1、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()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 的生成大田中增加空气流动，以增加 CO2 浓度，如“正其行，通其风”； 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)大田中适时播种；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
2、积累合理施肥，提高光合作用速率；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
3、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“CO 2 浓度”或“O 2 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
4、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
5、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)CO 2 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 的合成温度 影响光合作用酶的活性主要是暗反应阶段命题 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
6、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Cd 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；CO 2浓度由 b 点增加到 d 点时
7、，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，CO 2 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 3650 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
8、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 3650 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
9、，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 24 天，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的D实验 24 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 24 天中叶片叶绿素含量并没有下降；24 天中实验组的光合作用速率下降很有可能是由于
10、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如图曲线表示黄豆在适宜温度、CO 2 浓度为 003%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 变为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。曲线表
11、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 003%，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 C3H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
12、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ATP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 只 呼 吸 不 光 合植 物 释 放 CO2吸 收 O2 )AB 段 呼 吸 光 合植 物 释 放 CO
13、2吸 收 O2 )B 点 光 合 呼 吸植 物 外 观 上 不 与 外界 发 生 气 体 交 换 )B 点后 光 合 呼 吸植 物 吸 收 CO2释 放 O2 )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( ) Aa 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 18O182Cc 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：B2如图表示某种植物的叶肉细胞中的 A、B
14、 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( )AA 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BA、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
15、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、O 2 释放量、C6H12O6 积累量真正光合速率CO2 固定量、O 2 产生量、C6H12O6 制造量呼吸速率(遮光条件下测得)CO2 释放量、O 2 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)
16、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 5 klx、10 klx 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 、10 klx 的光照下，每小时光合作用固定的 CO2 量约是 825 mgB该叶片在 5 klx 光照下，10 时积累的有机物比 20 时少C该叶片在 10 、5 klx
17、 的光照下，每小时光合作用所产生的氧气量是 3 mgD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 、10 klx 时，每小时光合作用固定的 CO2 量是(102)/2(44/32)8 25 mg；在 5 klx 光照强度下，10 时积累的有机物比 20 时的多；在 10 、5 klx 的光照强度下每小时光合作用所 产生的 O2 量是(61)/235 mg；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
18、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/100 cm2 叶小时)黑暗条件下 CO2释放速率(mg/100 cm2 叶小时)A 植物 1 3 11 55B 植物 3 9 30 15A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 9 klx 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 9 klx 时，B 植物的总光合速率是 45 mg CO2/100 cm2 叶小时D当光照强度为 3 klx 时，A 植物与 B
19、植物固定 CO2 速率的差值为 4 mg CO2/100 cm2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 9 klx，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 9 klx 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 9 klx 时，B 植物的总光合速率301545(mg CO2/100 cm2 叶 小
20、时)。当光照强度为 3 klx 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15 mg CO2/100 cm2 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1155165(mg CO 2/100 cm2 叶 小时)，因此差值为 15 mg CO2/100 cm2 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
21、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 115 mg(32510151411 5)(用 CO2吸收量表示)。在 5
22、 时，水 绵细胞产生氧气的速率是 15(用 CO2 吸收量表示) ，消耗氧气的速率是 05(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，CO 2(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，CO 2(或光)补偿点
23、 B 应右移，反之左移。(3)阴生植物与阳生植物相比，CO 2(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( )AP 点处产生的 ATP 可用于暗反应B适当降低温度，P 点将下移
