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第11讲光与光合作用(Ⅱ)[考纲要求]影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。考点一影响光合作用的因素1．光合作用强度(1)含义：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。(2)指标：一定时间内原料消耗的数量产物生成的数量2．光照强度对光合作用强度的影响A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸；AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度；B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)；BC段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随光照强度增强而增强)。3．CO2浓度对光合作用强度的影响图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的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和B′点都表示CO2饱和点。4．温度对光合作用强度的影响光合作用是在酶催化下进行的，温度直接影响酶的活性。一般植物在10～35℃下正常进行光合作用，其中AB段(10～35℃)随温度的升高而逐渐加强，B点(35℃)以上由于光合酶活性下降，光合作用开始下降，50℃左右光合作用停止。[深度思考](1)将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内的CO2浓度会发生怎样的变化？提示玻璃容器内CO2浓度降至一定水平后保持相对稳定。(2)夏季连续阴天，大棚中作物提高产量应采取哪些措施？提示白天适当增加光照，夜晚适当降温，可以提高作物产量。题组一分析单一因素对光合速率的影响1．植物的光合作用受温度(T)和光照强度(L)的影响。如图表示植物在3种不同的光照强度下消耗CO2的情况。分析在－5～0℃和20～30℃温度范围内，光合作用的限制因素分别是()A．L、TB．T和L都不是C．T、LD．T、T答案C解析在－5～0℃范围内，光合速率不随光照强度增强而增大，所以限制因素是温度；在20～30℃范围内，光合速率不随温度升高而增大，而随光照强度增强而增大，所以限制因素是光照强度。2.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，结果发生了如图曲线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化合物含量低B．在y点时，适当升高温度可导致曲线由Ⅰ变为ⅡC．制约x点时光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量D．制约z点时光合作用的因素可能是二氧化碳浓度答案D解析x点时，光照强度较弱，光反应提供的[H]和ATP较少，C3化合物的浓度较y点时高，A项不正确；题目中提到已是在适宜温度下，如果再提高温度，会降低光合作用速率，B项不正确；制约x点的光合作用因素是光照强度，C项不正确；一般情况下，在适宜温度和同等光照强度下，提高CO2浓度可大幅度提高光合作用速率，D项正确。思维建模“三看法”解答坐标曲线题解答坐标曲线图类的题目要遵循的步骤是：第一看坐标图中横、纵轴的含义，找出横、纵坐标的关系，结合教材联系相应的知识点；第二看曲线中的特殊点，即始终点、转折点、交叉点所表示的生物学意义；第三看曲线的变化趋势及含义。题组二多因素对光合速率影响的分析3.如图表示在一定范围内，不同环境因素与水稻叶片光合作用强度的关系，对其描述不正确的是()A．如果横坐标是CO2含量，则a为红光，b为白光B．如果横坐标是CO2含量，则a为强光，b为弱光C．如果横坐标是光照强度，a的CO2含量较高，b的CO2含量较低D．如果横坐标是光照强度，a温度较适宜，b温度较低答案A解析如果横坐标是CO2含量，则相同的CO2含量时，植物对白光的吸收值大于红光，因此光合作用强度较大，即a为白光，b为红光。4．甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是()A．甲图中，在a′点限制光合速率的主要因素是光照强度，在b′点限制光合速率的主要因素是温度B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合速率会随着温度的升高而降低C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合速率的D．若光照强度突然由a变为b，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加答案D解析甲图表示光照强度和温度对光合速率的影响，乙图表示温度对光合速率的影响。分析甲图中某点上的限制因素时，要看其是否达到饱和点。如果没有达到饱和点(如a′点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如b′点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的[H]和ATP，短时间内C3的还原速率加快而CO2的固定速率不变，故C3的含量会减少。归纳提升多因子对光合速率影响的分析(1)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，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。Q点：横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高图中的其他因子。(2)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。考点二光合作用与细胞呼吸的关系1．光合作用与有氧呼吸的区别项目光合作用有氧呼吸物质变化无机物→有机物有机物→无机物能量变化光能→化学能(储能)稳定的化学能→活跃的化学能(放能)实质合成有机物，储存能量分解有机物，释放能量，供细胞利用场所叶绿体活细胞(主要在线粒体)条件只在光下进行有光、无光都能进行2.光合作用与有氧呼吸的联系(1)物质方面：C：CO2暗反应,C6H12O6――→有氧呼吸第一阶段C3H4O3――→有氧呼吸第二阶段CO2O：H2O光反应,O2――→有氧呼吸第三阶段H2OH：H2O光反应,[H]暗反应,C6H12O6――→有氧呼吸第一、二阶段[H]――→有氧呼吸第三阶段H2O(2)能量方面：光能光反应,ATP中活跃的化学能暗反应,C6H12O6中稳定的化学能――→有氧呼吸热能ATP中活跃的化学能―→各项生命活动3．光合作用与细胞呼吸之间的气体变化下列为叶肉细胞内线粒体与叶绿体之间的气体变化图示，据图判断生理过程。图①：表示黑暗中，只进行细胞呼吸；图②：表示细胞呼吸速率＞光合作用速率；图③：表示细胞呼吸速率＝光合作用速率；图④：表示细胞呼吸速率＜光合作用速率。4．光合作用与细胞呼吸的计算(1)净光合速率和总光合速率的关系：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。凡是进行光合作用的植物，同时也在进行着呼吸作用。在不考虑光照强度对呼吸速率影响的情况下，C点时，OA段代表植物呼吸速率，OD段代表植物净光合速率，OA＋OD表示总光合速率，故总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。图中B点既不吸收也不释放二氧化碳，表示总光合速率＝呼吸速率，净光合速率为0。在考题中，常需根据图表中的信息找出净光合速率和呼吸速率，进而推出总光合速率。(2)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吸收值为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有机物积累量为净光合速率，制造量为总光合速率。[深度思考](1)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是什么？提示叶绿体基质、线粒体基质。(2)叶绿体吸收CO2的量属于总光合作用还是净光合作用？提示总光合作用。题组一光合作用与细胞呼吸的过程比较1．下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是()A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等答案C解析从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。有氧呼吸产生的ATP不能用于光合作用的暗反应，A项错误；光反应过程中产生的ATP用于还原三碳化合物，B项错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C项正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，协助扩散需要载体蛋白但不消耗ATP，D项错误。2．如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是()A．图1、2中的两种生物膜依次存在于线粒体和叶绿体中B．图1中的[H]来自水，图2中的[H]来自丙酮酸C．两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATPD．影响图1、2中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光照答案C解析根据题图所示信息可判断，图1所示是叶绿体的类囊体薄膜，其上进行的是光合作用的光反应，图示生化反应是水的光解，[H]来自水。图2所示是线粒体内膜，其上进行的是有氧呼吸的第三阶段，[H]来自葡萄糖、丙酮酸和H2O。疑难辨析[H]、ATP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合成有机物等有氧呼吸第一、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ATP，其合成所需能量来自色素吸收、转换的太阳能用于暗反应阶段C3还原时的能量之需，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，能量来自有机物的分解作为能量直接用于各项生命活动题组二线粒体、叶绿体中物质转化的相关应用3．如图为某植物细胞部分结构示意图，据图分析，下列四项叙述中，正确的是()A．a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程B．e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程C．以C18O2作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的dD．以H182O作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b答案C解析a表示叶绿体吸收CO2，b表示叶绿体释放O2，e表示线粒体吸收O2，f表示线粒体释放CO2，c表示叶绿体产生的O2被线粒体利用，d表示线粒体产生的CO2被叶绿体利用。以C18O2作原料进行光合作用，18O的转移途径为C18O2→有机物→C18O2，在较强光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸产物C18O2主要被叶绿体利用，即主要去向是图中的d。以H182O作原料进行光合作用，18O全部生成氧气，在较强呼吸作用下，氧气主要被线粒体利用，进行有氧呼吸，即主要去向是图中的c。4．下图是叶肉细胞在不同光照强度下叶绿体与线粒体代谢简图。以下相关叙述，错误的是()A．若细胞①处于黑暗环境中，那么该细胞单位时间放出的CO2量即为呼吸速率B．细胞②没有与外界发生O2和CO2交换，可断定此时光合作用速率等于呼吸作用速率C．细胞③处在较强光照条件下，细胞光合作用所利用的CO2量为N1与N2的和D．对细胞④的分析可得出，此时的光照强度较弱且物质的量N1小于m2答案D解析黑暗中叶肉细胞只能进行细胞呼吸，不能进行光合作用，所以A项正确；细胞②中线粒体释放的CO2全部用于叶绿体的光合作用，而叶绿体光合作用释放的O2全部用于线粒体的有氧呼吸，此时光合作用速率等于呼吸作用速率，B项正确；细胞③需要不断从外界吸收CO2，可见光合作用速率大于呼吸作用速率，细胞光合作用利用的CO2为线粒体呼吸释放CO2与从外界吸收CO2之和，C项正确；细胞④需要不断从外界吸收O2，可见其光合作用释放的O2不足以供给线粒体呼吸，所以N1等于m2，D项错误。题组三影响光合作用与细胞呼吸的因素分析5．如图表示温度对某种植物在光照下和黑暗中二氧化碳吸收量和释放量(单位：mg/h)的影响情况。已知除了温度变化之外，其他环境条件(如光照强度等)不变，下列说法正确的是()A．根据图中曲线，无法确定呼吸作用的最适温度B．光照下二氧化碳的吸收量表示光合作用所同化的二氧化碳量C．图中a点表示光合作用强度与呼吸作用强度相等D．环境温度超过25℃时，植物体内有机物的量会减少答案A解析曲线显示在黑暗中随着温度上升，二氧化碳的释放量在逐渐增加，没