào)試管上浮速率更慢,可能的原因有

。

(4)有同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)裝置存在缺陷,請(qǐng)你做出修改:

。白熾燈泡發(fā)熱會(huì)改變光合作用溫度,應(yīng)改為冷光源,同時(shí)光源到各試管距離不同,應(yīng)更換為平行燈帶(或?qū)⒃嚬芤怨庠礊橹行膰梢蝗?

細(xì)胞呼吸和水中原有的CO2NaHCO3溶液濃度偏高,使細(xì)胞失水抑制了光合作用解析

(1)光反應(yīng)中水的裂解產(chǎn)生O2、H+和電子;碳反應(yīng)中CO2與五碳糖結(jié)合形成三碳酸后,在光反應(yīng)產(chǎn)物ATP和NADPH的作用下被還原為三碳糖;這一過程涉及的能量轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能→有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。(2)五碳糖能結(jié)合CO2生成三碳酸,3號(hào)試管相對(duì)4號(hào)試管CO2供應(yīng)量少,因此消耗的五碳糖少,五碳糖含量相對(duì)較高。(3)1號(hào)試管葉圓片有輕微上浮,說明葉圓片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生了O2,而試管中并沒有添加NaHCO3,因此CO2來源只可能是細(xì)胞呼吸和水中原有的CO2;6號(hào)試管中NaHCO3濃度相較5號(hào)大,而上浮速率卻更慢,說明NaHCO3溶液濃度太高,使細(xì)胞失水,抑制了光合作用。(4)白熾燈泡發(fā)熱會(huì)改變光合作用溫度,應(yīng)改為冷光源,同時(shí)該裝置所用的是點(diǎn)光源,光源到各試管距離不同,應(yīng)更換為平行燈帶(或?qū)⒃嚬芤怨庠礊橹行膰梢蝗??？键c(diǎn)二影響光合作用的因素落實(shí)主干基礎(chǔ)影響因素曲線曲線解讀光強(qiáng)度

A點(diǎn)只進(jìn)行細(xì)胞呼吸;B點(diǎn)光強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn),此時(shí)光合速率等于呼吸速率;C點(diǎn)光強(qiáng)度為光飽和點(diǎn)影響因素曲線曲線解讀CO2濃度

A點(diǎn)表示光合速率等于細(xì)胞呼吸速率時(shí)的CO2濃度,即CO2補(bǔ)償點(diǎn);B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度表示CO2飽和點(diǎn)

A'點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度;B'點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度表示CO2飽和點(diǎn)影響因素曲線曲線解讀溫度

溫度主要通過影響與光合作用有關(guān)酶的活性而影響光合速率水分或礦質(zhì)元素

水分影響氣孔的開閉;礦質(zhì)元素超過一定濃度后,植物會(huì)因土壤溶液濃度過高而滲透失水,出現(xiàn)萎蔫影響因素曲線曲線解讀多因素

P點(diǎn)時(shí),限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所示因素,隨該因素的不斷增強(qiáng),光合速率不斷提高;Q點(diǎn)時(shí),橫坐標(biāo)所示因素不再影響光合速率,若要提高光合速率,可適當(dāng)提高圖示其他因素的強(qiáng)度

特別提醒(1)光飽和點(diǎn)是指達(dá)到最大光合速率所需的最小光照強(qiáng)度。對(duì)某一植物而言,光飽和點(diǎn)并不是一個(gè)定值,可隨二氧化碳濃度、溫度等條件的變化而變化。雖然在一定范圍內(nèi),光合速率可隨光強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大,但在光強(qiáng)度達(dá)到全日照之前,光合作用已達(dá)到光飽和點(diǎn)時(shí)的速率。(2)如果題干中給出的信息是葉綠體消耗CO2或葉綠體產(chǎn)生O2的量,則該數(shù)據(jù)為總光合速率。(3)整株綠色植物凈光合速率為0時(shí),葉肉細(xì)胞的光合作用強(qiáng)度大于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。[練一練]1.判斷下列說法正誤。(1)在光合速率為縱坐標(biāo),不同光強(qiáng)度為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)曲線中,當(dāng)外界條件改變有利于光合作用進(jìn)行時(shí),光飽和點(diǎn)向右上方移動(dòng)。(

)提示

光飽和點(diǎn)(在橫坐標(biāo)上)向右移動(dòng),光飽和點(diǎn)對(duì)應(yīng)的最大光合速率向上方移動(dòng)。(2)夏季晴朗的中午,一些植物的光合速率會(huì)暫時(shí)性的降低,稱為光合“午休”現(xiàn)象。光合“午休”現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是夏季晴朗的中午,氣溫過高導(dǎo)致蒸騰作用散失水分過多,引起氣孔關(guān)閉,導(dǎo)致光合作用所需原料CO2供應(yīng)不足。(

)×√2.結(jié)合必修1第107頁“小資料”思考:在探究環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響實(shí)驗(yàn)中,若以氧傳感器測定容器中氧氣的變化量,則在有光照條件下測得的是表觀光合速率還是真正光合速率?提示

表觀光合速率。

3.長句訓(xùn)練。(1)生長于較弱陽光下的植物,當(dāng)提高CO2濃度時(shí),光合作用速度并未加快。這一現(xiàn)象最可能的解釋是

。

提示

光反應(yīng)過程在弱光條件下受到限制(在弱光條件下,光強(qiáng)度較弱,光反應(yīng)較弱,通過光反應(yīng)生成的NADPH和ATP較少,此時(shí)即使提高碳反應(yīng)所需的二氧化碳的濃度,碳反應(yīng)也不會(huì)加強(qiáng))(2)若將黑藻從適宜溫度移到高溫的溶液環(huán)境,一段時(shí)間后,其光合作用的強(qiáng)度和細(xì)胞呼吸的強(qiáng)度分別將

,其主要原因是

。

減弱、減弱高溫導(dǎo)致酶的結(jié)構(gòu)改變,活性下降突破命題視角考向一

單因子變量對(duì)光合作用的影響[典例1](2023浙江杭州二模)去年因冬季氣溫很低又連續(xù)陰天,陽光嚴(yán)重不足,為提高草莓果實(shí)的產(chǎn)量,某研究人員進(jìn)行了根部追施等量和適量氮肥和磷肥對(duì)開花旺盛時(shí)草莓葉片光合速率影響的實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下表:回答下列問題。(1)本實(shí)驗(yàn)的可變因素是

。

(2)表中的葉綠素可用

法分離;對(duì)不同組別的葉片進(jìn)行光合色素含量測定前,選擇葉片時(shí)需要控制

(答出2點(diǎn)即可)等無關(guān)變量一致。

兩種肥料和聯(lián)合施用紙層析葉片生長部位、葉的葉面積(3)據(jù)表可知,與對(duì)照組相比,追施氮肥后凈光合速率增大的原因一是位于葉綠體的

上的蛋白質(zhì)和

含量增加,使光反應(yīng)速率加快;另外,存在于葉綠體基質(zhì)中

含量增加,使碳反應(yīng)速率也加快;共同追施,一方面可增大光合膜面積,另一方面還可使光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供的

增多,使胞間二氧化碳濃度

,氣孔導(dǎo)度

,合成的產(chǎn)物也增加。據(jù)表推測,追施肥后,光飽和點(diǎn)

(填“增大”或“減小”)。

類囊體膜葉綠素與卡爾文循環(huán)有關(guān)的酶NADPH、ATP下降增大增大解析

(1)可變因素即自變量,本實(shí)驗(yàn)的自變量為兩種肥料和聯(lián)合施用。(2)葉綠素可用紙層析法分離,分離色素的原理是各色素隨層析液在濾紙上的擴(kuò)散速度不同。實(shí)驗(yàn)過程中可能還會(huì)存在一些可變因素,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響,這些變量稱為無關(guān)變量,本實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有葉片生長部位、葉的葉面積等,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要遵循對(duì)照原則和單一變量原則,要注意無關(guān)變量應(yīng)該相同且適宜。(3)光反應(yīng)階段是在類囊體膜上進(jìn)行的,蛋白質(zhì)和葉綠素的組成元素中都含有氮元素,因此,追施氮肥后,葉綠體的類囊體膜上的蛋白質(zhì)和葉綠素含量增加,使光反應(yīng)速率加快。碳反應(yīng)在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行,追施氮肥后,存在于葉綠體基質(zhì)中與卡爾文循環(huán)有關(guān)的酶(本質(zhì)是蛋白質(zhì))含量也會(huì)增加,使碳反應(yīng)速率也加快。光反應(yīng)階段為碳反應(yīng)提供NADPH、ATP,CO2被五碳糖固定形成三碳酸,三碳酸在光反應(yīng)提供的ATP和NADPH的作用下還原生成五碳糖和糖類等有機(jī)物,隨著NADPH、ATP的增多,胞間二氧化碳濃度下降,為了吸收更多的二氧化碳,氣孔導(dǎo)度增大,合成的產(chǎn)物也增加。當(dāng)光強(qiáng)度增加到某一點(diǎn)值時(shí),再增加光強(qiáng)度,光合作用強(qiáng)度不再增加,此點(diǎn)稱為光的飽和點(diǎn),追施肥后,光飽和點(diǎn)增大?？偨Y(jié)歸納光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)(1)概念內(nèi)涵光飽和點(diǎn):在一定的光強(qiáng)度范圍內(nèi),光合作用隨光強(qiáng)度的增加而增加,但超過一定的光強(qiáng)度以后,光合作用便保持一定的水平而不再增加了,這個(gè)光強(qiáng)度的臨界點(diǎn)稱為光飽和點(diǎn)。光補(bǔ)償點(diǎn):在光飽和點(diǎn)以下,當(dāng)光強(qiáng)度降低時(shí),光合作用也隨之降低,當(dāng)植物通過光合作用制造的有機(jī)物質(zhì)與細(xì)胞呼吸消耗的物質(zhì)相平衡時(shí)的光強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。(2)曲線上補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律環(huán)境條件變化對(duì)光合作用有利或?qū)?xì)胞呼吸不利時(shí),如光照增強(qiáng),CO2濃度適當(dāng)升高等?相關(guān)補(bǔ)償點(diǎn)左移,相關(guān)飽和點(diǎn)右移環(huán)境條件變化對(duì)光合作用不利或?qū)?xì)胞呼吸有利時(shí),如光照減弱、CO2濃度降低、土壤缺Mg等?相關(guān)補(bǔ)償點(diǎn)右移,相關(guān)飽和點(diǎn)左移(3)光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)出現(xiàn)的原因植物出現(xiàn)光飽和點(diǎn)的實(shí)質(zhì)是強(qiáng)光下碳反應(yīng)跟不上光反應(yīng),從而限制了光合速率隨著光強(qiáng)的增加而提高。因此,限制飽和階段光合作用的主要因素有二氧化碳擴(kuò)散速率(受二氧化碳濃度影響)和二氧化碳固定速率(受羧化酶活性和五碳糖再生速率影響)等。在光強(qiáng)度為零時(shí),植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,光合作用強(qiáng)度為零,隨著光強(qiáng)度增大,光合作用增大而細(xì)胞呼吸強(qiáng)度基本不變,這時(shí)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳除了提供給光合作用外還有剩余,并釋放出來。當(dāng)光合作用和細(xì)胞呼吸兩者強(qiáng)度達(dá)到相等時(shí),細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳全部提供給光合作用,二氧化碳既不吸收也不釋放,這時(shí)的光強(qiáng)度是光補(bǔ)償點(diǎn)。當(dāng)光強(qiáng)度繼續(xù)增強(qiáng),光合作用強(qiáng)度大于呼吸強(qiáng)度,此時(shí)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的二氧化碳不足以滿足光合作用,植物從外界吸收二氧化碳。[對(duì)點(diǎn)練]

1.(2023浙江名校新高考研究聯(lián)盟第三次聯(lián)考)為選擇合理的整形修剪技術(shù)以及為栽培優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的薄殼山核桃提供科學(xué)依據(jù),某科研小組以5年生薄殼山核桃幼樹為研究對(duì)象,采用不處理(CK)、環(huán)割(T1,刻傷枝條基部一圈,破壞表皮和韌皮部)和摘心(T2,摘去枝頂端幼嫩部分)3種修剪措施處理當(dāng)年生枝條,再對(duì)其枝條進(jìn)行光合作用及相關(guān)參數(shù)的測定,結(jié)果如下表所示。注:表觀量子效率反映了植物葉片對(duì)光能尤其是弱光的利用能力以及光適應(yīng)的范圍?；卮鹣铝袉栴}。(1)由表可知,不同處理對(duì)薄殼山核桃幼樹光合作用的影響是

。

(2)據(jù)表推測,環(huán)割可能導(dǎo)致葉肉細(xì)胞中葉綠素含量下降,可能是因?yàn)轫g皮部破壞,光合產(chǎn)物不能運(yùn)輸至根部,導(dǎo)致根部

。光合色素位于葉綠體的

,可利用

原理提取光合色素,測定光合色素的含量。

環(huán)割抑制光合作用,摘心促進(jìn)光合作用吸收礦物質(zhì)(N、Mg)的能力下降類囊體膜光合色素易溶于有機(jī)溶劑(3)除光合色素含量變化外,環(huán)割引起光合作用速率的變化還可能因?yàn)楣夂袭a(chǎn)物不能向下運(yùn)輸,造成

,通過

作用抑制光合速率。T1組胞間CO2濃度最高的主要原因是

。(4)據(jù)表分析,T2組對(duì)弱光的利用能力

T1組和CK組。光反應(yīng)中吸收的光能可用于驅(qū)動(dòng)

的裂解,最終轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

中的化學(xué)能,用于碳反應(yīng)。

(5)摘心對(duì)光合速率的影響可能是因?yàn)?/p>

。

摘去枝頂端幼嫩部分,破除新梢頂端優(yōu)勢,促進(jìn)側(cè)枝生長,增加葉片數(shù)量,提高了凈光合速率光合產(chǎn)物積累在葉片負(fù)反饋/反饋光合速率小,碳反應(yīng)固定的CO2少大于水ATP、NADPH解析

(1)分析表格數(shù)據(jù),與CK(對(duì)照)組相比,T1(環(huán)割)組的凈光合速率降低,而T2(摘心)組的凈光合速率增加,說明環(huán)割抑制光合作用,摘心促進(jìn)光合作用。(2)植物通過根系吸收無機(jī)鹽,而無機(jī)鹽可參與有機(jī)物的形成,如葉綠素中含有N、Mg等元素,而環(huán)割可能導(dǎo)致葉肉細(xì)胞中葉綠素含量下降,可能是因?yàn)轫g皮部破壞,光合產(chǎn)物不能運(yùn)輸至根部,導(dǎo)致根部吸收礦物質(zhì)(N、Mg)的能力下降。光合色素位于葉綠體的類囊體膜上,可吸收、利用、轉(zhuǎn)化光能;由于色素易溶于有機(jī)溶劑,可依據(jù)該原理提取光合色素,測定光合色素的含量。(3)正常情況下,光合產(chǎn)物合成后需要輸出,若光合產(chǎn)物不能向下運(yùn)輸,造成光合產(chǎn)物積累,會(huì)抑制光合速率;二氧化碳是光合作用的原料,據(jù)表可知,與對(duì)照組和T2組相比,T1組凈光合速率最低,該組光合速率小,碳反應(yīng)固定的CO2少,導(dǎo)致其胞間CO2濃度最高。(4)分析題意可知,表觀量子效率反映了植物葉片對(duì)光能尤其是弱光的利用能力以及光適應(yīng)的范圍,據(jù)表分析,T2組的表觀量子效率最大,對(duì)弱光的利用能力大于T1組和CK組;光反應(yīng)過程中光能可驅(qū)動(dòng)水的裂解,最終轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP、NADPH中的化學(xué)能,用于碳反應(yīng)中三碳酸的還原。(5)據(jù)表可知,摘心后光合速率升高,原因可能是摘去枝頂端幼嫩部分,破除新梢頂端優(yōu)勢,促進(jìn)側(cè)枝生長,增加葉片數(shù)量,提高了凈光合速率。2.(2023浙江嘉興二模)鋅是蘋果正常新陳代謝必需的微量元素,蘋果果實(shí)的含糖量與葉片光合產(chǎn)量顯著相關(guān)。為研究不同濃度ZnSO4溶液對(duì)蘋果葉片光合作用的影響,研究人員在長勢相同的葉片上涂抹不同濃度的ZnSO4溶液,一段時(shí)間后檢測,結(jié)果如表1所示。表1注:Rubisco酶能催化CO2和五碳糖結(jié)合。

回答下列問題。(1)光合色素固定的太陽能儲(chǔ)存在

和NADPH中,NADPH在碳反應(yīng)中為三碳酸的還原提供

。

(2)由表1可知,ZnSO4溶液能促進(jìn)葉片光合作用,原因有

。A.Rubisco酶活性增大B.光合色素含量增大C.氣孔導(dǎo)度增大D.胞間CO2濃度減小ATP能量、還原劑ABC(3)研究人員以蘋果為實(shí)驗(yàn)材料,研究不同濃度ZnSO4溶液對(duì)光合產(chǎn)物分配的影響。Ⅰ.選取長勢相同的枝條分為四組,適當(dāng)摘除枝條上的果實(shí)和葉片,使每根枝條的果實(shí)數(shù)量相同、葉片數(shù)量相同。Ⅱ.對(duì)枝條基部進(jìn)行韌皮部環(huán)剝,并對(duì)環(huán)剝傷口進(jìn)行包扎。Ⅲ.按分組將不同濃度的ZnSO4溶液涂抹到葉片上,然后使用高透光塑料薄膜包裹枝條,檢查氣密性。Ⅳ.在薄膜內(nèi)持續(xù)通入13CO2,3d后摘取葉片和果實(shí),并迅速在105℃下滅活處理。Ⅴ.對(duì)葉片和果實(shí)中13C含量進(jìn)行檢測,檢測結(jié)果如表2所示。表2處理葉片自留比例/%葉片輸出比例/%對(duì)照80.419.6低濃度73.326.7中濃度65.534.5高濃度61.238.8①進(jìn)行環(huán)剝處理的目的是

。

②滅活處理目的是

。

③實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:a.

;b.

。

ZnSO4溶液具有促進(jìn)葉片光合產(chǎn)物向果實(shí)運(yùn)輸?shù)淖饔?且在實(shí)驗(yàn)使用的三個(gè)濃度中,ZnSO4溶液濃度越高,促進(jìn)效果越好避免葉片光合產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)街仓甑钠渌课环乐辜?xì)胞進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗光合產(chǎn)物葉片將較多的光合產(chǎn)物儲(chǔ)存在自身中解析

(1)光反應(yīng)過程中,光合色素固定的太陽能轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的化學(xué)能,儲(chǔ)存在ATP和NADPH中;NADPH在碳反應(yīng)中為三碳酸的還原提供能量、還原劑。(2)據(jù)表1分析,ZnSO4溶液處理后Rubisco酶活性增加,而該酶能夠催化碳反應(yīng)進(jìn)行,能促進(jìn)葉片進(jìn)行光合作用,A項(xiàng)符合題意;ZnSO4溶液處理后光合色素含量增加,而光合色素可通過促進(jìn)光反應(yīng)進(jìn)行促進(jìn)光合作用,B項(xiàng)符合題意;ZnSO4溶液處理后氣孔導(dǎo)度增加,有利于二氧化碳吸收,二氧化碳是碳反應(yīng)原料,C項(xiàng)符合題意;胞間CO2濃度減小是碳反應(yīng)增強(qiáng)消耗二氧化碳的結(jié)果,而不是促進(jìn)光合作用的原因,D項(xiàng)不符合題意。(3)分析題意,本實(shí)驗(yàn)的目的是研究不同濃度ZnSO4溶液對(duì)光合產(chǎn)物分配的影響,則實(shí)驗(yàn)的自變量是不同濃度的ZnSO4溶液,因變量是光合產(chǎn)物的分配情況。①為避免葉片光合產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)街仓甑钠渌课?需要對(duì)蘋果進(jìn)行環(huán)剝處理。②為防止細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞呼吸消耗光合產(chǎn)物,需要進(jìn)行滅活處理殺死細(xì)胞。③分析表2數(shù)據(jù)可知,與對(duì)照相比,ZnSO4溶液濃度越高,葉片自留比例越低,葉片輸出比例越高,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明葉片將較多的光合產(chǎn)物儲(chǔ)存在自身中;ZnSO4溶液具有促進(jìn)葉片光合產(chǎn)物向果實(shí)運(yùn)輸?shù)淖饔?且在實(shí)驗(yàn)使用的三個(gè)濃度中,ZnSO4溶液濃度越高,促進(jìn)效果越好。考向二

多因子變量對(duì)光合作用的影響[典例2](2023浙江金麗衢十二校第二次聯(lián)考)大氣中的CO2濃度增加,使較多的輻射能被截留在地球表層而導(dǎo)致溫度上升,這就是“溫室效應(yīng)”。為探究溫度和CO2濃度對(duì)植物生長的影響,某科研小組利用野生大豆做了3組對(duì)比實(shí)驗(yàn),各組實(shí)驗(yàn)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖(注:植物對(duì)水分的利用效率可用凈光合速率與蒸騰速率的比值表示)。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.溫室氣體(主要指CO2)對(duì)長波輻射具有屏蔽作用B.與實(shí)驗(yàn)a相比,實(shí)驗(yàn)b中光合速率和呼吸速率均有可能提高C.與實(shí)驗(yàn)b相比,實(shí)驗(yàn)c中植物的抗旱能力下降D.推測未來氣候變化可能不利于植物的生長發(fā)育,廣泛應(yīng)用節(jié)能技術(shù)有利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”C解析

大氣中的CO2濃度增加,使較多的輻射能被截留在地球表層而導(dǎo)致溫度上升,溫室氣體(主要指CO2)對(duì)長波輻射具有屏蔽作用,A項(xiàng)正確;與實(shí)驗(yàn)a相比,實(shí)驗(yàn)b的凈光合速率下降,凈光合速率=總光合速率-呼吸速率,故實(shí)驗(yàn)b的光合速率和呼吸速率均有可能提高,呼吸速率可能提高得更多,導(dǎo)致凈光合速率下降,B項(xiàng)正確;與實(shí)驗(yàn)b相比,實(shí)驗(yàn)c的蒸騰速率下降,蒸騰作用越低,植物越不容易失水,因此實(shí)驗(yàn)c中植物的抗旱能力增強(qiáng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)比實(shí)驗(yàn)a、實(shí)驗(yàn)b、實(shí)驗(yàn)c可知,未來氣候變暖,CO2的濃度增加,植物的凈光合速率下降,不利于植物的生長發(fā)育,因此廣泛應(yīng)用節(jié)能技術(shù)有利于實(shí)現(xiàn)“碳中和”,D項(xiàng)正確。易錯(cuò)提示由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,a和b形成一組對(duì)照實(shí)驗(yàn),自變量是溫度,b和c形成一組對(duì)照實(shí)驗(yàn),自變量是CO2濃度,由此區(qū)別凈光合速率與蒸騰速率的不同,作出相應(yīng)判斷。[典例3](2023浙江湖州教學(xué)質(zhì)量檢測)科研人員以“慶豐”和“麥香”兩個(gè)桃樹品系為實(shí)驗(yàn)材料,研究弱光條件對(duì)不同品系桃樹葉片光合特性的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。回答下列問題。注:氣孔導(dǎo)度是指氣孔張開的程度;FW指葉片鮮重。

(1)本實(shí)驗(yàn)的自變量是

,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明

桃樹品系具有更強(qiáng)的適應(yīng)弱光能力。

(2)據(jù)表分析,弱光下慶豐品系的光合速率降低,可能原因有:①光強(qiáng)度影響光反應(yīng)產(chǎn)物中

的產(chǎn)生,直接影響了三碳糖的生成;②遮陰處理使葉片溫度降低,引起

;③

,導(dǎo)致CO2固定速率降低。

(3)與對(duì)照組相比,遮陰60%~70%條件下麥香桃葉片中葉綠素b的含量增幅

(填“大于”“小于”或“等于”)葉綠素a。顯微觀察發(fā)現(xiàn),其葉綠體基粒的

增加從而增加了光合膜面積,以利于光能的吸收利用。

光強(qiáng)度、桃樹品系麥香ATP和NADPH光合作用相關(guān)酶的活性降低氣孔導(dǎo)度降低大于數(shù)量(或構(gòu)成每個(gè)基粒的類囊體數(shù))(4)為了進(jìn)一步測定葉綠體活力變化,取新鮮慶豐桃葉搗碎、過濾,根據(jù)細(xì)胞器的大小,采用

法獲得葉綠體并保存。保存葉綠體的懸液中需加入適量的蔗糖,作用是

。實(shí)驗(yàn)中利用希爾反應(yīng)測定葉綠體活力,基本原理是光照下,葉綠體釋放O2,同時(shí)氧化型DCIP被還原,顏色由藍(lán)色變成無色。DCIP顏色變化引起的吸光率變化可反映葉綠體活力。其中,氧化型DCIP在希爾反應(yīng)中的作用相當(dāng)于

在光反應(yīng)中的作用。

差速離心維持葉綠體正常形態(tài)和功能(或維持滲透壓)NADP+解析

(1)結(jié)合表格信息可知,本實(shí)驗(yàn)的自變量是桃樹的種類和遮陰比例。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,無論哪種遮陰比例處理下,麥香桃樹品系的凈光合速率均高于慶豐品系,具有更強(qiáng)的適應(yīng)弱光能力。(2)據(jù)表分析,弱光下慶豐品系的光合速率降低,其原因可能有①光強(qiáng)度影響光反應(yīng)產(chǎn)物中NADPH和ATP的產(chǎn)生,而NADPH和ATP會(huì)在三碳酸還原中被消耗,因而直接影響了三碳糖的生成;②遮陰處理使葉片溫度降低,引起光合作用相關(guān)酶活性下降,因而光合速率下降;③弱光條件下,氣孔導(dǎo)度下降,CO2的吸收減少,因而導(dǎo)致CO2固定速率降低。(3)與對(duì)照組相比,遮陰60%~70%條件下麥香桃葉片中葉綠素a/b的值下降,因而可推測,葉綠素b的含量增幅大于葉綠素a。顯微觀察發(fā)現(xiàn),其葉綠體基粒的數(shù)量增加從而增加了光合膜面積,以利于光能的吸收利用,進(jìn)而緩解了光強(qiáng)度減弱引起的光照不足對(duì)光合速率的影響。(4)為了進(jìn)一步測定葉綠體活力變化,取新鮮慶豐桃葉搗碎、過濾,根據(jù)細(xì)胞器的大小,采用差速離心法獲得葉綠體并保存。保存葉綠體的懸液中需加入適量的蔗糖,以便維持正常的滲透壓,使葉綠體維持正常形態(tài)和功能。實(shí)驗(yàn)中利用希爾反應(yīng)測定葉綠體活力,基本原理是光照下,葉綠體釋放O2,同時(shí)氧化型DCIP被還原,顏色由藍(lán)色變成無色。DCIP顏色變化引起的吸光率變化可反映葉綠體活力。其中,氧化型DCIP在希爾反應(yīng)中的作用相當(dāng)于NADP+在光反應(yīng)中的作用。[對(duì)點(diǎn)練]

3.(2023浙江諸暨適應(yīng)性考試)科研人員研究了不同溫度和不同播種時(shí)間對(duì)小麥產(chǎn)量的影響,結(jié)果見下表?；卮鹣铝袉栴}。(1)據(jù)上表可知,高溫條件下小麥的

降低,導(dǎo)致光反應(yīng)速率降低,為碳反應(yīng)提供的

減少,光合速率降低;CO2可以通過葉片表面的

進(jìn)入植物體內(nèi),葉肉細(xì)胞間隙的CO2至少需要跨

層磷脂雙分子層才能到達(dá)CO2的固定部位。高溫條件下CO2濃度

(填“是”或“不是”)限制光合作用的因素,其依據(jù)為

。葉綠素含量ATP、NADPH氣孔3不是高溫條件下胞間CO2濃度沒有降低(略有升高)(2)研究發(fā)現(xiàn),高溫會(huì)影響光合產(chǎn)物的運(yùn)輸。光合產(chǎn)物主要以

的形式通過韌皮部進(jìn)行長距離運(yùn)輸。方式有兩種,一種是通過胞間連絲順濃度梯度運(yùn)輸,

(填“耗能”或“不耗能”),運(yùn)輸速率較為緩慢;另一種是在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用下,將糖從低濃度跨膜向高濃度運(yùn)輸,運(yùn)輸速度快,這種運(yùn)輸方式為

。

(3)據(jù)表可知,高溫對(duì)小麥光合速率的影響在

情況下作用更顯著,說明推遲播種能

。請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出提高小麥產(chǎn)量的建議:

。

蔗糖不耗能主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)常規(guī)播種降低(減緩、緩解)高溫對(duì)小麥光合作用的抑制作用推遲播種,控制在常溫條件下生長解析

(1)據(jù)表分析,與常溫組相比,不同播種時(shí)間條件下,高溫組的葉綠素含量均降低,而葉綠素可參與光合作用的光反應(yīng)過程,故葉綠素含量降低會(huì)導(dǎo)致光反應(yīng)速率降低;光反應(yīng)為碳反應(yīng)提供的NADPH和ATP減少,光合速率降低;CO2屬于氣體分子,可以通過葉片表面的氣孔進(jìn)入植物體內(nèi);CO2固定部位在葉綠體基質(zhì),因此葉肉細(xì)胞間隙的CO2至少需要穿過細(xì)胞膜、葉綠體外膜、內(nèi)膜共3層膜(即3層磷脂雙分子層)才能到達(dá)作用部位;據(jù)表可知,高溫條件下胞間CO2濃度沒有降低,甚至略有升高,故高溫條件下CO2濃度不是限制光合作用的因素。(2)光合產(chǎn)物通過韌皮部進(jìn)行長距離運(yùn)輸方式有兩種,一種是通過胞間連絲順濃度梯度運(yùn)輸,該過程是順濃度梯度的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn),故不耗能,運(yùn)輸速率較為緩慢;另一種是在轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的作用下,將糖從低濃度跨膜向高濃度運(yùn)輸,該方式是逆濃度梯度進(jìn)行的,且需要載體和能量,屬于主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。(3)分析表格可知,在高溫條件下,與常溫條件下相比,常規(guī)播種的光合速率等指標(biāo)下降更多,故高溫對(duì)小麥光合速率的影響在常規(guī)播種情況下作用更顯著;延遲播種的相關(guān)指標(biāo)與常溫條件下差距相對(duì)較小,故說明推遲播種能降低(減緩、緩解)高溫對(duì)小麥光合作用的抑制作用;根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,可通過推遲播種,控制在常溫條件下生長等措施提高小麥產(chǎn)量。4.(2023浙江紹