版高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第10讲光与光合作用2课时学案苏教版.docx
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版高考生物一轮复习第3单元细胞的能量供应和利用第10讲光与光合作用2课时学案苏教版
第2课时 光合作用的影响因素及与呼吸作用的关系
考点一 影响光合作用的因素及应用
1.单因子对光合作用速率的影响
（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。
光照强度增强,光反应速率加快,产生的[H]和ATP增多,使暗反应中C3还原过程加快,从而使光合作用产物增加。
②曲线分析
图3-10-11
A点:
光照强度为0,此时只进行细胞呼吸,CO2释放量表示此时的细胞呼吸强度,该强度不随光照强度的改变而改变;
AB段:
光照强度加强,光合速率逐渐加强,但细胞呼吸强度大于光合作用强度;
B点:
光补偿点（光合强度等于呼吸强度时的光照强度）,细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用;
BC段:
随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强,光合作用强度大于细胞呼吸强度;
C点:
光饱和点（光合强度达到最大时的最低光照强度）,继续增加光照强度,光合作用强度不再增加。
③应用:
阴生植物（适合在弱光下生长的植物）的B点前移,C点较低,如图3-10-11中虚线所示。
间作套种时农作物的种类搭配,林带树种的配置等。
（2）CO2浓度
①原理:
影响暗反应阶段,制约C3的形成。
②曲线分析
图3-10-12
图甲中A点:
光合速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度,即CO2补偿点;
图乙中A'点:
进行光合作用所需CO2的最低浓度;
B和B'点:
CO2饱和点（光合作用强度达到最大时的最低CO2浓度）,继续增加CO2的浓度,光合速率不再增大;
AB段和A'B'段:
在一定范围内,光合速率随CO2浓度的增加而增大。
③应用
a.合理密植,保持作物间良好的通风状态;
b.使用农家肥,或采取其他措施增大CO2浓度。
（3）温度
①原理:
通过影响酶的活性来影响光合作用。
②曲线分析
图3-10-13
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:
冬天适当提高温室温度,夏天适当降低温室温度。
2.多因子对光合作用速率的影响
（1）常见曲线
图3-10-14
（2）曲线分析
P点:
限制光合作用速率的因素为横坐标所表示的因子,随其因子强度的不断加强,光合作用速率不断提高。
Q点:
横坐标所表示的因子不再是影响光合作用速率的因素,要提高光合作用速率,可适当提高图示中的其他因子。
（3）应用:
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度的同时也可适当提高CO2浓度以提高光合作用速率。
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。
角度1 考查影响光合作用的环境因素
1.[2017·北京卷]某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图3-10-15所示。
据此,对该植物生理特性理解错误的是（ ）
图3-10-15
A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B.净光合作用的最适温度约为25℃
C.在0~25℃范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D.适合该植物生长的温度范围是10~50℃
2.将某绿藻细胞悬浮液放入密闭容器中,保持适宜的pH和温度,改变其他条件,测定细胞悬浮液中溶解氧的浓度,结果如图3-10-16所示。
下列有关绿藻细胞代谢的说法正确的是（ ）
图3-10-16
A.前5分钟只进行呼吸作用
B.第4分钟只发生光能转化为化学能
C.第7分钟C5的含量瞬间增加
D.9~12分钟光合作用速率等于呼吸作用速率
角度2 考查环境条件改变与补偿点、饱和点移动的关系
3.[2015·重庆卷]将如图3-10-17所示细胞置于密闭容器中培养。
在不同光照强度下,细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。
下列叙述错误的是（ ）
适宜条件下悬浮培养的水稻叶肉细胞示意图
图3-10-17
A.黑暗条件下,①增大、④减小
B.光强低于光补偿点时,①③增大
C.光强等于光补偿点时,②③保持不变
D.光强等于光饱和点时,②减小、④增大
4.[2017·山东师大附中一模]如图3-10-18为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图,下列叙述中不正确的是（ ）
图3-10-18
A.a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
B.当植物缺镁时,b点将向左移动
C.大气中CO2浓度可影响c点的位置
D.已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25℃和30℃,如图表示该植物处于25℃环境中,若将温度提高到30℃时,则a点上移,b点右移,d点上移
技法提炼 光合作用曲线中补偿点和饱和点移动规律
（1）补偿点的移动
①呼吸速率增加,其他条件不变时,光（或CO2）补偿点应右移,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,光（或CO2）补偿点应右移,反之左移。
（2）饱和点的移动
相关条件的改变（如增大光照强度或增大CO2浓度）使光合速率增大时,饱和点应右移,反之左移。
角度3 自然环境及密闭容器中植物光合作用曲线及分析
5.某生物研究小组对栽培在密闭玻璃温室中的植物进行研究,用红外线测量仪测出室内CO2浓度变化,并绘制出与时间关系的曲线（如图3-10-19所示）。
根据曲线所得到的结论是（ ）
图3-10-19
A.光合速率等于呼吸速率的点是b点和c点
B.d点植物体内有机物含量比a点多
C.光合速率最大的是b点,最小的是c点
D.呼吸速率最高的是b点,最低的是c点
6.[2017·四川绵阳中学模拟]将两棵生长状况基本相同的同种植物,分别置于透明的玻璃罩内,如图3-10-20中甲、乙所示;在相同自然条件下,测得一昼夜中植物氧气释放速率分别如图丙、丁中曲线所示。
回答下列问题:
（1）ab段和cd段,引起曲线下降的主要环境因素分别是 和 。
（2）一昼夜中,装置甲、乙中植物积累的有机物较多的是 （填“甲”或“乙”）。
图3-10-20
（3）e点（12时左右）时光合作用强度明显减弱的主要原因是 。
（4）装置甲的植物叶绿体中,在14点时C5含量比10点时 （填“高”或“低”）。
技法提炼
（1）自然环境中一昼夜植物光合作用曲线
图3-10-21
①开始进行光合作用的点:
b。
②光合作用与呼吸作用相等的点:
c、e。
③开始积累有机物的点:
c。
④有机物积累量最大的点:
e。
（2）密闭容器中一昼夜植物光合作用曲线
图3-10-22
①光合作用强度与呼吸作用强度相等的点:
D、H。
②该植物一昼夜表现为生长,其原因是I点CO2浓度低于A点CO2浓度。
考点二 光合作用与细胞呼吸的关系及综合应用
1.光合作用与细胞呼吸的过程图解
图3-10-23
2.物质转化关系
（1）元素转移途径
C:
CO2
C6H12O6
C3H4O3
CO2
O:
H2O
O2
H2O
H:
H2O
[H]
C6H12O6
[H]
H2O
（2）[H]的来源和去路比较
图3-10-24
3.能量转化关系
（1）能量形式的转变
图3-10-25
（2）ATP的来源与去路比较
图3-10-26
角度1 综合考查光合作用与细胞呼吸过程
1.如图3-10-27是绿色植物叶肉细胞的部分代谢过程图解,相关叙述正确的是（ ）
图3-10-27
A.过程①表示光合作用暗反应阶段,无光条件下能正常进行
B.过程②发生在细胞质基质中,所有活细胞都能进行
C.过程③表示有氧呼吸第二阶段,无氧条件下能正常进行
D.过程③产生的[H]、ATP、CO2都用于过程①
2.如图3-10-28表示菠菜叶肉细胞光合与呼吸过程中碳元素和氢元素的转移途径,其中①~⑥代表有关生理过程。
相关叙述不正确的是（ ）
图3-10-28
A.过程①②③不在生物膜上进行
B.参与过程②③⑤的酶种类相同
C.过程②③④⑤都有ATP产生
D.过程③产生的[H]不全都来自于丙酮酸
角度2 考查光合作用与细胞呼吸过程中的元素追踪
3.[2017·辽宁五校协作体期中]用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧原子的“来龙去脉”,下列错误的结论是（ ）
A.光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2O
B.光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的CO2
C.有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2
D.有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6
4.[2017·辽宁锦州质检]如图3-10-29表示光照较强时,水稻的叶肉细胞内物质转化过程。
图3-10-29
（1）①过程与 （填“a”“b”“c”或“d”）相同,③过程与 （填“a”“b”“c”或“d”）相同。
（2）用14C标记CO2,14C在植物体内转移的途径是14CO2→ →（14CH2O）→ →14CO2。
（3）a、b、c、d中消耗ATP的过程是 ,①②③④中合成ATP的过程是 。
（4）①过程产生的[H]的移动方向是 ,③过程产生的[H]的移动方向是 。
考点三 光合速率、呼吸速率及二者之间的关系
1.光合速率与呼吸速率的常用表示方法
总光合速率
O2产生速率
CO2固定（或
消耗）速率
有机物产生（或
制造、生成）速率
净光合速率
O2释放速率
CO2吸收速率
有机物积累速率
呼吸速率
黑暗中O2
吸收速率
黑暗中CO2
释放速率
有机物消
耗速率
（1）绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织只进行呼吸作用,测得的数值为呼吸速率（如图3-10-30中A点）。
（2）绿色组织在有光条件下,光合作用与呼吸作用同时进行,测得的数值为净光合速率。
（3）总光合速率=净光合速率+呼吸速率
2.光合作用和细胞呼吸综合曲线解读
图3-10-30
（1）A点:
只进行呼吸作用,不进行光合作用,净光合量小于0,如图甲所示。
（2）AB段:
真正光合速率小于呼吸速率,净光合量小于0,如图乙所示。
（3）B点:
真正光合速率等于呼吸速率,净光合量等于0,如图丙所示。
（4）B点以后:
真正光合速率大于呼吸速率,净光合量大于0,如图丁所示。
3.确认净光合速率与植物生长的关系
（1）当净光合速率>0时,植物因积累有机物而生长。
（2）当净光合速率=0时,植物不能生长。
（3）当净光合速率<0时,植物不能生长,长时间处于此状态,植物将死亡。
角度1 考查光合速率和呼吸速率的关系
1.[2017·山东师大附中一模]某校生物兴趣小组以玉米为实验材料,研究不同条件下细胞光合作用速率和呼吸速率的关系,并绘制了A、B、C、D四幅图。
其中图中m点不能表示光合作用速率与细胞呼吸速率相等的是（ ）
A B
C D
图3-10-31
2.在一定浓度的CO2和一定的温度条件下,测定A植物和B植物在不同光照条件下的光合速率,结果如下表。
以下有关说法正确的是（ ）
光合速率与
呼吸速率相
等时光照强
度（klx）
光饱和时
光照强度
（klx）
光饱和时CO2
吸收量[mg/
（100cm2叶·
h）]
黑暗条件下
CO2释放量
[mg/（100cm2
叶·h）]
A植物
1
3
11
5.5
B植物
3
9
30
15
A.由实验结果可以断定A是阴生植物,B是阳生植物
B.当光照强度超过9klx时,B植物光合速率的限制因素主要是H2O
C.当光照强度为9klx时,B植物固定CO2的速率是30mgCO2/（100cm2叶·h）
D.当光照强度为3klx时,A植物的真光合速率比B植物高
技法提炼 净光合速率和总光合速率的判定方法
（1）若为坐标曲线形式,当光照强度为0时,CO2吸收量为0,则为总（真正）光合速率,若是负值,则为净（表观）光合速率。
（2）若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值,则为净光合速率。
（3）有机物积累量或CO2的吸收量为净光合速率,有机物的制造量（合成量）或CO2的利用量（同化量）为总光合速率。
角度2 考查植物生长的条件
3.[2017·湖北荆州中学月考
（二）]如图3-10-32所示的两盆植物被完全密封,甲不透光,乙无色透明可透光。
光照两小时后,其结果可能是（ ）
图3-10-32
A.甲植物增重,装置内气体的量减少
B.乙植物增重,装置内气体的量减少
C.甲植物减轻,装置内气体的量不变
D.乙植物减轻,装置内气体的量不变
4.[2018·安徽江淮十校联考]将若干生长状况相同的某种植株平均分成6组,设置不同的温度,每组黑暗处理6h,然后给予适宜白光照射6h,在暗处理后和光照后分别截取同等面积的叶圆片,烘干称重,获得下表数据。
请根据表中数据分析,下列有关说法正确的是（ ）
温度（℃）
15
20
25
30
35
40
黑暗后叶圆片干重
（mg/dm2）
4.25
4.00
3.50
2.75
2.00
1.50
光照后叶圆片干重
（mg/dm2）
6.00
6.50
6.75
6.50
5.50
4.50
A.若每天交替光照、黑暗各12小时,则30℃时该植物积累的有机物最多
B.若昼夜不停地光照,则25℃为该植物生长的最适宜温度
C.若将实验中白光突然改为强度相同的红光,则短时间内,植株叶绿体中C3含量上升
D.该实验结果由于缺乏黑暗处理前的叶圆片的干重数据,故无法得出呼吸量的数据
历年真题明考向
1.[2017·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。
图3-10-33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
图3-10-33
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
2.[2016·四川卷]三倍体西瓜由于含糖量高且无籽,备受人们青睐。
图3-10-34是三倍体西瓜叶片净光合速率（Pn,以CO2吸收速率表示）与胞间CO2浓度（Ci）的日变化曲线,以下分析正确的是（ ）
图3-10-34
A.与11:
00时相比,13:
00时叶绿体中合成C3的速率相对较高
B.14:
00后叶片的Pn下降,导致植株积累有机物的量开始减少
C.17:
00后叶片的Ci快速上升,导致叶片暗反应速率远高于光反应速率
D.叶片的Pn先后两次下降,主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度
3.[2017·全国卷Ⅱ]图3-10-35是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
图3-10-35
据图回答下列问题:
（1）图中①②③④代表的物质依次是 、 、 、 ,[H]代表的物质主要是 。
（2）B代表一种反应过程,C代表细胞质基质,D代表线粒体,则ATP合成发生在A过程,还发生在 （填“B和C”“C和D”或“B和D”）。
（3）C中的丙酮酸可以转化成酒精,出现这种情况的原因是 。
4.[2017·全国卷Ⅰ]植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制,光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。
已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。
回答下列问题:
（1）将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中,适宜条件下照光培养。
培养后发现两种植物的光合速率都降低,原因是
。
甲种植物净光合速率为0时,乙种植物净光合速率 （填“大于0”“等于0”或“小于0”）。
（2）若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中,照光培养一段时间后,发现植物的有氧呼吸增加,原因是
。
完成课时作业（十）B
拓展微课 光合速率的测定方法及计算
难点一 测定光合速率的常用方法
1.利用液滴移动测定光合速率
（1）实验装置
图3-10-36
（2）测定原理
①在黑暗条件下,甲装置中的植物只进行细胞呼吸,由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2,所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率,可代表呼吸速率。
②在光照条件下,乙装置中的植物进行光合作用和细胞呼吸,由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定,所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率,可代表净光合速率。
③真光合速率=净光合速率+呼吸速率。
（3）测定方法
①将植物（甲装置）置于黑暗中一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算呼吸速率。
②将同一植物（乙装置）置于光下一定时间,记录红色液滴移动的距离,计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真光合速率。
（4）物理误差的校正:
为防止气压、温度等物理因素引起误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
【典题示导】
1.为探究CO2浓度和光照强度对植物光合作用的影响,某兴趣小组设计了如图3-10-37所示的实验装置若干组,利用CO2缓冲液维持密闭小室内CO2浓度的相对恒定,在室温25℃时进行了一系列的实验,对相应装置准确测量的结果如下表所示,下列说法错误的是（ ）
图3-10-37
组别
实验条件
液滴移动（mL/h）
光照强度（lx）
CO2浓度（%）
1
0
0.05
左移2.24
2
800
0.03
右移6.00
3
1000
0.03
右移9.00
4
1000
0.05
右移11.20
5
1500
0.05
右移11.20
6
1500
0.03
右移9.00
A.1组中液滴左移的原因是植物有氧呼吸消耗了氧气
B.6组中液滴右移的原因是植物光合作用产生氧气量小于有氧呼吸消耗氧气量
C.与3组比较可知,限制2组液滴移动的主要环境因素是光照强度
D.与4组比较可知,限制3组液滴右移的主要环境因素是CO2浓度
2.利用黑白瓶法测定水生植物的光合速率
（1）测定原理:
黑瓶不透光,瓶中生物仅能进行呼吸作用;白瓶透光,瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。
因此,光合作用产生氧气量=白瓶中氧气增加量+黑瓶中氧气减少量。
（2）测定方法:
取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c,将a先包以黑胶布,再包以锡箔。
用a、b、c三瓶从待测水体深度相同位置取水,测定c瓶中的氧气含量。
将a瓶、b瓶密封后再沉入取水处,24小时后取出,测定两瓶中的氧气含量。
（3）计算规律
规律1:
有初始值的情况下,黑瓶中氧气的减少量为有氧呼吸量;白瓶中氧气的增加量为净光合作用量;两者之和为总光合作用量。
规律2:
在没初始值的情况下,白瓶中测得的氧气现有量与黑瓶中测得的氧气现有量之差即为总光合作用量。
【典题示导】
2.[2017·山西四校联考]某同学为研究某池塘（溶氧充足）中2米深处生物的光合作用和有氧呼吸,设计了黑白瓶实验:
取三个大小相同、体积适宜的透明玻璃瓶,标号1、2、3,其中1号瓶用黑胶布和锡箔纸包住遮光。
用三个瓶子在池塘2米深的相同位置取满水,测3号瓶的溶氧量,记为a。
然后将1、2号瓶放回取水处,24h后取出,测1、2号瓶的溶氧量记作b、c。
下列表述不正确的是（ ）
A.c-a可用来表示该处生物24h的光合作用净值
B.c-b可用来表示该处生物24h的光合作用总值
C.如果没有3号瓶,则不能测出该处生物24h内呼吸作用氧气的消耗量
D.如果没有3号瓶,也可以计算出该处生物24h内光合作用产生的氧气量
3.“半叶法”测定光合作用有机物的产生量
（1）使用范围:
检测单位时间、单位叶面积干物质产生总量,常用于大田农作物的光合速率测定。
（2）测定方法:
在测定时,将植物对称叶片的一部分遮光或取下置于暗处,另一部分则留在光下进行光合作用,过一定时间后,在这两部分的对应部位取同等面积的叶片,分别烘干称重。
因为对称叶片的两对应部位的等面积的干重,开始时被视为相等,照光后的叶片重量超过黑暗中的叶重,超过部分即为光合作用产物的产量,并通过一定的计算可得到光合作用强度。
【典题示导】
3.采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定,其原理是将对称叶片的一部分A遮光,另一部分B不做处理（如图3-10-38所示）,并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。
在适宜光照下照射6小时后,在A、B的对应部位截取相等面积的叶片（图中虚线所示）,烘干称重,分别记为MA、MB,获得相应数据,则可计算出该叶片的光合作用强度,其单位是mg/（dm2·h）。
若M=MB-MA,则M表示（ ）
图3-10-38
A.B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量
B.B叶片被截取部分在6小时内呼吸作用消耗的有机物总量
C.B叶片被截取部分在6小时内有机物净积累量
D.A叶片被截取部分在6小时内呼吸作用消耗的有机物总量
难点二 交替光照与连续光照问题
1.原理分析:
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行,由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的,因此在一般情况下,光反应的速率比暗反应的快,光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。
2.过程分析:
持续光照,光反应产生的大量的ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉,暗反应限制了光合作用的速率,降低了光能的利用率。
但若光照、黑暗交替进行,则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物,持续进行一段时间的暗反应。
3.结论:
在光照强度和光照时间不变的情况下,交替光照比连续光照制造的有机物相对较多。
【典题示导】
4.对三株大小、长势相同的植株分别进行如下处理:
甲连续光照5h,再在黑暗中放置5h,共10h;乙先光照1h,再在黑暗中放置1h,连续交替共10h;丙先光照5s,再在黑暗中放置5s,连续交替共10h。
在其他条件相同的情况下,实验结束时它们体内有机物的含量是（ ）
A.丙>乙>甲B.甲=乙=丙
C.丙>甲>乙D.甲>乙>丙
难点三 与光合速率有关的计算
1.与光合速率有关的计算公式
（1）光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼吸作用耗氧量。
（2）光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳吸收量+呼吸作用二氧化碳释放量。
（3）光合作用实际葡萄糖生产量=光合作用葡萄糖积累量+呼吸作用葡萄糖消耗量。
（4）总光合量=净光合量+呼吸量。
2.有关植物生长的计算公式
（1）光照条件下,净光合速率>0,植物因积累有机物而生长;净光合速率=0,植物不能生长;净光合速率<0,植物不能生长,长时间处于此种状态,植物将死亡。
（2）一昼夜,光照时间×净光合速率>黑暗时间×呼吸速率,植物生长。
【典题示导】
5.[2017·吉林九校模拟]如图3-10-39所示,图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为A、B、C、D时
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