2020版生物新导学浙江选考大一轮讲义:第9讲 光合作用(Ⅱ) Word版含解析.pdf
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1、第第 9 讲 光合作用讲 光合作用()光合作用的影响因素及应用光合作用的影响因素及应用 考纲要求 1.环境因素对光合速率的影响(c)。2.光合作用与细胞呼吸的异同(b)。3.活动:探 究环境因素对光合作用的影响(c)。 考点一 环境因素对光合速率的影响考点一 环境因素对光合速率的影响 1.光合速率(或称光合强度) (1)概念:一定量的植物(如一定的叶面积)在单位时间内进行多少光合作用(如释放多少氧气、 消耗多少二氧化碳)。 (2)表示方法:产生氧气量/单位时间或消耗二氧化碳量/单位时间。 2.影响光合速率的外界因素 (1)光强度 在一定范围内,光合速率随光强度的增加而增加,当光强度达到一定值时
2、,光强度再增加光 合速率也不会增加,此时的光强度称为光饱和点。但在光强度达到全日照之前,光合作用已 达到光饱和点时的速率。 (2)温度:低于最适温度,随着温度升高,光合速率加快;超过最适温度,随着温度升高,酶 的活性降低,光合速率减慢。不同种类的植物光合作用的最适温度不同,一般为 25 左右, 在 0 条件下光合作用可能完全停止或十分微弱。 (3)CO2浓度 大气中 CO2浓度约为 0.035%,当这一浓度增加至 1%以内时,光合速率随 CO2浓度的增高而 增高,在 CO2浓度增加到一定值时,光合速率可达到最大值。 (1)与夏季相比,植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短( ) (2)生
3、长于较弱光照条件下的植物,当提高 CO2浓度时,其光合速率未随之增加,主要限制因 素是光反应( ) (3)延长光照时间,能提高光合作用强度( ) (4)植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用( ) (5)仙人掌类植物可以在森林中生长( ) 据图分析多因素对光合作用的影响 (1)三条曲线在 P 点之前限制光合速率的因素分别是什么? 提示 P 点之前,限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,依次为光强度、光强度和 温度。 (2)三条曲线在 Q 点之后横坐标所表示的因子还是影响光合速率的主要因素吗?此时的限制 因素分别是什么? 提示 Q 点之后横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素,此时
4、的主要影响因素 依次为温度、CO2浓度和光强度。 (3)在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处? 提示 有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素,增加了土壤的肥力,另外 还释放出热量和 CO2,增加了大棚内的温度和 CO2浓度,有利于光合作用的进行。 1.光合速率与呼吸速率的常用表示方法 项目表示方法 净(表观)光合速率 (向外界)释放 O2速率、(从外界)吸收 CO2速率、有机物积累 速率 真正(总)光合速率 O2产生速率、CO2固定速率、CO2同化(消耗)速率、有机物产 生(制造)速率、 叶绿体 CO2吸收速率、 光合作用 CO2吸收速率、 光合作用 O2释放速率 呼吸速率黑暗中
5、 O2吸收速率、黑暗中 CO2释放速率、有机物消耗速率 2.表观光合速率与真正光合速率的内涵 (1)曲线分析 A 点时,只进行细胞呼吸;绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A 点)。 AB 段随着光强度的增强,光合作用强度也增强,但仍小于细胞呼吸强度;B 点时,光合 作用强度等于细胞呼吸强度,即光补偿点。 BC 段随着光强度的增强,光合作用强度增强;C 点对应的光强度为光饱和点,限制 C 点 的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。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(表观)光合速率。 真正光合速率净(表观)光合速率呼吸速率。用 O2、CO2或葡萄糖
6、的量表示如下: a.光合作用产生的 O2量实测的 O2释放量细胞呼吸消耗的 O2量。 b.光合作用固定的 CO2量实测的 CO2吸收量细胞呼吸释放的 CO2量。 c.光合作用产生的葡萄糖量葡萄糖的积累量(增重部分)细胞呼吸消耗的葡萄糖量。 (2)下面的四幅图表示 A 点、AB 段、B 点和 B 点之后的 O2和 CO2转移方向。 (3)应用分析:欲使植物正常生长,则必须使光强度大于光补偿点;适当提高光强度可增加大 棚作物产量。 3.光合速率与呼吸速率的相关曲线分析 命题点一 光强度、CO2浓度、温度等对光合速率的影响 1.下列为有关环境因素对植物光合作用影响的关系图,有关描述错误的是( ) A
7、.图 1 中,若光强度适当增强,a 点左移,b 点右移 B.图 2 中,若 CO2浓度适当增大,a 点左移,b 点右移 C.图 3 中,a 点与 b 点相比,a 点时叶绿体中三碳酸分子含量相对较多 D.图 4 中,当温度高于 25 时,光合作用制造的有机物的量开始减少 答案 D 解析 图 4 中“光照下 CO2的吸收量”为植物净光合量(植物有机物积累量),“黑暗下 CO2 的释放量”为植物呼吸量,因此当温度高于 25 时,光合作用制造的有机物的量仍在增加。 2.(2018丽衢湖联考)在适宜温度条件下,研究 CO2浓度倍增对干旱胁迫下黄瓜幼苗光合特性 的影响,结果如下。下列叙述正确的是( ) 组
8、别处理(Q 光强度) 表观光合速率(mol CO2m2s1) 相对气孔 开度(%) 水分利 用效率 A对照大气 CO2121001.78 B干旱浓度7.5621.81 C对照15833.10 D干旱 CO2浓度 倍增9.5473.25 A.CO2浓度倍增、光强度增加均能使光饱和点增大 B.干旱胁迫下,叶绿体内形成三碳糖磷酸的速率上升 C.CO2浓度倍增,黄瓜幼苗可能通过提高水分利用效率来增强抗旱能力 D.当 C 组表观光合速率为 15 mol CO2m2s1时,温度制约了光合作用 答案 C 解析 由图可知,CO2浓度倍增能使光饱和点增大,光强度增加不改变光饱和点,A 错误; 干旱胁迫下,相对气
9、孔开度下降,从而使叶绿体内形成三碳糖磷酸的速率下降,B 错误;由 表可知,CO2浓度倍增时水分利用效率增加,所以黄瓜幼苗可能通过提高水分利用效率来增 强抗旱能力,C 正确;当 C 组表观光合速率为 15 mol CO2m2s1时,制约光合作用强度 的是光强度,D 错误。 命题点二 其他因素对光合速率的影响 3.将桑树和大豆分别单独种植(单作)或两种隔行种植(间作),测得两种植物的光合速率如图所 示(注:光饱和点是光合速率达到最大值时所需的最低光强度)。据图分析,下列叙述正确的 是( ) A.与单作相比,间作时两种植物的呼吸强度均没有受到影响 B.与单作相比,间作时两种植物光合作用的光饱和点均增
10、大 C.间作虽然提高了桑树的光合速率但降低了大豆的光合速率 D.大豆植株开始积累有机物时的最低光强度单作大于间作 答案 D 解析 当光强度为 0 时,植物只进行细胞呼吸,由坐标图中数据可知,桑树间作时的呼吸强 度比单作时的大,大豆间作时的呼吸强度比单作时的小,A 错误;与单作相比,间作时桑树 光合作用的光饱和点增大,大豆光合作用的光饱和点减小,B 错误;在较低光强度范围内, 大豆间作时的光合速率比单作时增强,在较高光强度范围内,大豆间作时的光合速率比单作 时减弱,C 错误;单作时大豆开始积累有机物时的最低光强度大于间作时的,D 正确。 4.电场会对植物的生长发育产生一种“无形”的影响。在温室中
11、同时增补电场和增施 CO2, 蔬菜产量可提高 70%左右, 这就是著名的 “电场产量倍增效应” 。 科学家根据电场强度与 CO2 浓度对黄瓜幼苗光合作用强度影响的实验,绘制如下曲线。据图回答下列问题: (1)第 1 组实验的作用是_。 在饱和光强度下,该实验的自变量是_。 (2)第 1 组实验和第 2 组实验的曲线比较,说明_。 (3)根据实验曲线可知,在相同光强度下,为了最大限度地增加作物产量,可以采取的措施是 _。 答案 (1)对照 电场强度和 CO2浓度 (2)强电场可以提高植物的光合作用强度 (3)增补电 场和增施 CO2 解析 (1)第 1 组实验的条件为大气电场和大气 CO2浓度,
12、属于对照组,起对照作用。饱和光 强度下,实验的自变量是电场强度和 CO2浓度。(2)第 1 组和第 2 组对比,二者的自变量为电 场强度,第 2 组的净光合作用强度大于第 1 组,而二者的细胞呼吸强度相等,因此说明强电 场可以提高植物的光合作用强度。(3)分析曲线可知,同一光强度下净光合作用强度最大的是 第 4 组,因此为了最大限度地增加作物产量,可增加电场强度和提高 CO2浓度。 命题点三 真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的分析 5.(2017北京,2)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如图。据此,对该植物生理特性理 解错误的是( ) A.呼吸作用的最适温度比光合作用的高 B.净光合
13、作用的最适温度约为 25 C.在 025 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 1050 答案 D 解析 由图可知,呼吸作用的最适温度约为 50 ,总光合作用的最适温度约为 30 ,A 项 正确 ; 植物体在约 25 时,净光合速率最高,说明该温度为净光合作用的最适温度,B 项正 确;在 025 范围内,随温度升高光合速率曲线的升高幅度要远大于呼吸速率,说明温度 变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大, C 项正确 ; 超过 45 , 该植物净光合速率为负值, 没有有机物的积累,不适合生长,D 项错误。 6.以测定的 CO2吸收量与释放量为指标, 研究
14、温度对某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响, 结果如图所示。下列分析正确的是( ) A.光照相同时间,35 时光合作用制造的有机物的量与 30 时相等 B.光照相同时间,在 20 条件下植物积累的有机物的量最多 C.温度高于 25 时,光合作用制造的有机物的量开始减少 D.其他条件不变,光强度适当增强时,两曲线的交点将向左下方移动 答案 A 解析 分析题意与图像可知,图中的虚线代表净光合作用,实线代表呼吸作用。在光照下, 光合作用制造的有机物总量(真正光合作用量)呼吸作用消耗的有机物量(呼吸量)有机物的 净积累量(净光合作用量),即某温度下图中实线所对应的量加上虚线所对应的量就是真正光 合作用量
15、。读取图中 20 、25 、30 、35 等温度下对应的 CO2的吸收量与释放量,根 据上面的等式关系可以推断出:光照相同时间,35 时光合作用制造的有机物的量与 30 时相等;光照相同时间,在 25 条件下植物积累的有机物的量最多;由图可知,温度高于 25 时,光合作用制造的有机物的量仍在增加,只是净光合速率开始下降;两曲线的交点表示 某温度时,有机物的净积累量与呼吸作用消耗的有机物的量相等,当其他条件不变,光强度 适当增强时,净光合作用量增大,两曲线的交点将向右上方移动。 考点二 光合作用与细胞呼吸的异同考点二 光合作用与细胞呼吸的异同 1.光合作用与需氧呼吸的区别 项目光合作用需氧呼吸
16、物质变化无机物合成有机物有机物被分解成无机物 能量变化光能稳定的化学能稳定的化学能热能、ATP 中活跃的化学能 实质合成有机物,贮存能量分解有机物、释放能量,供细胞利用 场所主要是叶绿体细胞溶胶和线粒体 条件只在光下进行有氧气的参与下进行 2.光合作用与需氧呼吸的联系 (1)物质方面:C:CO2C6H12O6C3H4O3CO2。 碳反应 需氧呼吸 糖酵解 需氧呼吸 柠檬酸循环 O:H2OO2H2O。 光反应 需氧呼吸 电子传递链 H:H2ONADPHC6H12O6NADHH2O。 光反应 碳反应 需氧呼吸 第一、二阶段 需氧呼吸 第三阶段 (2)能量方面:光能ATP 中活跃的化学能C6H12O
17、6中稳定的化学能 光反应 碳反应 需氧呼吸 Error! (1)在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是类囊体膜和线粒体内膜( ) (2)CO2的固定过程发生在叶绿体中,C6H12O6分解成 CO2的过程发生在线粒体中( ) (3)光合作用过程中光能转变成化学能,细胞呼吸过程中化学能转变成热能和 ATP( ) (4)净光合速率长期为零时会导致幼苗停止生长( ) (5)适宜光照下,植物吸收 CO2的总量等于固定的 CO2的总量( ) 如图是某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图,请分析回答下列问题: (1)图中代表的物质依次是 O2、NADP、ADPPi、RuBP,H代表的物质主要是 NAD
18、H(或还原型辅酶)。 (2)B 代表一种反应过程,C 代表细胞溶胶,D 代表线粒体,则 ATP 合成发生在 A 过程,还 发生在 C 和 D(填字母)中。 (3)C 中的丙酮酸可以转化成乙醇,出现这种情况的原因是在缺氧条件下进行厌氧呼吸。 命题点一 比较光合作用与细胞呼吸的过程 1.如图表示高等植物体内光合作用和细胞呼吸的部分代谢途径,下列有关叙述中不正确的是 ( ) A.叶肉细胞中,只要线粒体消耗 O2,光合作用就不缺少 ATP 和 CO2 B.过程需要 ATP,过程产生 ATP C.对于正常光合作用的叶片,如果突然降低光强度,过程都会减弱 D.叶肉细胞的线粒体、叶绿体和细胞溶胶中都含有与合
19、成 ATP 有关的酶 答案 A 解析 图中过程依次为光合作用的光反应阶段、光合作用的碳反应阶段、需氧呼吸 的第一、 二阶段、 需氧呼吸的第三阶段。 在叶肉细胞中, 线粒体产生的能量并不用于光合作用, 光合作用光反应阶段产生的 ATP 用于碳反应阶段,A 错误;过程是三碳酸分子的还原,需 要 ATP 和 NADPH(H),过程都能产生 ATP,B 正确;对于正常光合作用的叶片,若 突然降低光强度,过程减弱,由于缺少 ATP 和 NADPH,过程也会减弱,C 正确;叶肉 细胞的线粒体、叶绿体和细胞溶胶中都能产生 ATP,故都含有与合成 ATP 有关的酶,D 正确。 2.(2018嘉兴期末)如图表示
20、真核细胞中两种生物膜结构及其上所发生的部分生理过程,a、b、 c、d 代表膜上的成分。下列叙述错误的是( ) A.两种生物膜均具有能量转换功能,与此功能有关的膜蛋白是 b、d B.图甲所示生物膜是线粒体内膜,a 是具有催化功能的膜蛋白 C.图乙所示生物膜是类囊体膜,c 是分布着光合色素的膜蛋白 D.两种生物膜都能增大相关细胞器的膜面积 答案 A 解析 图甲所示过程为需氧呼吸的电子传递链,对应的生物膜为线粒体内膜;图乙所示过程 为光合作用的光反应,对应的生物膜为类囊体膜,膜上有色素分布。两种生物膜均具有能量 转换功能,与此功能有关的膜蛋白包括 a、b、c、d,A 项错误。 命题点二 光合作用与细
21、胞呼吸的物质和能量变化 3.(2019定海模拟)细胞中许多结构产生 NADPH、NADH(H)与 ATP,下列关于 NADPH、 NADH 和 ATP 的叙述,错误的是( ) A.叶绿体内的 NADPH 来自水,NADPH 用于还原三碳酸分子 B.线粒体内的 NADH 部分来自丙酮酸,NADH 用于还原氧气 C.叶绿体、线粒体内的 ATP 均可用于植物的各种生命活动 D.适宜光照下叶肉细胞的细胞溶胶、线粒体和叶绿体中都有 ATP 合成 答案 C 解析 叶绿体内 NADPH 来自水的光解, 用于还原三碳酸分子, A 项正确 ; 线粒体内的 NADH 一部分来自于葡萄糖的分解,一部分来自于丙酮酸和
22、水反应的过程,两过程产生的 NADH 用 于还原氧气生成水,B 项正确;叶绿体中产生的 ATP 只能用于碳反应,不能用于其他生命活 动,C 项错误;叶肉细胞的线粒体、叶绿体和细胞溶胶中都含有与合成 ATP 相关的酶,都能 产生 ATP,D 项正确。 4.(2018宁波期末)在自然条件下,下列关于高等植物柠檬酸循环和卡尔文循环的叙述,正确 的是( ) A.柠檬酸循环需消耗 CO2,卡尔文循环会产生 CO2 B.柠檬酸循环中,葡萄糖中的化学能转化为 ATP 中的化学能 C.卡尔文循环中,ATP 和 NADPH 中的化学能转化为有机物中的化学能 D.柠檬酸循环只在黑暗条件下进行,卡尔文循环只在光照条
23、件下进行 答案 C 解析 柠檬酸循环发生在需氧呼吸的第二阶段, 会产生 CO2, 卡尔文循环发生在碳反应阶段, 需消耗 CO2, A 项错误 ; 柠檬酸循环中, 丙酮酸被分解为 CO2, 其中的化学能转化为热能和 ATP 中的化学能,B 项错误;光合作用卡尔文循环中,ATP 和 NADPH 中的化学能在其分别提供 的磷酸基团和氢的作用下合成有机物, 将 ATP 和 NADPH 中的化学能转化为有机物中的化学 能,C 项正确;柠檬酸循环在有光、无光条件下均可进行,只要提供了 ATP 和 NADPH,卡 尔文循环在无光条件下也可进行,D 项错误。 考点三 活动:探究环境因素对光合作用的影响考点三
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