高考生物一轮复习-影响光合作用的环境因素及相关曲线分析名师课件

影响光合作用的环境因素及相关曲线分析突破点1光照强度、CO2浓度骤变对C3、C5相对含量的变化分析[知识精讲]当外界条件改变时，光合作用中C3、C5及ATP和ADP含量变化可以利用下图分析(1)停止光照时光停，ATP↓，ADP↑，C3↑，C5↓，分析如下：过程①停止↓过程②停止↓过程③停止↓过程④停止a.ATP不再产生b.原有ATP仍继续分解→ADP积累，含量增加；ATP减少a.C3不再还原成C5和CH2Ob.原有C5仍继续参与CO2的固定→C3积累，含量增加；C5减少(2)CO2供应停止时CO2停，C5↑，C3↓，ATP↑，ADP↓，分析如下过程④停止↓过程③停止↓过程②停止↓过程①停止a.C3不再生成b.原有C3继续还原生成C5和CH2O→C5积累，含量增加；C3减少a.ATP不再分解b.原有ADP继续合成ATP→ATP积累，含量增加：ADP减少[考题示例]【示例1】(2013·重庆理综，6)如图是水生植物黑藻在光照等环境因素影响下光合速率变化的示意图。下列有关叙述，正确的是()(注：箭头所指为处理开始时间)A．t1→t2，叶绿体类囊体膜上的色素吸收光能增加，基质中水光解加快、O2释放增多B．t2→t3，暗反应(碳反应)限制光合作用。若在t2时刻增加光照，光合速率将再提高C．t3→t4，光照强度不变，光合速率的提高是由于光反应速率不变、暗反应增强的结果D．t4后短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，C3化合物还原后的直接产物含量降低解析水的光解在类囊体薄膜上进行，A项错误；t2→t3，限制光合作用的主要因素是CO2浓度(暗反应阶段限制光合作用)，若在t2时刻增加光照，光合速率不会提高，B项错误；t3→t4，光照充足且强度不变，光合速率提高是因为CO2浓度提高，暗反应增强，此时，光反应也增强，C项错误；t4后，由于无光照，光反应停止，[H]和ATP不再生成，C3的还原仍在进行，短暂时间内，叶绿体中ADP和Pi含量升高，而且光反应停止，还原的C3的量减少，C3还原后的直接产物的含量也降低，D项正确。答案D【示例2】(2011·全国新课标卷，29)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如图。回答下列问题。(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_________________________。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低)，其原因是________。解析(1)由题干提供的信息可推知，植物由1%CO2浓度环境转移到0.003%CO2浓度的环境中后，植物暗反应阶段的CO2固定速率减小，因此C3产生量减小，C5相对增加，由此可确定A为C3化合物，B为C5化合物。(2)在CO2浓度为1%的环境中物质B的浓度(C5化合物)比A的低，原因是CO2浓度相对高，CO2固定与C3化合物的还原达到动态平衡，根据暗反应中CO2固定和C3化合物还原的反应式：CO2＋C5―→2C3；2C3――――→[H]、ATP酶(CH2O)＋C5，可知C3化合物分子数比C5化合物分子数多。将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，影响了CO2的固定，C5化合物的消耗减少而合成速率不变，因此C5化合物浓度升高。(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，根据反应式可知，物质A的浓度要比B的浓度高。(4)由于0.003%CO2浓度下的暗反应强度比1%CO2浓度下的低，所以所需ATP和[H]少，因此所需的光照强度也较低。答案(1)C3化合物(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定。根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累(3)高(4)低CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需ATP和[H]少利用模型法分析光合作用过程中物质量的变化易错警示！(1)以上分析只表示条件改变后短时间内各物质相对含量的变化，而非长时间。(2)以上各物质变化中，C3和C5含量的变化是相反的，[H]和ATP含量变化是一致的。(3)具体分析时只有理清C3、C5的“来源”与“去路”(C3产生于CO2的固定，消耗于C3的还原；C5产生于C3的还原，消耗于CO2的固定)，才能避开试题陷阱。[跟进题组]1．如图为光合作用过程示意图，在适宜条件下栽培小麦，如果突然将c降至极低水平(其他条件不变)，则叶绿体中a、b含量的变化将会是()A．a上升、b下降B．a、b都上升C．a、b都下降D．a下降、b上升解析分析题图可知：a、b代表[H]、ATP，c代表CO2，在暗反应阶段，若CO2含量突然降低，其他条件不变，则C3的含量降低，[H]和ATP的利用减少，即a和b的含量上升。答案B2．研究人员分别设置自然光照正常供水、遮光(50%自然光照)正常供水、自然光照干旱和遮光干旱四种实验条件栽培大姜，测定其叶片的净光合速率(Pn)，结果如图，下列叙述正确的是()A．正常供水时大姜叶片干重在9天内基本不变B．干旱对大姜生长的影响比遮光大C．遮光时适当减少供水有利于大姜生长D．干旱时适当增强光照有利于大姜生长答案B突破点2开放环境中环境因素对光合作用的影响[知识精讲]1．单因子变量对光合作用影响的曲线分析因素原理图像应用光照强度影响光反应阶段，制约ATP及NADPH的产生，进而制约暗反应欲使植物生长，必须使光照强度大于光补偿点温室大棚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的生成大气中CO2浓度过低时(OA段)植物无法进行光合作用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可通过所构成的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合理施肥促进叶面积增大，提高酶合成速率，加快光合作用速率②施用有机肥，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.多因子变量对光合作用影响的曲线分析P点时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；当到Q点时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，可适当提高图示中的其他因子。[考题示例]【示例】(2014·课标全国理综Ⅱ，29)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。解析本题考查绿色植物光合作用与呼吸作用的相关知识。(1)由图可知，当CO2浓度为a时，高光照强度下对应的净光合速率为0。CO2浓度在a～b之间时，三条曲线均呈上升趋势。(2)由图可知，CO2浓度大于c时，b、c两条曲线均不再上升，说明CO2已不是限制净光合速率的因素。CO2浓度相同时，净光合速率：高光强＞中光强＞低光强，故此时的限制因素是光照强度。(3)净光合速率为0时，植物光合作用强度与呼吸作用强度相等；低于0时，则呼吸作用强度大于光合作用强度。(4)题图曲线反映了光照强度和CO2浓度对植物净光合作用速率的影响，故温室中提高该种植物的产量，应考虑提高CO2浓度和增强光照强度。答案(1)0a、b和c(2)光照强度(3)大于(4)光照强度(1)温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，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。(2)为提高光能利用率塑料大棚栽培时常选择“无色塑料”以便透过各色光，而阴天或夜间给温室大棚“人工补光”时，则宜选择植物吸收利用效率最高的“红光或蓝紫光”灯泡。(3)光补偿点与光饱和点的移动规律①规律光合作用强度增强：补偿点向左移，饱和点向右移动光合作用强度减弱：补偿点向右移，饱和点向左移②举例光补偿点光饱和点提高CO2浓度左移右移降低CO2浓度右移左移土壤缺Mg2＋右移左移[跟进题组]1．(2014·江苏单科，31)为研究浮游藻类的光合作用，将一种绿藻培养至指数生长期，并以此为材料，测定了藻细胞在不同条件下的净光合速率(Pn)。图1为光合放氧测定装置的示意图；图2是不同NaHCO3浓度(pH8.5,25℃)条件下测得的Pn曲线图。请回答下列问题。(1)通过变换图1中光源，可研究________、________对光合作用的影响。(2)在测定不同光照对Pn的影响时，如不精确控制温度，则测得的光照与Pn的关系________(填“呈正相关”、“呈负相关”或“难以确定”)。(3)由于弱碱性的藻培养液中游离CO2浓度很低，藻光合作用主要通过胞内碳酸酐酶(CA)分解水中的HCO－3获得CO2。图2中达到最大Pn值的最低NaHCO3浓度为________；在更高NaHCO3浓度下，Pn不再增加的主要原因有________、________。(4)培养基中的HCO－3与CO2－3之间的离子平衡与pH有关，碱性条件下pH越高，HCO－3越少，CO2－3越多，而CO2－3几乎不能被该藻利用。在测定不同pH(7.0～10.0)对光合作用的影响时，导致Pn发生变化的因素有____________、________。解析(1)光照强度和光质均会影响光合速率，该实验可通过可调光源研究这两个因素对光合速率的影响。(2)光照的改变会使Pn改变，温度改变时Pn也随之改变，自变量不单一，无法确定光照与Pn的关系。(3)由图2可知：最大Pn值所对应的最低NaHCO3浓度为120mg·L－1；在一定范围内，随NaHCO3浓度增加，Pn也增加；在更高NaHCO3浓度下，Pn不再增加可能是CO2达到了饱和点，也可能是CA数量有限不能分解更多的NaHCO3。(4)pH改变不仅影响HCO－3的含量，也会影响CA的活性，从而影响CO2的供应，因而导致Pn变化。答案(1)光强光质(2)难以确定(3)120mg·L－1达到了CO2饱和点CA量有限(4)CO2(或HCO－3)供应量不同CA(细胞)活性变化2．(2014·安徽理综，29Ⅰ)某课题小组研究红光与蓝光对花生幼苗光合作用的影响，实验结果如图所示。(注：气孔导度越大，气孔开放程度越高)(1)与15d幼苗相比，30d幼苗的叶片净光合速率________。与对照组相比，________光处理组的叶肉细胞对CO2的利用率高，据图分析，其原因是_________。(2)叶肉细胞间隙CO2至少需要跨________层磷脂双分子层才能到达CO2固定的部位。(3)某同学测定30d幼苗的叶片叶绿素含量，获得红光处理组的3个重复实验数据分别为2.1mg·g－1、3.9mg·g－1和4.1mg·g－1。为提高该组数据的可信度