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第5章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
強(qiáng)化課3 光合作用的題型分析
一、影響光合作用的因素與應(yīng)用
1.光照強(qiáng)度：影響光反應(yīng)階段，進(jìn)而影響光合速率。
曲線分析 植物生理活動(dòng) 植物宏觀表現(xiàn) 植物宏觀表現(xiàn)圖示
A點(diǎn) 只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，不進(jìn) 行光合作用 吸收 ，排出
段（不含 A、B點(diǎn)） 光合作用 呼吸作用 吸收 ，排出
曲線分析 植物生理活動(dòng) 植物宏觀表現(xiàn) 植物宏觀表現(xiàn)圖示
B點(diǎn) 光合作用 呼吸作用 不與外界發(fā)生氣體 交換
B點(diǎn)之后 光合作用 呼吸作用 吸收 ，排出
應(yīng)用：大棚種植時(shí)，適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度，提高光合速率，可積累更多的有機(jī)物。
續(xù)表
2. 濃度：影響暗反應(yīng)階段 的合成，進(jìn)而影響光合速率。
（1）曲線分析：圖1中A點(diǎn)表示 補(bǔ)償點(diǎn)，即光合速率等于呼吸速率時(shí)的 濃度，
圖2中 點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需 的最低濃度。B和 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 濃度都表示
飽和點(diǎn)。
（2）應(yīng)用：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)“正其行，通其風(fēng)”、增施農(nóng)家肥等增大 濃度，
提高光合速率。
3.溫度：主要影響與光合作用有關(guān)酶的活性，從而影響光合速率。
（1）曲線分析：B點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度表示光合作用相關(guān)酶的最適溫度，低于或高于最適溫度
時(shí)，酶的活性下降，光合速率下降。在 時(shí)，光合作用強(qiáng)度幾乎為0。
（2）應(yīng)用：溫室栽培時(shí)，白天可適當(dāng)提高溫度，提高光合速率，晚上可適當(dāng)降低溫度，降低呼吸速率，以利于有機(jī)物的積累。
4.礦質(zhì)元素：組成參與光合作用的許多重要化合物，一旦缺乏，會(huì)影響光合作用的進(jìn)
行。如 是葉綠素的組成成分， 、 是 和 的組成成分， 是酶的組成成
分。
（1）曲線分析：在一定濃度范圍內(nèi)，隨著礦質(zhì)元素濃度的增加，光合速率增加；但超過(guò)一定濃度后，植物會(huì)因?yàn)橥寥廊芤簼舛冗^(guò)高而發(fā)生滲透失水，進(jìn)而使光合速率下降。
（2）應(yīng)用：根據(jù)植物的需肥規(guī)律，適時(shí)、適量地增施肥料。
5.多因子變量對(duì)光合作用速率的影響
（1）曲線分析
點(diǎn):限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子，隨著該因子的不斷加強(qiáng)，光合速
率不斷提高。
點(diǎn):橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速率的因子，影響因素主要為各曲線所表示
的因子。
（2）應(yīng)用:溫室栽培時(shí)，在一定光照強(qiáng)度下，白天適當(dāng)提高溫度，增強(qiáng)與光合作用有關(guān)酶的活性，提高光合速率；也可同時(shí)適當(dāng)增加 濃度，進(jìn)一步提高光合速率；當(dāng)溫度適宜時(shí)，可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和 濃度以提高光合速率。
6.內(nèi)部因素對(duì)光合作用速率的影響
（1）植物自身的遺傳特性（如植物品種不同） 以陰生植物、陽(yáng)生植物為例，如圖所示。
①陰生植物的呼吸速率絕對(duì)值 陽(yáng)生植物的呼吸速率絕對(duì)值，陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)
陽(yáng)生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)，陰生植物的光飽和點(diǎn) 陽(yáng)生植物的光飽和點(diǎn)。
②應(yīng)用:間作套種。
（2）植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶
① 段，隨葉齡增大，葉面積增大，色素含量增多，酶的含量增多，光合作用速率加
快。A點(diǎn)之后，隨葉齡增大，色素、酶含量減少，酶的活性減弱，光合作用速率減慢。
②應(yīng)用:適時(shí)摘除老葉。
對(duì)點(diǎn)練1 科學(xué)家研究 濃度、光照強(qiáng)度和溫度對(duì)同一植物光合作用強(qiáng)度的影響，得
到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。請(qǐng)據(jù)圖判斷，下列敘述錯(cuò)誤的是( )。
D
A.光照強(qiáng)度為 時(shí)，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)
度差異的原因是 濃度不同
B.光照強(qiáng)度為 時(shí)，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度
差異的原因是溫度不同
C.光照強(qiáng)度為 時(shí)，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強(qiáng)度
隨光照強(qiáng)度升高而升高
D.光照強(qiáng)度為 時(shí)，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強(qiáng)度
隨光照強(qiáng)度升高而升高
[解析] 光照強(qiáng)度為 時(shí)，影響曲線Ⅱ、Ⅲ光合作用強(qiáng)度的溫度、光照強(qiáng)度相同，而 濃度不同，A正確；光照強(qiáng)度為 時(shí)，影響曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強(qiáng)度的 濃度和光照強(qiáng)度相同，而溫度不同，B正確；在光照強(qiáng)度為 時(shí)，曲線Ⅰ、Ⅱ都未達(dá)到光飽和點(diǎn)，光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高，C正確；光照強(qiáng)度小于 時(shí)，曲線Ⅲ已達(dá)到光飽和點(diǎn)，隨光照強(qiáng)度增加，光合作用強(qiáng)度不再增加，D錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)練2 植物工廠是通過(guò)設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)
業(yè)系統(tǒng)，是利用智能計(jì)算機(jī)和電子傳感系統(tǒng)對(duì)植物生長(zhǎng)的溫度、濕度、光照、 濃
度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制，使設(shè)施內(nèi)植物的生長(zhǎng)發(fā)育不受或很少受自然
條件制約的省力型生產(chǎn)方式。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：
（1）圖1表示植物葉肉細(xì)胞代謝的部分過(guò)程，該過(guò)程稱為光合作用中的________階段。
葉肉細(xì)胞葉綠體的____________（填結(jié)構(gòu)名稱）上產(chǎn)生 、 ，其中
既作為圖1階段中的________，又提供能量。
暗反應(yīng)
類囊體薄膜
還原劑
[解析] 圖1包括 的固定和 的還原過(guò)程，這是光合作用的暗反應(yīng)階段。 、 在光反應(yīng)階段產(chǎn)生，場(chǎng)所在葉綠體的類囊體薄膜上。 既作為暗反應(yīng)階段中的還原劑，又提供能量。
（2）圖2是適宜溫度下測(cè)得的曲線，限制 點(diǎn)的主要環(huán)境因素是_________。
濃度
[解析] 點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到光飽和，限制 點(diǎn)的主要環(huán)境因素是 濃度。
（3）圖2檢測(cè)到的光合作用指標(biāo)“ 吸收量”不能表示植物光合作用實(shí)際消耗 的
總量，原因是_______________________________________________________________
___________________。
植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)，還會(huì)進(jìn)行呼吸作用，呼吸作用產(chǎn)生的 也會(huì)被光合作用固定
[解析] 植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)，還會(huì)進(jìn)行呼吸作用，呼吸作用產(chǎn)生的 也會(huì)被光合作用固定，所以 吸收量不能表示植物光合作用實(shí)際消耗 的總量。
（4）在植物工廠中往往會(huì)提高白天的溫度，降低夜間的溫度，以增大晝夜溫差來(lái)提高
瓜果中有機(jī)物的含量，試分析其中包含的生物學(xué)原理：___________________________
_______________________________________________。
增大晝夜溫差，可使植物在白天光合作用旺盛，晚上呼吸作用微弱，有機(jī)物積累多
[解析] 白天提高溫度可以提高光合作用強(qiáng)度，增加有機(jī)物的積累，晚上降低溫度可以降低呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗，因此可使一天有機(jī)物積累更多。
二、光合作用與呼吸作用在物質(zhì)與能量方面的聯(lián)系
1.物質(zhì)方面
C
2.能量方面
光能 和 中活躍的化學(xué)能 等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能
熱能和 中活躍的化學(xué)能。
3.對(duì) 和 的示蹤分析
提供的標(biāo)記物 最先出現(xiàn)標(biāo)記物的物質(zhì) 可能出現(xiàn)標(biāo)記物的物質(zhì)
葡萄糖等有
機(jī)物 丙酮酸
； （蒸騰作用） ；
葡萄糖等有機(jī)
物 丙酮酸……
葡萄糖等有機(jī)物 丙
酮酸……
葡萄糖等有機(jī)物 丙酮
酸……
對(duì)點(diǎn)練3 下圖表示某綠色植物在生長(zhǎng)階段內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)變情況，下列敘述正確的是
( )。
C
A.④過(guò)程產(chǎn)生 最多，②過(guò)程能將光能
轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存在 中
B.進(jìn)行②過(guò)程的 都來(lái)自大氣，產(chǎn)生的
有機(jī)物存在于液泡中
C.進(jìn)行①過(guò)程的場(chǎng)所是類囊體薄膜
D.給植物澆 后，根細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生少量
，④過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生
[解析] 圖中①是光反應(yīng)階段，場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜；②是暗反應(yīng)階段，場(chǎng)所是
葉綠體基質(zhì)；③是有氧呼吸第一、二階段，場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)；④是有
氧呼吸第三階段，場(chǎng)所是線粒體內(nèi)膜。①光反應(yīng)階段產(chǎn)生 ，經(jīng)②暗反應(yīng)階段合成
有機(jī)物，活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中，合成的有機(jī)物部分經(jīng)③
④過(guò)程產(chǎn)生 ，故①③④中，①過(guò)程產(chǎn)生 最多，A錯(cuò)誤；進(jìn)行②過(guò)程的 來(lái)
自大氣和線粒體，在葉綠體基質(zhì)中形成有機(jī)物，B錯(cuò)誤；給植物澆 后， 參
與有氧呼吸第二階段生成 ， 在光反應(yīng)階段生成 ， 參與過(guò)程④生
成 ，D錯(cuò)誤。
三、呼吸速率、凈光合速率和真正光合速率的測(cè)定
1.呼吸速率、凈光合速率和真正光合速率的表示方法
（1）呼吸速率的表示方法：將植物置于黑暗環(huán)境中，測(cè)定單位時(shí)間實(shí)驗(yàn)容器內(nèi) 增
加量、 減少量或有機(jī)物減少量。
（2）凈光合速率和真正光合速率
凈光合速率 常用一定時(shí)間內(nèi) 釋放量、 吸收量或有機(jī)物積累量表示
真正光合速率 常用一定時(shí)間內(nèi) 產(chǎn)生量、 固定量（或消耗量）或有機(jī)物產(chǎn)
生量（或制造量）表示
2.光合速率與呼吸速率的關(guān)系
圖1表示光照強(qiáng)度與 的吸收速率的關(guān)系，圖2表示線粒體與葉綠體的關(guān)系。
圖1
圖2
結(jié)合圖2與圖1中的曲線分析如下：
（1）圖1中A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用，與圖2中乙對(duì)應(yīng)。 代表呼吸速率。
（2）圖1中 段由于光照強(qiáng)度較弱，光合速率小于呼吸速率，因此呼吸作用釋放的
一部分被葉綠體吸收，另一部分釋放出去，與圖2中甲對(duì)應(yīng)。
（3）圖1中B點(diǎn)表示光合速率與呼吸速率相等，表現(xiàn)為既不吸收 也不釋放 ，與圖2中丙對(duì)應(yīng)。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)。
（4）B點(diǎn)以后，由于光照強(qiáng)度繼續(xù)增大，光合速率大于呼吸速率，呼吸作用釋放的 不能夠滿足光合作用的需求，表現(xiàn)為從外界吸收 ，與圖2中丁對(duì)應(yīng)；C點(diǎn)以后，光照強(qiáng)度再增加，光合速率不再增大，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度稱為光的飽和點(diǎn)； 為凈光合速率。
由以上分析可知，真正光合速率 凈光合速率 呼吸速率。
對(duì)點(diǎn)練4 植物的光合作用受 濃度、溫度與光照強(qiáng)度的影響。
下圖為在一定 濃度和適宜溫度條件下，測(cè)定的某植物葉片
在不同光照條件下的光合速率。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )。
A
A.在 點(diǎn)所示條件下，該植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)能夠產(chǎn)生 的部位
只有線粒體
B.該環(huán)境下該植物葉片的呼吸速率是 （ 葉·h）
C.在一晝夜中，將該植物葉片置于 點(diǎn)光照強(qiáng)度條件下 ，其余時(shí)間置于黑暗中，
則每 葉片一晝夜中 的凈吸收量為
D.已知該植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為 和 ，若將溫度提高到
（原光照強(qiáng)度和 濃度不變），則圖中 點(diǎn)將向右移， 點(diǎn)將向左下移動(dòng)
[解析] 在 點(diǎn)所示條件下，細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用，產(chǎn)生 的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，A錯(cuò)誤； 點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示呼吸速率，B正確； 點(diǎn)光照強(qiáng)度下， 光照每 葉片 凈吸收量為 ，晚上每 葉片細(xì)胞呼吸釋放 的量為 ，一晝夜每 葉片 凈吸收量為 ，C正確；將溫度提高到 ，真正光合速率降低，呼吸速率增大，凈光合速率降低， 點(diǎn)將向左下移，光補(bǔ)償點(diǎn)（ 點(diǎn)）將向右移，D正確。
對(duì)點(diǎn)練5（不定項(xiàng)） 以測(cè)定的 吸收速率與釋放速率為指標(biāo)，研究溫度對(duì)某綠色植物
光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是( )。
A
A.光照相同時(shí)間， 時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與
時(shí)相等
B.光照相同時(shí)間，在 條件下植物積累的有機(jī)物的量最多
C.溫度高于 時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開(kāi)始減少
D.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的有機(jī)物的量與細(xì)胞呼吸
消耗的有機(jī)物的量相等
[解析] “光照下 的吸收”代表凈光合速率，“黑暗中 的釋放”代表呼吸速率。即 和 時(shí)真光合速率相等，在 時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與 時(shí)相等，都是 ，A正確；有機(jī)物積累量最多的溫度為 ，此時(shí)真光合速率約為 ，此后真光合速率還在增加，B、C錯(cuò)誤；兩曲線的交點(diǎn)表示呼吸速率 凈光合速率，或者說(shuō)光合速率是呼吸速率的兩倍，不代表二者相等，D錯(cuò)誤。
3.實(shí)驗(yàn)法測(cè)定植物光合速率與呼吸速率
（1）液滴移動(dòng)法
裝置中溶液的作用 在測(cè)細(xì)胞呼吸速率時(shí)， 溶液可吸收容器中的 ；在測(cè)凈
光合速率時(shí)， 溶液可提供 ，保證了容器內(nèi) 濃度
的恒定
測(cè)定方法 ①將植物（甲裝置）置于黑暗中一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)的
距離，計(jì)算呼吸速率
②將同一植物（乙裝置）置于光下一定時(shí)間，記錄紅色液滴移動(dòng)
的距離，計(jì)算凈光合速率
③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算真正光合速率
物理誤差的校正 為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差，應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，
即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距
離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正
續(xù)表
對(duì)點(diǎn)練6 下圖為某研究小組測(cè)定光照強(qiáng)度對(duì)植物葉片光合作用影響
的實(shí)驗(yàn)裝置。將該裝置先放在黑暗條件下一段時(shí)間，然后給予不同
強(qiáng)度的光照。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是( )。
B
A.溫度、 濃度和有色液滴的移動(dòng)距離都是無(wú)關(guān)變量
B. 緩沖液的作用是維持容器中 濃度的穩(wěn)定
C.如果有色液滴向右移動(dòng)，說(shuō)明該植物不進(jìn)行光合作用
D.如果有色液滴向左移動(dòng)，說(shuō)明該植物不進(jìn)行光合作用
[解析] 依題意可知，該實(shí)驗(yàn)的目的是探究光照強(qiáng)度對(duì)植物葉片光合作用的影響，自變量是光照強(qiáng)度，因變量是光合作用強(qiáng)度，有色液滴的移動(dòng)距離作為觀測(cè)的指標(biāo)，溫度、 濃度等都是無(wú)關(guān)變量，A錯(cuò)誤； 緩沖液的作用是維持容器中 濃度的穩(wěn)定，B正確；有色液滴移動(dòng)的距離是由裝置內(nèi) 的變化量引起的，如果有色液滴向右移動(dòng)，說(shuō)明光合作用釋放的 量大于呼吸作用吸收的 量，C錯(cuò)誤；如果有色液滴向左移動(dòng)，說(shuō)明光合作用釋放的 量小于呼吸作用吸收的 量，D錯(cuò)誤。
（2）黑白瓶法
適用于浮游植物光合速率的測(cè)定，“黑瓶”不透光，可測(cè)定有氧呼吸速率，“白瓶”給予光照，可測(cè)定凈光合速率。
對(duì)點(diǎn)練7 下表是利用黑白瓶（不透光瓶和可透光瓶）測(cè)定夏季某池塘同深度水體中初
始平均 濃度與24小時(shí)后平均 濃度，并比較計(jì)算后的數(shù)據(jù)。下列有關(guān)分析正確的
是( )。
水深/ 1 2 3 4
白瓶中 濃度/ 0
黑瓶中 濃度/
B
A.水深 處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的 量為
B.水深 處白瓶中水生植物能進(jìn)行水的光解和 的還原
C.水深 處白瓶中水生植物產(chǎn)生 的細(xì)胞器有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
D.水深 處白瓶和黑瓶中的水生植物均不進(jìn)行光合作用
[解析] 分析表格可知，白瓶透光，瓶?jī)?nèi)生物可進(jìn)行光合作用和呼吸作用，黑瓶不透光，
瓶?jī)?nèi)生物只能進(jìn)行呼吸作用。在相同條件下培養(yǎng)一定時(shí)間，黑瓶中所測(cè)得的數(shù)據(jù)表示
瓶?jī)?nèi)生物呼吸作用所消耗的 量，為 ，白瓶中所測(cè)得的數(shù)據(jù)表示瓶?jī)?nèi)生物光
合作用產(chǎn)生的 量與呼吸作用消耗的 量的差值。水深 處白瓶中水生植物24小
時(shí)制造的 量為 ，A錯(cuò)誤；水深 處白瓶中水生植物光合作用
的光反應(yīng)與暗反應(yīng)都能夠正常進(jìn)行，故水的光解和 的還原都能進(jìn)行，B正確；水深
處白瓶中水生植物光合作用產(chǎn)生的 量與呼吸作用消耗的 量相等，即植物光
合作用等于呼吸作用，因此產(chǎn)生 的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體，C錯(cuò)誤；水深
處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的 量為 ，即水生植物能進(jìn)行光
合作用，D錯(cuò)誤。
（3）葉圓片稱重法
測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量，如下圖所示，以有機(jī)物的變化量
表示光合速率（ 為葉圓片面積）。
凈光合速率 。
呼吸速率 。
總光合速率 。
對(duì)點(diǎn)練8 下圖表示測(cè)定某植物葉片質(zhì)量變化情況（有機(jī)物的質(zhì)量變化）的操作流程。
該植物的呼吸速率可表示為_(kāi)__/ ，凈光合速率可表示為_(kāi)_______/ 。


[解析] 呼吸速率可用黑暗條件下單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的減少量來(lái)表示，即 ；凈光合
速率可用光照條件下單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的積累量來(lái)表示，即 。
（4）半葉法
將植物對(duì)稱葉片的一部分（A）遮光，另一部分（B）留在光下進(jìn)行光合作用，并
采用適當(dāng)方法阻止兩部分葉片的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。一定時(shí)間 后在這兩部分葉片的對(duì)
應(yīng)部位截取相同面積（S）的葉片，分別烘干稱重，記為 、 ，則總光合速率為
。
對(duì)點(diǎn)練9 研究溫度對(duì)光合作用與呼吸作用的影響時(shí)，采用“半葉法”對(duì)不同溫度下的馬
鈴薯植株葉片的光合速率進(jìn)行測(cè)定，將A側(cè)遮光，B側(cè)照光，在適宜的光照強(qiáng)度下照射
1小時(shí)后，分別在A、B兩側(cè)截取同等單位面積的葉片稱出干重，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示
（光合速率的單位為 ）。請(qǐng)據(jù)此回答下列問(wèn)題：
溫度/ 10 15 20 25 30 35
（干重， ） 4.25 4.00 3.50 2.75 2.00 1.50
（干重， ） 6.75 7.50 8.25 8.75 8.50 8.00
（1）根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，與 相比， 時(shí)的總光合速率______（填“更大”、
“更小”、“不變”或“不確定”），理由是
__________________________________________。
不變
表示總光合速率，兩者均為
[解析] 不同溫度下，葉片在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的干重相同，設(shè)為 ，則其呼吸速率為 ，凈光合速率為 ，總光合速率為 。 時(shí)的總光合速率為 ， 時(shí)的總光合速率為 。
（2）在晝夜不停的光照條件下，____ 時(shí)該馬鈴薯葉片生長(zhǎng)得相對(duì)最快，判斷依據(jù)
是_________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
25
減去實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的干重可表示葉片凈光合速率，不同溫度下，葉片在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的干重相同，所以 值越大，凈光合速率就越大，葉片生長(zhǎng)的速度相對(duì)就越快
[解析] 葉片凈光合速率為 ，其大小與 成正相關(guān)，所以 值越大，凈光合速率就越大，葉片生長(zhǎng)的速度相對(duì)就越快，故在 時(shí)該馬鈴薯葉片生長(zhǎng)得相對(duì)最快。
四、光合曲線中關(guān)鍵點(diǎn)的移動(dòng)問(wèn)題
當(dāng)外界條件（如溫度、光照強(qiáng)度、 濃度等）改變時(shí)，相應(yīng)曲線中的補(bǔ)償點(diǎn)、飽和
點(diǎn)等會(huì)發(fā)生移動(dòng)。
1.光 補(bǔ)償點(diǎn)的移動(dòng)
（1）呼吸速率增加，其他條件不變時(shí)，光 補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，反之左移。
（2）呼吸速率基本不變，相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí)，光 補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移，
反之左移。
2.光 飽和點(diǎn)的移動(dòng)：相關(guān)條件的改變，使光合速率增大時(shí)，光 飽和點(diǎn)C點(diǎn)
應(yīng)右移（ 點(diǎn)右上移），反之左移（ 點(diǎn)左下移）。
3.陰生植物與陽(yáng)生植物相比，光 補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都應(yīng)向左移動(dòng)。
對(duì)點(diǎn)練10 已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是 、 ，下圖表
示該植物在 時(shí)凈光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到 的條件下
（原光照強(qiáng)度和 濃度不變），從理論上講，圖中相應(yīng)點(diǎn)的移動(dòng)分別是( )。
C
A. 點(diǎn)上移， 點(diǎn)左移， 值上升
B. 點(diǎn)上移， 點(diǎn)左移， 值不變
C. 點(diǎn)下移， 點(diǎn)右移， 值下降
D. 點(diǎn)下移， 點(diǎn)右移， 值上升
[解析] 該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是 、 ，當(dāng)溫度由 上升到 時(shí)，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度增大，光合作用強(qiáng)度減小。 點(diǎn)表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度，故 點(diǎn)下移； 點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí)的光照強(qiáng)度，要使光合作用強(qiáng)度仍然與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等，需增大光照強(qiáng)度以使光合作用強(qiáng)度增大，故 點(diǎn)右移； 值代表最大凈光合作用強(qiáng)度，由于升高溫度，光合作用強(qiáng)度減小，細(xì)胞呼吸強(qiáng)度增大，故 值下降。綜上所述，C符合題意。
五、經(jīng)典曲線分析
1.自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線
點(diǎn)：凌晨 時(shí)，溫度降低，呼吸作用減弱， 釋放速率減小。
點(diǎn)：上午6時(shí)左右，太陽(yáng)出來(lái)，植物開(kāi)始進(jìn)行光合作用。
段：由于光照較弱，光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。
點(diǎn)：上午7時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。
段：上午7時(shí)至下午6時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。
點(diǎn)：光照強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)，溫度過(guò)高，為防止失水過(guò)多，氣孔部分關(guān)閉， 吸收速率下
降，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。
點(diǎn)：下午6時(shí)左右，光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。
段：光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度， 點(diǎn)之后植物停止光合作用。
積累有機(jī)物時(shí)間段： 段。
制造有機(jī)物時(shí)間段： 段。
消耗有機(jī)物時(shí)間段： 段。
一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn)： 點(diǎn)。
對(duì)點(diǎn)練11 8月下旬的校園內(nèi)，甲、乙兩株不同種植物 吸收速率的變化如下圖，若
按一晝夜進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是( )。
D
A. 點(diǎn)之前，甲植株一直同時(shí)進(jìn)行光合作用
和呼吸作用
B. 點(diǎn)時(shí)，乙植株的有機(jī)物積累量達(dá)到最高
C.曲線 段和 段下降的原因相同
D. 段，觀測(cè)到甲植株部分氣孔保持關(guān)
閉，可推測(cè)其擁有更為高效的光合系統(tǒng)
[解析] 甲植株在 點(diǎn)時(shí) 吸收速率為0，說(shuō)明此時(shí)的光合速率等于呼吸速率， 點(diǎn)之
前光合速率小于呼吸速率或者只進(jìn)行呼吸作用，A錯(cuò)誤；在18時(shí)后，甲、乙兩植物的
光合速率開(kāi)始小于呼吸速率，則有機(jī)物的積累量最多的時(shí)刻應(yīng)為18時(shí)， 點(diǎn)時(shí)光合作
用停止，B錯(cuò)誤；圖中曲線 段下降的主要原因是氣孔部分關(guān)閉導(dǎo)致 吸收速率
降低， 段下降的原因是光照強(qiáng)度減弱，光反應(yīng)產(chǎn)生 和 的速率減慢，
C錯(cuò)誤； 段，觀測(cè)到甲植株部分氣孔保持關(guān)閉，但甲的光合速率并沒(méi)有減小，因
此推測(cè)其擁有更為高效的光合系統(tǒng)，D正確。
2.密閉容器中一晝夜植物光合作用曲線
項(xiàng)目 一晝夜 含量的變化曲線圖（密 閉容器中 變化狀況） 一晝夜 含量的變化曲線圖（密閉
容器中 變化狀況）
圖示
項(xiàng)目 一晝夜 含量的變化曲線圖（密 閉容器中 變化狀況） 一晝夜 含量的變化曲線圖（密閉
容器中 變化狀況）
曲線分析 C點(diǎn)、 點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度 段： 含量下降（ 含量上升），光合作用強(qiáng)度 呼吸作用強(qiáng)度 段和 段： 含量上升（ 含量下降），光合作用強(qiáng)度 呼吸 作用強(qiáng)度 光合作用開(kāi)始于C點(diǎn)之前，結(jié)束于 點(diǎn)之后
續(xù)表
項(xiàng)目 一晝夜 含量的變化曲線圖（密 閉容器中 變化狀況） 一晝夜 含量的變化曲線圖（密閉
容器中 變化狀況）
如果 點(diǎn) 低于 點(diǎn) 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī) 物總量增加 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)
物總量減少
如果 點(diǎn) 與 點(diǎn)一 樣高 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī) 物總量不變 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜，植物體內(nèi)的有機(jī)
物總量不變
續(xù)表
對(duì)點(diǎn)練12 （不定項(xiàng)）將某綠色盆栽植物置于密閉容器內(nèi)暗處理后，測(cè)得容器內(nèi) 和
濃度相等（氣體相對(duì)含量為1）。在天氣晴朗的早上6時(shí)將該植物移至陽(yáng)光下，日落
后移動(dòng)到暗室中，測(cè)量?jī)煞N氣體的相對(duì)含量，變化情況如圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是
( )。
ACD
A.10時(shí)和20時(shí)的光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等
B. 時(shí)有機(jī)物在不斷積累
C.該植物體內(nèi)17時(shí)的有機(jī)物積累量小于19時(shí)的有
機(jī)物積累量
D.該植物從20時(shí)開(kāi)始只進(jìn)行無(wú)氧呼吸
[解析] 分析曲線圖： 時(shí)容器內(nèi)的 含量上升， 含量下降，說(shuō)明此階段呼吸
作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度； 時(shí)， 含量一直下降， 含量一直上升，說(shuō)
明光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度；超過(guò)17時(shí)， 含量開(kāi)始上升， 含量開(kāi)始下降，
說(shuō)明光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn)是 增
加為0（或 減少為0）的點(diǎn)，即8時(shí)、17時(shí)，A錯(cuò)誤；在 時(shí)，容器內(nèi)的 濃
度上升， 濃度下降，說(shuō)明此階段光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，有機(jī)物不斷積
累，B正確；17時(shí)光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等，此時(shí)植物體內(nèi)有機(jī)物積累量最
大，日落后移動(dòng)到暗室中，19時(shí)植物只進(jìn)行呼吸作用，會(huì)消耗有機(jī)物，因此，該植物
體內(nèi)17時(shí)的有機(jī)物積累量大于19時(shí)的有機(jī)物積累量，C錯(cuò)誤；20時(shí)以后， 濃度繼續(xù)
減少，說(shuō)明植物仍能進(jìn)行有氧呼吸，D錯(cuò)誤。強(qiáng)化課3　光合作用的題型分析
一、影響光合作用的因素與應(yīng)用
1.光照強(qiáng)度:影響光反應(yīng)階段,進(jìn)而影響光合速率。
曲線 分析 植物生 理活動(dòng) 植物宏 觀表現(xiàn) 植物宏觀表現(xiàn)圖示
A點(diǎn) 只進(jìn)行細(xì)胞呼吸,不進(jìn)行光合作用 吸收O2,排出CO2
AB段 (不含 A、B點(diǎn)) 光合作用<呼吸作用 吸收O2,排出CO2
B點(diǎn) 光合作用=呼吸作用 不與外界發(fā)生氣體交換
B點(diǎn)之后 光合作用>呼吸作用 吸收CO2,排出O2
應(yīng)用:大棚種植時(shí),適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度,提高光合速率,可積累更多的有機(jī)物。
2.CO2濃度:影響暗反應(yīng)階段C3的合成,進(jìn)而影響光合速率。
(1)曲線分析:圖1中A點(diǎn)表示CO2補(bǔ)償點(diǎn),即光合速率等于呼吸速率時(shí)的CO2濃度,圖2中A'點(diǎn)表示進(jìn)行光合作用所需CO2的最低濃度。B和B'點(diǎn)對(duì)應(yīng)的CO2濃度都表示CO2飽和點(diǎn)。
(2)應(yīng)用:在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上可以通過(guò)“正其行,通其風(fēng)”、增施農(nóng)家肥等增大CO2濃度,提高光合速率。
3.溫度:主要影響與光合作用有關(guān)酶的活性,從而影響光合速率。
(1)曲線分析:B點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度表示光合作用相關(guān)酶的最適溫度,低于或高于最適溫度時(shí),酶的活性下降,光合速率下降。在50 ℃ 時(shí),光合作用強(qiáng)度幾乎為0。
(2)應(yīng)用:溫室栽培時(shí),白天可適當(dāng)提高溫度,提高光合速率,晚上可適當(dāng)降低溫度,降低呼吸速率,以利于有機(jī)物的積累。
4.礦質(zhì)元素:組成參與光合作用的許多重要化合物,一旦缺乏,會(huì)影響光合作用的進(jìn)行。如Mg是葉綠素的組成成分,N、P是ATP和ADP的組成成分,N是酶的組成成分。
(1)曲線分析:在一定濃度范圍內(nèi),隨著礦質(zhì)元素濃度的增加,光合速率增加;但超過(guò)一定濃度后,植物會(huì)因?yàn)橥寥廊芤簼舛冗^(guò)高而發(fā)生滲透失水,進(jìn)而使光合速率下降。
(2)應(yīng)用:根據(jù)植物的需肥規(guī)律,適時(shí)、適量地增施肥料。
5.多因子變量對(duì)光合作用速率的影響
(1)曲線分析
P點(diǎn):限制光合速率的因素應(yīng)為橫坐標(biāo)所表示的因子,隨著該因子的不斷加強(qiáng),光合速率不斷提高。
Q點(diǎn):橫坐標(biāo)所表示的因素不再是影響光合速率的因子,影響因素主要為各曲線所表示的因子。
(2)應(yīng)用:溫室栽培時(shí),在一定光照強(qiáng)度下,白天適當(dāng)提高溫度,增強(qiáng)與光合作用有關(guān)酶的活性,提高光合速率;也可同時(shí)適當(dāng)增加CO2濃度,進(jìn)一步提高光合速率;當(dāng)溫度適宜時(shí),可適當(dāng)增加光照強(qiáng)度和CO2濃度以提高光合速率。
6.內(nèi)部因素對(duì)光合作用速率的影響
(1)植物自身的遺傳特性(如植物品種不同):以陰生植物、陽(yáng)生植物為例,如圖所示。
①陰生植物的呼吸速率絕對(duì)值<陽(yáng)生植物的呼吸速率絕對(duì)值,陰生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)<陽(yáng)生植物的光補(bǔ)償點(diǎn),陰生植物的光飽和點(diǎn)<陽(yáng)生植物的光飽和點(diǎn)。
②應(yīng)用:間作套種。
(2)植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶
①OA段,隨葉齡增大,葉面積增大,色素含量增多,酶的含量增多,光合作用速率加快。A點(diǎn)之后,隨葉齡增大,色素、酶含量減少,酶的活性減弱,光合作用速率減慢。
②應(yīng)用:適時(shí)摘除老葉。
對(duì)點(diǎn)練1　科學(xué)家研究CO2濃度、光照強(qiáng)度和溫度對(duì)同一植物光合作用強(qiáng)度的影響,得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。請(qǐng)據(jù)圖判斷,下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)。
A.光照強(qiáng)度為a時(shí),造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強(qiáng)度差異的原因是CO2濃度不同
B.光照強(qiáng)度為b時(shí),造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強(qiáng)度差異的原因是溫度不同
C.光照強(qiáng)度為a~b時(shí),曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高
D.光照強(qiáng)度為a~c時(shí),曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高
　　【答案】　D
【解析】　光照強(qiáng)度為a時(shí),影響曲線Ⅱ、Ⅲ光合作用強(qiáng)度的溫度、光照強(qiáng)度相同,而CO2濃度不同,A正確;光照強(qiáng)度為b時(shí),影響曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強(qiáng)度的CO2濃度和光照強(qiáng)度相同,而溫度不同,B正確;在光照強(qiáng)度為a~b時(shí),曲線Ⅰ、Ⅱ都未達(dá)到光飽和點(diǎn),光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度升高而升高,C正確;光照強(qiáng)度小于b時(shí),曲線Ⅲ已達(dá)到光飽和點(diǎn),隨光照強(qiáng)度增加,光合作用強(qiáng)度不再增加,D錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)練2　植物工廠是通過(guò)設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng),是利用智能計(jì)算機(jī)和電子傳感系統(tǒng)對(duì)植物生長(zhǎng)的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制,使設(shè)施內(nèi)植物的生長(zhǎng)發(fā)育不受或很少受自然條件制約的省力型生產(chǎn)方式。據(jù)圖回答下列問(wèn)題:
(1)圖1表示植物葉肉細(xì)胞代謝的部分過(guò)程,該過(guò)程稱為光合作用中的　　　　　階段。葉肉細(xì)胞葉綠體的　　　　　　(填結(jié)構(gòu)名稱)上產(chǎn)生NADPH、ATP,其中NADPH既作為圖1階段中的　　　　,又提供能量。
(2)圖2是適宜溫度下測(cè)得的曲線,限制b點(diǎn)的主要環(huán)境因素是　　　　　　　。
(3)圖2檢測(cè)到的光合作用指標(biāo)“CO2吸收量”不能表示植物光合作用實(shí)際消耗CO2的總量,原因是 　。
(4)在植物工廠中往往會(huì)提高白天的溫度,降低夜間的溫度,以增大晝夜溫差來(lái)提高瓜果中有機(jī)物的含量,試分析其中包含的生物學(xué)原理: 　。
　　【答案】　(1)暗反應(yīng)　類囊體薄膜　還原劑　(2)CO2濃度
(3)植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí),還會(huì)進(jìn)行呼吸作用,呼吸作用產(chǎn)生的CO2也會(huì)被光合作用固定　(4)增大晝夜溫差,可使植物在白天光合作用旺盛,晚上呼吸作用微弱,有機(jī)物積累多
【解析】　(1)圖1包括CO2的固定和C3的還原過(guò)程,這是光合作用的暗反應(yīng)階段。NADPH、ATP在光反應(yīng)階段產(chǎn)生,場(chǎng)所在葉綠體的類囊體薄膜上。NADPH既作為暗反應(yīng)階段中的還原劑,又提供能量。(2)b點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到光飽和,限制b點(diǎn)的主要環(huán)境因素是CO2濃度。(3)植物在進(jìn)行光合作用的同時(shí),還會(huì)進(jìn)行呼吸作用,呼吸作用產(chǎn)生的CO2也會(huì)被光合作用固定,所以CO2吸收量不能表示植物光合作用實(shí)際消耗CO2的總量。(4)白天提高溫度可以提高光合作用強(qiáng)度,增加有機(jī)物的積累,晚上降低溫度可以降低呼吸作用,減少有機(jī)物的消耗,因此可使一天有機(jī)物積累更多。
二、光合作用與呼吸作用在物質(zhì)與能量方面的聯(lián)系
1.物質(zhì)方面
C CO2(CH2O)C3H4O3 CO2
H H2ONADPH(CH2O) [H]H2O
O H2OO2H2OCO2(CH2O)
2.能量方面
光能ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能(CH2O)等有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能熱能和ATP中活躍的化學(xué)能。
3.對(duì)18O和14C的示蹤分析
提供的 標(biāo)記物 最先出現(xiàn)標(biāo) 記物的物質(zhì) 可能出現(xiàn)標(biāo)記物的物質(zhì)
18O2 H2O O2→H2O→CO2→C3→葡萄糖等有機(jī)物→丙酮酸→CO2……
O O2;H2O (蒸騰作用) (1)H2O→O2→H2O; (2)H2O→CO2→C3→葡萄糖等有機(jī)物→丙酮酸……
C18O2 C3 (1)CO2→C3→葡萄糖等有機(jī)物→丙酮酸…… (2)CO2→H2O→O2……
14CO2 C3 CO2→C3→葡萄糖等有機(jī)物→丙酮酸……
對(duì)點(diǎn)練3　下圖表示某綠色植物在生長(zhǎng)階段內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)變情況,下列敘述正確的是(　　)。
A.④過(guò)程產(chǎn)生ATP最多,②過(guò)程能將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存在ATP中
B.進(jìn)行②過(guò)程的CO2都來(lái)自大氣,產(chǎn)生的有機(jī)物存在于液泡中
C.進(jìn)行①過(guò)程的場(chǎng)所是類囊體薄膜
D.給植物澆O后,根細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生少量C18O2,④過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生O
　　【答案】　C
【解析】　圖中①是光反應(yīng)階段,場(chǎng)所是葉綠體的類囊體薄膜;②是暗反應(yīng)階段,場(chǎng)所是葉綠體基質(zhì);③是有氧呼吸第一、二階段,場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì);④是有氧呼吸第三階段,場(chǎng)所是線粒體內(nèi)膜。①光反應(yīng)階段產(chǎn)生ATP,經(jīng)②暗反應(yīng)階段合成有機(jī)物,活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中,合成的有機(jī)物部分經(jīng)③④過(guò)程產(chǎn)生ATP,故①③④中,①過(guò)程產(chǎn)生ATP最多,A錯(cuò)誤;進(jìn)行②過(guò)程的CO2來(lái)自大氣和線粒體,在葉綠體基質(zhì)中形成有機(jī)物,B錯(cuò)誤;給植物澆O后,O參與有氧呼吸第二階段生成C18O2,O在光反應(yīng)階段生成18O2,18O2參與過(guò)程④生成O,D錯(cuò)誤。
三、呼吸速率、凈光合速率和真正光合速率的測(cè)定
1.呼吸速率、凈光合速率和真正光合速率的表示方法
(1)呼吸速率的表示方法:將植物置于黑暗環(huán)境中,測(cè)定單位時(shí)間實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)CO2增加量、O2減少量或有機(jī)物減少量。
(2)凈光合速率和真正光合速率
凈光合 速率　 常用一定時(shí)間內(nèi)O2釋放量、CO2吸收量或有機(jī)物積累量表示
真正光 合速率 常用一定時(shí)間內(nèi)O2產(chǎn)生量、CO2固定量(或消耗量)或有機(jī)物產(chǎn)生量(或制造量)表示
2.光合速率與呼吸速率的關(guān)系
圖1表示光照強(qiáng)度與CO2的吸收速率的關(guān)系,圖2表示線粒體與葉綠體的關(guān)系。
圖1
圖2
結(jié)合圖2與圖1中的曲線分析如下:
(1)圖1中A點(diǎn)光照強(qiáng)度為0,只進(jìn)行呼吸作用,與圖2中乙對(duì)應(yīng)。OA代表呼吸速率。
(2)圖1中AB段由于光照強(qiáng)度較弱,光合速率小于呼吸速率,因此呼吸作用釋放的CO2一部分被葉綠體吸收,另一部分釋放出去,與圖2中甲對(duì)應(yīng)。
(3)圖1中B點(diǎn)表示光合速率與呼吸速率相等,表現(xiàn)為既不吸收CO2也不釋放CO2,與圖2中丙對(duì)應(yīng)。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度為光補(bǔ)償點(diǎn)。
(4)B點(diǎn)以后,由于光照強(qiáng)度繼續(xù)增大,光合速率大于呼吸速率,呼吸作用釋放的CO2不能夠滿足光合作用的需求,表現(xiàn)為從外界吸收CO2,與圖2中丁對(duì)應(yīng);C點(diǎn)以后,光照強(qiáng)度再增加,光合速率不再增大,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光照強(qiáng)度稱為光的飽和點(diǎn);OD為凈光合速率。
由以上分析可知,真正光合速率=凈光合速率+呼吸速率。
對(duì)點(diǎn)練4　植物的光合作用受CO2濃度、溫度與光照強(qiáng)度的影響。下圖為在一定CO2濃度和適宜溫度條件下,測(cè)定的某植物葉片在不同光照條件下的光合速率。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)。
A.在a點(diǎn)所示條件下,該植物的葉肉細(xì)胞內(nèi)能夠產(chǎn)生ATP的部位只有線粒體
B.該環(huán)境下該植物葉片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2葉·h)
C.在一晝夜中,將該植物葉片置于c點(diǎn)光照強(qiáng)度條件下11 h,其余時(shí)間置于黑暗中,則每100 cm2葉片一晝夜中CO2的凈吸收量為45 mg
D.已知該植物光合作用和細(xì)胞呼吸的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃,若將溫度提高到30 ℃(原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變),則圖中b點(diǎn)將向右移,c點(diǎn)將向左下移動(dòng)
　　【答案】　A
【解析】　在a點(diǎn)所示條件下,細(xì)胞只進(jìn)行呼吸作用,產(chǎn)生ATP的場(chǎng)所有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體,A錯(cuò)誤;a點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示呼吸速率,B正確;c點(diǎn)光照強(qiáng)度下,11 h光照每100 cm2葉片CO2凈吸收量為11×10=110 mg,晚上每100 cm2葉片細(xì)胞呼吸釋放CO2的量為13×5=65 mg,一晝夜每100 cm2葉片CO2凈吸收量為45 mg,C正確;將溫度提高到30 ℃,真正光合速率降低,呼吸速率增大,凈光合速率降低,c點(diǎn)將向左下移,光補(bǔ)償點(diǎn)(b點(diǎn))將向右移,D正確。
對(duì)點(diǎn)練5　(不定項(xiàng))以測(cè)定的CO2吸收速率與釋放速率為指標(biāo),研究溫度對(duì)某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響,結(jié)果如圖所示。下列分析正確的是(　　)。
A.光照相同時(shí)間,35 ℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30 ℃時(shí)相等
B.光照相同時(shí)間,在20 ℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多
C.溫度高于25 ℃時(shí),光合作用制造的有機(jī)物的量開(kāi)始減少
D.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的有機(jī)物的量與細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物的量相等
　　【答案】　A
【解析】　“光照下CO2的吸收”代表凈光合速率,“黑暗中CO2的釋放”代表呼吸速率。即35 ℃和30 ℃時(shí)真光合速率相等,在35 ℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30 ℃時(shí)相等,都是3+3.5=6.5 mg/(100 cm2葉·h),A正確;有機(jī)物積累量最多的溫度為25 ℃,此時(shí)真光合速率約為2.25+3.75=6 mg/(100 cm2葉·h),此后真光合速率還在增加,B、C錯(cuò)誤;兩曲線的交點(diǎn)表示呼吸速率=凈光合速率,或者說(shuō)光合速率是呼吸速率的兩倍,不代表二者相等,D錯(cuò)誤。
3.實(shí)驗(yàn)法測(cè)定植物光合速率與呼吸速率
(1)液滴移動(dòng)法
裝置中溶液的作用 在測(cè)細(xì)胞呼吸速率時(shí),NaOH溶液可吸收容器中的CO2;在測(cè)凈光合速率時(shí),NaHCO3溶液可提供CO2,保證了容器內(nèi)CO2濃度的恒定
測(cè)定方法 ①將植物(甲裝置)置于黑暗中一定時(shí)間,記錄紅色液滴移動(dòng)的距離,計(jì)算呼吸速率 ②將同一植物(乙裝置)置于光下一定時(shí)間,記錄紅色液滴移動(dòng)的距離,計(jì)算凈光合速率 ③根據(jù)呼吸速率和凈光合速率可計(jì)算真正光合速率
物理誤差的校正 為防止氣壓、溫度等物理因素所引起的誤差,應(yīng)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),即用死亡的綠色植物分別進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),根據(jù)紅色液滴的移動(dòng)距離對(duì)原實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行校正
對(duì)點(diǎn)練6　下圖為某研究小組測(cè)定光照強(qiáng)度對(duì)植物葉片光合作用影響的實(shí)驗(yàn)裝置。將該裝置先放在黑暗條件下一段時(shí)間,然后給予不同強(qiáng)度的光照。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是(　　)。
A.溫度、CO2濃度和有色液滴的移動(dòng)距離都是無(wú)關(guān)變量
B.CO2緩沖液的作用是維持容器中CO2濃度的穩(wěn)定
C.如果有色液滴向右移動(dòng),說(shuō)明該植物不進(jìn)行光合作用
D.如果有色液滴向左移動(dòng),說(shuō)明該植物不進(jìn)行光合作用
　　【答案】　B
【解析】　依題意可知,該實(shí)驗(yàn)的目的是探究光照強(qiáng)度對(duì)植物葉片光合作用的影響,自變量是光照強(qiáng)度,因變量是光合作用強(qiáng)度,有色液滴的移動(dòng)距離作為觀測(cè)的指標(biāo),溫度、CO2濃度等都是無(wú)關(guān)變量,A錯(cuò)誤;CO2緩沖液的作用是維持容器中CO2濃度的穩(wěn)定,B正確;有色液滴移動(dòng)的距離是由裝置內(nèi)O2的變化量引起的,如果有色液滴向右移動(dòng),說(shuō)明光合作用釋放的O2量大于呼吸作用吸收的O2量,C錯(cuò)誤;如果有色液滴向左移動(dòng),說(shuō)明光合作用釋放的O2量小于呼吸作用吸收的O2量,D錯(cuò)誤。
(2)黑白瓶法
適用于浮游植物光合速率的測(cè)定,“黑瓶”不透光,可測(cè)定有氧呼吸速率,“白瓶”給予光照,可測(cè)定凈光合速率。
對(duì)點(diǎn)練7　下表是利用黑白瓶(不透光瓶和可透光瓶)測(cè)定夏季某池塘同深度水體中初始平均O2濃度與24小時(shí)后平均O2濃度,并比較計(jì)算后的數(shù)據(jù)。下列有關(guān)分析正確的是(　　)。
水深/m 1 2 3 4
白瓶中O2濃度/(g/m3) +3 +1.5 0 -1
黑瓶中O2濃度/(g/m3) -1.5 -1.5 -1.5 -1.5
A.水深1 m處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的O2量為3 g/m3
B.水深2 m處白瓶中水生植物能進(jìn)行水的光解和C3的還原
C.水深3 m處白瓶中水生植物產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器有細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體
D.水深4 m處白瓶和黑瓶中的水生植物均不進(jìn)行光合作用
　　【答案】　B
【解析】　分析表格可知,白瓶透光,瓶?jī)?nèi)生物可進(jìn)行光合作用和呼吸作用,黑瓶不透光,瓶?jī)?nèi)生物只能進(jìn)行呼吸作用。在相同條件下培養(yǎng)一定時(shí)間,黑瓶中所測(cè)得的數(shù)據(jù)表示瓶?jī)?nèi)生物呼吸作用所消耗的O2量,為1.5 g/m3,白瓶中所測(cè)得的數(shù)據(jù)表示瓶?jī)?nèi)生物光合作用產(chǎn)生的O2量與呼吸作用消耗的O2量的差值。水深1 m處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的O2量為3+1.5=4.5 g/m3,A錯(cuò)誤;水深2 m處白瓶中水生植物光合作用的光反應(yīng)與暗反應(yīng)都能夠正常進(jìn)行,故水的光解和C3的還原都能進(jìn)行,B正確;水深3 m處白瓶中水生植物光合作用產(chǎn)生的O2量與呼吸作用消耗的O2量相等,即植物光合作用等于呼吸作用,因此產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體,C錯(cuò)誤;水深4 m處白瓶中水生植物24小時(shí)制造的O2量為-1+1.5=0.5 g/m3,即水生植物能進(jìn)行光合作用,D錯(cuò)誤。
(3)葉圓片稱重法
測(cè)定單位時(shí)間、單位面積葉片中淀粉的生成量,如下圖所示,以有機(jī)物的變化量表示光合速率(S為葉圓片面積)。
凈光合速率=(z-y)/(2S)。
呼吸速率=(x-y)/(2S)。
總光合速率=(x+z-2y)/(2S)。
對(duì)點(diǎn)練8　下圖表示測(cè)定某植物葉片質(zhì)量變化情況(有機(jī)物的質(zhì)量變化)的操作流程。該植物的呼吸速率可表示為　　/h,凈光合速率可表示為　　　　/h。
　　【答案】　X　(Y+X)
【解析】　呼吸速率可用黑暗條件下單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的減少量來(lái)表示,即X/h;凈光合速率可用光照條件下單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物的積累量來(lái)表示,即(Y+X)/h。
(4)半葉法
將植物對(duì)稱葉片的一部分(A)遮光,另一部分(B)留在光下進(jìn)行光合作用,并采用適當(dāng)方法阻止兩部分葉片的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移。一定時(shí)間(t)后在這兩部分葉片的對(duì)應(yīng)部位截取相同面積(S)的葉片,分別烘干稱重,記為MA、MB,則總光合速率為(MB-MA)/(S·t)。
對(duì)點(diǎn)練9　研究溫度對(duì)光合作用與呼吸作用的影響時(shí),采用“半葉法”對(duì)不同溫度下的馬鈴薯植株葉片的光合速率進(jìn)行測(cè)定,將A側(cè)遮光,B側(cè)照光,在適宜的光照強(qiáng)度下照射1小時(shí)后,分別在A、B兩側(cè)截取同等單位面積的葉片稱出干重,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示(光合速率的單位為mg/h)。請(qǐng)據(jù)此回答下列問(wèn)題:
溫度/℃ 10 15 20 25 30 35
MA(干重,mg) 4.25 4.00 3.50 2.75 2.00 1.50
MB(干重,mg) 6.75 7.50 8.25 8.75 8.50 8.00
(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析,與30 ℃相比,35 ℃時(shí)的總光合速率　　　　(填“更大”、“更小”、“不變”或“不確定”),理由是　 。
(2)在晝夜不停的光照條件下,　　　　 ℃時(shí)該馬鈴薯葉片生長(zhǎng)得相對(duì)最快,判斷依據(jù)是　 　。
　　【答案】　(1)不變　MB-MA表示總光合速率,兩者均為6.5 mg/h　(2)25　MB減去實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的干重可表示葉片凈光合速率,不同溫度下,葉片在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的干重相同,所以MB值越大,凈光合速率就越大,葉片生長(zhǎng)的速度相對(duì)就越快
【解析】　(1)不同溫度下,葉片在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)的干重相同,設(shè)為a,則其呼吸速率為a-MA,凈光合速率為MB-a,總光合速率為MB-a+a-MA=MB-MA。35 ℃時(shí)的總光合速率為8-1.5=6.5 mg/h,30 ℃時(shí)的總光合速率為8.5-2=6.5 mg/h。(2)葉片凈光合速率為MB-a,其大小與MB成正相關(guān),所以MB值越大,凈光合速率就越大,葉片生長(zhǎng)的速度相對(duì)就越快,故在25 ℃時(shí)該馬鈴薯葉片生長(zhǎng)得相對(duì)最快。
四、光合曲線中關(guān)鍵點(diǎn)的移動(dòng)問(wèn)題
當(dāng)外界條件(如溫度、光照強(qiáng)度、CO2濃度等)改變時(shí),相應(yīng)曲線中的補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)等會(huì)發(fā)生移動(dòng)。
1.光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)的移動(dòng)
(1)呼吸速率增加,其他條件不變時(shí),光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移,反之左移。
(2)呼吸速率基本不變,相關(guān)條件的改變使光合速率下降時(shí),光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)右移,反之左移。
2.光(CO2)飽和點(diǎn)的移動(dòng):相關(guān)條件的改變,使光合速率增大時(shí),光(CO2)飽和點(diǎn)C點(diǎn)應(yīng)右移(C'點(diǎn)右上移),反之左移(C'點(diǎn)左下移)。
3.陰生植物與陽(yáng)生植物相比,光(CO2)補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)都應(yīng)向左移動(dòng)。
對(duì)點(diǎn)練10　已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25 ℃、30 ℃,下圖表示該植物在25 ℃時(shí)凈光合速率與光照強(qiáng)度的關(guān)系。若將溫度調(diào)節(jié)到30 ℃的條件下(原光照強(qiáng)度和CO2濃度不變),從理論上講,圖中相應(yīng)點(diǎn)的移動(dòng)分別是(　　)。
A.a點(diǎn)上移,b點(diǎn)左移,m值上升
B.a點(diǎn)上移,b點(diǎn)左移,m值不變
C.a點(diǎn)下移,b點(diǎn)右移,m值下降
D.a點(diǎn)下移,b點(diǎn)右移,m值上升
　　【答案】　C
【解析】　該植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25 ℃、30 ℃,當(dāng)溫度由25 ℃上升到30 ℃時(shí),細(xì)胞呼吸強(qiáng)度增大,光合作用強(qiáng)度減小。a點(diǎn)表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度,故a點(diǎn)下移;b點(diǎn)表示光合作用強(qiáng)度等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度時(shí)的光照強(qiáng)度,要使光合作用強(qiáng)度仍然與細(xì)胞呼吸強(qiáng)度相等,需增大光照強(qiáng)度以使光合作用強(qiáng)度增大,故b點(diǎn)右移;m值代表最大凈光合作用強(qiáng)度,由于升高溫度,光合作用強(qiáng)度減小,細(xì)胞呼吸強(qiáng)度增大,故m值下降。綜上所述,C符合題意。
五、經(jīng)典曲線分析
1.自然環(huán)境中一晝夜植物光合作用曲線
a點(diǎn):凌晨2~4時(shí),溫度降低,呼吸作用減弱,CO2釋放速率減小。
b點(diǎn):上午6時(shí)左右,太陽(yáng)出來(lái),植物開(kāi)始進(jìn)行光合作用。
bc段:由于光照較弱,光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。
c點(diǎn):上午7時(shí)左右,光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。
ce段:上午7時(shí)至下午6時(shí)左右,光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度。
d點(diǎn):光照強(qiáng)度過(guò)強(qiáng),溫度過(guò)高,為防止失水過(guò)多,氣孔部分關(guān)閉,CO2吸收速率下降,出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。
e點(diǎn):下午6時(shí)左右,光合作用強(qiáng)度等于呼吸作用強(qiáng)度。
ef段:光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度,f點(diǎn)之后植物停止光合作用。
積累有機(jī)物時(shí)間段:ce段。
制造有機(jī)物時(shí)間段:bf段。
消耗有機(jī)物時(shí)間段:Og段。
一天中有機(jī)物積累最多的時(shí)間點(diǎn):e點(diǎn)。
對(duì)點(diǎn)練11　8月下旬的校園內(nèi),甲、乙兩株不同種植物 CO2 吸收速率的變化如下圖,若按一晝夜進(jìn)行統(tǒng)計(jì),則下列說(shuō)法正確的是(　　)。
A.a點(diǎn)之前,甲植株一直同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用
B.e點(diǎn)時(shí),乙植株的有機(jī)物積累量達(dá)到最高
C.曲線b~c段和d~e段下降的原因相同
D.b~d段,觀測(cè)到甲植株部分氣孔保持關(guān)閉,可推測(cè)其擁有更為高效的光合系統(tǒng)
　　【答案】　D
【解析】　甲植株在a點(diǎn)時(shí)CO2吸收速率為0,說(shuō)明此時(shí)的光合速率等于呼吸速率,a點(diǎn)之前光合速率小于呼吸速率或者只進(jìn)行呼吸作用,A錯(cuò)誤;在18時(shí)后,甲、乙兩植物的光合速率開(kāi)始小于呼吸速率,則有機(jī)物的積累量最多的時(shí)刻應(yīng)為18時(shí),e點(diǎn)時(shí)光合作用停止,B錯(cuò)誤;圖中曲線b~c段下降的主要原因是氣孔部分關(guān)閉導(dǎo)致CO2吸收速率降低,d~e段下降的原因是光照強(qiáng)度減弱,光反應(yīng)產(chǎn)生NADPH和ATP的速率減慢,C錯(cuò)誤;b~d段,觀測(cè)到甲植株部分氣孔保持關(guān)閉,但甲的光合速率并沒(méi)有減小,因此推測(cè)其擁有更為高效的光合系統(tǒng),D正確。
2.密閉容器中一晝夜植物光合作用曲線
項(xiàng)目 一晝夜CO2含量的變化曲線圖(密閉容器中CO2變化狀況) 一晝夜O2含量的變化曲線圖(密閉容器中O2變化狀況)
圖示
曲線分析 C點(diǎn)、E點(diǎn):光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度 CE段:CO2含量下降(O2含量上升),光合作用強(qiáng)度>呼吸作用強(qiáng)度 MC段和EN段:CO2含量上升(O2含量下降),光合作用強(qiáng)度<呼吸作用強(qiáng)度 光合作用開(kāi)始于C點(diǎn)之前,結(jié)束于E點(diǎn)之后
如果N點(diǎn)低于M點(diǎn) 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量增加 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量減少
如果N點(diǎn)與M點(diǎn)一樣高 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變 說(shuō)明經(jīng)過(guò)一晝夜,植物體內(nèi)的有機(jī)物總量不變
對(duì)點(diǎn)練12　(不定項(xiàng))將某綠色盆栽植物置于密閉容器內(nèi)暗處理后,測(cè)得容器內(nèi)CO2和O2濃度相等(氣體相對(duì)含量為1)。在天氣晴朗的早上6時(shí)將該植物移至陽(yáng)光下,日落后移動(dòng)到暗室中,測(cè)量?jī)煞N氣體的相對(duì)含量,變化情況如圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是(　　)。
A.10時(shí)和20時(shí)的光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等
B.10~16時(shí)有機(jī)物在不斷積累
C.該植物體內(nèi)17時(shí)的有機(jī)物積累量小于19時(shí)的有機(jī)物積累量
D.該植物從20時(shí)開(kāi)始只進(jìn)行無(wú)氧呼吸
　　【答案】　ACD
【解析】　分析曲線圖:6~8時(shí)容器內(nèi)的CO2含量上升,O2含量下降,說(shuō)明此階段呼吸作用強(qiáng)度大于光合作用強(qiáng)度;8~17時(shí),CO2含量一直下降,O2含量一直上升,說(shuō)明光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度;超過(guò)17時(shí),CO2含量開(kāi)始上升,O2含量開(kāi)始下降,說(shuō)明光合作用強(qiáng)度小于呼吸作用強(qiáng)度。光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等的點(diǎn)是O2增加為0(或CO2減少為0)的點(diǎn),即8時(shí)、17時(shí),A錯(cuò)誤;在10~16時(shí),容器內(nèi)的O2濃度上升,CO2濃度下降,說(shuō)明此階段光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度,有機(jī)物不斷積累,B正確;17時(shí)光合作用強(qiáng)度與呼吸作用強(qiáng)度相等,此時(shí)植物體內(nèi)有機(jī)物積累量最大,日落后移動(dòng)到暗室中,19時(shí)植物只進(jìn)行呼吸作用,會(huì)消耗有機(jī)物,因此,該植物體內(nèi)17時(shí)的有機(jī)物積累量大于19時(shí)的有機(jī)物積累量,C錯(cuò)誤;20時(shí)以后,O2濃度繼續(xù)減少,說(shuō)明植物仍能進(jìn)行有氧呼吸,D錯(cuò)誤。
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