届高考生物一轮复习 第三单元 细胞的能量供应和利用 第11讲 影响光合作用的因素学案.docx
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届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和利用第11讲影响光合作用的因素学案
第11讲 影响光合作用的因素
影响光合作用的因素
1．光照强度
（1）原理：
光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。
光照强度增加，光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
（2）曲线分析
①A点：
光照强度为0，此时只进行细胞呼吸。
②AB段：
随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少。
③B点：
为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。
④BC段：
表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到C点后不再增强了。
⑤C点：
为光饱和点，限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、酶的数量和最大活性，外部因素是CO2浓度等除光照强度之外的环境因素。
（3）应用：
①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产；②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO2浓度
（1）原理：
CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。
（2）曲线分析
图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
B点和B′点都表示CO2饱和点。
（3）应用：
在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
3．温度
（1）原理：
温度通过影响酶的活性影响光合作用。
（2）曲线分析
AB段
在B点之前，随着温度升高，光合速率增大
B点
酶的最适温度，光合速率最大
BC段
随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50℃左右光合速率几乎为零
（3）应用：
温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水分
（1）原理：
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。
（2）曲线分析
图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。
图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了CO2的供应。
5．光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用
（1）常见曲线
（2）曲线分析
P点：
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：
横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为坐标图中所标示出的其他因子。
（3）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，也可同时适当增加CO2浓度，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浓度以提高光合速率。
考向1 影响光合作用的因素
1．（考查光照强度的影响）（2017·高考天津卷）某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。
如图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。
叙述错误的是（ ）
A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型
B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型
C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
解析：
选D。
光照强度低于P时，突变型的光合作用强度（光反应和暗反应强度）低于野生型，A项正确；光照强度高于P时，突变型的光合作用强度（光反应和暗反应强度）高于野生型，B项正确；光照强度低于P时，限制突变型和野生型光合速率的主要环境因素为横坐标所表示的因素，即光照强度，C项正确；光照强度高于P时，突变型光合速率随光照强度的增大而增加，因此限制其光合速率的主要环境因素仍然为横坐标所表示的因素，即光照强度，D项错误。
2．（考查CO2浓度的影响）（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。
3．（考查水分的影响）如图为研究水分与光照强度对铁皮石斛可溶性糖含量的影响结果。
下列叙述不正确的是（ ）
A．本实验的自变量为光照强度和土壤含水量
B．光照强度通过影响光合作用来影响可溶性糖的含量
C．可溶性糖含量随土壤含水量的降低而升高
D．葡萄糖、果糖和麦芽糖在斐林试剂的作用下均可产生砖红色沉淀
解析：
选C。
由图可知，本实验的自变量为土壤含水量和光照强度，A正确；光照强度为影响光合作用的因素，可溶性糖为光合作用的产物，因此光照强度可通过影响光合作用来影响可溶性糖的含量，B正确；由图可知，在三个光照强度下，随着土壤含水量的降低，可溶性糖含量均升高，但图中仅有土壤含水量为100%、70%、40%时的实验结果，当土壤含水量小于40%时，可溶性糖的含量未知，因此不能得出可溶性糖含量随土壤含水量的降低而升高，C错误；葡萄糖、果糖和麦芽糖均为还原糖，在斐林试剂的作用下均可产生砖红色沉淀，D正确。
4．（考查多因素的影响）（高考新课标全国卷Ⅱ）某植物净光合速率的变化趋势如图所示。
据图回答下列问题：
（1）当CO2浓度为a时，高光强下该植物的净光合速率为________。
CO2浓度在a～b之间时，曲线________表示了净光合速率随CO2浓度的增高而增高。
（2）CO2浓度大于c时，曲线B和C所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是________。
（3）当环境中CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，该植物呼吸作用产生的CO2量________（填“大于”“等于”或“小于”）光合作用吸收的CO2量。
（4）据图可推测，在温室中，若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑________这一因素的影响，并采取相应措施。
解析：
（1）根据曲线图可知，当CO2浓度为a时，高光强下（曲线A）该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当CO2浓度在a～b之间时，曲线A、B和C的净光合速率都随着CO2浓度的增高而增高。
（2）由题图可知，影响净光合速率的因素为CO2浓度和光强。
当CO2浓度大于c时，由于受光强的限制，光反应产生的[H]和ATP不足，暗反应受到限制，曲线B和C的净光合速率不再增加。
（3）当环境中的CO2浓度小于a时，在图示的3种光强下，植物的净光合速率小于0，说明该植物此时呼吸作用产生的CO2量大于光合作用吸收的CO2的量。
（4）据图可推测，光强和CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。
答案：
（1）0 A、B和C
（2）光强 （3）大于 （4）光强
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
考向2 光补偿点和光饱和点的移动
5．（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。
光补偿点与光饱和点的移动规律
规律
考向3 联系实际考查光合速率影响因素及增产措施
6．（2018·潍坊模拟）在春末晴朗的白天，某蔬菜基地测定了某大棚蔬菜在不同条件下的净光合作用强度（实际光合作用强度与细胞呼吸强度之差），结果见下图（假设塑料大棚外环境条件相同，植株大小一致、生长正常，栽培管理条件相同）。
请回答下列问题：
（1）在曲线a中，C点与B点相比，植株叶绿体内速率减慢的过程是________（填“光反应”或“暗反应”），C3与C5中相对含量较高的是________；A～E点时，植物积累的有机物最多的时候是________。
（2）曲线c的峰值低于曲线a，其主要影响因素是__________________，人工改善该条件的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
曲线c高于曲线b，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的__________________________用于C3还原。
（3）若棚内土壤中缺氮，植株光合作用会受到明显影响，原因是氮元素是光合作用中______________________等重要化合物的组成成分。
（4）6～9时和16～18时，曲线b高于曲线a的主要原因是此时段棚内________较高。
解析：
（1）在曲线a中，C点由于温度过高，部分气孔关闭，CO2供应不足，因此C点与B点相比，植株叶绿体内速率减慢的过程是暗反应，C点C3含量较低，C5含量较高；由于E点之前都在进行光合作用，且光合速率大于呼吸速率，所以E点植物积累的有机物最多。
（2）曲线c白天盖膜，并且补充光照，说明曲线c中光照强度和a是差不多的，其峰值低于曲线a，主要影响因素是密闭环境中CO2的消耗导致棚内CO2不足，人工改善的措施有施农家肥，使用CO2发生器，燃烧煤炭、天然气，使用干冰等；曲线c高于曲线b，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的ATP、NADPH（[H]）用于C3还原。
（3）棚内土壤中缺氮，植株光合作用会受到明显影响，原因是氮元素是光合作用中叶绿素、酶、ATP、NADPH等重要化合物的组成成分。
（4）6～9时和16～18时，外界光照强度较弱，曲线b高于曲线a的主要原因是此时段棚内温度较高。
答案：
（1）暗反应 C5 E
（2）空气中CO2含量 施农家肥，使用CO2发生器，燃烧煤炭、天然气，使用干冰等（答一项即可） ATP、NADPH（[H]）
（3）叶绿素、酶、ATP、NADPH（答一项即可）
（4）温度
探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理
（1）在光照下，绿色植物通过光合作用产生O2。
（2）若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的O2充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。
（3）光照强度不同，则光反应产生O2的速率不同，叶片上浮的时间也不同。
2．实验步骤及操作
实验步骤
主要操作
（1）制备小圆形叶片
将绿色菠菜叶片用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30片
（2）排出细胞间隙中的气体
将小圆形叶片和适量清水置于注射器中，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出，重复几次
（3）分装小圆形叶片
将小圆形叶片各10片，分别放入暗处盛有20mL富含CO2的清水的3个小烧杯中。
这时的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底
（4）控制自变量（光照强度）
把三个烧杯分别放在距离台灯位置10cm、
20cm、30cm（对应编号为1、2、3）的三个位置上，打开台灯
（1）选择的叶片厚薄、颜色、鲜嫩程度要尽可能一致。
（2）打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
（3）烧杯放置时前一个烧杯不能给后一个烧杯造成光照阻挡。
1．取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为1cm的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度NaHCO3溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下，如图甲。
测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间如图乙。
下列分析不正确的是（ ）
A．a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大
B．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱
C．c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小
D．a～d段如果增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间
解析：
选D。
a～b段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大，A正确；c～d段随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减弱，因此叶绿体基质中C3的生成速率逐渐减弱，单个叶圆片有机物的积累速率也在逐渐减小，B、C正确；题中装置置于光温恒定且适宜的条件下，如果增加光照强度或温度，都会使光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D错误。
2．（2018·武汉模拟）如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是（ ）
A．该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响
B．加入NaHCO3溶液是为了吸收细胞呼吸释放的CO2
C．拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度
D．若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸强度
解析：
选B。
分析图示装置可知，自变量是不同的单色光，因变量为盛气装置中O2的多少，因而该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响，A项正确；加入NaHCO3溶液是为了给金鱼藻进行光合作用提供原料CO2，B项错误；拆去滤光片，给予自然光照，光合作用较任一单色光照的光合作用都强，因而单位时间内氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度，C项正确；若将此装置放在黑暗处，金鱼藻只进行细胞呼吸，不进行光合作用，因而可通过测定盛气装置中O2的减少量，测定金鱼藻的细胞呼吸强度，D项正确。
[清一清]
易错点1 误认为温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高
[点拨] 白天适当提高温度或增加CO2浓度，可有利于提高光合产量，夜晚不进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量，从而提高作物产量。
然而，昼夜温差并非越大越好，因为夜晚温度过低时，呼吸酶活性过小，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程，从而制约次日的光合作用，这对作物生长显然不利。
易错点2 混淆不同图形中的光补偿点
[点拨]
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。
易错点3 误认为光照下密闭容器中CO2浓度不变时，叶肉植物的光合速率＝呼吸速率
[点拨] 一株放在密闭容器中的植物，当给以光照，此容器内二氧化碳浓度不变时，不要认为此时叶肉细胞二氧化碳的吸收量等于释放量，事实上是整个植株二氧化碳的吸收量与释放量相等。
因为植株还有非绿色组织，该部分只能进行呼吸作用产生二氧化碳，而对于叶肉细胞来说，二氧化碳的吸收量大于释放量，即“叶肉细胞”的光合速率抵消“所有细胞”呼吸速率时密闭容器中CO2不变（既不增加也不减少）。
[判一判]
（1）光合作用中温度主要影响暗反应阶段（ ）
（2）光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高（ ）
（3）农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间（ ）
（4）栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有利于增大光合作用面积（ ）
（5）温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收（ ）
（6）细胞中不能合成ATP的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构（ ）
（7）H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在叶绿体基质中（ ）
（8）夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高（2015·海南，7B）（ ）
（9）番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是光反应强度升高，暗反应强度降低（ ）
（10）在其他条件适宜情况下，植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5含量都迅速增加（ ）
（11）为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验（ ）
答案：
（1）√
（2）√ （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）× （8）× （9）× （10）× （11）√
[学生用书P61]
（2016·高考全国卷Ⅰ）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
（2016·高考全国卷Ⅲ）为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同。
于中午12：
30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：
对照组
实验组一
实验组二
实验组三
实验组四
实验
处理
温度/℃
36
36
36
31
25
相对湿度/%
17
27
52
52
52
实验
结果
光合速率/mgCO2·
dm－2·h－1
11.1
15.1
22.1
23.7
20.7
回答下列问题：
（1）根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是________，其依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
并可推测，________（填“增加”或“降低”）麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
（2）在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是________________________________________________________________________
________________________。
（3）小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程________（填“需要”或“不需要”）载体蛋白，________（填“需要”或“不需要”）消耗ATP。
解析：
（1）由表可知，对照组、实验组一和实验组二的温度条件相同，相对湿度不同，且随着相对湿度增大，光合速率明显增加；而实验组二、三、四的相对湿度相同，温度依次降低，但光合速率变化不明显，故中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是相对湿度。
增加麦田环境的相对湿度可提高光合速率，推测其能降低小麦光合作用“午休”的程度。
（2）实验组二、三、四在相对湿度相同的情况下，环境温度为31℃时光合速率最大，说明环境温度为25℃时没有达到光合作用的最适温度，依据温度对酶活性的影响规律可知适当提高实验组四的环境温度能提高小麦的光合速率。
（3）二氧化碳进入叶肉细胞的方式是自由扩散，不需要载体蛋白和能量。
答案：
（1）湿度（或答相对湿度） 在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大 增加
（2）四 该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度
（3）不需要 不需要
（2016·高考全国卷Ⅱ）BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。
某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：
用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。
其中6
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