高三一轮复习生物：导学案7光合作用的影响因素及相关曲线

1、光合作用的影响因素及相关曲线一、影响光合作用的因素：（题目没有特殊说明，一般的制约因素指外部因素）（一）内因：一般在环境因素适宜的时候讨论1、色素数量 2、酶数量 3、RuBP的含量 （二）外因：光强度、光质、温度、CO2浓度（最重要）、矿质元素(如N、P、Mg等)和水分等：1、温度：（1）光合作用有最适温度，不同植物有所区别，一般温带植物的最适温度常在25左右，比细胞呼吸的最适温度要低。（2）温度影响 酶的活性 ，来影响光合速率(光反应和碳反应都有影响，主要是 碳 反应)（3）温度过高，植物叶片 气孔关闭 ，吸收的 CO2 减少(主要影响 碳 反应)（4）温度影响膜的结构和功能：(主要影响

2、光 反应)2、CO2浓度：直接影响 碳 反应。当空气中的CO2浓度增加至1%以内时，光合速率会随CO2浓度的增大而增高。不同植物固定CO2的能力不同，耐旱的植物固定CO2的能力强。3、水：缺水会导致气孔关闭，使吸收CO2减少而影响光合速率。4、矿质元素：Mg是 叶绿素 的成分；N是 酶、叶绿素、磷脂、ATP、NADPH 的成分；P是 磷脂、ATP、NADPH 的成分。5、光照强度：直接影响 光 反应。每种植物进行光合作用都有光饱和点，不同植物的光饱和点不同；同种植物的在不同的环境条件下，光饱和点也不同；分析： A点：光强度为0，说明细胞此时 只进行细胞呼吸 ；AB段：随着光照强度的增加，细胞光

3、合速率 不断增强 ，但呼吸速率 大于 光合速率； B点：在该光强度下，呼吸速率 等于 光合速率，故该光强度B为 光补偿点 ；BC段：随着光照强度的增加，细胞光合速率 不断增强 ，且呼吸速率 小于 光合速率； C点之后：随着光照强度的增加，细胞光合速率 不再增强 ，故其对应的光强度D为 光饱和点 ；D点前的主要影响因素 光强度 ；D点后的主要影响因素 温度、CO2浓度等 ；a表示： 呼吸速率 ；b表示： 表观（净）光合速率 ；c表示： 真正（总）光合速率 ；回答：多种因素的共同影响：分析下列各图中的P点、Q点的限制因素分别是？P点：此点之前，限制光合速率的因素主要为横坐标所表示的因子，随着该因子

4、的不断加强，光合速率不断提高。Q点：此时横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的主要因素，影响因素为坐标图中三条曲线所标示出的其他因子。二、光合速率表观光合速率 = 真正光合速率呼吸速率真正（总）光合速率：针对植物体来说：O2的 产生量 ；CO2的 消耗量 ；有机物的 制造量 表观（净）光合速率： O2的 释放量 ；CO2的 吸收量 ；有机物的 积累量 呼吸速率（黑暗条件下）： O2的 消耗量 ；CO2的 产生量 ；有机物的 消耗量 三、光合作用相关图形图例1、下列是温度在最适宜时，绿色植物在密闭环境中的光合作用，回答问题：a点的含义是 黑暗条件下细胞呼吸释放的CO2量 ，光的饱和点是 d 点，

5、c点时真正的光合速率为 m+a ，则c点时适当增加CO2浓度时，画出曲线如何变化？ 蓝色曲线 e点时温度上升5，绘出曲线变化？ 红色曲线 适当降低二氧化碳浓度， b点、c点和d点分别如何移动？ 向右移 、 向左下移 、 向左移 分析：若适当降低CO2浓度，光合作用减弱，即能达到的最大光合速率减小，达到该最大光合速率所需的光强度减小，即c点往左下方移动，d点往左移，b点含义为光合作用=呼吸作用的光补偿点，而呼吸速率不变，故达到与呼吸作用相等的光合作用需要更多的光强度，即b点右移b点的含义是绿色植物光合作用消耗的CO2总量等于呼吸作用产生的CO2总量，则在其叶肉细胞中光合速率 大于 呼吸速率。分析

6、：绿色植物的叶肉细胞进行光合作用消耗的CO2总量和绿色植物所有的细胞（包括叶肉细胞、根细胞等）进行细胞呼吸产生的CO2总量相等，所以单看叶肉细胞，其光合作用大于呼吸作用。若该图表示阴生植物，请在原图中绘制阳生植物相关变化曲线？ 加粗黑色曲线 注：一般情况下，阳生植物的呼吸速率、光补偿点、光饱和点大于阴生植物（5）a点叶肉细胞合成ATP的结构是 细胞溶胶和线粒体 ，b点时根尖细胞合成ATP的细胞器是 线粒体 。（6）图一中c点时，图二中存在的字母有 a、c、d、e、f、h ，图二中的O2 不能 (能/不能)改为葡萄糖（原因：葡萄糖不能进入线粒体进行氧化分解，丙酮酸可以进入线粒体中进行氧化分解）。

7、（7）若植物长时间处于b点的光照，植物 不能 (能/不能)正常生长，原因是 没有有机物的积累，以供给植物的生长发育繁殖 。（8）od点间，呼吸作用消耗有机物总量是 S1+S3 ，光合作用有机物的净积累量为 S2-S1 （用S1、S2、S3表示）。（9）若纵坐标换成O2释放量，O2吸收量或O2的产生量，与光强度的变化曲线如何表示呢？ 呼吸速率 净光合速率 总光合速率图例2、以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响，结果如图所示。光照下CO2吸收量代表 表观（净）光合速率 ，黑暗中CO2的释放量代表 呼吸速率 根据图形分析下列问题： A光照相同时间，在 27

8、 条件下植物积累的有机物的量最多B温度高于 35 时，光合作用制造的有机物的量开始减少C光照相同时间，35 时光合作用制造的有机物的量与 30 时相等图例3、下图表示某植物某叶肉细胞在不同光照强度下相关气体的变化：叶绿体O2产生总量代表 真正（总）光合速率 ，叶肉细胞CO2释放量代表 呼吸速率光合速率 光照强度为a时，呼吸速率为 6 ，真正光合速率为 0 光照强度为b时，呼吸速率为 6 ，表观光合速率为 -3 光照强度为c时，呼吸速率 = 真正光合速率。光照强度为d时，单位时间内该叶肉细胞从周围吸收 2 单位的二氧化碳。图例4、下图表示夏季某一晴天一昼夜中某棉花植株CO2的吸收和释放曲线：分析

9、：a点之前、h点之后：只进行细胞呼吸a点：开始进行光合作用，h点：光合作用停止ac段、gh段：光合速率小于呼吸速率c点、g点：光合速率等于呼吸速率cg段：光合速率大于呼吸速率de段：温度过高，部分气孔关闭，出现“午休”现象fg段：光照强度减弱（整个过程消耗有机物；ah段制造有机物；cg段积累有机物）植物的光合作用开始点和结束点分别是 a 、 h ，光合速率等于呼吸速率点是 c、g 。光合作用最强是 d 点，有机物总量最多的是 g 点。该植物一昼夜能否正常生长？ 能 de段主要原因是 温度过高使气孔关闭，CO2浓度减小 ，还可能是因为 温度影响膜的结构和功能 ，de段三碳酸含量 减少 、RuBP

10、 增多 ；de段和fg段产生原因相同吗？ 不同 （fg：光照强度减弱）（3）若g点温度更接近细胞呼吸最适温度，则g点光照强度 大于 c点（不考虑其他因素影响）分析：若g点温度最接近细胞呼吸最适温度，则g点细胞呼吸速率大于c点，而g、c点的含义均为光合速率=呼吸速率，所以g点的光合速率大于c点，进而g点的光强度大于c点。图例5、若植物处于密闭容器中，置于晴朗夏季曲线为：分析：AB段：无光照，植物只进行细胞呼吸BC段：温度降低，细胞呼吸减弱，此时植物仍只进行细胞呼吸CD段：4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用细胞呼吸D点：光合作用细胞呼吸DH段：光合作用细胞呼吸，其中FG段表示“光合午休

11、”现象H点：光合作用细胞呼吸HI段：光照继续减弱，光合作用细胞呼吸，直至光合作用完全停止，植物只进行细胞呼吸（AD段容器内CO2浓度增加，为消耗有机物； DH段容器内CO2浓度减少，为积累有机物；HI段容器内CO2浓度增加，为消耗有机物）（1）BC段CO2增大速率小于AB段，原因是 温度较低，细胞呼吸释放CO2减少 （2）CD段CO2增大速率小于BC段，原因是 植物开始进行光合作用，消耗CO2 （3）该植物D和H点的生理状态为 光合等于呼吸 ，（4）DH段CO2浓度为何会降低？ 光合大于呼吸 ，FG段CO2浓度减小速率降低的原因是 温度过高使气孔关闭，CO2浓度减小 （5）光合作用开始于 D点

12、之前 时候，结束于 H点之后 时候。（6）I点与A点相比，有机物总量 增加 ，该植物是否正常生长？ 能 ，有机物含量最多是 H点 。若I点等于A点，有机物总量 不变 。若I点大于A点，有机物总量 减少 。四、光合作用速率测定相关实验装置（一）以O2为测量指标：、以液滴移动作为指标：3（1） 第一步：测定植物的细胞呼吸速率： 甲乙两装置的D中都盛 NaOH 溶液，其中乙组是 对照 组。将甲乙装置进行 遮光/黑暗 处理，放在 温度等其他因素相同且适宜 的环境中。30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。分析：甲装置在黑暗条件下植物只进行呼吸作用，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的C

13、O2，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，即呼吸速率。第二步：测定植物的净光合速率：甲装置的D 中放入 NaHCO3溶液 ，乙装置中的D 中放入等量的相同溶液，装置乙为 对照 组。将装置甲、乙放在相同且适宜的环境中，其中必须要给予 光照 。30分钟后分别记录甲、乙两装置红墨水滴移动的方向和刻度。分析：甲装置在光照条件下植物进行光合作用和呼吸作用，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，即净光合速率。（2）实验数据分析：实验操作30分钟后，记录甲装置红墨水滴移动情况如右表：右移左移假设红墨水滴每移动1 cm，植

14、物体的葡萄糖增加或减少1g，那么该植物的总光合速率为 12 g/小时，若该植物白天光照14小时，那么它一昼夜葡萄糖的积累量是 72 g（不考虑昼夜温差影响）。分析：该植物的呼吸速率为1.50.52(g/半小时)；净光合速率为4.50.54(g/半小时)，故总光合速率为呼吸速率+净光合速率=2+4=6(g/半小时)，即12(g/小时)。白天光照14 h的净光合作用量是(42)14112(g)，一昼夜葡萄糖的积累量是14 h的光合作用实际生产量减去24 h的呼吸作用消耗量，等同于14h的净光合作用量减去10 h的呼吸作用消耗量，即11241072(g)。、黑白瓶法：以溶解氧为测量指标：例2、某生物

15、探究小组从一淡水湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于6对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为12mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，将它们分别置于6种光照强度下（以字母A-E表示）24h后，实测获得6对玻璃瓶内溶解氧的含量，记录数据如下：光照强度（klx）0ABCDE白瓶溶解氧(mg/L)61218243030黑瓶溶解氧 (mg/L)666666（1）黑瓶内只进行细胞呼吸，溶解氧下降，其细胞呼吸消耗O2量为 6mg/L(24h) 。（2）白瓶内测得的数据为 表观 （表观、真正）光合速率。（3）光强为C时，白瓶中植物产生的氧气量为 18 mg/L（24h）。（4）光的补偿点和

16、饱和点对应的光照强度分别是 A 和 D 。分析：将装有水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定水生植物的光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用其变化量体现呼吸速率；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用其变化量体现表观(净)光合速率。因此，真正光合作用量(总光合作用量)白瓶中氧气增加量黑瓶中氧气减少量。III、小圆片上浮（定性分析）：光照条件下，叶圆片上浮原因 光合作用产生O2 ；例3、下面甲图为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3

17、溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图乙)，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是 C A在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小（ab段上浮时间变短说明产生的O2增多，光合速率增大）B在bc段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间（bc段单独增加NaHCO3溶液浓度，不能缩短叶片上浮时间）C在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降D因配制的NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶圆片不能进行呼吸作用（活细胞都能进行呼吸作用，叶圆片可以利

18、用光合作用产生的O2来进行呼吸作用）（二）以CO2为测量指标：例4、将一个小绿色植物放入一个三角瓶中，如下图所示。在瓶中安放一个测定瓶中CO2浓度的传感器，将瓶口用橡胶塞塞上。传感器的另一端与计算机连接，以监测一段时间内瓶中CO2浓度的变化。如果用此装置进行植物光合作用速率的测定，回答问题：分析：由曲线可知，在前23min，三角瓶中CO2浓度下降，即植物进行光合作用吸收外界的CO2，故首先该装置在光照条件下；在后37min，三角瓶中CO2浓度上升，即植物进行呼吸作用释放CO2到外界，故之后该装置在黑暗条件下。（1）在适宜条件下，首先将该装置置于 光照 条件下，此时测得的数值是 表观光合速率 ；

19、（2）再将该装置置于 黑暗 下，此时测得的数值是 呼吸速率 ；（3）如果上图2为该植物在步骤 = 1 * GB3 = 2 * GB3 中测得的实验数据，根据图中数据，该植物在单位时间（分）内，光合作用速率为 82.55(ppm/min) 。（保留小数点后2位有效数字）分析：由曲线可知，在前23min，三角瓶中CO2浓度由1800下降至150，即表观光合速率=（1800-150）/23=71.74(ppm/min)，在后37min，三角瓶中CO2浓度由150上升至550，即呼吸速率=（550-150）/37=10.81(ppm/min)，所以真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率=82.55(pp

20、m/min)（三）以干物质量（积累有机物）为测量指标：、“半叶法”测定光合作用强度：例5、将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不做处理，并采用适当的方法阻止物质和能量的转移，见右图。在适宜光照下照射a小时后，在A、B的对应部位截取同等面积（S）的叶片，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/（dm2h）。如果截取部位的叶片起始质量为M，则a小时内，呼吸速率为 （M-MA）/（S*a） mg/（dm2h），表观光合速率为 （MB-M）/（S*a） mg/（dm2h），真正光合速率为 （MB-MA）/（S*a） mg/（dm2h），a小时内

21、光合作用合成的有机物总量（M）为 MB-MA 。、碘液检测叶片中淀粉生成情况（定性分析）：例题6、绿色植物在光下制造淀粉的实验步骤是：1.饥饿处理（暗处理），防止原有淀粉的干扰；设置实验变量，部分遮光作为对照组，部分不遮光作为实验组；脱色处理，因光合作用需要光合色素，所以开始时不脱去叶绿素，但光合作用结束后，为避免叶绿素的干扰，用酒精隔水脱色；检测，淀粉的检测试剂是碘液，故滴加碘液检测，变蓝说明合成淀粉，未变蓝说明无淀粉合成；5.观察实验现象；（1）实验植物在暗处放置一昼夜的原因 饥饿处理，让叶片内原有的淀粉耗尽 （2）把遮光处理后的叶片放入酒精中，隔水加热的原因 防止酒精燃烧，发生危险 ；加

22、热清水漂洗后叶片的颜色为 黄白色 （3）此实验证明 光照 是光合作用的必要条件， 淀粉 是光合作用的产物之一。1.如图表示某植物叶肉细胞中三碳酸分子和RuBP浓度的变化情况，该植物在阶段处于适宜环境条件下，阶段是某个环境条件降低引起的瞬时变化。下列分析正确的是A.阶段在类囊体膜上进行，阶段在叶绿体基质中进行B.图中阶段所改变的环境条件很可能是降低了光强度C.图中物质甲转变成乙需要消耗光反应提供的ATP和NADPH D.阶段的光饱和点比阶段低解析.A：、阶段都是卡尔文循环，都在叶绿体基质中进行B：若甲为RuBP，乙为三碳酸分子，使RuBP浓度升高，三碳酸分子浓度降低，说明改变的环境条件是降低了C

23、O2浓度；若甲为三碳酸分子，乙为RuBP，使三碳酸分子浓度升高，RuBP浓度降低，说明改变的环境条件是降低了光强度C：若甲为RuBP，乙为三碳酸分子，物质甲转变成乙是CO2的固定过程，该过程不消耗光反应提供的ATP和NADPHD：阶段CO2浓度降低或光强度降低，均导致光合速率下降，所以植物光饱和点降低2、阳光穿过上层植物的空隙形成光斑，它会随太阳的运动而移动。下图为红薯叶在光斑照射前后吸收CO2和释放O2的情况。下列分析正确的是A.图中a点叶肉细胞间隙O2浓度最高B.ab段变化的原因是ADP和NADP浓度的限制C.光斑移开后因光反应受到抑制而使光合作用停止D.、所指示的阴影面积之和则是净光合速

24、率解析.A:图中a点说明叶肉细胞间隙O2释放速率最大，但不是浓度最高B:“光斑”照射后O2释放曲线变化趋势是光反应先增加，然后降低，说明碳反应对光反应有限制作用，限制的原因是ADP和NADP+浓度的限制C:由于光斑期间积累了大量的ATP和NADPH，可使碳反应持续一段时间D:实线或虚线与横轴围成的面积代表净光合速率，而、所指示的阴影面积之和不能代表净光合速率3.银边天竺葵叶片边缘细胞因不含叶绿体而显白色(如图中b所示)。将整株银边天竺葵放在黑暗中两天，再进行如图所示的处理。两小时后取该叶片经酒精脱色处理，滴加碘液显色后观察。下列实验结果分析正确的是A.实验中a处和b处两部分对照证明光合作用需要光B.实验中a处和c处两部分对照证明光合作用需要CO2C.实验中a处和遮光纸遮挡部分对照证明光合作用发生于叶绿体中D.无论实验时间长短，b处始终不变蓝色解析：如果光照时间过长，a处产生的淀粉会向没有产生淀粉的b处运输4.如图甲为在一定浓度CO2缓冲液、其他最适条件下培