新教材適用2024-2025學(xué)年高中生物第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第3課時光合作用原理的應(yīng)用學(xué)案新人教版必修1

第3課時光合作用原理的應(yīng)用課標(biāo)要求1．理解影響光合作用的環(huán)境因素。2．簡述化能合成作用。核心素養(yǎng)1．科學(xué)探究——依據(jù)試驗?zāi)康?，設(shè)計試驗探究光合作用的影響因素，會分析相關(guān)的試驗裝置。2．社會責(zé)任——能夠依據(jù)光合作用原理指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。學(xué)問點一光合作用的強度與化能合成作用必備學(xué)問·夯實雙基1．光合作用的強度(1)概念：簡潔地說，是指植物在_單位時間__內(nèi)通過光合作用制造_糖類__的數(shù)量。(2)測量指標(biāo)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(單位時間內(nèi)原料的消耗量，即CO2的消耗量,單位時間內(nèi)產(chǎn)物的生成量，即O2或有機物,的生成量))2．探究光照強度對光合作用強度的影響(1)試驗原理：抽出圓形小葉片中的氣體后，葉片在水中_下沉__，光照下葉片進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，充溢細(xì)胞間隙，葉片又會_上浮__。光合作用強度越強，單位時間內(nèi)圓形小葉片_上浮__的數(shù)量越_多__。(2)試驗流程(3)試驗現(xiàn)象與結(jié)果分析：單位時間內(nèi)，光照強度越強，燒杯內(nèi)圓形小葉片浮起的數(shù)量_越多__，說明在肯定范圍內(nèi)，隨著光照強度不斷增加，光合作用強度_不斷增加__。特殊提示：(1)富含CO2的清水可用事先通過吹氣的方法補充CO2，也可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～2%的NaHCO3溶液來供應(yīng)CO2。(2)強、中、弱三種光照可用5W的LED燈作為光源，通過變更小燒杯與光源的距離來調(diào)整光照強度，也可以不變更兩者間的距離，通過換用不同瓦數(shù)的LED燈來變更光照強度。(3)不能僅用一套試驗裝置通過漸漸變更其條件進(jìn)行試驗，而應(yīng)當(dāng)用一系列裝置進(jìn)行相互比照。3．真正光合速率、凈光合速率和細(xì)胞呼吸速率的辨析及相互關(guān)系(1)_真正光合速率__就是植物的光合速率，也叫總光合速率或?qū)嶋H光合速率。一般可用“二氧化碳_消耗__速率”“氧氣_產(chǎn)生(生成)__速率”或者“有機物_產(chǎn)生(制造)__速率”來表示。(2)凈光合速率是指單位時間內(nèi)植物_積累__的有機物量，也叫表觀光合速率或?qū)崪y光合速率。一般可用“二氧化碳_汲取__速率”“氧氣_釋放__速率”或者“有機物_積累__速率”來表示。(3)細(xì)胞呼吸速率是指單位時間內(nèi)植物非綠色組織或綠色組織在黑暗條件下_消耗__的有機物量。一般可用“二氧化碳_釋放__速率”或“氧氣_消耗__(汲取)速率”來表示。(4)三者數(shù)值關(guān)系：_真正光合速率＝凈光合速率＋細(xì)胞呼吸速率__。4．化能合成作用(1)概念：利用體外環(huán)境中的某些_無機物__氧化時所釋放的能量來制造_有機物__的合成作用。(2)實例硝化細(xì)菌eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量來源：氨氧化成硝酸時釋放的,能量,反應(yīng)物：水和二氧化碳,產(chǎn)物：糖類))(3)自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物類型概念代表生物自養(yǎng)生物能將_無機物__合成為_有機物__的生物光能自養(yǎng)生物：_綠色植物__化能自養(yǎng)生物：_硝化細(xì)菌__異養(yǎng)生物只能利用環(huán)境中_現(xiàn)成的有機物__來維持自身生命活動的生物人、動物、真菌、大多數(shù)細(xì)菌活學(xué)巧練1.光照強度對光合作用強度的影響試驗中，可以通過調(diào)整臺燈與試驗裝置的距離來調(diào)整光照強度。(√)2．探究試驗中，圓形小葉片浮起的緣由是葉片進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生了CO2。(×)3．綠色植物和硝化細(xì)菌都為自養(yǎng)生物，都可通過光合作用制造有機物。(×)4．化能合成作用與光合作用所利用的無機物原料都是CO2和H2O。(√)5．原核生物都是異養(yǎng)生物。(×)6．測綠色植物的呼吸速率須要在黑暗條件下進(jìn)行。(√)深化探討1.在試驗中，葉片下降的緣由是什么？葉片上浮的緣由是什么？影響葉片上浮的外界因素主要是什么？提示：抽出氣體后，細(xì)胞間隙充溢水，葉片下降。光合作用產(chǎn)生的O2導(dǎo)致葉片上浮。影響葉片上浮的主要外界因素是光照強度，即光照強度影響光合作用強度，進(jìn)而影響葉片上浮。2．北方夏季中午時，光照強度很強，植物的光合作用將如何變更，緣由是什么？提示：光合作用將減弱。光照強度過強，溫度上升，導(dǎo)致氣孔關(guān)閉，細(xì)胞CO2供應(yīng)不足，光合作用減弱。3．下面是有關(guān)農(nóng)業(yè)種植的諺語“黑夜下雨白天晴，打的糧食沒處盛”。請從光合作用的角度分析這句諺語的含義。提示：夜晚降雨不僅供應(yīng)水分，還降低溫度，減弱細(xì)胞呼吸消耗，白天晴天，供應(yīng)良好光照，光合作用強，經(jīng)過一晝夜，有機物的積累量高。課內(nèi)探究·名師點睛光合作用與有氧呼吸的區(qū)分和聯(lián)系1．光合作用與有氧呼吸的區(qū)分項目光合作用有氧呼吸物質(zhì)變更無機物→有機物有機物→無機物能量變更光能→化學(xué)能(儲能)化學(xué)能→ATP中活躍的化學(xué)能、熱能(放能)實質(zhì)合成有機物，儲存能量分解有機物，釋放能量，供細(xì)胞利用場所葉綠體活細(xì)胞(主要在線粒體)條件只在光下進(jìn)行有光、無光條件下都能進(jìn)行2.[H]和ATP的來源、去路的比較比較項目主要來源主要去路還原性輔酶光合作用光反應(yīng)中水的光解作為暗反應(yīng)階段的還原劑，用于還原C3合成有機物有氧呼吸第一、二階段產(chǎn)生用于第三階段還原O2產(chǎn)生水，同時釋放大量能量ATP光合作用在光反應(yīng)階段合成ATP，其合成所需能量來自色素汲取、轉(zhuǎn)化的太陽能供應(yīng)暗反應(yīng)階段C3還原時的能量之需，以穩(wěn)定的化學(xué)能形式儲存在有機物中有氧呼吸第一、二、三階段均產(chǎn)生，其中第三階段產(chǎn)生最多，能量來自有機物的分解作為供能物質(zhì)干脆用于各項生命活動3．光合作用與細(xì)胞呼吸的聯(lián)系(1)物質(zhì)方面①C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2②O2：H2OO2H2O③H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O(2)能量方面光能ATP中活躍的化學(xué)能(CH2O)中穩(wěn)定的化學(xué)能eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(熱能,ATP))4．光合速率與呼吸速率的關(guān)系①綠色組織在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率(A點)。②綠色組織在有光條件下光合作用與細(xì)胞呼吸同時進(jìn)行，測得的數(shù)據(jù)為凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。該關(guān)系式可用O2、CO2或葡萄糖的量表示如下：a．光合作用產(chǎn)生O2量＝O2釋放量＋細(xì)胞呼吸消耗O2量。b．光合作用固定CO2量＝CO2汲取量＋細(xì)胞呼吸釋放CO2量。c．光合作用葡萄糖產(chǎn)生量＝葡萄糖積累量(增重部分)＋細(xì)胞呼吸消耗葡萄糖量。5．以凈光合速率的大小來推斷植物能否正常生長(自然狀態(tài)下，以一天24h為單位)(1)凈光合速率大于0時，植物因積累有機物而正常生長。(2)凈光合速率等于0時，植物因沒有有機物積累而不能生長。(3)凈光合速率小于0時，植物因有機物削減而不能生長，且長時間處于此種狀態(tài)下植物將死亡。警示：植物進(jìn)行光合作用的同時，肯定進(jìn)行細(xì)胞呼吸，但在進(jìn)行細(xì)胞呼吸時不肯定進(jìn)行光合作用，因為光合作用只有在有光條件下才能進(jìn)行，而細(xì)胞呼吸只要是活細(xì)胞就會進(jìn)行。典例剖析典例1圖甲為探討光合作用的試驗裝置，用打孔器在某植物的葉片上打出多個圓片，再用氣泵抽出氣體直至葉圓片沉底，然后將等量的葉圓片轉(zhuǎn)至不同溫度的NaHCO3(等濃度)溶液中，賜予肯定的光照，測量每個培育皿葉圓片上浮至液面所用的平均時間(圖乙)。下列相關(guān)分析正確的是(B)A．在ab段，隨著水溫的上升，凈光合速率漸漸減小B．上浮至液面的時間可反映凈光合速率的相對大小C．通過圖乙分析可以找到真正光合作用的最適溫度D．因為抽氣后不含氧氣，試驗過程中葉圓片不能進(jìn)行有氧呼吸解析：ab段，隨著水溫的增加，葉圓片上浮至液面所須要的時間縮短，說明氧氣釋放速率加快，凈光合速率漸漸增大，A錯誤；凈光合速率代表氧氣釋放速率，影響葉圓片上浮至液面所用的時間，上浮至液面的時間可反映凈光合速率的相對大小，B正確；葉圓片上浮至液面所用的平均時間能反映凈光合速率的相對大小，真正光合作用＝呼吸作用＋凈光合作用，通過圖乙不能找到真正光合作用的最適溫度，C錯誤；雖然抽氣后葉片不含氧氣，但試驗過程中葉片可以進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，故試驗過程中葉片能進(jìn)行有氧呼吸，D錯誤。變式訓(xùn)練?下圖中甲為植物細(xì)胞光合作用的示意圖，乙為水稻品種1和水稻品種2的光合速率與光照強度的關(guān)系模式圖。回答相關(guān)問題：(1)圖甲中，A過程為_光反應(yīng)階段__，①②來自_葉綠體基質(zhì)__(填場所)，A、B過程產(chǎn)生的_O2和(CH2O)__(填物質(zhì))可用于細(xì)胞有氧呼吸。(2)圖乙中，b2點處水稻品種1光合作用合成有機物的速率_等于__(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用消耗有機物的速率。光照強度為c(兩曲線交點)時，水稻品種1單位面積葉片中葉綠體O2產(chǎn)生速率_大于__(填“大于”“等于”或“小于”)水稻品種2。(3)圖乙中光合速率可以通過測定單位面積葉片在單位時間內(nèi)O2的釋放量來反映。圖甲生理過程停止時測得的光合速率與圖乙中的_a__點相對應(yīng)。(4)當(dāng)光照強度為d時，測得水稻品種1葉片氣孔開放程度比水稻品種2更大，據(jù)此參照圖甲，對水稻品種1比水稻品種2的O2釋放速率高的生理機理，科學(xué)家作出的說明為：d點時，水稻品種1葉片氣孔開放程度比水稻品種2更大，_CO2供應(yīng)(進(jìn)入細(xì)胞間隙)更多、更快，水稻品種1固定CO2形成C3的速率就更快，對光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH消耗也更快__，進(jìn)而提高了O2釋放速率。解析：(1)圖甲中，A過程須要汲取光能，可以判定A過程為光反應(yīng)階段；①②是暗反應(yīng)消耗NADPH和ATP得到的物質(zhì)，因此①②來自葉綠體基質(zhì)；光合作用中的產(chǎn)物O2和有機物(CH2O)可以用于呼吸作用。(2)圖乙中視察曲線的走向變更可以發(fā)覺，該曲線并不是從原點起先，因此表示凈光合速率，b2點處凈光合速率為0，所以真正光合作用合成有機物的速率等于呼吸作用消耗有機物的速率；c點時兩條曲線相交，凈光合速率相等，但水稻品種1和水稻品種2的呼吸速率不同(前者大于后者)，因此水稻品種1單位面積葉片中葉綠體的O2產(chǎn)生速率即真正光合速率大于水稻品種2。(3)圖甲過程停止表示真正光合速率為0，與圖乙中的a點相對應(yīng)。(4)由于氣孔與葉片的氣體交換有關(guān)，因此水稻品種1氣孔開放程度更大可以推想水稻品種1可汲取更多的CO2，固定CO2形成C3的速率就更快，對光反應(yīng)產(chǎn)生的ATP、NADPH消耗也更快，從而使光反應(yīng)速率增加，進(jìn)而提高O2的釋放速率。學(xué)問點二影響光合作用強度的因素必備學(xué)問·夯實雙基影響因素影響機理光照強度、光照時間、光的波長(光質(zhì))因光能是_光反應(yīng)__的動力，光照不同會影響_光反應(yīng)__CO2濃度、葉片氣孔開閉程度因CO2是光合作用_暗反應(yīng)__的原料，影響CO2的供應(yīng)量從而影響_暗反應(yīng)__無機養(yǎng)分(Mg2＋等)、病蟲害因葉綠體是_光合作用的場所__，影響葉綠體的形成和結(jié)構(gòu)的因素會影響光合作用溫度因光反應(yīng)、暗反應(yīng)都須要_酶__的催化，溫度影響_有關(guān)酶的活性__會影響光合作用水因水是_光反應(yīng)__的原料；水是良好的溶劑，暗反應(yīng)的很多種物質(zhì)能夠溶解在水中，水的流淌可以把_ATP、ADP、Pi、NADPH和NADP＋__等運輸?shù)巾氁牟课?；水分還能影響_氣孔的開閉__，間接影響CO2進(jìn)入植物體內(nèi)，缺水影響光反應(yīng)和暗反應(yīng)深化探討1.結(jié)合光照強度對光合作用的影響，分析在生產(chǎn)上實行什么措施使農(nóng)作物增產(chǎn)？提示：(1)大棚生產(chǎn)中，適當(dāng)增加光照強度，以提高光合速率，使農(nóng)作物增產(chǎn)。(2)陰生植物的光補償點和光飽和點都較陽生植物低，生產(chǎn)上實行間作套種農(nóng)作物，可合理利用光能。(3)合理密植，既充分利用了光能，又避開了農(nóng)作物葉片相互遮擋，造成減產(chǎn)。2．結(jié)合二氧化碳對光合作用的影響，分析在生產(chǎn)上實行什么措施使農(nóng)作物增產(chǎn)？提示：(1)合理密植，正其行，通其風(fēng)，增加葉片的二氧化碳供應(yīng)，使農(nóng)作物增產(chǎn)。(2)大棚生產(chǎn)中，通過二氧化碳發(fā)生器等方法提高二氧化碳濃度，以達(dá)到增產(chǎn)目的；增施農(nóng)家肥等有機肥，有機物被微生物分解，釋放二氧化碳，同時分解產(chǎn)生的小分子無機物為農(nóng)作物供應(yīng)無機鹽；將農(nóng)作物大棚和養(yǎng)殖家畜的大棚相連通，以增加農(nóng)作物的二氧化碳供應(yīng)；剛好給大棚通風(fēng)，以增加二氧化碳供應(yīng)，達(dá)到增產(chǎn)目的。3．結(jié)合溫度對光合作用的影響，分析在生產(chǎn)上實行什么措施使農(nóng)作物增產(chǎn)？提示：白天適當(dāng)提高溫度，以增加光合作用強度，促進(jìn)農(nóng)作物生長，夜晚適當(dāng)降低溫度，以削減呼吸消耗。課內(nèi)探究·名師點睛影響光合作用強度的因素及應(yīng)用(1)光照強度①原理：光照強度通過影響植物的光反應(yīng)，制約NADPH和ATP的產(chǎn)生，進(jìn)而影響暗反應(yīng)。②曲線分析A光照強度為0，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，CO2的釋放速率可代表細(xì)胞呼吸速率A～B段隨光照強度增加，光合作用強度也漸漸增加，但細(xì)胞呼吸強度大于光合作用強度B點該點對應(yīng)的光照強度為光補償點，此時間合作用強度等于細(xì)胞呼吸強度B～C段隨光照強度不斷增加，光合作用強度也不斷增加，此段光合作用強度大于細(xì)胞呼吸強度C點該點對應(yīng)的光照強度(d)為光飽和點，光合作用強度達(dá)到最大，C點以后光合作用強度不再增加的內(nèi)部限制因素有色素含量、酶的數(shù)量等，外部因素是CO2濃度、溫度等除光照強度以外的其他環(huán)境因素③應(yīng)用：a.陰雨天，溫室大棚中適當(dāng)提高光照強度可以增加光合作用強度；b.一般陰生植物的光補償點和光飽和點均較低，間作套種時應(yīng)留意農(nóng)作物的種類搭配，合理利用光能。(2)CO2濃度①原理：影響暗反應(yīng)階段，制約C3的形成。②曲線分析a．走勢分析：圖甲和圖乙都表示在肯定范圍內(nèi)，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當(dāng)CO2濃度增加到肯定值后，光合作用速率不再接著增大。b．關(guān)鍵點分析：圖甲中A點時間合作用速率等于細(xì)胞呼吸速率，此時的CO2濃度稱為CO2補償點，圖乙中的A′點表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度；圖甲和圖乙中的B和B′點都表示CO2飽和點。③應(yīng)用：a.大田生產(chǎn)時“正其行，通其風(fēng)”；b.增施有機肥；c.溫室栽培農(nóng)作物還可以運用CO2發(fā)生器與雞舍等相連。(3)溫度①原理：溫度通過影響與光合作用有關(guān)的酶的活性影響光合作用。②曲線分析A～B段在B點之前，隨著溫度上升，光合作用速率增大B點B點對應(yīng)溫度為相關(guān)酶的最適溫度，光合作用速率最大B～C段隨著溫度上升，相關(guān)酶的活性下降，光合作用速率減小，溫度過高時間合作用速率幾乎為零③應(yīng)用：a.適時播種；b.溫室栽培植物時，白天適當(dāng)提高溫度，提高凈光合速率，夜間適當(dāng)降溫，降低呼吸消耗，保證植物有機物的積累。(4)水分①原理：a.缺水會導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉、限制CO2的汲取，間接影響光合作用；b.水是光合作用的原料，缺水可干脆影響光合作用，使光合作用減弱。②曲線分析圖1表明在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可依據(jù)作物的需水規(guī)律，合理澆灌。圖2曲線E處光合作用強度短暫降低，可能是因為溫度過高，蒸騰作用過強，部分氣孔關(guān)閉，影響了CO2的供應(yīng)。③應(yīng)用：剛好、合理澆灌。(5)光質(zhì)①原理：光合作用強度與光質(zhì)(不同波長的光)有關(guān)，在可見光光譜的范圍內(nèi)，不同波長的光下，光合作用效率是不同的。白光是復(fù)合光，紅光、藍(lán)紫光下植物的光合作用強度較大，綠光下植物的光合作用強度最弱。②應(yīng)用a．無色透亮的塑料大棚，日光中各色光均能透過，有色塑料大棚主要透過同色光，其他光被汲取，所以溫室大棚用無色塑料薄膜最有效。b．試驗中黑暗處理以消耗植物體內(nèi)的有機物時，若需在有光條件下進(jìn)行操作和視察，最好選用發(fā)綠光的燈照明，而不選發(fā)紅光的燈或發(fā)其他光的燈，這樣對試驗影響最小。(6)必需元素供應(yīng)①原理：必需元素影響酶、葉綠素、NADPH、ATP等的合成。在肯定濃度范圍內(nèi)，增加必需元素的供應(yīng)，可提高光合作用速率，但當(dāng)超過肯定濃度后，植物會因土壤溶液濃度過高，發(fā)生滲透失水而萎蔫。②應(yīng)用：合理施肥可促進(jìn)葉片面積增大，促進(jìn)葉綠素合成，促進(jìn)光合作用產(chǎn)物的運輸和轉(zhuǎn)化等，進(jìn)而提高光合作用速率。(7)葉齡①原理：在肯定范圍內(nèi)，隨葉齡增加，葉面積增大，葉片的葉綠體、葉綠素含量增多，光合作用速率增加；隨葉齡接著增加，當(dāng)葉面積大小、葉綠體與葉綠素含量處于穩(wěn)定狀態(tài)時，光合作用速率也基本穩(wěn)定；隨葉齡再接著增加(蒼老時)，葉綠素含量削減，光合作用速率會下降。②應(yīng)用：農(nóng)作物生長后期，適當(dāng)摘除發(fā)黃的老葉，降低細(xì)胞呼吸對有機物的消耗。(8)葉面積指數(shù)①概念：葉面積指數(shù)又叫葉面積系數(shù)，指單位土地面積上植物葉片總面積，即葉面積指數(shù)＝葉片總面積/對應(yīng)土地面積。②曲線分析A點以前隨葉面積指數(shù)的不斷增大，光合作用實際量不斷增大A點以后隨葉面積指數(shù)的增大，光合作用實際量不再增大，緣由是光照已被最大限度利用B點以前干物質(zhì)量隨葉面積指數(shù)增大而增加BC點之間由于A點以后，光合作用實際量不再增大，但隨葉面積指數(shù)的不斷增大，葉片呼吸量不斷增加，所以干物質(zhì)量不斷削減③應(yīng)用：適當(dāng)修剪和合理密植。(9)多因子對光合作用速率的影響圖像含義P點及P點之前，限制光合作用速率的主要因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨橫坐標(biāo)所表示的因子的不斷加強，光合作用速率不斷提高；Q點之后，橫坐標(biāo)所表示的因子不再是影響光合作用速率的主要因素應(yīng)用溫室栽培時，在肯定光照強度下，白天適當(dāng)調(diào)高溫度，增大光合作用相關(guān)酶的活性，提高光合作用速率，也可同時充入適量的CO2進(jìn)一步提高光合作用速率；當(dāng)溫度相宜時，可適當(dāng)提高光照強度和CO2濃度以提高光合作用速率典例剖析典例2(2024·黑龍江哈爾濱六中高一上期末)某校生物愛好小組以玉米為試驗材料，探討不同條件下的光合作用速率和呼吸作用速率，繪制了如圖所示的四幅圖，圖中a點不行以表示光合作用速率與呼吸作用速率相等的是(A)解析：圖A中光照條件下，植物既進(jìn)行光合作用又進(jìn)行呼吸作用，植物汲取CO2進(jìn)行光合作用，積累有機物，故CO2汲取量代表凈光合作用量＝光合作用量－呼吸作用量，黑暗條件下，植物只進(jìn)行呼吸作用，釋放CO2，消耗有機物，A符合題意；圖B中a點溫室內(nèi)空氣中的CO2濃度不變，說明光合作用量＝呼吸作用量，B不符合題意；圖C中a點光合作用速率和呼吸作用速率曲線相交，說明光合作用量＝呼吸作用量，C不符合題意；圖D中在a點綠色植物既不汲取CO2，也不釋放CO2，說明光合作用量＝呼吸作用量，D不符合題意。變式訓(xùn)練?圖甲表示某植物在不同光照強度下單位時間內(nèi)CO2釋放量和O2產(chǎn)生總量的變更。圖乙表示該植物在不同光照強度下單位時間內(nèi)CO2汲取量或CO2釋放量。假設(shè)不同光照強度下細(xì)胞呼吸強度相等，下列敘述正確的是(B)A．圖甲中，a點時該植物產(chǎn)生ATP的場所只有線粒體B．圖甲中，c點時該植物光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率相等C．圖甲中的d點對應(yīng)對乙中的h點，都代表該植物的光飽和點D．若將環(huán)境中的CO2濃度增加，圖乙中的光飽和點肯定會發(fā)生變更解析：圖甲中，a點時該植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，該植物產(chǎn)生ATP的場全部線粒體、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，A錯誤；圖甲中，a點光照強度條件下，O2的產(chǎn)生總量為0，植物不進(jìn)行光合作用，此時的CO2釋放量可表示呼吸速率，c點時O2的產(chǎn)生總量為6，即c點時該植物光合作用速率與細(xì)胞呼吸速率相等，B正確；圖甲顯示的O2產(chǎn)生總量反映的是真正光合作用的量，CO2釋放量＝呼吸作用CO2產(chǎn)生量－光合作用CO2消耗量，圖甲中d點只能說明此時間合作用速率>呼吸作用速率；而圖乙中的h點為光的飽和點，故d點不肯定對應(yīng)h點，C錯誤；若將環(huán)境中的CO2濃度增加，圖乙中的光飽和點不肯定會發(fā)生變更，D錯誤。一、光合作用、細(xì)胞呼吸曲線中關(guān)鍵點的移動CO2(或光)補償點和飽和點的移動方向：一般有左移、右移之分，其中CO2(或光)補償點B是曲線與橫軸的交點，CO2(或光)飽和點C則是最大光合速率對應(yīng)的CO2濃度(或光照強度)，位于橫軸上。(1)呼吸速率增加，其他條件不變時，CO2(或光)補償點B應(yīng)右移，反之左移；CO2(或光)飽和點C應(yīng)左移，反之右移；D點應(yīng)左下移，反之右上移。(2)呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的變更使光合速率下降時，CO2(或光)補償點B應(yīng)右移，反之左移；CO2(或光)飽和點C應(yīng)左移，反之右移。D點應(yīng)左下移，反之右上移。(3)與陽生植物相比，陰生植物CO2(或光)補償點和飽和點都應(yīng)向左移動。典例3人參是陰生植物，常生長在以紅松為主的針闊混交林中。已知人參和紅松光合作用的最適溫度為25℃，呼吸作用的最適溫度為30℃。在25℃條件下人參和紅松光合速率與呼吸速率比值(P/R)隨光照強度的變更曲線如圖。下列敘述正確的是(C)A．光照強度為a時，每日光照12小時，人參可正常生長而紅松不能B．光照強度為c時，人參和紅松光合作用合成有機物的量相等C．在b點之后，限制人參P/R增大的主要外界因素是CO2濃度D．若將環(huán)境溫度提高至30℃，其他條件不變，a點將左移解析：光照強度為a時，對于人參(B)而言，光合作用速率與呼吸速率的比值(P/R)為1，白天12小時沒有積累有機物，晚上進(jìn)行呼吸作用消耗有機物，一晝夜干重削減，因此人參和紅松均不能正常生長，A錯誤；c點代表人參和紅松的光合作用速率與呼吸速率的比值(P/R)相等，并不能代表人參和紅松光合作用合成有機物的量相等，B錯誤；影響光合作用的外界因素主要是溫度、光照強度、CO2濃度，而b點為人參的光飽和點，溫度為光合作用的最適溫度為25℃，因此在b點之后，限制人參P/R增大的主要外界因素是CO2濃度，C正確；若將環(huán)境溫度提高至30℃，人參的光合作用會減弱，呼吸作用會增加，所以其他條件不變，a點將右移，D錯誤。故選C。二、光合速率的測定1．裝置圖法(1)裝置中溶液的作用在測細(xì)胞呼吸速率時，NaOH溶液可汲取容器中的CO2；在測凈光合速率時NaHCO3溶液可供應(yīng)CO2，能保證容器內(nèi)CO2濃度的恒定。(2)測定原理①甲裝置：在黑暗條件下植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，由于NaOH溶液汲取了細(xì)胞呼吸產(chǎn)生的CO2，所以單位時間內(nèi)紅色液滴左移的距離表示植物的O2汲取速率，可代表呼吸速率。②乙裝置：在光照條件下植物進(jìn)行光合作用和細(xì)胞呼吸，由于NaHCO3溶液保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定，所以單位時間內(nèi)紅色液滴右移的距離表示植物的O2釋放速率，可代表凈光合速率。③真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。(3)測定方法①將植物(甲裝置)置于黑暗中肯定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算呼吸速率。②將同一植物(乙裝置)置于光下肯定時間，記錄紅色液滴移動的距離，計算凈光合速率。③依據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計算得到真正光合速率。(4)物理誤差的校正為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置比照試驗，即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述試驗，依據(jù)紅色液滴的移動距離對原試驗結(jié)果進(jìn)行校正。2．葉圓片稱重法測定單位時間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如圖所示以有機物的變更量測定光合速率(S為葉圓片面積)。凈光合速率＝(z－y)/2S；呼吸速率＝(x－y)/2S；總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。3．黑白瓶法“黑白瓶”問題是一類通過凈光合作用強度和有氧呼吸強度推算總光合作用強度的試題，其中“黑瓶”不透光，測定的是有氧呼吸量；“白瓶”賜予光照，測定的是凈光合作用量，可分為有初始值與沒有初始值兩種狀況，規(guī)律如下：規(guī)律1：有初始值的狀況下，黑瓶中氧氣的削減量(或二氧化碳的增加量)為有氧呼吸量；白瓶中氧氣的增加量(或二氧化碳的削減量)為凈光合作用量；二者之和為總光合作用量。規(guī)律2：沒有初始值的狀況下，白瓶中測得的現(xiàn)有量與黑瓶中測得的現(xiàn)有量之差即總光合作用量。4．半葉法如圖所示，將植物對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)則留在光下進(jìn)行光合作用(即不作處理)，并采納適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ钃鮾刹糠值奈镔|(zhì)和能量轉(zhuǎn)移?？隙〞r間后，在這兩部分葉片的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，分別烘干稱重，記為MA、MB，起先時二者相應(yīng)的有機物含量應(yīng)視為相等，照光后的葉片重量大于暗處的葉片重量，超過部分即為光合作用產(chǎn)物的量，再通過計算可得出光合速率。典例4(2024·山東煙臺期末診斷)某愛好小組設(shè)計了如圖所示的試驗裝置若干組，在室溫25℃下進(jìn)行了一系列的試驗，下列對試驗條件及結(jié)果的敘述錯誤的是(C)A．若X溶液為CO2緩沖液并賜予光照，液滴移動距離可表示凈光合作用強度大小B．若要測真正光合作用強度，需另設(shè)一裝置遮光處理，X溶液為NaOH溶液C．若X溶液為清水并賜予光照，光合作用大于細(xì)胞呼吸時，液滴右移D．若X溶液為清水并遮光處理，消耗的底物為脂肪時，液滴左移解析：當(dāng)賜予光照時，裝置內(nèi)植物既進(jìn)行光合作用也進(jìn)行呼吸作用，CO2緩沖液可保持裝置內(nèi)CO2濃度不變，那么液滴移動距離表示凈光合作用釋放O2的多少，A正確；真光合作用強度＝凈光合作用強度＋呼吸作用強度，測呼吸作用強度需另設(shè)一裝置，遮光處理(植物不能進(jìn)行光合作用)，為解除有氧呼吸產(chǎn)生的CO2的干擾，X溶液為NaOH溶液，那么測得的液滴移動距離表示有氧呼吸消耗O2的量，B正確；若X溶液為清水并賜予光照，光合作用時，裝置內(nèi)植物光合作用汲取的CO2量＝釋放的O2量，植物有氧呼吸汲取的O2量＝釋放的CO2量，液滴不移動，C錯誤；若X溶液為清水并遮光處理，起先一段時間內(nèi)，植物進(jìn)行有氧呼吸，消耗的底物為脂肪時，其氧化分解消耗O2的量大于產(chǎn)生CO2的量，液滴向左移動，D正確。典例5某探討小組為測定不同光照條件下黑藻的光合速率，將等量且生理狀態(tài)相同的黑藻植株，分裝于6對黑白瓶(白瓶透光，黑瓶不透光)中，并向瓶中加入等量且溶氧量相同的干凈湖水，分別置于六種不同的光照條件下，24h后6對黑白瓶中溶氧量變更狀況(不考慮其他生物)如下表。以下說法錯誤的是(C)光照強度(klx)0(黑暗)abcde白瓶溶氧量(mg/L)－7＋0＋6＋8＋10＋10黑瓶溶氧量(mg/L)－7－7－7－7－7－7A.可以依據(jù)黑瓶中溶氧量的變更來計算試驗條件下黑藻的呼吸速率B．該試驗條件下光照強度為a時白瓶中的黑藻不能生長C．白瓶中，當(dāng)光照強度為d時，若其他條件不變，顯著降低CO2濃度，短時間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C5含量削減D．可以依據(jù)白瓶中溶氧量的變更計算不同光強下黑藻的凈光合速率解析：由圖表分析可知，黑瓶中不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行細(xì)胞呼吸，其中溶解氧的削減代表水體中生物的呼吸速率，不考慮其他生物，因此可以依據(jù)黑瓶中溶氧量的變更來計算試驗條件下黑藻的呼吸速率，A正確；表中光照強度為a時，白瓶中溶解氧變更量為0，說明此時黑藻的凈光合速率為0，因此，該光照條件下的黑藻不能生長，B正確；白瓶中，當(dāng)光照強度為d時，若其他條件不變，顯著降低CO2濃度，則會導(dǎo)致C5的消耗削減，而C3的還原過程基本不變，因此，短時間內(nèi)葉肉細(xì)胞中C5含量增加，C錯誤；綜合分析可知，白瓶中溶氧量的變更代表黑藻的凈光合速率，因此可依據(jù)白瓶中溶氧量的變更計算不同光強下黑藻的凈光合速率，D正確。三、自然環(huán)境及密閉容器中光合作用變更的模型圖甲為自然環(huán)境中一晝夜CO2汲取和釋放變更曲線，圖乙為密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度與時間關(guān)系曲線。圖甲：夏季一晝夜CO2汲取和釋放變更曲線圖乙：密閉玻璃罩內(nèi)CO2濃度與時間的關(guān)系曲線b點：凌晨2～4時，溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放削減。c點：有微弱光照，植物起先進(jìn)行光合作用。cd段：光合速率小于呼吸速率。d點：上午7時左右，光合速率等于呼吸速率。dh段：光合速率大于呼吸速率。f點：溫度過高，部分氣孔關(guān)閉，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。h點：下午6時左右，光合速率等于呼吸速率。hi段：光合速率小于呼吸速率。ij段：無光照，光合作用停止，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸AC段：無光照，植物只進(jìn)行細(xì)胞呼吸。AB段：溫度降低，細(xì)胞呼吸減弱。CD段：4時后，有微弱光照，起先進(jìn)行光合作用，但光合作用強度小于細(xì)胞呼吸強度。D點：隨光照增加，光合作用強度等于細(xì)胞呼吸強度。DH段：光合作用強度大于細(xì)胞呼吸強度。其中EF段出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。H點：隨光照減弱，光合作用強度下降，此時間合作用強度等于細(xì)胞呼吸強度。HJ段：光照接著減弱，光合作用強度小于細(xì)胞呼吸強度，直至光合作用完全停止(1)有關(guān)有機物變更狀況的分析(圖甲中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是曲線與橫縱坐標(biāo)圍成的面積)①能進(jìn)行光合作用制造有機物時間段：ci段；消耗有機物時間段：aj段。②積累有機物時間段：dh段；一天中有機物積累最多的時間點：h點。③光補償點：d點和h點。④圖甲：一晝夜有機物積累量＝SⅡ－(SⅠ＋SⅢ)。(2)相對密閉環(huán)境中，一晝夜植物體內(nèi)有機物總量變更分析(圖乙)積累量可用J點與A點對應(yīng)的CO2濃度的差值表示，據(jù)此可推斷24小時該植物是否積累有機物。①假如J點低于A點，說明經(jīng)過一晝夜，光合作用制造的有機物多于細(xì)胞呼吸消耗的有機物(光合作用CO2固定量大于細(xì)胞呼吸CO2產(chǎn)生量)，植物體內(nèi)的有機物總量增加。②假如J點高于A點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量削減。③假如J點等于A點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量不變。典例6如圖是密閉大棚內(nèi)番茄在24小時測得的CO2含量和CO2汲取速率的變更曲線圖。下列有關(guān)敘述錯誤的是(D)A．a(chǎn)點CO2釋放量削減可能是由于溫度降低使細(xì)胞呼吸減弱B．d點時間合速率雖有所下降，但仍大于呼吸速率C．假如N點低于M點，說明經(jīng)過一晝夜，植物體內(nèi)的有機物總量增加D．番茄通過光合作用制造有機物的時間是ce段解析：a點之后CO2的釋放量又增加，可推想a點是溫度降低導(dǎo)致細(xì)胞呼吸減弱，CO2釋放量削減，A正確；d點時氣溫高，蒸騰作用過強導(dǎo)致部分氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，光合速率下降，但凈光合速率仍大于0，即光合速率仍大于呼吸速率，B正確；番茄通過光合作用制造有機物的時間是bf段，ce段屬于有機物的積累階段，D錯誤。學(xué)霸記憶1.在肯定范圍內(nèi)，隨著光照強度或CO2濃度的增大，光合速率漸漸增大，但超過肯定范圍后，光合速率不再增大。2．提高光合作用強度的兩種措施是：①限制光照強弱和溫度的凹凸；②適當(dāng)增加環(huán)境中的CO2濃度。3．能夠以二氧化碳和水為原料合成糖類的生物，屬于自養(yǎng)生物；只能利用環(huán)境中現(xiàn)成有機物來維持自身生命活動的生物，屬于異養(yǎng)生物。4．化能合成作用是指生物利用某些無機物氧化時釋放的化學(xué)能合成有機物的作用。5．硝化細(xì)菌是進(jìn)行化能合成作用的典型生物。1．某探討小組進(jìn)行了探究環(huán)境因素對某植物光合作用影響的試驗，試驗結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是(D)A．若將CO2濃度改為溫度，則此關(guān)系也成立B．若e點為正常植物的光飽和點，則b－c段影響光合作用速率的環(huán)境因素主要有光照強度、CO2濃度、溫度C．圖中c、d兩點相比，c點植物葉肉細(xì)胞中C3的含量要低一些D．圖中a、c兩點相比，c點時植物葉肉細(xì)胞中參加C3還原的NADPH和ATP多解析：圖中CO2濃度1大于CO2濃度2，若將CO2濃度改為溫度，溫度影響酶的活性，所以溫度和光合作用的強度并不是線性關(guān)系，則此關(guān)系不肯定成立，A錯誤；若e點為正常植物的光飽和點，即達(dá)到e后，光合作用的速率不再隨著光照強度的增加而上升，b－c段影響光合作用速率的主要環(huán)境因素則不包含光照強度，B錯誤；圖中c、d兩點相比，d點二氧化碳濃度更低，二氧化碳固定速率更慢，植物葉肉細(xì)胞中C3的含量要低一些，C錯誤；a點植物比c點時間照強度更弱，光反應(yīng)速率更慢，產(chǎn)生用于C3還原的NADPH和ATP更少，D正確。故選D。2．湖北咸寧是中國桂花之鄉(xiāng)，“桂鄉(xiāng)”美名享譽全國，桂花以其獨特的香氣深受人們寵愛。下圖為某科研小組測定其在不同光照條件下的凈光合速率，下列有關(guān)說法錯誤的是(C)A．桂花的葉綠體中有大量由類囊體堆疊而成的基粒，極大地擴展了受光面積B．若適當(dāng)提高溫度，光合作用的增加值小于細(xì)胞呼吸的增加值，則光補償點右移C．曲線與橫坐標(biāo)的交點處，凈光合速率為0，說明光照強度太低，桂花不進(jìn)行光合作