高考生物一轮复习第11讲提升课影响光合作用的因素分析及题型突破教案新人教版.docx
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高考生物一轮复习第11讲提升课影响光合作用的因素分析及题型突破教案新人教版
第11讲 提升课——影响光合作用的因素分析及题型突破
影响光合作用速率的环境因素（Ⅱ）
影响光合作用的因素
1．单因子
因素
原理
图像
应用
光照强度
影响光反应阶段，制约ATP及[H]的产生，进而制约暗反应
温室大棚内适当提高光照强度可以提高光合速率
二氧化碳浓度
影响暗反应阶段，制约C3的生成
①大田中增加空气流动，以增加CO2浓度，如“正其行，通其风”；
②温室中可增施有机肥，以增大CO2浓度
温度
通过影响酶活性进而影响光合作用（主要制约暗反应）
①大田中适时播种；
②温室中，增加昼夜温差，保证植物有机物的积累
必需矿质元素
通过构成与光合作用相关的化合物对光合作用产生直接或间接影响，如K＋可影响光合产物的运输和积累
①合理施肥，提高光合作用速率；
②施用的有机肥，被微生物分解后既可补充CO2又可提供各种矿质元素
2．多因子
图像
含义
P点前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因子
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，也可同时适当补充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浓度以提高光合作用速率
命题1 考查光照强度的影响
1．（2016·高考全国卷乙，30）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。
培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。
回答下列问题：
（1）据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是______________。
（2）b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高__________________（填“CO2浓度”或“O2浓度”）。
（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。
根据这一结果能够得到的初步结论是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）当光照强度低于a时，甲组植物的光合作用强度随光照强度的增大而增大，因此影响甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。
（2）b光照强度下，甲组植物的光合作用强度不再随光照强度的增大而增大，说明此时限制光合作用的因素不是光照强度，应是CO2浓度或温度，因此要提高甲组的光合作用强度，可以考虑的措施是适当提高CO2浓度。
（3）由题图可知，经处理后乙组的最大光合速率明显低于甲组，若是由遗传物质改变造成的，则可遗传给子代，即子代在甲组条件下光合速率低于甲组，若是由低光照引起的，遗传物质不变，则子代在甲组条件下光合速率应与甲组相同。
当把乙组植株产生的种子种植在与甲组相同的条件下时，其光合作用曲线与甲组的相同，说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的。
答案：
（1）光照强度
（2）CO2浓度 （3）乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的
外界因素对光合作用影响的实质
影响因素
产生的影响
影响过程
光照强度
影响水的光解产生[H]，影响ATP的形成
主要是光反应阶段
CO2浓度
影响C3的合成
主要是暗反应阶段
温度
影响光合作用酶的活性
命题2 考查CO2的影响
2．（2017·西安八校联考）如图所示，在最适温度和光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中CO2浓度的变化情况，下列说法错误的是（ ）
A．植物乙比植物甲对CO2浓度变化更敏感
B．当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙合成有机物的量相等
C．d点甲植物细胞内的C3含量比b点高
D．适当降低光照强度，b点将向右移动
解析：
选B。
环境中CO2浓度升高到一定程度后，植物乙CO2的吸收量降低幅度大，植物甲CO2的吸收量保持不变，因此植物乙对CO2浓度变化更敏感；当CO2吸收量为c时，植物甲与植物乙的净光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此植物甲合成有机物的量比植物乙多；CO2浓度由b点增加到d点时，甲植物细胞内C3的合成量增加而消耗量不变，因此细胞内C3的含量增加；图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的，因此光照强度减弱，CO2的吸收量降低，b点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光照强度后，在较高浓度的CO2条件下才能使CO2吸收量与CO2释放量相等，因此b点将右移。
命题3 考查温度的影响
3．（2015·高考海南卷，9）植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度（叶温）变化的趋势如图所示。
下列叙述错误的是（ ）
A．植物甲和乙光合作用所需的能量都来自于太阳能
B．叶温在36～50℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高
C．叶温为25℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的
D．叶温为35℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0
解析：
选D。
植物进行光合作用所需能量均来自于太阳能，A正确；叶温在36～50℃时，植物甲的曲线在植物乙曲线上方，所以植物甲的净光合速率比植物乙的高，B正确；叶温为25℃时，植物甲和乙的曲线没有相交，即二者的净光合速率不同，C正确；叶温为35℃时，甲、乙两种植物的净光合速率相同且大于零，所以这两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均大于0，D错误。
命题4 考查水分的影响
4．（2017·漳州模拟）某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。
实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如图所示。
下列相关分析不正确的是（ ）
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4天，光合速率下降可能是由叶片内二氧化碳浓度下降引起的
解析：
选C。
图甲中可以看出，随干旱时间延长，实验组叶片光合速率呈下降趋势；比较图甲和乙的实验组，图甲中光合速率在第2天就开始下降，而图乙中叶绿素含量在第4天才开始下降，因此叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降；图乙中，实验组2～4天中叶片叶绿素含量并没有下降；2～4天中实验组的光合作用速率下降很
有可能是由于干旱，气孔关闭，导致叶片中CO2浓度下降而引起的。
考查多因素对光合速率影响
5．如图曲线Ⅰ表示黄豆在适宜温度、CO2浓度为0．03%的环境中光合作用速率与光照强度的关系。
在y点时改变某条件，结果发生了如曲线Ⅱ的变化。
下列分析合理的是（ ）
A．与y点相比较，x点时叶绿体中C3含量低
B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点光合作用的因素可能是CO2浓度
解析：
选D。
在相同CO2浓度条件下，光照强度越强，产生的[H]和ATP越多，消耗的C3越多，因此，与y点相比，x点时叶绿体中C3含量高。
曲线Ⅰ表示在适宜温度条件下的实验结果，若再升高温度，光合作用速率反而降低。
x点时光合作用速率低的原因主要是光照强度较低，而不是叶绿素的含量低。
z点以后再增强光照强度，光合作用速率不再增加，证明限制因素不是光照强度，由于CO2浓度仅为0．03%，制约z点的因素有可能是CO2浓度。
光合作用与细胞呼吸的关系
1．光合作用与有氧呼吸过程中[H]和ATP的来源、去路的比较
比较项目
来源
去路
[H]
光合作用
光反应中水的光解
作为暗反应阶段的还原剂，用于还原C3
有氧呼吸
第一阶段、第二阶段产生
用于第三阶段还原氧气产生水，同时释放大量能量
ATP
光合
作用
在光反应阶段合成，其合成所需能量来自色素吸收、转化的太阳能
用于暗反应阶段C3还原，其中活跃的化学能以稳定的化学能形式储存在有机物中
有氧
呼吸
第一、二、三阶段均产生，其中第三阶段产生最多，其合成所需能量来自有机物的分解
水解释放的能量直接用于除暗反应以外的各项生命活动
2．光合速率与呼吸速率的关系
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用，测得的数据为呼吸速率（A点）。
（2）绿色组织在有光条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。
（3）总（真正）光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
（4）各点（段）光合作用和呼吸作用分析
A点
AB段
B点
B点后
）
1．（2017·湖北襄阳四校高三联考）如图表示植物叶肉细胞中光合作用和呼吸作用的过程简图，其中a、b、c、d表示生理过程，甲、乙表示场所，下列有关叙述正确的是（ ）
A．a过程产生的[H]可以用于CO2的固定
B．用H
O处理该植物一段时间后，a、b、c、d过程的产物都会出现18O
C．c过程只在细胞质基质中完成
D．该植物用于叶肉细胞中载体蛋白合成的能量可来自于a、c、d
答案：
B
2．如图表示某种植物的叶肉细胞中的A、B两种细胞器，及在这两种细胞器中所进行的生理活动之间的关系。
下列说法正确的是（ ）
A．A细胞器内生理活动的强度小于B细胞器内生理活动的强度
B．A、B两种细胞器都能产生ATP，产生的ATP都从细胞器中运出
C．图示叶肉细胞中有有机物的积累，细胞能够正常生长
D．改变光照强度一定会改变A细胞器中生理活动的强度
解析：
选C。
从题图来看，A是叶绿体，B是线粒体，B中产生的二氧化碳不能满足A中光合作用的需要，说明光合作用强度大于呼吸作用强度；A、B两种细胞器都能产生ATP，线粒体中产生的ATP可运出线粒体，参与需能的生命活动，叶绿体中产生的ATP并不运出叶绿体，而是在叶绿体内部参与暗反应；由于光合作用强度大于呼吸作用强度，因此图示叶肉细胞中有有机物的积累，细胞能够正常生长；改变光照强度不一定会改变光合作用强度。
光合作用与细胞呼吸的相关计算
1．表格分析
项目
表示方法
净光合速率
CO2吸收量、O2释放量、
C6H12O6积累量
真正光合速率
CO2固定量、O2产生量、
C6H12O6制造量
呼吸速率（遮光
条件下测得）
CO2释放量、O2吸收量、
C6H12O6消耗量
2．相关计算
植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在如下关系：
（1）光合作用实际产氧量（叶绿体产氧量）＝实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量。
（2）光合作用实际CO2消耗量（叶绿体消耗CO2量）＝实测植物CO2消耗量＋细胞呼吸CO2释放量。
（3）光合作用葡萄糖净生产量（葡萄糖积累量）＝光合作用实际葡萄糖生产量（叶绿体产生或合成的葡萄糖量）－细胞呼吸葡萄糖消耗量。
1．（曲线类）（2017·河南六市联考）将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究其在10℃、20℃的温度条件下，分别置于5klx、10klx光照和黑暗条件下的光合作用强度和呼吸作用强度，结果如图。
据图所作的推测中，正确的是（ ）
A．该叶片在20℃、10klx的光照下，每小时光合作用固定的CO2量约是8．25mg
B．该叶片在5klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少
C．该叶片在10℃、5klx的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是3mg
D．通过实验可知，叶片的净光合速率与温度和光照强度均成正比
解析：
选A。
叶片在20℃、10klx时，每小时光合作用固定的CO2量是（10＋2）/2×（44/32）＝8．25mg；在5klx光照强度下，10℃时积累的有机物比20℃时的多；在10℃、5klx的光照强度下每小时光合作用所产生的O2量是（6＋1）/2＝3．5mg；净光合速率与植物细胞的呼吸速率和真正光合速率有关，仅就图中曲线而言，不能得出净光合速率与温度和光照强度的关系。
2．（表格类）在一定浓度的CO2和适当的温度条件下，测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率，结果如表，以下有关说法错误的是（ ）
光合速率与呼吸速率相等时的光照强度（klx）
光饱和时的光照强度（klx）
光饱和时的CO2吸收速率（mg/100cm2叶·小时）
黑暗条件下CO2释放速率（mg/100cm2叶·小时）
A植物
1
3
11
5．5
B植物
3
9
30
15
A．与B植物相比，A植物是在弱光照条件下生长的植物
B．当光照强度超过9klx时，B植物光合速率不再增加，造成这种现象的原因可能是暗反应跟不上光反应
C．当光照强度为9klx时，B植物的总光合速率是45mgCO2/100cm2叶·小时
D．当光照强度为3klx时，A植物与B植物固定CO2速率的差值为4mgCO2/100cm2叶·小时
解析：
选D。
由表可知，光合速率与呼吸速率相等时的光照强度是植物的光补偿点，A植物的光补偿点低，则A植物属于弱光条件下生长的植物。
B植物光饱和时的光照强度是9klx，此时光反应产生的[H]和ATP不会限制暗反应，则光照强度超过9klx时，B植物光合速率不再增加的原因是暗反应跟不上光反应。
光饱和时CO2吸收速率表示净光合速率，黑暗条件下CO2释放速率表示呼吸速率，总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，因此，当光照强度为9klx时，B植物的总光合速率＝30＋15＝45（mgCO2/100cm2叶·小时）。
当光照强度为3klx时，对B植物来说，此光照强度是光补偿点，因此总光合速率＝呼吸速率＝15mgCO2/100cm2叶·小时，对A植物来说，此光照强度是光饱和点，因此总光合速率＝11＋5．5＝16．5（mgCO2/100cm2叶·小时），因此差值为1．5mgCO2/100cm2叶·小时。
3．（柱形图类）某实验小组研究温度对水绵光合作用的影响，实验结果如图所示，据图分析下列有关说法正确的是（ ）
A．据图可知，水绵细胞呼吸作用的最适温度为35℃
B．图中水绵细胞积累有机物速率最大时的温度是25℃
C．每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度是25℃
D．在5℃时，水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的2倍
解析：
选B。
图中纵坐标表示光照下吸收CO2的量（即净光合速率）或黑暗中释放CO2的量（即呼吸速率）。
由于没有对高于35℃条件下水绵细胞的呼吸作用进行研究，因此，不能说明水绵细胞呼吸作用的最适温度为35℃。
水绵细胞积累有机物的速率是指净光合速率，从图中可以看出，在25℃时水绵细胞在光照下吸收CO2的量最高，即积累有机物的速率最大。
每天光照10小时，最有利于水绵生长的温度应是20℃，因为在20℃时，每天光照10小时，一昼夜水绵积累的有机物最多，为11．5mg（3．25×10－1．5×14＝11．5）（用CO2吸收量表示）。
在5℃时，水绵细胞产生氧气的速率是1．5（用CO2吸收量表示），消耗氧气的速率是0．5（用CO2释放量表示），可知水绵细胞产生氧气的速率是消耗氧气的速率的3倍。
光合作用、细胞呼吸曲线中“补偿点”及“饱和点”的移动
CO2（或光）补偿点和饱和点的移动方向（如图）：
一般有左移、右移之分，其中CO2（或光）补偿点B是曲线与横轴的交点，CO2（或光）饱和点C则是最大光合速率对应的CO2浓度（或光照强度），位于横轴上。
（1）呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2（或光）补偿点B应右移，反之左移。
（2）呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2（或光）补偿点B应右移，反之左移。
（3）阴生植物与阳生植物相比，CO2（或光）补偿点和饱和点都应向左移动。
1．（经典题）已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃，如图表示30℃时光合作用与光照强度的关系。
若温度降到25℃（原光照强度和二氧化碳浓度不变），理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是（ ）
A．下移、右移、上移 B．下移、左移、下移
C．上移、左移、上移D．上移、右移、上移
解析：
选C。
图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用强度。
由题干“光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃”可知当温度从30℃降到25℃时，细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用强度增强，所以光饱和点（d点）时吸收的CO2增多，d点上移。
b点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，在25℃时细胞呼吸作用强度降低，光合作用强度增强，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其仍然与细胞呼吸强度相等，需降低光照强度即b点左移。
2．（2017·正定中学月考）如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度（其他条件均为最适）对小球藻产生氧气的影响。
装置A的曲线如图乙。
据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A．P点处产生的ATP可用于暗反应
B．适当降低温度，P点将下移
C．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
D．降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置A的曲线，R点应右移
解析：
选C。
P点时细胞只进行呼吸作用产生ATP，该ATP不能用于光合作用暗反应过程；适当降低温度，呼吸
酶的活性随之降低，P点将上移；由于缺镁，B试管中小球藻细胞内叶绿素含量较低，所以光合作用强度等于呼吸作用强度的Q点将右移；降低CO2浓度，R点将向左下方移动。
光补偿点若用图形表示，可归纳为如下几种：
四幅图中所有的A点及图乙中的B点均表示光补偿点，因此在识别时一定要认真分析。
密闭容器及自然环境中植物光合作用曲线的分析
（1）图1中各点含义及形成原因分析
①a点：
凌晨2～4时，温度降低，呼吸作用减弱，CO2释放减少。
②b点：
有微弱光照，植物开始进行光合作用。
③bc段：
光合作用小于呼吸作用。
④c点：
上午7时左右，光合作用等于呼吸作用。
⑤ce段：
光合作用大于呼吸作用。
⑥d点：
温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象。
⑦e点：
下午6时左右，光合作用等于呼吸作用。
⑧ef段：
光合作用小于呼吸作用。
⑨fg段：
没有光照，停止光合作用，只进行呼吸作用。
（2）图2中各点含义及形成原因分析
①AB段：
无光照，植物只进行呼吸作用。
②BC段：
温度降低，呼吸作用减弱。
③CD段：
4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用<呼吸作用。
④D点：
随光照增强，光合作用＝呼吸作用。
⑤DH段：
光照继续增强，光合作用>呼吸作用。
其中FG段表示“午休”现象。
⑥H点：
随光照减弱，光合作用下降，光合作用＝呼吸作用。
⑦HI段：
光照继续减弱，光合作用<呼吸作用，直至光合作用完全停止。
以净光合速率的大小来判断植物能否正常生长
（自然状态下以一天24小时为单位）
（1）净光合速率大于0时，植物因积累有机物而正常生长。
（2）净光合速率等于0时，植物因无有机物积累不能生长。
（3）净光合速率小于0时，植物因有机物量减少而不能生长，且长时间处于此种状态下植物将死亡。
1．如图表示夏季晴天某植物放在密闭的玻璃罩内一昼夜CO2浓度的变化曲线（实线），据图判断正确的是（ ）
A．H点时植物产生ATP的场所只有细胞质基质和线粒体
B．光合作用是从D点开始的，因为D点后CO2浓度开始下降
C．处于实线与虚线交叉点时的光合作用强度等于呼吸作用强度
D．经历一天的植物体内的有机物有积累，容器内O2含量增加
解析：
选D。
由题图分析可知，H点是CO2浓度变化曲线的拐点，光合作用强度等于呼吸作用强度，此时植物体内产生ATP的场所应是细胞质基质、线粒体和叶绿体，A错误；D点时光合作用强度也等于呼吸作用强度，光合作用在D点前已开始，B错误；图中H、D点代表光合作用强度等于呼吸作用强度，实线与虚线的交叉点代表此时CO2浓度与起始点相同，植物体内的有机物积累量为0，C错误；与初始相比，24时CO2浓度下降，说明一天中有机物有积累，容器内O2含量增加，D正确。
2．如图甲是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。
分析曲线并回答下列问题：
（1）由图甲可看出大约中午12时时，光合作用强度明显减弱（C点），其主要原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）由B点到C点的过程中，短时间内C3和C5的变化分别是
________________________________________________________________________。
（3）测得该植物的一些实验数据如下：
30℃
15℃黑暗5h
一定光照15h
黑暗下5h
吸收CO2660mg
释放CO2220mg
释放CO2110mg
若该植物处于白天均温30℃，晚上均温15℃，有效日照12h的环境下，该植物一昼夜积累的葡萄糖为________mg。
（4）将该植物置于一密闭的容器内一昼夜，此过程中容器内O2的相对含量变化如图乙所示。
据图回答下列问题：
①图乙中植株光合作用释放的O2量和呼吸作用消耗的O2量相等的点是________；
②该植株经过一昼夜后，能否积累有机物？
________，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）夏季中午温度高，植物蒸腾作用比其他时间强，导致部分气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用强度减弱。
（2）由
（1）知，B点到C点光合作用强度减弱的根本原因是植物吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段CO2固定减少，C3生成量减少，而C5消耗量减少，由此得出在光合作用的动态变化中，C3减少、C5增加。
（3）CO2吸收量代表的是光合作用的净光合量，注意题目中白天和晚上对应的温度，结合题意计算CO2的吸收量为（660/15）×12－（110/5）×12＝264（mg），一昼夜积累的葡萄糖的量为（264×180）/（6×44）＝180（mg）。
（4）①分析曲线可知，AB段（不含B点）和CD段（不含C点），密闭容器内O2含量呈下降趋势，说明光合作用强度小于细胞呼吸强度；BC段（不含B、C点），密闭容器内O2含量呈上升趋势，说明光合作用强度大于细胞呼吸作用强度；B、C点
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