高三二轮复习生物专题2《植物生理-光合作用》典型问题分析及方法点拨课件

《植物生理--光合作用》典型问题分析及方法点拨一、本专题内容在高考中的地位2022年：以密闭容器中的CO2含量变化为情境，考查影响植物光合作用的因素及光合作用与呼吸作用的关系。（第2题，6分）2021年：以干旱地区具特殊生理功能植物的光合作用为情境，考查该类植物的光合作用特点（晚上气孔打开，白天气孔关闭），且结合实验设计考查实验探究能力。（第29题，11分）2020年：以农业生产中常见的耕作措施（间作、中耕除草、施肥等）为情境，考查矿质元素、光照强度对光合作用的影响。（第30题，10分）2019年：考查光合作用产物的合成需要水、矿质元素、空气的参与即影响光合作用的诸多因素。（第3题，6分）2018年：考查阴生植物和阳生植物光合作用对光照强度的响应特点合理进行作物套种、光合午休的原因及合理密植对作物产量的影响。（第30题，9分）（一）外因（影响原理）1、光（1）光强、光波长：光是光合作用的必要条件，且光合色素对不同波长的光吸收有差异。（2）光照方式：包括连续光照和间歇光照。光反应和暗反应是在不同酶的催化作用下相对独立进行,由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的,因此在一般情况下,光反应的速率比暗反应的速率快。持续光照,光反应产生的大量的ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉,暗反应限制了光合作用的速率,降低了光能的利用率；间歇光照即光照、黑暗交替进行,则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的ATP和[H]，且交替频率越高，越能提高了光能的利用率。2、CO2浓度：CO2暗反应的原料，适当提高CO2浓度可以提高光合作用强度，自然情况下，植物处在CO2饥饿状态。二、影响光合作用因素的知识解读（1）直接影响：水分是光合作用的原料之一,但这种影响往往比较小，因为植物所吸收的水分只有1％用于光合作用,而其他的99％都是以蒸腾作用的形式散失了。（2）间接影响：土壤干旱会导致叶片气孔导度下降，一般会导致胞间CO2含量下降，从而导致光合速率下降。如南方夏季作物中午12点左右出现“光合午休”的原因是：温度过高，蒸腾作用强，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，光合作用下降。4、矿质元素的供给：许多矿质元素参与了光合作用过程中相关化合物的合成，K还参与了光合产物的运输。5、温度：通过影响酶的活性来影响光合作用，且主要是影响暗反应。3、水：1、光合产物的积累：产物的积累会抑制光合作用的进行。2、植物的不同生长期：不同生长期，叶肉细胞中色素含量、酶的数量、活性等均有差别。3、叶绿体数量、位置及分布、叶绿体中基粒的数量、叶绿素的含量、酶的含量、ADP的含量、C5的含量等（二）内因（影响原理）提示：在问题中常常考查多因素对植物光合作用的影响。例析1、下图表示当影响光合作用的因素X、Y和Z变化时，光合作用合成量和光强度的关系。（1）图中X1、X2、X3的差异是由于某种原因

直接影响了光合作用的

所导致。要提高大棚作物的光合作用合成量，由X3增加为X1，最常采取的简便而有效的措施是

。二氧化碳或温度暗反应或光反应和暗反应施放干冰等措施增加二氧化碳浓度或适当升温（三）实例应用：1、光质（光的波长）、温度、CO2浓度等对植物光合作用的影响（2）图中Y1、Y2、Y3的差异是由于

直接影响了光合作用的

所致，若要提高大棚作物的光合作用合成量应该选择

（光强相同的白光、光强相同的单色光如红光）。（3）图中Z1、Z2、Z3的差异表现在光合作用中

反应的不同，如果Z因素代表植物生长发育期，则代表幼苗期、营养生长和现蕾开花期的曲线依次是

。光的波长光反应光反应和暗Z3、Z2、Z1光强相同的单色光1、在光照（温度很低或CO2浓度很低）很弱的情况下，CO2浓度（光强和温度）对光合作用的影响很小，即该因素为限制因子（最小量因子）。2、根据不同因素对光合作用的影响原理，准确找到某一特定情境下影响光合作用的关键因素。方法点拨1：据左图分析：m-n段和n-b段限制该植物光合速率的外因分别是：

CO2浓度、CO2浓度和光照强度据右图分析：大棚蔬菜栽培，如果遇到连续阴雨天，为了避免减产，根据光照和温度对光合作用的影响原理分析，可采取的可行措施为：适当降低白天的大棚温度，减少呼吸消耗或补充人工光照例析2、下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答：

1、为什么7-10时的光合作用强度不断增强？2、为什么12时左右的光合作用强度明显减弱？3、为什么14-17时的光合作用强度不断下降？7-10时，主要原因是光照增强，气温上升，光合作用强度不断增强；12时左右主要原因是温度过高，蒸腾作用强，气孔关闭，导致胞间二氧化碳减少，使光合作用减弱；14-17时主要原因是光照减弱，气温下降使光合作用强度不断下降。点评：要善于抓住特定条件下影响光合作用的关键因素，做出科学准确分析。

（1）交替光照：与连续光照的光照时间相同

例析1、（1）若对该植物作如下处理：（甲）持续光照10分钟，（乙）光照5秒后再黑暗处理5秒，连续交替进行20分钟。若其他条件不变，则在甲、乙两种情况下植物所制造的有机物总量理论上是：甲

乙（填“多于”、“少于”、“等于”或“无法确定”）。

少于2、交替光照和连续光照）对植物光合作用的影响交替光照条件下，光反应产生的[H]和ATP能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量（消耗量）

（2）请以题中坐标图的信息作出解释（从光反应产物进行分析）例析2、为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验，各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：A组：先光照后黑暗，时间各为，光合作用产物的相对含量为50%；B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为，光合作用产物的相对含量为70%；C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为（毫秒）；光合作用产物的相对含量为94%；D组（对照组）：光照时间为135s，光合作用产物的相对含量为100%。回答下列问题：（1）单位光照时间内，C组植物合成有机物的量______（填“高于”、“等于”或“低于”）D组植物合成有机物的量，依据是

。

高于C组只用了D组光照时间的一半，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%

（2）交替光照：光照时间与连续光照时不相同，且改变光照与黑暗的交替频率（2）下图是植物生长速率与土壤中某无机盐浓度之间的关系，由此可知土壤中无机盐含量为

（A或B）点时，施肥最有利于植物生长，理由是：

。3、矿质元素的供给对光合作的影响A土壤中矿质元素的浓度为A点时，提高矿质元素浓度，植物生长速率明显增大。（1）矿质元素参与了与光合作用过程中相关化合物的合成，其中N、P、Mg、Fe分别参与合成的有关化合物依次有：

酶、叶绿体膜蛋白、叶绿素、叶绿体膜中磷脂分子、ADP等；叶绿体膜中磷脂分子、ADP等；叶绿素；合成叶绿素的酶组分元素。例析1：为研究棉花去棉铃（果实）后对叶片光合作用的影响，研究者选取至少具有10个棉铃的植株，去除不同比例棉铃，3天后测定叶片的CO2固定速率以及蔗糖和淀粉含量。结果如图。（1）由图1可知，随着去除棉铃百分率的提高，叶片光合速率

。本实验中对照组（空白对照组）植株的CO2固定速率相对值是

。（2）由图2可知，去除棉铃后，植株叶片中

增加。已知叶片光合产物会被运到棉铃等器官并被利用，因此去除棉铃后，叶片光合产物利用量减少，

降低，进而在叶片中积累增多。逐渐下降淀粉和蔗糖的含量输出量284、光合作用产物对植物光合作用的影响（4）综合上述结果可推测，叶片中光合产物的积累会

光合作用。（5）一种验证上述推测的方法为：去除植株上的棉铃(?)并对部分叶片遮光处理，使遮光叶片成为需要光合产物输入的器官，检测

叶片的光合产物含量和光合速率。与只去除棉铃植株的叶片相比，若检测结果是

，

则支持上述推测。抑制未遮光叶片的光合产物含量下降，光合速率上升（填写因变量）点评：光合作用产物的“库”---种子、果实；光合作用产物的“源”—叶片，如果“源”中的物质不能输送到“库”，则会抑制光合作用。方法点拨2：打破常规思维，避免思维陷阱例析1、如下图：植物在干旱条件下，气孔导度会下降，但此时胞间CO2浓度反而升高，则说明此时导致光合作用下降的主要影响因素并不是胞间CO2含量，即非气孔限制，那么此时导致光合作用速率下降的主要原因可能是

；

反知，如果气孔导度降低，导致胞间CO2浓度降低，从而限制了光合作用，即气孔限制。干旱使叶肉细胞中酶的活性下降1、气孔导度下降，不一定会导致胞间CO2浓度降低

例析2、（2018重庆高考题）长叶刺葵是棕榈科热带植物，是一种多年生热带硬质叶纤维作物，为了解其引种到重庆某地后的生理状况，某研究小组在水分充足、晴朗无风的夏季的某一天，观测得到了该植物光合速率等生理指标日变化趋势图。据图分析，直接引起蒸腾速率变化的生理指标是

；

；推测导致12：00时光合速率出现低谷的环境因素主要是

(填“光照”或“CO2”)，判断依据是

。气孔导度光照12：00时蒸腾作用最强，气孔导度最大，所以不是CO2，而是光照。点评：夏季中午12点左右出现光合速率低谷，不是胞间CO2含量降低导致，因为题干中明确水分充足，气孔导度不降反升，所以审题很重要哦！2、夏季中午出现光合速率下降，不一定是气孔导度下降导致3、叶绿素含量高低不一定是光合速率高低的必要条件，因为叶绿素含量可能存在”冗余”现象，植物可通过减少叶绿素的合成来增加相关酶的合成，从而提高光合速率。例析3、Rubisco酶是暗反应中的关键酶，它催化CO2与RuBP生成三碳化合物。某实验小组欲研究水稻光合作用的相关生理过程，以水稻的低叶绿素含量突变体（YL）与野生型（WT）为实验材料，采用随机分组设计，设置3种氮肥处理，即0N（全生育期不施氮肥）、MN（全生育期施纯氮120kg•hm-2）和HN（全生育期施纯氮240kg•hm-2），并测定饱和光照强度（1000μmol•m-2•s-1）下的气孔导度和胞间CO2浓度，结果如图所示。回答下列问题：

（1）研究表明，叶绿素含量高并不是叶片光合速率大的必需条件。叶片中的叶绿素含量存在“冗余”现象，因此，适当降低

将有助于减少叶片中氮素在合成叶绿素过程中的消耗。由此可推知YL将更多N合成Rubisco酶，而不是叶绿素的合成，从而提高叶片光合速率。

叶片中叶绿素合成点评小结：1、干旱条件下，气孔关闭不一定是导致植物光合作用下降的限制因子，虽然气孔关闭，但此时胞间CO2浓度并没有下降，反而上升，说明是其它因素导致光合速率下降，如相关酶活性下降。3、叶绿素含量高低不一定是光合速率高低的必要条件，因为叶绿素含量可能存在冗余现象，植物可通过减少叶绿素的合成来增加相关酶的合成，从而提高光合速率。2、夏季中午植物出现光合速率下降现象不一定是由于气孔导度下降引起(土壤含水充足，气孔导度上升），有可能是由光照强度下降导致。4、在做题时，必须结合题干情境，找到影响光合作用的关键因素，善于打破常规，及时调整思维，方能准确作答。例析、与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2，在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同（图a）造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（）A.t2比t1具有更高的光饱和点）B.t1比t2具有更低的光补偿点C.

三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关D.

三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大

D5、叶绿体的分布（位置状态）对光合作用的影响三、光合作用原理在生产中的应用实例及解读1、合理密植：合理密植是使植株行间距和株距科学合理,叶片互不遮挡,通过植物的光合作用,充分有效利用光能,来提高产量。2、《齐民要术》中，要求栽种农作物要“正其行，通其风”：确保作物通风、透光，从而提高光合作用效率。3、阴生植物与阳生植物套种：充分利用光能，提高产量。4、果树适当剪枝：避免叶片遮挡，确保通风，提高光合作用效率。5、大棚蔬菜栽培时：夜晚补充人工光照、上午短时间打开通风口、夜晚停止光照后半小时打开通风口，之后关闭等。6、大棚蔬菜栽培时：若遇到连续阴雨连绵的天气，为了避免减产，可适当降低白天的大棚温度。7、薄膜育秧时：常选用无色薄膜。8、合理施肥：满足植物对各种矿质元素的需求，提高作物产量。例析、夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做:①延长2小时人工照光，②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上，③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理依次是：①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量。②起到降氧、降温、降湿度的作用，抑制细胞呼吸减少有机物的消耗，提高产量。③起到积累棚内CO2浓度抑制细胞呼吸，提高（下一天）光合作用速率。（一）景天科植物光合作用与一般植物不同，其光合作用方式为CAM（景天酸代谢）途径，夜间气孔开放，白天气孔关闭，既能防止水分过度蒸发，又能保证光合作用的正常进行，适应干旱缺水的环境。夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸分解释放CO2用于光合作用。四、特殊生理功能植物《光合作用》问题分析例析、植物A有一个很特殊的CO2利用方式，干旱条件下，夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中（如图一）：白天气孔关闭，液泡中的苹果酸分解释放CO2用于光合作用（如图二）：植物B的CO2利用过程如图三所示，请回答下列问题：（1）植物A夜晚能吸收CO2却不能合成（CH2O）的原因是没有光照，光反应不能正常进行，不能为暗反应提供所需的

。白天植物A进行光合作用所需CO2的来源有

。〔H〕、ATP呼吸作用和苹果酸的分解（二）C4植物的光合作用，适应CO2浓度低的特殊环境2、特点：光反应在叶肉细胞中的叶绿体中进行，卡尔文循环在维管束鞘细胞中进行，即只能进行暗反应。两种细胞中叶绿体结构不同。若用碘液检测，只有维管束鞘细胞中才有蓝色出现，在夏季中午不会出现光合午休现象。1、生理过程分析（三）植物（如菠萝）在强光照和高O2和低CO2情况下，在叶绿体、过氧化物酶体、线粒体中进行的光呼吸过程光呼吸虽然会分解有机物乙醇酸，但有利于植物适应高氧低碳的环境，因为O2和C5（RUBP）结合（加氧反应）会生成C3和乙醇酸，乙醇酸进一步氧化分解会生成CO2即光呼吸，有利于光合作用的进行，也是植物在强光下的一种保护机制。例析1、是菠萝细胞在光照和高O2低CO2情况下，在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三个不同的细胞器中进行的一个光呼吸循环途径。请回答下列问题：(1)图1仙人掌叶肉细胞内能参与CO2固定的物质有____________，其中CO2＋RuBP→PGA过程发生的场所I是___________。(2)已知苹