高中生物第2课时 光合作用的原理和应用

第2课时光合作用的原理和应用

"卅卅卅州"川卅卅勿州附卅卅"卅"/卅卅"/,|=|E3•血包•图囱%"勿皿川卅卅加|卅勿勿用卅"卅"M"川勿WW"川

一、光合作用的概念［填图］

二、光合作用的原理及探索

1.探索光合作用原理的部分实验

科学家实验过程或依据实验结论

科学界普遍认为，在光合作用

甲醛对植物有毒害作用，而且

中，co2分子的£和2_被分开，

19世纪末甲醛不能通过光合作用转化

。2被释放，C与H2O结合成甲

成糖

醛，然后甲醛缩合成糖

离体叶绿体在适当条件下发

在离体叶绿体的悬浮液中加

1937年英生水的光解、产生氧气的化学

入铁盐或其他氧化剂(悬浮液

植物学反应称作希尔反应。说明水的

中有水，没有二氧化碳)，在

家希尔光解与糖的合成不是同一个

光照下可以释放出氧气

化学反应

1941年美co2,8c»02

光合作用释放的全部来自

科学家鲁

18H2Q

宾和卡门：S-H2Og§-H2O

1954年美在光照下，叶绿体可合成ATP,

光照下叶绿体中发生的水的

科学家并发现这一过程总是与水的

光解过程伴随ATP的产生

阿尔农光解相伴随

20世纪探明了COz中的碳在光合作用

40年代用"'C标记C02中转化成有机物中碳的途径,

卡尔文即卡尔文循环

2.光合作用的过程

(1)过程及分析［据图填空］

光反应暗反应

II

场所类囊体薄膜叶绿体基质

条件需光不需要光

2c3-C5+CO2

HO-[H]+O"pATP

物质转化22[H][

ADP+Pi—ATPZADP+Pi

(CH2O)

能量转换光能一活跃化学能活跃化学能一稳定化学能

⑵反应式

三、光合作用原理的应用

1.光合作用强度

(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。

(2)影响因素和衡量指标：

土壤中水分的多少

空气中㉚的浓度

影响因素

光合作＜温度的高低

用强度光照的长短与强弱以及光的成分

原料消耗的数量

衡量指标

产物生成的数量

2.探究环境因素对光合作用强度的影响

实验流程：

取生长旺盛的绿叶.用直径为1cm的打孔器打出

取材一

小圆形叶片30片

将小圆形叶片置于注射器内.并让注射器吸入清

水；待排出注射器内残留的空气后，用手指堵住注射

排气一

器前端的小孔并缓慢拉动活塞.使小圆形叶片内

的气体逸出

V将小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待

沉水一

用。叶片因细胞间隙充满水.所以全部沉到水底

分细一|取3只小烧杯.分别倒入20mL富含C()2的清水

分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片.然

光照一

后分别对这3个实验装置进行强、中、弱三种光照

观察

I—I同一时间段内各装置中小圆形叶片浮起的数量

并出录----------------------

，勿伽m川川川川川川州川川皿"川州"川I川川川川勿川川",E3E3•陶目•Fllal恤川川/州州川加州州川川加川川川川州州川"川川川,

i.判断下列有关光合作用叙述的正误

(1)光反应阶段发生在叶绿体内膜和类囊体薄膜上()

(2)光反应过程中合成了ATP,需要的能量来源于呼吸作用分解的有机物()

(3)光反应的进行不需要任何酶的参与()

(4)高等绿色植物白天进行光反应，夜晚进行暗反应()

⑸光反应为暗反应提供［H］和ATP()

(6)暗反应必须在无光的条件下进行()

⑺暗反应需要的ATP是由光合作用合成的糖经过有氧呼吸产生的()

(8)在离体的叶绿体基质中添加［田、ATP和CO?后，可以完成暗反应()

(9)光反应和暗反应必须都在光照条件下才能进行()

(10)光合作用产生的来自C0?和【似)中的0()

(11)绿色植物光合作用的反应物是CO2和友0,产物是有机物和0式)

(12)绿色植物进行光合作用的能量来源于光能()

(13)光合作用强度的影响因素有COz浓度、温度、光照强度等外界因素()

(14)光照强度对光合作用强度的影响实验中，可以通过调节台灯与实验装置间的距离来

调节光照强度()

(15)探究实验中，小圆形叶片浮起的原因是叶片进行呼吸作用产生的二氧化碳导致的

()

答案：⑴X⑵X(3)X(4)X(5)V(6)X(7)X(8)V(9)X(10)X

(11)V(12)V(13)V(14)V(15)X

2.将下列生产实例和利用的光合作用原理连接起来

课堂互动探究案

【课程标准】

说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气

的过程中，转化并储存为糖分子中的化学能

探究不同环境因素对光合作用的影响

提取和分离叶绿体色素

【素养达成】

1.阅读科学家对光合作用的探究过程，了解人们对光合作用认识的过程。(科学思维)

2.结合实例及教材图5—14,掌握光合作用的光反应和暗反应过程以及二者的关系。(科

学思维)

3.认识生命活动不仅具有物质基础，还需要能量驱动，而能量的供应和利用都离不开物

质的变化，物质是能量的载体，能量是物质变化的动力，初步建立物质和能量观。(科学思维)

4.联系日常生活实际，思考影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。(社

会责任)

同学们，诗中的“你”是指什么？为什么会给“我”生命的甘露、无穷的能量?

“川勿勿川皿冏川卅州“勿勿川勿勿加切勿/川州皿"卅勿"卅，目固•陶陶•白窗W卅勿卅4卅卅卅勿指冏川勿冏州州勿叫勿

探究点一光合作用的原理及探索

【师问导学】

一、光合作用原理的探索实验分析

1.实验一：1937年，英国剑桥大学的希尔用离体的叶绿体做实验。

他将离体的叶绿体加到具有H受体的水溶液中，在无CO?的条件下给予光照，发现叶绿体

中有。2放出。

由实验一•说明：o

答案：叶绿体在有II受体的水溶液中光照可产生Oz

2.实验二：科学家在黑暗时把叶绿体基粒放在pH=4的溶液中，让基粒类囊体膜腔的pH

值下降至4,然后将基粒移入pH=8并含有ADP和Pi的缓冲溶液中（如图）。一段时间后，有

ATP产生。

上述实验结果表明，基粒类囊体合成ATP的原因是膜内外存在

据此推测，叶绿体在自然状态下产生ATP的过程中，光能的作用是使水分解产生

使类囊体膜内外之间产生

答案：H十梯度出卜浓度差）H+H上梯度田卜浓度差）

3.实验三：如图是利用小球藻进行光合作用实验的示意图，图中A物质和B物质的相对

分子质量之比是多少？

AB

光照

十下的士-CO?

A小球

V藻悬,8

H2O

液

答案：8：9

4.实验四：1954年美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验。

在给叶绿体照光时发现，当向反应体系中供给ADP、Pi和H受体时，体系中就会有ATP

和［H］产生。

在黑暗条件下，只要供给了ATP和［H］,叶绿体就能将CO?转变为糖。

上述实验说明：。

答案：叶绿体照光条件下，反应体系中有ADP、Pi和H受体存在下可产生ATP和［H］。在

黑暗条件下，有ATP和［H］时，叶绿体可将CO2转变为糖

5.实验五：20世纪40年代，卡尔文及其同事因在光合作用方面的研究成果，获得了1961

年的诺贝尔化学奖。卡尔文将小球藻装在一个密闭容器中，通过一个通气管向容器中通入C02,

通气管上有一个开关，可控制CO2的供应，容器周围有光源，通过控制电源开关可控制光照的

有无。

他向密闭容器中通入"C02,当反应进行到5s时，“C出现在一种五碳化合物(G)和一种

六碳糖(G)中，将反应时间缩短到0.5s时，“C出现在一种三碳化合物(C3)中，上述实验中卡

尔文等是通过控制来探究CO,中碳原子转移路径的，采用了等技术方法,

实验结果说明C02中C的转移路径是(请用“一”表示)。

卡尔文及其同事们在实验过程中发现，在有光照和co?供应的条件下，a和C5的浓度很快

达到饱和并保持稳定。

但是，当改变其中一个实验条件后，二者的浓度迅速出现了规律性的变化：停止COz供应

时，a的浓度急速降低，嶷的浓度急速升高。

停止光照时，C3的浓度急速升高，a的浓度急速降低。

由此可见a和Cs之间的关系是(请用箭头表示).

答案：反应时间同位素示踪法(同位素标记法)coz-Cs-Cs、a

,4

CO2

,4,4

c6H12o6C5

二、结合光反应过程与暗反应过程回答下列问题

1.为什么暗反应不能较长时间地在黑暗条件下进行？

答案：因为光反应为暗反应提供的［田、ATP是有限的。

2.试利用同位素示踪法，分析光合作用过程中各元素的转移途径。

(1)用放射性同位素分别标记ILO中的II和0,则能在光合作用的哪些物质中检测到放射

性？

(2)若标记CO,中的“C,请写出光合作用中HC的转化途径。

(3)试总结光合作用各元素的去向。

答案：(1)0可在释放的a中检测到；H可在产生的糖类中检测到。

14

(2)“⑩+以一2c3(只有一个0一("CH2O)»

(3)光合作用总反应式及各元素去向：

I

C(b+H?O一…A(CHJ))+(),

_।叶绿体「一

3.结合光反应和暗反应过程分析，若突然停止光照或停止C02供应，叶绿体中C3和G相

对含量发生怎样的变化？

答案：

①停止光照：C含量相对增加，C5含量相对减少。

②停止C0?供应：C3含量相对减少，晨含量相对增加。

【智涂笔记】

(1)鲁宾和卡门实验的对照方式为相互对照(通过标记不同的物质：H「0与C%z)。

(2)鲁宾、卡门和卡尔文用的实验方法为同位素标记法(同位素示踪法)。

(3)还原齐ij[H]是指还原型辅酶11(NADPH),由氧化型辅酶II(NADP+)接受电子和射形成。

(4)光合产物主要是糖类(蔗糖、淀粉)，蛋白质、脂肪和有机酸也是光合作用的直接产物。

【师说核心】

1.鲁宾和卡门实验

(1)巧妙之处：两组实验相互对照直观地表现出氧气来自水中的氧，而不是来自二氧化碳

中的氧。

(2)自变量为被标记的仁论和Hg,因变量是02的放射性。

2.卡尔文循环

(1)探究方法一一同位素标记法：

用"C标记0)2,追踪检测放射性，探明了CO?中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途

径。

(2)结论:

碳的转化途径："CO2+C5-"C3--("CILO)«

3.光合作用过程图解

［WI能量转换II物质转化I［W］

不.…光能一二;工

光I光

反I类囊体

应活跃的薄膜上

¥化学能、

暗反应稳金的(C%。)争种薛催货’3

叶绿体基质中

」一化学能7Gdo?

4.两者的区别

比较项目光反应暗反应

实质光能转换为化学能，并放出固定C02,形成有机物

时间长短短促较缓慢

需要条件色素、光照、酶不需要色素和光，需要多种酶

反应场所叶绿体类囊体的薄膜上叶绿体的基质中

①水的光解：水分解生成［H］和02；

①C02的固定：COz+Csf2c3；

物质变化②ATP的合成：在相关酶的作用下ADP

ATP

②C3的还原:2c3+[H]——►(CH0)+C

和Pi形成ATP25

ATP中活跃的化学能一有机物中稳定

能量变化光能一ATP中活跃的化学能

的化学能

相应产物。2、ATP和[H]葡萄糖等有机物

5.两者的联系

(1)光反应为暗反应提供［H］和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi,即两个反应阶段相

辅相成，密切联系。

(2)没有光反应，暗反应缺乏［H］和ATP,无法进行；暗反应受阻，光反应因产物积累也不

能正常进行。可见，二者相互制约。

6.当外界条件改变时，光合作用中C3、Cs、［用、ATP含量的变化可以采用下图分析:

(D改变光照条件

光照强一弱

CO?看应不变

|先反应减局

[H]、ATP减少

|暗反应

（：3还原减弱

（：（%固定正常

C3含量上升

C$含量下降

（CHJ））合成量

相对减少

（2）改变C0?浓度

光照不变

减少co2供应

|暗反应

co?固定减弱

a还原仍正常进行

Q含量下降

（X含量上升

[Hj、ATP相对增加

«：40）合成量

相对减少

【检测反馈】

1.（合格必考）鲁宾和卡门用H寅）和CO?作为原料进行光合作用实验，下列符合实验结果

的是（）

A.释放的氧气全是

B.释放的氧气一部分是一部分是“2

C.释放的氧气全是“2

18

D.释放的氧气大部分是,少部分是02

解析：鲁宾和卡门用11「为和C02作为原料进行光合作用实验，其目的是为了探究光合作

用释放出的a的来源，通过放射性检测，光合作用产生的&全部来源于水。

答案：c

2.（合格必考）光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，参与暗反应必需的物质是（）

A.上0、COz、ADPB.C02、[H]、ATP

C.HQ、⑩、ATPD.[H],HQ、ADP

解析：暗反应过程包括二氧化碳的固定和三碳化合物的还原，在此过程中需要CO”[H]

和ATP及多种酶参与反应。

答案：B

3.（合格必考）光合作用的光反应和暗反应依次发生在（）

A.细胞质、细胞核中

B.叶绿体的外膜、内膜上

C.叶绿体的类囊体薄膜上、叶绿体的基质中

D.叶绿体的基质中、叶绿体的类囊体膜上

解析：光反应发生在叶绿体类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体基质中。

答案：C

4.（合格必考）正常生长的绿藻，照光培养一段时间后，用黑布迅速将培养瓶罩上，此后

绿藻细胞的叶绿体内不可能发生的现象是（）

A.的产生停止

B.CO?的固定加快

C.ATP/ADP比值下降

D.NADPH/NADP*比值下降

解析：用黑布将培养瓶罩上，光反应停止，氧气的产生停止，A正确;同时NADPH和ATP

的产生停止，使暗反应C3的还原速度减慢，从而导致二氧化碳的固定减慢，B错误；ADP生成

ATP减少,使ATP/ADP比值下降，C正确；NADPH的产生减少，NADPH/NADP*比值下降，D正确。

答案：B

5.（等级选考）玉兰叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，如果将它移至暗室中，短

时间内叶绿体中G与Cs相对含量的变化分别是（）

A.增多减少B.减少增多

C.增多增多D.减少减少

解析：叶肉细胞在光照下进行稳定的光合作用时，G和C,处于动态平衡状态；移至暗室

后，短时间内由于光反应速度下降，ATP和［H］的合成减少，C3还原成Cs的过程受到影响，而

Cs仍能正常和CO,反应生成故C：,增多，G减少。

答案：A

6.（等级选考）A.Benson与M.Calvin于1949年采用放射性同位素自显影技术对光合作用

进行研究。以下是他们研究过程的简述：往小球藻培养液中通入“CO?后，分别给予小球藻不

同的光照时间后立即杀死小球藻。从培养液中提出产生的放射性物质进行分析。结果如下:

实验组别光照时间（S）放射性物质分布

12012种磷酸化糖类

260除上述12种磷酸化糖类外，还有氨基酸、有机酸等

32大量3-磷酸甘油酸

请根据上述实验资料分析，下列选项错误的是（）

A.本实验原料只有CO”暗反应的产物是有机物

B.CO?进入叶绿体后，最初形成的主要物质是3-磷酸甘油酸

C.实验结果还说明光合作用产生的有机物还包括氨基酸、有机酸等

D.从COZ进入叶绿体到产生有机物的整个过程看，产生的有机物主要是磷酸化糖类

解析：光合作用所需要的原料除了二氧化碳还有水，A错误；从表中可以看出，放射性首

先出现在3-磷酸甘油酸中，B正确：60s后，放射性出现在除上述12种磷酸化糖类外，还有

氨基酸、有机酸等，C正确；从表中可以看出，产生的有机物主要是磷酸化糖类，D正确。

答案：A

7.(等级选考)[2019•东城高一期末]ATP作为细胞中的直接能源物质为细胞生命活动直

接提供能量。为了研究ATP合成过程中的能量转换机制，科学家利用提纯的大豆磷脂、某种

细菌膜蛋白(I)和牛细胞中的ATP合成酶(II)构建了ATP体外合成体系，如图所示。请回答

问题：

(DATP在供能时，远离A的断裂，将能量释放出来。

(2)科学家利用人工体系模拟了ATP合成时的能量转换过程。在叶绿体中此过程发生的场

所为________.

(3)科学家利用人工体系进行了相关实验，如下表。

人工体系

H+通过H+通过

组别大豆磷脂ATP

I11I的转运II的转运

构成的囊泡

1+++有有产生

2+一+无无不产生

3++一有无不产生

注：“+”、“一”分别表示人工体系中组分的“有”、“无”

①比较第1组和第2组的结果可知，I可以转运酎进入囊泡。进一步研究发现，第1组

囊泡内pH比囊泡外低1.8,说明囊泡内的【广浓度囊泡外。

②比较第1组和第3组的结果可知，伴随图中的的过程，ADP和Pi合成ATP。

(4)结合图与实验分析，说明人工体系产生ATP的能量转换过程是光能一-ATP

中的化学能。

解析：分析图形，H+进入囊泡通过I过程，需要光，说明该囊泡模拟的是叶绿体的类囊

体薄膜；1广通过H出囊泡，形成ATP,说明模拟的是线粒体的内膜。(DATP中远离A的高能

磷酸键断裂，释放能量，供给各项耗能的生命活动。(2)叶绿体中合成ATP的场所是类囊体薄

膜。(3)第1组囊泡内pH比囊泡外低1.8,说明囊泡内的「浓度高，大于囊泡外的肘浓度。

②比较第1组和第3组的结果可知，伴随父通过II向囊泡外转运的过程，ADP和Pi合成ATP。

(4)上述实验数据分析可知人工体系产生ATP的能量转换过程是：光能一H+电化学势能一ATP

中的化学能。

答案：

(1)高能磷酸键(2)类囊体膜(囊状结构薄膜)

(3)①高于(大于)②H*通过II向囊泡外转运

(4)射电化学势能。广浓度梯度势能)

探究点二光合作用原理的应用

【师问导学】

1.光照强度对光合作用强度的影响

如图表示光照强度对光合作用强度的影响曲线，分析曲线讨论并回答:

(DA点时，光照强度为0,对应的COz来源于哪些生理过程？其释放量的含义是什么？

(2)B点时，所对应的CO?吸收量和释放量为0,试分析此时光合速率与细胞呼吸速率的关

系及B点的含义。

(3)C点时，C0,吸收量达到最高，请讨论C点的含义并分析C0,吸收量达到最高前、后的

主要限制因素分别是什么？

答案：(DA点时•，光照强度为0,此时只进行细胞呼吸，其单位时间内释放的CO,量，可

表示此时的细胞呼吸速率。

(2)B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合速率=呼吸速率，此点为光补

偿点。

(3)当达到C点后，光合作用不再随光照强度的升高而增加，称之为光饱和点。C0,吸收量

达到最高前的主要限制因素是光照强度，CO,吸收量达到最高后的主要限制因素为温度和CO?

浓度。

2.结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系，请分

析:

(1)图中A、B、C各点代表的生物学意义分别是什么？

(2)/段的含义是什么？其大小主要受哪种环境因素的影响？

(3)DE段的含义是什么？如果此时想增加光合作用强度，可以采取哪些措施？

(4)若光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25℃和30℃,这是在25℃测得的曲线，

若温度升至30℃,曲线中A点、B点将如何变化？

(5)通过实验测得一片叶子在不同光照强度下气体吸收和释放的情况如下图所示。那么曲

线中AB段(不包括A、B两点)中哪些过程是存在的(用下图字母表示)？

答案：

(DA点：光照强度为零，只进行细胞呼吸。B点：光合作用强度等于呼吸作用强度，为

光补偿点。C点：光合作用达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。

(2)创段代表呼吸作用强度。其大小主要受温度的影响。

(3)DE段光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。可以通过调整温度和增

加CO2浓度等措施增加光合作用强度。

(4)A点下移，B点右移。

⑸c、d、e、

3.其他环境因素对光合作用的影响

(D温度：温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度，据此请在坐标系中画出温度和光

合作用强度的关系曲线(一般植物的适宜温度在35c左右)。

(2)二氧化碳浓度

°co2浓度

在一定范围内，植物光合速率随COz浓度的增大而但达到一定浓度时，再

增加CO2浓度，光合速率也____________。

(3)矿质元素：缺少N会影响酶的合成，缺少P会影响的合成；缺少Mg会影响

________的合成。

答案：(1)如图所示(2)增加不再增加(3)ATP叶绿素

4.科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结

果如图，请据图分析：

CO2浓度(0.04%)30^[

(j).o4%)2or^

co1浓度(6.01%)20、：E

0abe光照强度

(1)光照强度为a时，曲线I和II重合说明什么？此时造成曲线n和山光合作用强度差异

的原因是什么？

(2)光照强度为b时，造成曲线I和II光合作用强度差异的原因是什么？

(3)光照强度为c时，每条曲线都呈现水平状态，说明什么？

答案：

(1)光照强度为a时，曲线I和H重合说明温度不是限制因素，光照强度才是限制因素。

此时造成曲线II和III光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同。

(2)温度的不同。

(3)此时每条曲线都达到了光饱和点，光合作用不再上升。

【智涂笔记】

本实验中易产生的两个认识误区

(D本实验中所测的数值并不代表光合作用的真实值，而是光合作用的净产值，即光合作

用强度减去呼吸作用强度。

(2)叶片浮起之前并不是不进行光合作用，而是光合速率小于呼吸速率或者是产生的氧气

量较少。

［归纳拓展］关于环境因素影响光合速率的两点提醒

(1)温度改变对光合作用的影响：当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，

但主要是影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的多。

(2)CO/浓度对光合作用的影响：CO?浓度很低时，光合作用不能进行，但CO?浓度过高时,

会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。

【师说核心】

一、探究环境因素对光合作用强度的影响实验

1.实验原理

叶片含有空气，上浮地气叶片下沉当籍用充满细胞间隙，叶片上浮。

2.实验中沉水叶片的制备

(1)小圆形叶片的制备：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出小圆形叶片。

(2)沉水：用注射器抽出叶片内气体，放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉

到水底。

(3)黑暗目的：防止光合作用的进行。

3.实验装置分析

(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度

的大小。

(2)中间盛水玻璃柱的作用：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响，排除温

度的影响。

(3)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数量

或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。

4.实验结果分析

(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，

所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图：

线粒体co,叶绿体

(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片

仍然沉在水底。细胞生理状态如图:

线粒体线粒体

叶绿体叶绿体

(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细

胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图：

二、环境因素对光合速率影响的分析

1.单因子变量对光合速率的影响

(1)光照强度(如图)

①曲线分析:

项目对应的生理

进行的生理过程气体转移情况

曲线点状态模型

I2f

吸收。2、

A点只进行呼吸作用

释放C02

呼吸作用、光合作用,2ca

吸收。2、

AB段同时进行且呼吸作

释放C02

用＞光合作用

呼吸作用、光合作用

不与外界进

B点同时进行且呼吸作用

行气体交换喝

=光合作用

呼吸作用、光合作用______________CO2

吸收⑩、

B点以后同时进行且呼吸作用

释放良

V光合作用

②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示。间作套种

农作物，可合理利用光能。

(2)C0z浓度

BCO?浓度

。A'B'CO?浓度

1图2

①曲线分析：

图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的COz浓度，图2中A'点表示

进行光合作用所需CO2的最低浓度•B和B'点都表示CO?饱和点。

②应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO?浓度，提高

光合速率。

3温度

①曲线分析：温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。

②应用：冬季，温室栽培白天可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸

消耗有机物。

A/...c\

o\~in_203040~~50温度(至)

2.多因子变量对光合速率的影响

①

兴

H米

a②

玲

ar玲b③

窿

窿

窿30

tC

>20r>糊

10

OTPQOTPQ

光照强度光照强度温度

图中：a.高CO?浓度b.中CO?浓度c.低CO2浓度

①高光强②中光强③低光强

1曲线分析：

P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不

断提高

Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的

因子。

(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提

高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，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COz浓度以提高光合速率。

三、光合作用与细胞呼吸的相关计算

下面图中，3段表示植物呼吸速率，ftl段表示植物表观光合速率（即净光合速率），施十

加段表示真正光合速率（即实际光合速率或总光合速率），它们的关系为：真正光合速率=表

观光合速率+呼吸速率。具体表述为：

1.光合作用消耗的CO,总量=从外界吸收的CO?量+呼吸作用产生的C（）2量。

2.光合作用产生的。2量=释放到外界的量+呼吸作用消耗的量。

3.一昼夜有机物的积累量（用CO?量表示）=白天从外界吸收的CO?量一晚上呼吸作用释放

的CO?总量。

【检测反馈】

1.（合格必考）光合作用强度可以用多种指标表示，以下不适合的是（）

A.植物体鲜重增加量

B.植物体干重增加量

C.释放量

D.CO?吸收量

解析：植物光合作用消耗COz,产生有机物和O2,因此，光合作用强度的指标可以是B、C、

D选项中的指标。植物体鲜重增加量主要是水分的增加，不能作为光合作用强度的指标。

答案：A

2.（合格必考）下列四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是（）

解析：叶片沉入水底是由于细胞间隙的空气被抽取掉。所以哪一个叶片最先产生大量的

氧气，充入到细胞间隙中，哪一个叶片就最先浮上来。由于自来水中含有C0z25℃的温度较

为适宜，光照是光合作用必需的条件，所以C选项所示的叶片最先浮起来。

答案：C

3.（合格必考）如图表示某种植物光照强度与光合作用强度的关系。P点的生物学含义是

A.无光合作用，有呼吸作用

B.光合作用与呼吸作用达到动态平衡

C.无呼吸作用，有光合作用

D.光合作用与呼吸作用都不进行

解析：由曲线可看出，在一定的光照强度范围内，植物光合作用强度随光照强度的增大

而增大，光照强度达到一定程度后，光合作用强度不再增加。图中光照强度达到P点时，光

合速率与呼吸速率相等。

答案：B

4.（合格必考）下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是（）

光

光

八

人

和

和

用

用

强

强

度

度

解析：温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用，高温使酶失活而导致光合

作用强度下降，所以D选项应该是一条先升高后下降的曲线。

答案：D

5.（等级选考）已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25c和30℃,如图

表示30℃时光合速率与光照强度的关系。若温度降到25℃（原光照强度和二氧化碳浓度不

变），理论上图中相应点a、b、d的移动方向分别是（）

A.下移、右移、上移B.下移、左移、下移

C.上移、左移、上移D.上移、右移、上移

解析：图中a、b、d三点分别表示细胞呼吸强度、光补偿点和在光饱和点时的光合作用

速率。据题意，由于光合作用酶和细胞呼吸酶的最适温度不同，当温度由30c降到25℃时,

细胞呼吸强度降低，a点上移；光合作用速率增大，d点上移。b点表示光合作用速率=细胞

呼吸速率，在25℃时细胞呼吸作用速率降低，在除光照强度外其他条件不变的情况下要使其

仍然与细胞呼吸速率相等，需降低光照强度以使光合作用速率减弱，即b点左移。

答案：C

6.(等级选考)［2019•丰台高一期末］研究人员对名贵中药铁皮石斛的栽培条件进行了相

关研究，实验结果如下：

LL2L3

处理

Wiw2w3WIw2W3Wiw2w3

干重/g2.913.432.312.583.792.861.932.342.41

注：①L、L?和Ls分别代表光照强度为360、240和120umol/(m2•s-1)»

②联、的和M分别代表基质含水量为基质最大持水量的100%、70%和40虬

(1)干重是植物光合作用有机物的积累量，如果用含有"C的二氧化碳来追踪光合作用的

碳原子，这种碳原子的转移途径是(用汉字或化学符号及箭头表

示)。

(2)该实验研究了对该植物光合作用的影响。

(3)据表分析，该植物在_______(用表格中的字母填空)条件下的生长状况最好。

(4)进一步研究发现，在土壤含水量低的情况下植物细胞内可溶性糖的含量提高，表明植

株可以通过积累可溶性糖从而提高,这是植株的一种保护性反

应。

(5)为保证该植物的产量，请提出在强光条件下的栽培建议：

解析：(1)“C标记的COz是光合作用暗反应的原料。在光合作用的暗反应阶段，“CO2和C5

结合形成气/匕在ATP提供能量的前提下被［H］还原为Cs和糖类(CH#),其中"G转移到糖类

中，即"C的转移途径为"COM二氧化碳)一"匕(三碳化合物)一糖类。(2)表中的L、L和1^分

别代表不同的光照强度，曲、M和M分别代表不同基质含水量，