光合作用原理及应用

2016年学考圈题（生物）新课标I卷专题6光合作用原理及应用（一）考法解法【命题特点分析】本部分属于每年高考常考内容，选择题及非选择题形式均有，常与呼吸作用结合起来考，主要考察考生对相关知识的理解及贯通程度，难度系数在0.8-0.9之间；考查重点为光合作用过程及其影响因素、光合作用和细胞呼吸的关系。试题多以图表、实验形式进行考查，考查的内容多种多样。既注重对主干知识的考查，又重点考查“双基”和实验能力。【解题方法荟萃】解决该部分试题，需要从以下几个方面着手考虑：1、光合作用过程（1）光反应阶段部位：基粒类囊体的薄膜上条件：光、色素、酶色素吸收光能用于以下两个途径｛水的光解：H2O—光T2[H]+|o2I供给暗反应（C酶的还原剂，全称为“还原型辅酶II”）ATP的形成：ATP+Pi+能量（光能） ATP（为暗反应供能）（注：水的光解和色素吸收光能不需酶参与）（2）暗反应阶段部位：叶绿体的基质条件：多种酶、[H]、ATP、C02（“暗”这个条件并不必需；但暗反应若没有光反应提供的[H]和ATP就无法进行；所以暗处不能长时间进行暗反应）过程：C5+CO2 2C32C3+[H]+ATP—（CH2O）+C5+ADP+Pi（3）光合作用全程图解光能

总反应式：co2+H2总反应式：co2+H2O叶绿体(cH2O)+O2光合作用过程的閣解在暗反应阶段中,一些三碳化合物经过复杂的变化，那成葡萄糖:另一些三碳化合物经过重新组合，又形成五碳化合物，从而使暗反应不斷地进行下去口）光合作用实质:无机物变成有机物，光能转变为有机物中的化学能2.光合作用探究历程中的几个关键实验：年代创新发现人创新实验设计思路及现象实验结论1771年普利斯特利点燃的蜡烛与绿色植物放在密闭玻璃罩内，现象：蜡烛不易熄灭。小鼠与绿色植物放在密闭玻璃罩内，现象：小鼠不容易窒息而死。植物可以更新空气1864年萨克斯把绿色植物放在暗处几小时，目的是让叶片中的营养物质（淀粉）消耗掉，然后一半曝光，另一半遮光一段时间后，用碘蒸汽处理叶片，发现遮光的—半无颜色变化，曝光的一半则呈深蓝色。绿色叶片在光合作用中产生淀粉1880年恩格尔曼水绵+好氧细菌黑暗、没有空气 显微镜观察氧气是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所极细光束照射叶绿体 完全曝光现象：好氧细菌只 现象：好氧细菌集集中在带状叶绿体 中在带状叶绿体所被光束照射到部位 有受光部位的周围附近。 （远离叶绿体的其余部位分布很少）1941年鲁宾和卡门实验方法是同位素标记法即向植物提供］Lh2i8O、co2—现象：释放的氧气全是1802H20、C18O2—现象：释放的氧气全是02光合作用释放的氧气来自于水20世纪40年代卡尔文向植物（小球藻）提供14C标记的14CO2，追踪14C在细胞内的流向探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，并将此途径称为“卡尔文循环”3、自养微生物的求生之路（1）化能合成作用硝化细菌：属于原核生物，能利用氧化无机物（NH3及hno2，该过程称为硝化作用）释放的化学能，将CO2和h2o合成糖类。与光合作用的区别：1、能量来自于氧化无机物所释放的化学能；2、反应场所、步骤及酶不一致相同点：原料都是CO2和h2o（2）另类光合作用蓝藻：属于原核生物，能利用光能，将CO2和h2o合成糖类。能利用光能的结构：蓝藻细胞质中含有类囊体结构（表面含有叶绿素a，类胡萝卜素及藻胆素）,因此，整个蓝藻细胞就相当于一个大型的叶绿体，能进行与高等植物类似的光合作用过程。4、光合作用的影响因素（一）内部因素（非重点内容）广植物种类不同同一植物在不同的生长发育阶段?同一植物在不同部位的叶片叶龄J叶面积指数（二）外部因素（重、难点内容）反应条件：光、温度、必需矿质元素反应原料：C02农度、水多因子影响：

光照:1） 光质复色光（白色）>蓝紫光>红光>绿光2） 光照时间延长光照时间，有利于有机物的持续积累。复种及人工光照3） 光照强度CO2浓度:A_真正光合速率曲线分析：光照强度对光合速率的影响CO2吸收量co2°?a量③CO2浓度:A_真正光合速率曲线分析：光照强度对光合速率的影响CO2吸收量co2°?a量③C：光饱和点：光合速率最大时的光照强度,光合速率达到最大值，随光照强度增强光合作用强度不再增强。C主要受暗反应酶活性和CO2浓度限制c：光饱和点B光补偿点:光照强度主要受光反应产物的限制:光照强度为零，只有呼吸作用CO2浓度很低时，绿色植物不能进行光合作用，达到一定含量时才开始进行光合作用，并在一定范围内，光合速率随CO2浓度增大而加快；当C02达到一定浓度时，再增加C02浓度，光合速率也不再增加，甚至减弱（因为细胞呼吸被抑制）这时的CO2浓度称为CO2饱和点（B、F点）；而植物光合速率和呼吸速率相等时的CO2浓度称为CO2补偿点（E点）；A、D点进行光合作用所需CO2的最低浓度。应用：（1） 温室可通过放干冰的方法来提高室内CO2的浓度。（2） 大田中：①控制好农作物的密度（合理密植）和水肥管理，使农田后期通风良好；

增施有机肥，使土壤微生物分解有机物增多，放出C02增多;深施NH4HCO3肥料。温度:曲线分析：曲线分析：吸速率不断加快，光合作用上升到一定阶段就不再上升，B点表示，此温度条件下，净光合速率最高，即B点对应的温度为最适温度，超过最适温度，光合速率随温度升高而下降。应用：1.适时播种。温室栽培时,白天适当提高温度,晚上适当降温。适时浇水，使气孔开放，加强蒸腾，降低植物体温度。矿质元素N—蛋白质（酶）P—ATP、NADPH、RuBPMg一叶绿素K—茎秆健壮，又促进淀粉的形成和向储存器官（块茎）的运输曲线分析：为何后段光合速率会下降？土壤溶液浓度过高使植物失水从而导致光合速率下降。水分:曲线分析:①水既是光合作用原料，又是化学反应的媒介;②水分是植物蒸腾的对象。缺水一气孔关闭一C02②水分是植物蒸腾的对象。缺水一气孔关闭一C02进入受阻一间接影响光合作用应用措施：合理灌溉。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,随其因子的不断加强，光合速率不断提高。到Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示的其他因子。（二）课堂练习C3酸增多、C3酸增多C3酸减少C3酸减少答案】C【题干】离体的叶绿体在光照下进行稳定光合作用时，如果突然中断C02气体的供应，短暂时间内叶绿体中C3酸增多、C3酸增多C3酸减少C3酸减少答案】CC5化合物减少C5化合物增多C5化合物增多C5化合物减少【圈题理由】本题主要考查光反应与暗反应间的联系，以及暗反应的具体反映过程，有利于让学生掌握光反应与暗反应的详细过程。【解析】突然中断C02的供应，此时光反应仍正常进行，光反应生成的ATP及［H］会将C3还原成糖类，同时生成C5,生成的C5由于没有CO2的供应所以就不能转化为C3而大量积累，相反现有的C3会在ATP及［H］的作用下持续转变为C5而大量消耗，故答案选C.

【题干】下图为某植物在适宜的自然条件下，C02吸收速率与光强度的关系曲线。下列分析判断错误的若温度降低，a点上移若植物缺Mg,b点左移C・若CO2浓度升高，c点右移D.若水分不足，c点左移【答案】B【圈题理由】本题考查光合作用的影响因素，结合图形考察，具有一定难度。本题能让学生深入了解各因素变化对光合作用的影响机制。【解析】首先我们要看懂图形各部分所代表的含义，横坐标表示光照强度，纵坐标表示净光合速率，以C02的净吸收速率表示，a点表示无光照时的C02吸收速率，可以看出此时应为总呼吸速率，b点表示光补偿点，为呼吸速率等于光合速率时的状态，c点表示光饱和点，此时主要受光合作用的原料CO2浓度和水分）限制。A选项，温度降低会导致呼吸作用降低，那么a点呼吸作用释放的CO2量肯定会减少，a点上移；B选项，Mg是植物叶绿素的组成成分，缺镁会导致叶绿素丧失功能，从而影响光能的吸收，此时要达到光补偿点，则需要更大的光照强度才能生成足量的ATP和［H］用于暗反应；C选项，CO2浓度升高，会生成更多的C3，此时能反应更多的ATP和［H］,故需要更大的光照强度；D选项，水分不足，会减少［H］的产量，进而减少暗反应的反应量，最终导致低光照强度下就能达到光饱和点。【题干】下图是某生物兴趣小组设计的测量一盆芦荟光合速率的实验密闭装置。现有三套完全相同的装置，作如下处理，并记录相关数据。已知氧传感器用于测量装置内氧气的含量，回答以下问题：刻度尺玻璃导管.-10020誦希霍显］CO?缓冲液刻度尺玻璃导管.-10020誦希霍显］CO?缓冲液装苴培养条件割度尺读数数据显示屏读数开始时2小时后开始时2小时后a适宜光照、25⑪0MEPb自然环境0HEIc黒暗、25⑪0NEQ（1）装置a的液滴 （填“向左移”、“向右移”或“不移动”），测量数据可反映出 的大小；影响装置b光合速率的外界因素有 ；装置c植物细胞内能产生三磷酸腺苷的场所有 ，该装置可用于测量 。（2）利用a、c两套装置测量该芦荟在适宜光照、25°C下的总光合速率时，下列可用的数据有 。①M-N②M+N③P-Q④P+Q⑤P-Q-2E⑥P+Q-2E（3）利用该装置探究光照强度对该盆花卉光合速率的影响实验时，无关变量主要是 【答案】（1）向右移净光合速率温度和光照强度细胞质基质和线粒体呼吸速率（2）①③ （3）温度【圈题理由】本题考查光合作用与呼吸作用的过程及相互间的联系，光合作用的影响因素以及净光合速率的计算方式。能培养学生分析实验设计的能力，有理论、有实验、有计算综合性比较强。【解析】（1）由于装置玄置于适宜光照强度下，亦浓度和温度恒定,光合速率应犬于呼吸速率，故容器内气体总量会増加，致使内部气压増大，液滴应向右移，测量的数据反映的应为净光合速率。佗）装羞匕墨于自然环境内，CO2浓度恒定，温度和光照强度是变化的，所以.影响该植物光合作用的外界因素為温度和光照强度。佝）装置c置于黑暗条件下，不能进行光合作用，但可以进行呼吸作用，故产生氛?的场所只有细胞质基质和线粒体，无叶绿体。可通过检测装羞内氧气的减少量来测定呼吸速率。⑷总光合速率=净光合速率+呼吸速率，皿可反映出净光合速率，而-財可反映呼吸速率，故总光合速率=M+（-N）=K-N?P-E可反映出净光合速率，E-Q可反映呼吸速率，故总光合速率=（P-E）+（E-Q）=P-Q。（5）该套装蚤内CO2浓度、植物、水分、土壤条件等都是固定的，可变的只有温度和光照强度，其中温度是无关变量，光照强度是自变量。

三）课后作业1.夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是（）甲植株在a点开始进行光合作用乙植株在e点有机物积累量最多曲线b-c段和d-e段下降的原因相同丙曲线b-d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭【答案】D【解析】图中两曲线可表示植物的净光合速率，a点时，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳的速率相等，在此之前，光合作用已经开始，A错；18时以后，乙植物的细胞呼吸开始强于光合作用，此时有机物的积累最多，B错；b~c段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足，d~e段下降的原因是光照强度减弱，光反应提供的［H］和ATP不足导致，C错；b~d段，乙曲线出现图中走势的原因是气孔会部分关闭，导致二氧化碳供应不足，甲走出不同的趋势，其原因可能为气孔无法关闭,D对。2．下图是有关棉花成熟绿叶组织的相关图解，其中图1是叶肉细胞的光合作用过程图解；图2表示某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长速率随co2浓度变化的情况.据图回答下列问题：:屮： 八光音忤用塔谊辛ADPPi-Qraab€NaHCOa图ADPPi-Qraab€NaHCOa图3厅圆叶片上浮到战面恼时间（1）由图1可知，甲、乙分别代表的物质是 、 ，要想使叶绿体内C3的含量快速下降，可以改变的环境条件是 ，光反应中o2的生成发生在类囊体膜的内侧，产生的o2扩散到邻近的线粒体中被利用至少要经过 层生物膜.（2）图2中在 点光合作用速率达到最大,此时限制光合作用速率的主要环境因素是 ,C

点和D点相比，叶绿体中［H］的含量 （较低、相等、较高）•（3）从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体,平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间,其记录结果绘成曲线如图3•请据此回答.该实验的目的是： 从图解分析,b点比a点细胞内的C5含量 ,bc段曲线平缓的限制因素可能是 而c点以后曲线上行,其原因应该是 •【答案】（1）C02 ［H］和ATP不提供C02或增强光照4（2） D光照强度较高（3） ①探究CO2浓度对光合作用速率的影响②低光照强度NaHCO3浓度太大,导致细胞失水,从而影响细胞代谢【解析】⑴据图1分析，甲、乙分别代表的物质是CO2,［H］和ATP；要想使叶绿体内C3的含量快速下降，其基本思路是增加C3去向或减少C3来源，因此可以减少或不提供CO2或增强光照；光反应中O2的生成发生在类囊体的薄膜内侧，其扩散到邻近的线粒体中被利用至少要穿过一层类囊体膜，叶绿体的两层膜和线粒体的两层膜，即